Přidat EnviWeb k oblíbeným odkazům
RSS kanályMobilní verze EnviWeb.cz

Trocha teorie k provozu bioplynových stanic

02.04.2010  |  1183× přečteno      vytisknout článek

Bioplynové stanice rostou po republice jako houby po dešti. Bohužel laická veřejnost často o procesech, které v nich probíhají, ví pramálo...

Článek České bioplynové asociace by měl pomoci všem laikům ,ale i provozovatelům, lépe se orientovat v problematice.

V současné době jsme svědky vysokého nárůstu počtu nových bioplynových stanic různého typu, zpracovávajících různé organické substráty. Avšak zdaleka ne všechny podávají požadovaný projektovaný výkon.

Možných příčin nedostatečné funkce bioplynových stanic může být celá řada, mezi nejčastější patří: a) špatné provozování z neznalosti vlastního fermentačního procesu, b) chyby při výběru technologie, c) chyby v projekci a konstrukci a d) enormní snahy o úspory v investičních a provozních nákladech.

Prvořadým předpokladem dobré funkce bioplynového reaktoru je znalost vlastního fermentačního procesu. V mnoha případech je bioplynový reaktor pokládán za černou skříňku bez znalosti nebo bez zájmu o to co se uvnitř této skřínky děje pouze se do ní "přikládá" a očekává se vynikající výkon. Je nutno si uvědomit, že jedná o složité biotechnologické procesy a přesto, že biotechnologie a bionženýrství jsou již na vysoké úrovni, nelze bez základních znalostí procesu bioplynový reaktor a celou bioplynovou stanici provozovat a ani projektovat.

O teorii a řízení procesů anaerobní fermentace bylo již napsáno mnoho článků a publikací přesto pokládáme za užitečné některé základní poznatky připomenout.

Základy procesů anaerobní fermentace

Anaerobní metanová fermentace organických materiálů - metanizace - je souborem procesů při nichž směsná kultura mikroorganismů postupně rozkládá biologicky rozložitelnou organickou hmotu bez přístupu vzduchu. Konečnými produkty jsou vzniklá biomasa, plyny (CH4, CO2, H2, N2, H2S) a nerozložený zbytek organické hmoty, který je již z hlediska hygienického a senzorického nezávadný pro prostředí, tj. je již stabilizován. Metanová fermentace je tedy soubor několika dílčích, na sebe navazujících procesů, na kterých se podílí několik základních skupin anaerobních mikroorganismů. Produkt jedné skupiny mikroorganismů se stává substrátem skupiny druhé a proto výpadek jedné skupiny může způsobovat poruchy v celém systému.

V prvním stadiu rozkladu - hydrolýze - jsou rozkládány makromolekulární rozpuštěné i nerozpuštěné organické látky (polysacharidy, lipidy, proteiny) na nízkomolekulární látky rozpustné ve vodě pomocí extracelulárních hydrolytických enzymů, produkovaných hlavně fermentačními bakteriemi.

Produkty hydrolýzy jsou během druhé fáze - acidogeneze - rozkládány dále na jednodušší organické látky (těkavé organické kyseliny, alkoholy, CO2, H2). Fermentací těchto látek se tvoří řada konečných redukovaných produktů. Při nízkém parciálním tlaku vodíku jsou produkovány kyselina octová, H2 a CO2, při vyšším jsou tvořeny vyšší organické kyseliny, mléčná kyselina, valerová, etanol apod.

V dalším stadiu rozkladu - acetogenezi - probíhá oxidace těchto látek na H2, CO2 a kyselinu octovou. V posledním stadiu - metanogenezi - dochází k tvorbě metanu pomocí metanogenních mikroorganismů jejichž substrátem jednouhlíkaté látky - metanol, kyselina mravenčí, methylaminy, CO2, CO, H2 a kyselina octová.

Schéma anaerobního procesu tvorby bioplynu je uvedeno na obrázku 1.

Mikrobiologie anaerobních procesů

Mikroorganizmy zúčastňující se anaerobní metanové fermentace možno, podle jejich funkčního zařazení, rozdělit do tří základních funkčních skupin:

  • 1. první skupina zahrnuje mikroorganizmy hydrolyzační a fermentační způsobující hydrolýzu a acidogenezi tj. rozkládají polymerní substráty na monomery za převážně vzniku kyseliny octové, H2 a CO2 . Za určitých okolností vznikají také další kyseliny (propionová, máselná) a alkoholy.
  • 2. Do druhé skupiny patří tzv. obligátní acetogenní bakterie fermentující kyseliny (propionovou, máselnou) na kyselinu octovou a vodík - acetogeneze. Tyto reakce probíhají pouze za předpokladu nízké velmi koncentrace vodíku, tj. vodík musí být ze systému kontinuálně odváděn, což činí mikroorganizmy třetí skupiny.
  • 3. Třetí skupinu tvoří metanogenní bakterie produkující metan z H2 a CO2 - hydrogenotrofní metanogény a z kyseliny octové - acetotrofní metanogeny (metanogeneze).

