Che cos'è il biogas?
La progettazione del biogas differisce in base ai materiali a portata di mano e alla scala di produzione. Il biogas è un tipo di biocarburante formato dalla decomposizione anaerobica o priva di ossigeno di materiali organici da parte dei batteri. I materiali organici in genere includono rifiuti di origine animale e vegetale e colture energetiche o colture coltivate allo scopo esplicito della produzione di carburante. Il gas formato da questo processo può essere utilizzato per scopi di riscaldamento o, nella sua forma concentrata, per la propulsione del veicolo. Mentre la progettazione del biogas differisce nei dettagli, la maggior parte degli impianti di biogas ha componenti di principio simili, tra cui un digestore e un supporto per il gas.
Il digestore è un contenitore ermetico in cui i rifiuti vengono scaricati e decomposti e il supporto del gas è un serbatoio che imbriglia i gas emessi dalla sospensione. I batteri all'interno del serbatoio del digestore scompongono i rifiuti e, mentre si decompone, vengono rilasciati gas come monossido di carbonio, metano, idrogeno e azoto. Per facilitare la decomposizione rapida con una produzione di gas ottimale, il serbatoio viene mantenuto tra le temperature di 29 ° C e 41 ° C (84,2 ° F-105,8 ° F). È meglio mantenere la sospensione nel serbatoio a un pH leggermente basico per garantire una decomposizione più rapida. Nel tentativo di neutralizzare il liquame, il materiale tenderà ad emettere più anidride carbonica acida, un desiderato prodotto di decomposizione.
Attraverso un sistema pressurizzato, i gas rilasciati nel digestore vengono condotti in un foro nel tamburo del supporto del gas. Il design del biogas del supporto per gas è specializzato per consentire al gas di fluire liberamente nel supporto evitando che eventuali gas sfruttati fuoriescano nel digestore o nell'ambiente esterno. Questo è importante, sia per l'efficienza che per la sicurezza, poiché molti di questi gas sono combustibili e possono causare esplosioni se miscelati con ossigeno o altri gas. La sospensione all'interno del serbatoio deve essere occasionalmente agitata per evitare che si formi una crosta dura sopra i rifiuti. Una crosta può intrappolare i gas all'interno della sospensione e ostacolare la capacità del macchinario di imbrigliare i gas.
La progettazione del biogas può variare in base alla quantità di gas necessaria, alla quantità di rifiuti a portata di mano e al fatto che il digestore sia costruito per l'alimentazione in lotti o l'alimentazione continua. I sistemi di alimentazione in lotti utilizzano principalmente rifiuti solidi che vengono aggiunti al serbatoio a rate e i modelli di alimentazione continua alimentano continuamente i liquidi nel digestore. Un progetto di biogas può posizionare un impianto sopra o sotto terra, sebbene ci siano vantaggi e svantaggi per entrambi i modelli. Un impianto di biogas fuori terra è più facile da mantenere e in grado di beneficiare del riscaldamento solare, ma richiede maggiori investimenti nelle costruzioni perché deve essere costruito per gestire la pressione interna del digestore. Un impianto di biogas sotterraneo è più economico da costruire e più facile da alimentare, ma più difficile da pulire e riparare.
Il biogas è spesso preferito alle fonti energetiche di combustibili fossili, come petrolio o carbone, per ragioni sia ambientali sia economiche. La crescente concentrazione di carbonio nell'atmosfera è diventata una questione centrale nel problema del riscaldamento globale. Sebbene sia il biogas che i combustibili fossili emettano carbonio, i combustibili fossili rilasciano carbonio che è stato sepolto per molti anni nella biomassa antica ed effettivamente rimosso dal ciclo del carbonio. Il carbonio rilasciato durante la produzione e l'uso del biogas è stato immagazzinato sotto forma di materia organica solo di recente ed è ancora parte del ciclo. Pertanto, quando viene rilasciato, non provoca così tanto disturbo nella concentrazione di carbonio nell'atmosfera.
I sostenitori della produzione di biogas preferiscono anche il biogas ai combustibili fossili perché è una fonte di energia rinnovabile a basso costo che utilizza materiali altrimenti sprecati. La progettazione del biogas può soddisfare siti su piccola scala, rendendola un'opzione praticabile per le regioni dei paesi in via di sviluppo. I critici della progettazione del biogas sostengono che le colture alimentari coltivate ai fini della produzione di biogas creeranno una carenza alimentare globale. I biocarburanti possono anche causare deforestazione, inquinamento idrico, erosione del suolo e un impatto negativo sulle nazioni produttrici di petrolio.