Biogazownie – jak działają i gdzie je wykorzystać?

Biogazownia to instalacja technologiczna, w której zachodzi proces fermentacji beztlenowej (czyli rozkładu materii organicznej bez dostępu tlenu) biomasy. Biomasa to np. odpady rolnicze, odpady produkcji spożywczej, gnojowica i obornik czy bioodpady komunalne. W wyniku fermentacji powstaje biogaz, będący mieszaniną głównie metanu (CH₄) i dwutlenku węgla (CO₂). Zawartość metanu w biogazie wynosi zwykle 50–70%, co czyni go wartościowym paliwem.

Biogaz może być wykorzystywany do:

• produkcji energii elektrycznej,
• produkcji ciepła,
• zasilania silników kogeneracyjnych (w tzw. kogeneracji biogazowej),
• oczyszczenia i zatłaczania do sieci gazowej (w formie biometanu).

Typowa biogazownia przemysłowa lub rolnicza składa się z kilku głównych elementów:

• magazyn surowców (substratów) – np. silosy, zbiorniki, hale na kiszonki, gnojowicę, odpady organiczne,
• system podawania substratów – urządzenia (przenośniki, pompy, dozowniki) zapewniające równomierne zasilanie fermentora,
• fermentor – ,,serce” biogazowni. To szczelny, ogrzewany zbiornik, w którym zachodzi fermentacja beztlenowa,
• zbiornik pofermentu – miejsce, gdzie trafia przefermentowana biomasa (poferment), często wykorzystywana jako nawóz,
• zbiornik biogazu – elastyczna kopuła lub oddzielny zbiornik magazynujący wytworzony biogaz,
• instalacja oczyszczania biogazu – usuwa siarkowodór, wodę i inne zanieczyszczenia, przygotowując biogaz do spalania,
• agregat kogeneracyjny (CHP) – urządzenie, które przekształca biogaz w energię elektryczną i ciepło,
• systemy sterowania i monitoringu – umożliwiają automatyzację i kontrolę procesu fermentacji.

Zapach to jedna z najczęstszych obaw związanych z biogazowniami, jednak nowoczesne instalacje są projektowane tak, by zminimalizować emisję nieprzyjemnych zapachów. Największe znaczenie ma szczelność systemu – od magazynowania i transportu surowców, przez fermentację, aż po przechowywanie pofermentu. Właściwe zarządzanie substratami (np. szybkie przykrywanie kiszonek, zamknięte systemy podawania) oraz regularne czyszczenie i wentylacja obiektów technicznych pozwalają znacznie ograniczyć nieprzyjemny zapach. W praktyce dobrze zaprojektowana i odpowiednio eksploatowana biogazownia nie powinna powodować uciążliwych zapachów w otoczeniu, nawet jeśli przetwarza odpady organiczne. Szczególnie, że każda emisja zapachu, potencjalnie związana jest z utratą cennego gazu.

Biogaz nie jest całkowicie zeroemisyjny, ale jest znacznie mniej emisyjny niż tradycyjne źródła energii oparte na paliwach kopalnych. W procesie spalania biogazu również powstaje CO₂, ale jest to dwutlenek węgla pochodzenia biologicznego, a więc wcześniej wchłonięty z atmosfery przez rośliny. Dlatego bilans emisji jest w dużej mierze neutralny klimatycznie.

Coraz większe znaczenie na rynku zyskuje również biogaz o ujemnym współczynniku emisyjności. Powstaje on w wyniku fermentacji substratów, które w przypadku niekontrolowanego rozkładu naturalnego (np. gnojowicy, bioodpadów) wyemitowałyby do atmosfery znacznie większe ilości metanu i dwutlenku węgla niż podczas kontrolowanego spalania biogazu. W efekcie bilans emisji dla takiego paliwa jest nie tylko neutralny, ale wręcz ujemny. Biogaz o ujemnym śladzie węglowym otwiera nowe możliwości dla przemysłu w kontekście realizacji celów klimatycznych.

Zalety biogazowni:

• odnawialne źródło energii – biogaz powstaje z odpadów organicznych, które są stale dostępne i uważane za odnawialne,
• lokalna produkcja energii – ograniczenie strat przesyłowych i uniezależnienie od zewnętrznych dostawców energii,
• redukcja emisji metanu i CO₂ – to mniejsze obciążenie środowiska,
• zagospodarowanie odpadów organicznych – szczególnie w przemyśle rolno-spożywczym,
• produkcja nawozu – poferment może zastąpić nawozy sztuczne,
• możliwość pracy w kogeneracji – podniesienie efektywności energetycznej.

