Anaeroobne kääritamine

Allikas: Energiatalgud

Energiatehnoloogiad.pngKütused.png

Artikkel Anaeroobne kääritamine täiendab artiklit Biogaas ning Biogaasi energeetiline ressurss. Artiklis esitletakse tehnoloogia kirjeldus ning kasutusvõimalused.


Peaartikkel: Kütuste tootmine ja väärindamine
Seotud artikkel: Kütused; Biogaas; Biogaasi energeetiline ressurss


Üldist

Seotud artikkel: Biogaas; Biogaasi energeetiline ressurss; Koostootmine


Anaeroobseks kääritamiseks või ka teisisõnu anaeroobseks lagunemiseks nimetatakse orgaanilise aine lagunemist bakterite toimel hapnikuta keskkonnas. [1]

Hapniku puudumisel tekib orgaanilisest ainest gaaside segu, ehk ka biogaas. Selline looduses laialt levinud protsess toimub ka näiteks soode ja järvede põhjas, lägahoidlas ja mäletsejate vatsas. Siinjuures muutub orgaaniline aine peaaegu täielikult biogaasiks ja tekib ainult väike osa uut biomassi ja soojust. [1]

Tekkinud gaasisegu koostisest on ca. 70% metaani (CH4) ning umbes 30% süsihappegaasi (CO2). Vähesel määral on selles gaasisegus ka vesinikku, väävelvesinikku, ammoniaaki ja teisi gaase. [1]

Anaeroobne kääritamine kirjeldab biogaasi tootmisprotsessi, siis sellekohane kirjeldus ka tuuakse. Eestis toodetud primaarenergia ressurssi biogaasi näol kirjeldab joonis 1. Joonisel 2 on kirjeldatud koostootmisjaamades kütusena kasutatud biogaasi.

Biogaasi tootmine

Seotud artikkel: Biogaas; Biogaasi energeetiline ressurss


Biogaasi tootmiseks kasutatavaid tehnoloogiaid ja tehnilisi seadmeid on on väga laias valikus. Komplekteerimaks biogaasijaamuu seadmete ja nende osadega on väga suures hulgas. Tüüpilisemad lahendused biogaasi tootmiseks anaeroobse kääritamise protsessis on esitatud tabelis 1. [1]

Protsessi etappide arv

Põllumajanduslikes biogaasijaamades kasutatakse peamiselt ühe- või kaheastmelisi protsesse. Üheastmelistes protsessides ei ole protsessi erinevad astmed (hüdrolüüs, hapete moodustumine, äädikhappe teke, metaani teke) ruumiliselt eraldatud. Kõik protsessi staadiumid toimuvad ühes anumas (mahutis). [1]

Kaheastmelistes protsessides eraldatakse mingid faasid üksteisest ruumiliselt. Näiteks on kaheastmelises protsessis hüdrolüüs, hapete moodustumine esimeses anumas ning äädikhappe ja metaani teke teises anumas. [1]

Protsessi temperatuur

Mesofiilsetes biogaasijaamades toimub kääritusprotsess temperatuurivahemikus 32...38°C, termofiilsetes 42...55°C. Sealjuures on need piirid muutuvad. Käärimismahuti temperatuuri saab sõltuvalt kasutatavatest substraatidest ka optimeerida. 85% põllumajanduslikest biogaasijaamadest töötab mesofiilses temperatuurivahemikus. Termofiilses vahemikus töötavad jaamad on aga tihti kombineeritud mesofiilsete protsessiastmetega. [1]

Kääritusmahuti täitmisviis

Biogaasijaama mahutite täitmine sõltub mikroorganismide vajadustest kasutada substraati nö "toiduks". Substraadi lisamise vajaduse ja mahu määrab tekkiva biogaasi kogus. Põhimõtteliselt eristatakse [1]:

a) tsükliline täitmine - eristatakse kambri meetodit ja vahetatavate kambrite meetodit. Kuivkääritamisel kasutatakse enamasti tsüklilist (perioodilist) täitmist;
b) pidev ja pooltsükliline täitmine - eristatakse läbivoolu-, salvestus-, ja kombineeritud meetodit. Pooltsüklilise täitmise juures lisatakse vähemalt üks kord päevas kärituskambrisse värsket tooret.

