Materia organiczna (materia pochodzenia zwierzęcego i roślinnego) w warunkach braku kontaktu z tlenem pod wpływem działania pewnych bakterii przechodzi szereg procesów biochemicznych (przede wszystkim proces beztlenowej tzw. anaerobowej fermentacji), w wyniku których powstaje między innymi gaz bogaty w metan. Wydatek i jakość gazu powstającego przy fermentacji beztlenowej są zależne od szeregu czynników, w tym przede wszystkim od:
-
rodzaju surowców pierwotnych (wsadowych),
-
stopnia przefermentowania tych surowców,
-
temperatury w jakiej przebiega proces fermentacji,
-
poprawności obróbki mechanicznej (mieszanie),
-
czasu trwania procesu.
Proces fermentacji materii organicznej związany jest z udziałem beztlenowych bakterii anaerobowych w środowisku wodnym. Proces ten może przebiegać w różnym zakresie temperatur i trwać przez różny okres czasu. W poszczególnych przedziałach temperatur decydującą rolę odgrywają różne mikroorganizmy, a ze wzrostem temperatury skraca się czas procesu fermentacji, co ilustruje Tabela 11.1. Większość instalacji biogazowych działa przy temperaturze rzędu 32 – 37 oC, co odpowiada zakresowi działania bakterii mezofilowych. Dla zapewnienia właściwego przebiegu procesu fermentacji konieczne jest, aby temperatura procesu utrzymywana była na możliwie stałym poziomie. Odchylenia temperatury nie powinny być większe niż ± 2 oC.
|
L.p.
|
Mikroorganizmy
|
Temperatura
[oC]
|
Czas fermentacji
[dni]
|
|
1.
|
Psychrofilowe
|
12 – 16
|
90 – 120
|
|
2.
|
Mezofilowe
|
32 – 37
|
25 – 30
|
|
3.
|
Termofilowe
|
51 – 60
|
10
|
Oprócz temperatury istotny jest również odpowiedni stosunek ilości atomów węgla do ilości atomów azotu w masie wsadu w biogazowni, który powinien wynosić 30:1. Jeżeli węgla jest mniej, powstający gaz ma mniejszą zawartość metanu. Jeżeli więcej jest azotu, to proces powstawania biogazu szybciej ulega przerwaniu (ilość węgla jest za mała, aby dalej mógł powstawać metan). Przykładowo w odchodach zwierzęcych (bydło, świnie) stosunek węgla do azotu z reguły wynosi 9:15, natomiast w słomie żyta 80:15. Dlatego też korzystnie jest gdy wsad fermentacyjny jest mieszanką tych substancji.
Tabela przedstawia ilość możliwego do wyprodukowania biogazu, określonego w litrach na 1 kg suchej masy wsadu, w cyklu 26 dniowym, przy stosowaniu różnego rodzaju materiału wsadowego, przy różnym charakterystycznym dla danego surowca (słoma, łodygi, odchody itp.) czasie produkcji biogazu.
|
L.p.
|
Rodzaj wsadu do biogazowni
|
Czas produkcji biogazu
[dni]
|
Ilość biogazu w cyklu 26 dniowym
[l / kgsuchej masy]
|
|
1.
|
Słoma rzepakowa
|
109
|
184
|
|
2.
|
Łodygi i liście ziemniaczane
|
107
|
171
|
|
3.
|
Liście buraczane
|
21
|
418
|
|
4.
|
Trawa
|
26
|
427
|
|
5.
|
Słoma pszeniczna
|
95
|
206
|
|
6.
|
Słoma żytnia
|
81
|
252
|
|
7.
|
Odchody trzody chlewnej
|
116
|
203
|
|
8.
|
Odchody bydła
|
121
|
159
|