Wady biogazowni:

• wysokie koszty inwestycyjne – szczególnie przy dużych instalacjach przemysłowych,
• złożony proces technologiczny – wymaga wiedzy, doświadczenia i stałego nadzoru,
• zależność od dostawców substratu - jeśli fermentowane odpady nie pochodzą z własnej produkcji,
• koszt utylizacji pofermentu – w przypadku, kiedy nie ma możliwości wykorzystania odpadu po fermentacji z biogazowni, należy go zutylizować,
• potencjalne uciążliwości zapachowe – przy nieodpowiednim zarządzaniu odpadami.

Biogazownie przemysłowe najlepiej sprawdzają się w miejscach, gdzie powstają znaczne ilości odpadów organicznych oraz występuje stałe zapotrzebowanie na energię i ciepło (aby móc efektywnie wykorzystać np. kogenerację). Do najbardziej typowych branż należą:

• przemysł spożywczy i rolno-spożywczy – np. mleczarnie, przetwórnie warzyw i owoców, zakłady mięsne,
• przemysł rolniczy i gospodarstwa wielkotowarowe – z dostępem do gnojowicy i kiszonek,
• zakłady przetwarzające osady ściekowe – np. oczyszczalnie ścieków,
• zakłady komunalne i zagospodarowania odpadów – przetwarzające bioodpady miejskie.

Kogeneracja biogazowa to technologia, w której biogaz jest spalany w agregacie kogeneracyjnym, w celu jednoczesnej produkcji energii elektrycznej i ciepła. Dzięki temu osiąga się wysoką sprawność energetyczną, często przekraczającą 80%.

W praktyce oznacza to, że:

• prąd elektryczny zasila instalacje zakładu lub jest sprzedawany do sieci,
• ciepło wykorzystywane jest lokalnie – np. do ogrzewania budynków, procesów technologicznych lub podtrzymywania temperatury fermentacji.

Kogeneracja biogazowa doskonale sprawdza się w zakładach przemysłowych, które mają ciągłe zapotrzebowanie na energię i ciepło – pozwala bowiem znacznie podnieść efektywność wykorzystania biogazu i skrócić okres zwrotu inwestycji.

Biometanownie stanowią nowoczesne rozwinięcie tradycyjnych biogazowni, oferując bardziej zaawansowane i efektywne wykorzystanie biomasy. W przeciwieństwie do klasycznych instalacji produkujących biogaz, biometanownie oczyszczają go do postaci biometanu, który parametrami odpowiada gazowi ziemnemu i może być wtłaczany bezpośrednio do sieci gazowej. Taki proces nie tylko zwiększa wartość energetyczną wytwarzanego paliwa, ale także umożliwia jego magazynowanie i transport na większe odległości. Biometanownie stanowią też realną alternatywę dla biogazowni, jeśli w okolicy nie ma odbiorcy ciepła, wykorzystując spalanie gazu tylko do podtrzymania procesu fermentacji, a całą nadwyżkę kierując do sieci gazowej. Co istotne, biometan może być wykorzystywany zarówno w energetyce, jak i w transporcie, stanowiąc alternatywę dla LPG czy CNG.

Biogazownie i biometanownie stanowią realną alternatywę dla tradycyjnych źródeł energii, zwłaszcza w przemyśle. Pozwalają nie tylko na zagospodarowanie problematycznych odpadów organicznych, ale też na uniezależnienie się od zewnętrznych dostawców energii i redukcję jej kosztów. Dzięki kogeneracji biogazowej możliwe jest pełne wykorzystanie wytworzonego paliwa, co czyni tę technologię szczególnie atrakcyjną w kontekście efektywności energetycznej i ekonomicznej.

Inwestycja w biogazownię może być również elementem szerszej strategii ESG i odpowiedzią na unijne regulacje środowiskowe. Dzięki produkcji energii z lokalnych, odnawialnych surowców, zakłady przemysłowe nie tylko zmniejszają swój ślad węglowy, ale także wzmacniają pozytywny wizerunek marki jako firmy odpowiedzialnej i innowacyjnej. W połączeniu z innymi rozwiązaniami efektywności energetycznej, biogazownia może być ważnym krokiem w kierunku cyrkularnej i zrównoważonej produkcji.