Substraadi kuivaine sisaldus

Substraatide konsistents sõltub nende kuivaine sisaldusest. Märgkääritamise korral on subrstraat (tooraine) pumbatav. Kuivalt kääritatav substraat on aga kuhjatav. Põllumajanduslikes biogaasijaamades kasutatakse laialdaselt märgkääritamist. Kuivkääritamisjaamad on olnud siiamaani pigem pilootjaamad, millede arv on pidevas kasvus. [1]

Tootmise tehnoloogia ja seadmed

Tehnoloogia

Põllumajanduslikku biogaasi tootmist saab põhimõtteliselt, olenemata kasutatavatest tehnilistest seadmetest jagada neljaks erinevaks etapiks (joonis 3) [1]:

1) substraadi transport, hoiustamine, eeltöötlemine ja sisestamine;
2) biogaasi eraldumine
3) kääritusjäägi ladustamine ja selle kasutamine;
4) biogaasi ladustamine, puhastamine ja kasutamine.

Toodud etapid ei ole üksteisest sõltumatud. Etappide vahel eksisteerivad tihedad seosed. Milline tehnoloogia valitakse ja mllised on selle tehnilised lahendused, sõltub esmajoones kasutatavatest substraatidest. Substraadi kogus määrab tehniliste seadmete mõõdud ja käärituskambri mahulised dimensioonid. Substraadi kvaliteet (kuivaine sisaldus, struktuur ja päritolu) määravad kasutatava tehnoloogia. [1]

Seadmed

Biogaasi tootmisprotsessi erinevates etappides kasutatavad seadmed on järgmised (joonis 4) [1]:

1) laut;
2) läga eelhoidla (ladustamine, eeltöötlemine, transport ja sisestamine);
3) kogumismahuti;
4) pastörisaator;
5) kääriti;
6) gaasihoidla;
7) SEK - soojuse ja elektri koostootmisseade;
8) kääritusjäägi hoidla (-mahuti);
9) põld.

Esimeses etapis (ladustamine, eeltöötlemine, transport ja sisestamine) kasutatavad seadmed on läga eelhoidla, kogumismahuti ja pastörisaator. Teises etapis (biogaasi eraldumine) toimub protsess kääritis ehk käärituskambris. Kolmandas etapis kasutatakse jäägioidlat ja toimub viimine põllule. Neljandas etapis (biogaasi ladustamine, puhastamine ja kasutamine) vajatakse gaasihoidlat ja gaasi põletamise seadet. Viimaseks võib olla soojuse ja elektri koostootmisseade, keskküttekatel või transpordivahendi siselpõlemismootor. [1]

Biogaasi kasutusvõimalused

Seotud artikkel: Energiatarbimine transpordisektoris; Kütuseelement; Kütused; Kütuste põletamine


Biogaasi põletatakse peamiselt sisepõlemismootorites, mis on ühendatud elektrigeneraatoriga. On ka võimalus kasutada mikrogaasturbiine, kütuseelemente, stirlingmootoreid. Kõik need seadmed on esmajoones mõeldud elektri tootmiseks. Samuti on võimalus biogaasi kasutamiseks põletada seda selleks kohandatud põletitega keskküttekatlas. Puhastatud biogaasi on samuti võimalik kasutada transpordivahendite kütusena või suunata seda maagaasivõrku. [1]

Biometaan

Seotud artikkel: Energiatarbimine transpordisektoris; Biogaas; Biogaasi energeetiline ressurss; Kütuste regulatiivne keskkond

Biometaani tootmine

Biometaan on tehniliselt puhastatud biogaas, mille omadused vastavad loodusliku maagaasi kvaliteedile. Biometaani maagaasivõrku viimiseks Eesti tingimustes peab see sisaldama vähemalt 98% (±1%) metaani (CH4). Biogaasi puhastamisels biometaaniks on erinevad meetodid [2]:

a) keemiline absorbeerimine;
b) veega pesemine;
c) surve all absorbeerimine;
d) membraaneraldus ja krüotehnoloogia.


Puhastusmeetodite eesmärk on tõsta metaani sisaldust ja vähendada süsinikdioksiidi ja teiste ainete osa biogaasis. Süsinikdioksiidi ja teiste ainete eemaldamine biogaasi puhastamise käigus tõstab biogaasi kütteväärtust ja vähendab ühtlasi korrosiooni teket süsteemis, mida põhjustab happeliste ühendite esinemine puhastamata biogaasis. [2]

