Biogasa: Mozkin garbia
Elhuyar Fundazioa
Biogasa instalazio industrialean lortzeko metodoetako bat.
- Hondakin likidoak jasotzeko kobaina.
- Bero-trukagailua: hemen hondakinak tenperatura jakin bateraino berotu egiten dira.
- Erreaktorea, non substantzia organikoen hartzidura gertatzen den.
- Biogasa bildu eta metatzeko tanga zilindrikoa.
- Biogasaren irteera.
- Lohi-irteera. Hau substantzia aktibo biologikoak produzitzeko nahiz ongarri gisa erabilia da.
Hiri hauen ingurumarietan ez dago jadanik tokirik zabortegiak kokatzeko eta zaborrak gero eta urrutirago eraman behar izaten dira. Hondakinak urrezko bihurtzen ari dira; hauen garraioa eta ezabapena izugarri kostatzera iritsi da.
Gainera kontutan eduki behar da hondakin-produzitzaile ez direla hiritar indibidualak bakarrik; beste zenbait enpresak ere laguntzen diete egiteko horretan.
Egia da hondakin hauetako asko berez itzuliko dela naturara. Baina noiz? Substantzien errotazio naturalaren abiadura oso motela da prozesu teknologikoenaren aldean. Gainera hondakina abandonatzen bada, kutsakor ere bihurtzen da ingurugiroaren kaltetan.
Egokiena, gizarteak produktuaren norabidea aurrez planifikatu izana litzateke. Baina zientzia arazoa konpontzen saiatu arren, gaiak korapilotsu darrai.
Ondorengo lerroetan, arazoa konpontzeko ahalegin horretan aurkitutako bide batez arituko gara, hau da, hondakinak biogas bihurtzeaz. Dirudienez arrakasta handia duen bidea da bestalde.
Hona hemen ganadu-hondakinetatik biogasa eta ongarrien produkziorako eskema:
- Ganadutegia
- Simaur likidoaren hornidurarako tanga
- Biogas-erreaktorea
- Gas-sorgailuak. Hauen bidez biogasa energia elektriko eta bero-energia bihurtzen da.
- Lortutako simaur likidoa (lohia) biltzeko tanga.
- Lohi-loditzea.
- Ur-hornidura.
- Lohia lurrean sartzea.
- Soroetako euri artifiziala.
200 urte igaro dira dagoeneko aire sukoia edo metanoa aurkitu zenetik. Gas hau, substantzia organikoen deskonposizioa oxigenorik gabe gertatzen zen edonon aurki zitekeen. Urtegi, aintzira, ibai, itsaso eta kloaketako uretako lohian metanoa eratzea prozesu biologikoa dela frogatuta dago; bakterio anaerobikoei, hots, oxigenorik gabe bizi diren bakterioei esker buruturiko prozesua bait da.
Baina ez hori bakarrik. Ideia hau garatuz, substantzia organikoak metano bihurtzearen prozesu hori lurraren sabelean ere gertatzen dela frogaturik dago, eta ondorioz, mendetan zehar eratutako gas naturalaren hobi asko bakterioen iharduera bitalaren ondorio lirateke.
Ondorengo urratsean, metanoaren jatorri biologikoari eta ekologi arazo larriei buruzko teoriak, hondakin organikoez industrialki metanoa elaboratzearen ideia ikertzaileengan txertatzen saiatu ziren. Zibilizazioaren borondatez egindako prozesu teknologikoen abiadurak substantzien naturako berezko errotazioarenak baino askoz handiagoak badira, zergatik ez azeleratu substantzia organikoen erabilera-mekanismoa? Bakterioei erosoak gerta lekizkiekeen baldintzak jarri, eta planetaren erraietan baino bortitzago sortuko lukete metanoa.
Ideia honetatik abiatuz hasi ziren ganadutegietan sortutako hondakinetatik biogasa eta ongarriak lortzeko lehenengo instalazioak eraikitzen. Gerora ugaldu egin dira. Paraleloki bioenergetikaren beste bide batzuk ere urratzen hasi ziren, hala nola, organikoak, gasaren sintesia, gasolina artifizialaren lehengaia, etab... Baina hala eta guztiz ere, biogasa lortzeko bideari ikusten zitzaion irtenbiderik egokiena.
