Biyogaz nedir?

Biyogazın oluşumu

İsminden de anlaşılacağı üzere, “biyo”gaz biyolojik bir prosesle oluşmaktadır. Oksijensiz bırakılmak (anaerob olarak adlandırılır) suretiyle organik kütleden biyogaz adı verilen bir gaz karışımı ortaya çıkar. Doğada yaygın olarak görülen bu proses örneğin bataklıklarda, deniz tabanlarında, sıvı gübre çukurlarında ve geviş getiren hayvanların işkembelerinde de gerçekleşir. Bunun yanı sıra belirli miktarlarda enerji (ısı) ve yeni biyokütle oluşur.

Biyogaz metandan (% 50-75 Hac.) , karbondioksitten (% 25-50 Hac.), Amonyak, Su buharı ve hidrojen sülfür ve eser miktarda diğer gazlar da bulunur. Bileşim asıl olarak kullanılan materyaller, fermantasyon işlemi ve farklı teknik uygulamalarla belirlenir. Biyogazın oluşum prosesi çok sayıda aşamada gerçekleşmektedir. Bu esnada prosesin bütününün bir olumsuzluğa meyden vermeyecek şekilde gelişmesi için tek tek bozunma aşamalarının birbirleri ile çok uyumlu olması gerekir.

İlk aşama olan “hidroliz” esnasında hammaddenin kompleks yapıları (örneğin karbonhidratlar, albüminler, yağlar) daha basit organik yapılara (örneğin aminoasitler, şeker, yağ asitleri) dönüştürülür. Buna katılan hidrolitik bakteriler, malzemeyi biyokimyasal olarak parçalayan enzimleri serbest bırakırlar.

Oluşan ara ürünler “asetojenez aşaması”nda fermente edici (asit oluşturan) bakteriler tarafından düşük yağ asitlerine (asetik, propiyon ve bütrik asit), karbondioksit ve hidrojene ayrıştırılır. Bu esnada aynı zamanda düşük miktarlarda laktik asit ve alkoller de oluşur. Bu aşamada oluşan ürünün türü, oluşan hidrojenin yoğunluğu tarafından belirlenir.

Asetojenez, yani “asit oluşumu” aşamasında bu ürünler asetojen bakteriler tarafından biyogazın öncül maddelerine (asetik asit, hidrojen ve karbondioksit) dönüştürülür. Bu bağlamda kısmi hidrojen basıncı büyük önem taşımaktadır. Fazla yüksek hidrojen miktarı enerjisel nedenlerle asetojenezin ara ürünlerinin bozunmasını engeller.

Bunun sonucu olarak propiyon asidi, izobütrik asit, izovaleriyan asidi ve kapron asidi gibi organik asitler zenginleşir ve metan oluşumunu engellerler. Asetojen bakteriler (hidrojen oluşturucu) bu nedenle hidrojeni karbondioksitle birlikte metan gazı oluşturmakta kullanan (türler arası hidrojen transferi) ve bu sayede asetik asit oluşturan bakteriler için kabul edilebilir çevre koşulları oluşturan ve hidrojen tüketen metanojenik arkeler ile sıkı bir yaşam ortaklığı kurmak zorundadırlar.

Biyogaz oluşumunun son aşaması olan “metanojenez”de öncelikle asetik asitler, hidrojen ve karbondioksit, mutlak anaerobik metanojen arkeler tarafından metana dönüştürülür. Hidrojen kullanan metanojenler hidrojen ve karbondioksitten metan üretirken, asetoklastik metan oluşturucular asetik asidi ayrıştırarak metan oluştururlar. Tarımsal biyo- gaz tesislerinde hüküm süren koşullar altında metan oluşumu yüksek ortam basıncında ağırlıklı olarak hidrojen sentezi reaksiyonuyla, nispeten daha düşük ortam basıncında ise asetik asidin parçalanması reaksiyonuyla gerçekleşir. Metanın % 70 oranında asetik asidin parçalanması, % 30 oranında da hidrojenin sentezi sonucu oluştuğuna dair atik su çamuru fermantasyonundan elde edilen bilgi, tarımsal biyogaz tesislerinde her halükarda çok kısa bekleme süresine sahip yüksek basınç fermentörleri için geçerlidir. Yapılan yeni araştırmalar, türler arası hidrojen transferinin hız belirleyici aşama olacağını ortaya koymaktadır.

Oksijensiz bozunmanın dört aşaması aslında tek basamaklı bir proseste paralel olarak aynı zamanda gerçekleşir. Ancak her bozunma aşamasının bakterileri farklı yaşam alanı taleplerine sahip oldukları için (örneğin pH değeri, ısı) proses tekniği bakımından bir uzlaşmanın yaratılması gerekir. Metanojenez mikro-organizmalar düşük büyüme hızları nedeniyle biyogenezin en zayıf halkası olduklarından ve rahatsız edici etkilere karşı çok hassas tepki vermelerinden ötürü, çevre koşullarının metan oluşturan bakterilerin taleplerine uydurulması gerekmektedir. Hidrolizi ve asit oluşumunu metan oluşumundan iki ayrı proses aşaması ile ortamsal olarak ayırma girişimi (iki aşa- malı proses uygulaması) pratikte sınırlı şekilde ger- çekleşmektedir, çünkü hidroliz aşamasında düşük bir pH değerine (pH < 6.5) rağmen yine de kısmen metan oluşumu gerçekleşmektedir. Oluşan hidroliz gazı karbondioksit ve hidrojenin yanı sıra metan da içerir, bundan ötürü çevre üzerindeki olumsuz etkilerden ve güvenlik risklerinden kaçınmak için hidroliz gazının bir değerlendirmeye veya işleme tabi tutulması gerekir.

Biyogaz tesisinin konstrüksiyonuna ve işletme tarzına, ayrıca materyal olarak kullanılan hammaddenin özelliklerine ve konsantrasyonuna bağlı olarak, çok aşamalı proseslerde her bir fermentör basamağında farklı çevre koşulları oluşturulabilir. Çevre koşullarıda mikrobiyolojik biyogenezin bileşimini ve aktivitelerini etkiler ve böylelikle oluşan metabolizma ürünlerine doğrudan etki ederler.

Biyogaz Nedir

Alıntı : Biyogaz kılavuzu; Türk-Alman Biyogaz Projesi

 

Biyogaz nedir? Nasıl oluşur

Bizi Facebook'ta takip edin

Enerlinc Enerji Facebook'ta