Biometaan on kasutatav kõikjal, kus täna kasutatakse maagaasi. See on kasutatav surugaasiautodes ilma piiranguteta nii puhtal kujul kui segus maagaasiga. Biometaani mootorikütusena kasutavad automootorid on sisuliselt ja tehniliselt täpselt samad, mis surumaagaasil töötavad automootorid. Biometaan mootorikütusena on tänase tehnilise taseme juures tavakasutuses. Eestis annab biometaani tootmiseks lootust ka asjaolu, et biometaan on ainuke biokütus, mille aktsiisivabastus jätkub ja peale 2011 a. juulit, mil see vedelatele biokütustele lõppes. [2],[3]

RSS uudisvoog

Joonis 3. Biogaasi tootmistehnoloogia üldskeem. [1]
Biogaasi tootmistehnoloogia üldskeem.jpg
Joonis 4. Põllumajandusliku biogaasi tootmise skeem. [1]
Põllumajandusliku biogaasi tootmise skeem.jpg

Viited

  1. 1,00 1,01 1,02 1,03 1,04 1,05 1,06 1,07 1,08 1,09 1,10 1,11 1,12 1,13 1,14 1,15 1,16 Eesti Põllumeeste Keskliit. Biogaasi tootmine ja kasutamine. Käsiraamat.
  2. 2,0 2,1 2,2 Oja, A. Eesti Biogaasi Assotsiatsioon. Metaankütuste kasutamine Eesti transpordis.
  3. Riigi Teataja. Alkoholi-, tubaka-, kütuse- ja elektriaktsiisi seadus.
  4. Statistikaamet. KE024: Energiabilanss kütuse või energia liigi järgi, TJ. (17.11.2015)
  5. Statistikaamet. KE034: Koostootmisjaamade võimsus, toodang ja kasutatud kütus. (17.11.2015)


Täiendavat lugemist

Aasta Kategooria Pealkiri
2014 Uuring Eesti tingimustesse sobivate biogaasi metaaniks puhastamise tehnoloogiate rakendatavus ning keskkonna ja majanduslikud mõjud
2013 Ettekanne Energiatehnoloogiate tulevikust
2009 Käsiraamat Biogaasi tootmine ja kasutamine
2014 Vaheraport Eesti biometaani programm - maakasutus
2012 Ettekanne Biogaasijaamade ohutus
2010 Ülevaade Ülevaade Eesti bioenergia turust 2010
2008 Ülevaade Ülevaade Eesti bioenergia turust 2007. aastal
2011 Ülevaade Eesti bioenergia turust 2010. aastal
2007 Ülevaade Ülevaade Eesti bioenergia turust 2006. aastal
2011 Uuring Biogaasitehase rajamine Tartu linnaliinitranspordi kütuse tootmiseks
2012 Uuring Biogaasi tootmise ja kasutamise pilootuuring Harjumaal
2007 Ettekanne Biogaas - tootmise ja kasutamise võimalused
2010 Ettekanne Biogaasi ressurss ja tootmine Eestis
2010 Aruanne Olemasolev olukord biogaasi tootmises
2012 Uuring Biogaasi tootmise ja kasutamise pilootuuring Lääne-Virumaal
2009 Ettekanne Ülevaade Eesti biogaasi potentsiaalist
2013 Ettekanne Biometaani olulisus riigi seisukohalt
2013 Uuring Biometaani avalike hüvede rakendusuuring
2011 Aruanne Särevere Biogaasi Energiaühistu (SäBE) loomise eelteostatavuse uuringu aruanne
2009 Aruanne Olemasolev olukord biogaasi tootmises. Eesti aruanne
2014 Uuring Eesti tingimustesse sobivate biogaasi metaaniks puhastamise tehnoloogiate rakendatavus
2012 Aruanne Metaankütuste kasutamine Eesti transpordis
2007 Ettekanne Eesti energiatehnoloogiate arendusstrateegia eeluuring
2007 Aruanne Energiatoodete maksustamise uuring
2014 Aastaraamat Taastuvenergia aastaraamat 2014


Kontaktvõrgustik

Kontaktvõrgustik on koostamisel. Kui soovite artikli kontaktvõrgustikuga liituda, võtke ühendust artikli teemahalduriga.


On Teil ettepanekuid, kuidas "ANAEROOBNE KÄÄRITAMINE" artiklit täiendada? Leidsite infot, mis ei ole enam ajakohane või vajab täpsustamist? Võtke ühendust artikli "ANAEROOBNE KÄÄRITAMINE" teemahalduriga MARGUS ALTEMENT e-aadressil margus.altement@arengufond.ee või avaldage arvamust selle artikli ARUTELU all.

Personaalsed tööriistad
Energiatalgud Energiaühistud
Nimeruumid

Variandid
vaatamisi
Toimingud
Tööriistad