Metanoaren produkzio-mekanismoa
Biogasaren erabilpenerako aukerak aztertu baino lehen, metanoaren produkzio-mekanismoaz zertxobait adieraziko dugu.
Biogasa substantzia organikoen hartziduraren ondorioz eratzen da; hartzidura hori, 1etik 9 mila m3-ko erreaktore berezietan, egoera guztiz anaerobikotan mikroorganismoen nahasketa naturalaren bidez gertatzen delarik. Egia da erreaktoreetan kargatzen diren hondakinek oxigeno-kantitate jakin bat badutela, baina hori anaerobiko fakultatibo deituriko bakterioek berehala zurgatuko dute. Bakterio hauek gai dira gas bizigarrian garatzeko edo hori gabe bizitza-mota anaerobikoa eramateko.
Hartzidura-tenperatura hondakinen eta hauen kutsaduraren arabera aukeratzen da. Hondakinak sanitarioki garbiak badira, erregimen mesofilikoa (30-40°C) erabiliko da. Eliminatu behar diren mikrobio arriskutsuak, brelminto-arrautzak, belar txarren haziak, etab.... baldin badituzte, edo prozesua azeleratzea garrantzitsua baldin bada, erregimen termofiloa (55-60°C) izango da aukeratuko dena. Hain tenperatura handitan, mikroflora patogenoa entregatu egiten da eta prozesu berak 20 egun ordez 5-10 bat irauten ditu.
Erreaktoreetan, substantzia organikoak transformazio-bide korapilotsua igarotzen du. Lehenengo polimero biologikoak (proteinak, koipeak, polisakaridoak, azido nukleikoak eta beste zenbait) bakterio-talde berezi batzuen eraginez hidrolizatu egiten dira, konposatu sinpleagoak (pisu molekular handiko alkoholak, azido organikoak, peptidoak, aminoazidoak, etab...) eratzen direlako.
Haiek, bestalde, bakterio azidogenoekin hartzitzen dira; azido koipetsu hegaskor, pisu molekular txikiko alkohol, hidrogeno, gas karboniko, amoniako eta hidrogeno sulfuro bihurtzen dira. Substantzia hauek ondoren, beste deskonposizio-prozesu bat jasaten dute, azido azetiko eta formikoa, hidrogenoa, gas karbonikoa eta mikroorganismo azetogenoak lortzen direlarik. Azkenik, bakterio metanogenoek burutzen dute biogasa askatzearen lana, zeinaren osagaiak metanoa (%70eko proportzioan) eta gas karbonikoa (%30) izaten bait dira.
Ganadutegi eta hegazti-granjako hondakinek berez dute mikroorganismoen lan -nahasketa. Hauen aktibitate bitalerako nahikoa da substantzia organikoak deskonposa daitezen tenperatura egokia pH-a (hau da hidrogeno-ioien kontzentrazioa) eta lehengaia erreaktorera iristeko abiadura jakina aukeratzea. Beste hondakin batzuetan erreaktoretan hartzitzeko, horretarako bereziki prestatutako kultibo-nahasketa gehigarria sartzen da. Oraingoz, sistema metanogenetikoa ez dago nahikoa aztertua, baina fidagarritasunez funtzionatzen du eta zabortegiko ia substantzia organiko guztiak erabiltzea posible da.
Substantzia organikoen deskonposizioan ez da biogasa soilik eratzen; nitrogeno mineralizatua, fosforoa, potasioa, etab... dituen lohia ere lortzen da. Lohia ongarri gisa erabil daiteke.
Biogas-zentraletan lohia hirietako gorozki-uren jalkinak elaboratzearen ondorioz lortzen da. Erreaktoretan, tenperaturaren (50-55°C) eraginez egiazko purifikazio sanitarioa jasaten du eta horregatik gai da nekazaritzan erabiltzeko.
Teknologia honek beste ildo batetik ere jo du. Hartzidura-abiadura bostkoiztea lortu da. Erreaktorean hartzitutako biomasa-zatia atera eta tutueriatik datorren lehengaiarekin nahasten da. Gainera mikrobioek eragindako substantzia organikoen deskonposizioa, hau erreaktorera iritsi baino lehen hasten da. Prozesu nagusiaren aldizkotasuna bost aldiz txikiagoa izatea lortu da, eta ondorioz, baita erreaktoreen bolumena eta hauek eraikitzeko gastuak txikiagotzea ere.