 


Obr. 1. Schéma anaerobního rozkladu za tvorby bioplynu

Jak z výše uvedeného vyplývá, anaerobní metanová fermentace je souborem řady procesů probíhajících simultánně, přičemž produkty jedněch procesů jsou substráty druhých. Vzhledem k tomu, že mikroorganizmy jednotlivých skupin mají různé rychlosti růstu a rychlosti metabolizmu, musí být celý soubor procesů v dynamické rovnováze. Každá změna jednoho průběhu jednoho procesu vyvolává změnu celého systému.

U bioplynového reaktoru, pracujícího v ustáleném stavu kdy je celý mikrobiální systém v dynamické rovnováze a metanogény v plné aktivitě, probíhá hlavní tok uhlíku podle schématu na obrázku 2. Převážná část toku uhlíku probíhá přímo od fermentačních mikroorganizmů k metanogénům, pouze 20 až 30 % uhlíku je transformováno na meziprodukty (těkavé mastné kyseliny C > 2 a jiné) dříve než je fermentováno na metan a oxid uhličitý.


Obr. Schéma toku uhlíku za rovnovážného stavu procesu, kdy metanogeny jsou v plné aktivitě.

V rovnovážném stavu jsou produkty prvních dvou skupin mikroorganizmů, hydrolyzujících a fermentujících organické substráty na kyselinu octovou, H2 a CO2 , simultánně využívány třetí skupinou k produkci metanu a oxidu uhličitého. První skupina mikroorganizmů může v systému přežívat i bez aktivní činnosti nebo bez přítomnosti metanogenů. Za této situace však vzniká zvýšené množství redukovaných produktů - mastných kyselin, viz obr. 3.


Obr. 3. Schéma toku uhlíku při inhibici nebo nepřítomnost metanogénů.

Dále čtětě na:

http://www.czba.cz/index.php?art=page&parent=vse-o-bioplynu&nid=teoreticke-zaklady-anaerobni-fermentace

ZDROJ:Česká bioplynová asociace


Související články


Poslední diskuse k článku - 0 příspěvků celkem

přidej nový příspěvek

Zatím žádný příspěvek
můžete na tento článek reagovat jako první...


EnviWeb s.r.o. neručí a nenese zodpovědnost za obsah diskusních příspěvků, diskuse nemoderuje ani nerediguje. Diskusní příspěvky vyjadřují názor jejich autorů. EnviWeb s.r.o. si vyhrazuje právo odstraňovat diskusní příspěvky, a to zejména takové, které odporují dobrým mravům, porušují platné zákony ČR, poškozují dobré jméno serveru nebo obsahují neplacenou reklamu. Diskuse NEJSOU určeny pro dotazy na autory článků nebo redaktory EnviWebu.



Search
Partneři
Regitas s.r.o.
ZmapujTo.cz
Fandíme EnviWebu
Výrobky a služby pro životní prostředí
Výrobky a služby pro životní prostředí
Partnerské časopisy
<< Předchozí Následující >>



Doporučujeme: Ekologove.cz - ekologie v každodenní praxi, EnviMarket.cz - nabídka výrobků a služeb, ZmapujTo.cz - hlášení podnětů od občanů, Nazeleno.cz - úspory energie, Inspirace v bydlení, Cena elektřiny, Dřevěné brikety, Palivové dřevo, Palivové dřevo, Palivové dřevo, Palivové dřevo, Palivové dřevo, Palivové dřevo


Enviweb s.r.o. využívá zpravodajství ČTK, jehož obsah je chráněn autorským zákonem.
Přepis, šíření či další zpřístupňování tohoto obsahu či jeho části veřejnosti,a to jakýmkoliv způsobem, je bez předchozího souhlasu ČTK výslovně zakázáno.
Copyright (2008) The Associated Press (AP) - všechna práva vyhrazena. Materiály agentury AP nesmí být dále publikovány, vysílány, přepisovány nebo redistribuovány.
Toplist