Биогаз

Биога́з (от био... и газ; болотный газ), смесь газов, образующихся в результате анаэробного разложения органических веществ микроорганизмами. Биогазом также называют болотный газ, выделяющийся со дна стоячих водоёмов. В 1776 г. А. Вольта обнаружил в болотном газе метан, поэтому процесс образования биогаза называют метановым брожением или метаногенезом. Впервые биогаз был использован в 1895 г. в Лондоне для освещения улиц.

Биогаз содержит 60–65 % метана и 25–30 % диоксида углерода, а также оксид углерода, водород, азот, кислород, сероводород. Теплота сгорания биогаза 21–34 МДж/м³ .

Процесс метанового брожения включает: растворение и деполимеризацию субстратов (целлюлозы, крахмала, белков и др.); превращение субстратов в низкомолекулярные жирные кислоты (ацетогенез) и растворители – этанол, пропанол, бутанол, ацетон (сольватогенез); декарбоксилирование ацетат-иона и восстановление диоксида углерода с образованием метана (метаногенез). Ацетогенез и сольватогенез осуществляются бактериями, метаногенез – археями. Брожение может осуществляться ассоциациями мезофильных микроорганизмов при температурах 30–40 °C и термофильных – при 50–70 °C. Конверсия углерода субстратов в метан составляет 30–35 %. Твёрдый остаток после брожения (8–10 %) используют как высокоэффективное азотное удобрение.

Аппараты для осуществления метанового брожения – метантенки. Простейший метантенк – бетонный чан объёмом 3–10 м³ с устройством для сбора газа. Для переработки отходов сельского хозяйства, лесообрабатывающей и пищевой промышленности, коммунального хозяйства и других отраслей используют метантенки объёмом до нескольких тысяч кубических метров, снабжённые устройствами для перемешивания и терморегулирования. Промышленные метантенки работают при температурах 60–70 °C; выход биогаза 4–5 м³ /сут (в пересчёте на 1 м³ ёмкости аппарата). Биогаз – альтернативный, экологически чистый, возобновляемый источник энергии для теплоэлектростанций, транспорта и пр.; применяется также как сырьё для химической промышленности.