Baina hartzidura metanikoaren prozesua beste modu batera azeleratzeko frogak ere egiten ari dira. Erreakzioan parte hartzen duten bakterio anaerobikoen espezieak ezagutuz gero, aukera zuzenduaz baliatuz, aktibitate handiko txerto-stockak lortu ahal izango dira. Hauek erreaktorera sartuz hartzidura bortizki intentsifikatuko da.
Bestalde, azido azetikoaren metanorainoko deskonposizioaren erreakzioa deskribatua izan da dagoeneko. Azido di- eta trikarboxilikoak (substantzia organikoen espezie batzuen deskonposizioaren bitarteko produktuak) elkarketa metanogenetikoan metanoa maila zelularrean ( in vivo ) sintetizatzerakoan katalizatzaile indartsuak direla ezagutzen da, eta honela, posible egiten da substantzia organikoak metano bihurtzeko kateetatik bat azeleratuz, biogasaren eraketa 10 aldiz gehitu eta abiadura handiagotzea.
Biogas-produkziorako teknologi metodo modernoak, %85eko hezetasuna baino handiagoa duten hondakin likidoak erabiltzeko kalkulatuta daude. Honek, argi dago, abantaila handia eskaintzen du, zeren eta hartzidura-prozesua etenik gabe burutzen bait da. Baina egia da bestalde, Lurrean substantzia organiko lehor gehiago dagoela eta ezagutzen diren teknologien arabera prozesu hauek burutzeko ur asko behar da. Adibidez, gure hirietako 60 milioi tona hondakin solido elaboratzeko urteko mila milioi m 3 ur beharko lirateke. Eta gainera gero birpurifikatu egin beharko lirateke. Dena den bidea egiten ari dira, %60ko substantzia lehorra duten hondakinen hartzidura bidez biogasa lortzeko teknologia eraikitzeko saioak eginez.
Etorkizun handiko beste lehengai bat zoikaitza da. Honen mundu-erreserbak 270 mila milioi tona ingurukoak dira, edo beste era batera esanda, 100 bilioi m3 biogas eta ongarri organo-mineral.
Biogasa lurrean edo uretan horretarako bereziki kultibatutako alga eta halogiloetatik ere atera daiteke. Mota honetako biomasa energetiko aren industri landaketa padura edo urtegietan egin daiteke. Egiten ari diren ikerketen arabera, ur-azaleraren m 2 -ko 20 g landare bil daiteke egunero, udako begetazio-aldian. Honela, udaren buruan hektarea bakoitzen 24 t biomasa lor daiteke. Erreaktoretan elaboratu ondoren 12 mila m 3 gas emango du, zeina 10-12 tona erregai konbentzionalen baliokide bait da.
Petrolioaren ustiakuntzen lagungarri
Gaur egun, munduan esploratutako petrolio-erreserbak 200 mila milioi tonakoak dira. Honen produkziorako metodo modernoek %40-50 soilik ateratzeko gai dira, hau da, 100 mila milioi tona erabili gabe geratuko dira. Bide hau aprobetxatzeko ere zenbait ikerketa egiten ari dira; hondar-petroleoaren gasifikaziorako bioteknologia eratzen, hain zuzen. Hondar-petrolioaren gasifikazioa bakterio metanoeratzaileen laguntzaz biogas bihurtu eta kanpora ateratzea litzateke helburua.
Aztertutako prozesu hauen erabilera praktikoak, biogasaren industriaren garapen intentsiboagoari lagunduko dio.
Ondorio gisa
Ikusi dugunez gure etxeetan, lantegi eta baserritan sortzen diren hondakin organikoek (janari-hondarrak, uztondoak, txerrijanak, ...) erabilpen estimagarria izan dezakete. Orain arte hondakin hauek zabortegietan alperrik galtzen ziren eta maiz eritasun kutsagarrien eramaile eta transmititzaile diren arratoi eta intsektuen jana bihurtzen ziren. Hondakin organikoen metanizazioa, gas bihurtzea alegia, energi iturri berriztagarri garrantzitsua izan daiteke epe laburrera.
Zu idazle
Zientzia aldizkaria
