Biogas nastaje usled biološkog razlaganja različitih vrsta otpada biološkog porekla, na prvom mestu biomase i organskih materija čvrstog gradskog otpada. Biogas se obično sastoji od metana (približno 52,5 do 72,5% zapreminskih) i ugljen-dioksida, uz prisustvo i drugih jedinjenja. Osnovna komponenta biogasa je metan i njegov sadržaj direktno utiče na toplotnu vrednost gasa.

Biomasa kao izvor

Biomasu je moguće konvertovati u biogas putem bioloških procesa, kao što su anaerobna digestija ili putem gasifikacije koja spada u grupu termohemijskih procesa.

Kod anaerobne digestije, biogas se proizvodi putem fermentacije organske materije. Ova materija ili sirovina može biti vlažan organski materijal kao što su stajnjak, mulj otpadnih voda, industrijskih otpadnih voda i poljoprivrednih i šumskih ostataka. Biogas iz anaerobnog digestora se sastoje uglavnom od metana, koji se može koristiti kao gorivo ili hemijska sirovina.

Anaerobna digestija pretvara organske materije u metan u odsustvu kiseonika. Kada se koristi putem efikasnog sistema, proces anaerobne digestije može uspešno konvertovati organsku masu (kao što je stajnjak) u biogas koji sadrži oko 65% metana uz ostatak koji sadrži hranljive materije i koji se takođe može korisno upotrebiti. Tehnologija anaerobne digestije se koristi u energetske svrhe od sredine XIX veka. Međutim, razvoj tehnologije u poslednje vreme, velika raspoloživost organske mase, sposobnost da se efikasno i ekološki procesuiraju tokovi otpada, kao i značajan potencijal za proizvodnju električne energije doveli su ovaj proces u prvi plan kao obećavajući „novi“ obnovljivi izvor energije.

Gasifikacija je termohemijski proces koji se ostvaruje kada se biomasa zagreva u sredini sa smanjenim prisustvom kiseonika (sredina sadrži oko 1/3 od količine vazduha potrebne za potpuno sagorevanje) i tada dolazi do proizvodnje gasa, niske ili srednje toplotne vrednosti i koji sadrži ugljen-monoksid i vodonik. U zavisnosti od sadržaja ugljenika i vodonika biomase i karakteristika gasifikatora, toplotna vrednost proizvedenog gasa može da varira od 10 do 50% od toplotne vrednosti prirodnog gasa. Toplotna vrednost nastalog gasa uslovljena je sadržajem ugljen-monoksida i vodonika koji nastaju tokom procesa gasifikacije. A preostali sastojci gasa su pre svega ugljen-dioksid, azot (za sisteme sa prinudnom cirkulacijom vazduha), mala količina metana i drugih nesagorivih gasova.

Gasifikacija biomase nudi određene prednosti u odnosu na direktno sagorevanje biomase, jer je gas bez pepela i drugih hemijskih jedinjenja u produktima sagorevanja, a posebno je pogodan za aplikacije kao što su visokoefikasni kotlovi i peći. Proizveden gas može se dalje preraditi (očistiti) što bi omogućilo korišćenje za pogon mašina kao što su brzohodi klipni motori i turbine ili za mala postrojenja za kombinovanu proizvodnju toplotne i električne energije (< 5 MWe). Veoma čist gas se takođe može koristiti kao sirovina za hemijske procese. Katalitički i biološki procesi su u fazi razvoja i svrha im je konverzija gasa u alkohol, bio-dizel, sintetički prirodni gas i vodonik.

Svaka prihvatljivo suva biomasa se može pretvarati u sintetički gas, koji se takođe može koristiti kao gorivo ili hemijska sirovina. Proizvodnja biogasa ima širok spektar mogućih primena, uključujući deponije, postrojenja za preradu gradske otpadne vode, poljoprivredne farme, industriju celuloze i papira i industriju hrane i pića.

Gradski čvrst otpad kao izvor

Gradski čvrsti otpad sadrži značajan deo organske materije koje generišu različite gasovite produkte u uslovima kada je otpad odložen, zbijen i pokriven na deponijama. Anaerobne bakterije deluju u okruženju bez kiseonika, što dovodi do razlaganja organskih materijala i proizvodnje, pre svega ugljen-dioksida i metana. Ugljen-dioksid, koji je rastvorljiv u vodi, verovatno će migrirati van deponije spontanim prirodnim procesom. S druge strane, metan koji je manje rastvorljiv u vodi i lakši od vazduha, takođe će težiti da migrira iz deponije, ali odgovarajuće energet