Bioplynové elektrárny
Bioplyn anaerobního původu vzniká principiálně stejným způsobem, ať probíhá tento proces pod povrchem země, v zažívacím traktu živočichů, zvláště přežvýkavců, ve skládkách tuhých komunálních odpadů, v lagunách nebo v řízených anaerobních reaktorech. V technické praxi se ustálil název „bioplyn“ pro plynnou směs vzniklou anaerobní fermentací vlhkých organických materiálů v umělých řízených technických zařízeních (reaktorech, fermentorech, digestorech, lagunách se zařízením na jímání bioplynu...).
Z pohledu biochemického je anaerobní fermentace vlhkých organických látek vícestupňový složitý proces, který probíhá v bezkyslíkatém (anaerobním) prostředí působením mnoha druhů i kmenů mikroorganismů. Velmi zjednodušené schéma tohoto procesu se obvykle skládá ze čtyř základních fází:
I. Fáze - HYDROLÝZA
Začíná v době, kdy prostředí obsahuje vzdušný kyslík. Předpokladem pro její nastartování je mimo jiné dostatečný obsah vlhkosti – nad 50% hmotnostního podílu. Hydrolytické mikroorganismy ještě striktně nevyžadují bezkyslíkaté prostředí. Enzymatický rozklad mění polymery (polysacharidy, proteiny, lipidy atd.) na jednodušší organické látky(monomery).
II. Fáze – ACIDOGENEZE
Zpracovávaný materiál může obsahovat ještě zbytky vzdušného kyslíku, v této fázi však dojde definitivně k vytvoření anaerobního (bezkyslíkatého) prostředí. Četné kmeny fakultativních anaerobních mikroorganismů se aktivují v obou prostředích. Vznik CO2, H2 a CH3COOH umožňuje dále metanogenním bakteriím tvorbu metanu. Kromě toho vznikají jednodušší organické látky (vyšší organické kyseliny, alkoholy).
III. Fáze - ACETOGENEZE
Je někdy označována jako mezifáze. Acidogenní specializované kmeny bakterií transformují vyšší organické kyseliny na kyselinu octovou ( CH3COOH), vodík (H2) a oxid uhličitý (CO2).
IV. Fáze – METANOGENEZE
Metanogenní acetotrofní bakterie rozklá
dají především kyselinu octovou (CH3COOH) na metan CH4 a oxid uhličitý CO2, hydrogennotrofní bakterie produkují metan CH4 z vodíku H2 a oxidu uhličitého CO2. Určité kmeny metanogenních bakterií se chovají jako obojetné.
Pro stabilitu procesu anaerobní fermentace organických materiálů je velmi důležitá optimální rovnováha jednotlivých fází, probíhajících s odlišnou kinetickou rychlostí. Metanogenní fáze probíhá přibližně pětkrát pomaleji než zbylé tři fáze. Tomu je třeba přizpůsobit konstrukci bioplynových technologických systémů a dávkování surového materiálu, jinak hrozí přetížení fermentoru se všemi nepříznivými důsledky.
(CZ Biom)
