In die tye waarin ons leef, vind grootskaalse besoedeling van natuurlike hulpbronne en die vinnige uitputting van nie-hernubare energiebronne soos steenkool en ruolie plaas. Hiermee saam styg die koste van elektrisiteitsvoorsiening vinnig. Alternatiewe energiebronne soos biogas kan dalk deel van die antwoord wees. Die opwekking van energie deur middel van biogas word in hierdie artikel bespreek.
Die proses waardeur dieremis na hernubare energie omgesit kan word, wat geen newe-effekte vir die natuur inhou nie, word anaërobiese ontbinding genoem. Met dié proses word die organiese materiaal (diere-afval) in ’n vlambare gas (metaan) en vloeibare mis omgesit. Die vlambare gas kan dan as ’n brandstof in die plek van steenkool of hout gebruik word.
Meer oor biogas
Die opwekking van energie deur middel van biogas is ’n volhoubare en omgewingsvriendelike proses. Biogas word in ’n biogas-aanleg geproduseer en die hart van die aanleg is ’n verteerder (digester). In die verteerder word die organiese materiaal onder anaërobiese toestande afgebreek en dié proses staan as vertering bekend. Die hele verteringsproses vind in die afwesigheid van suurstof plaas.
Verskillende fases van vertering vind in die verteerder plaas:
- Eers word die suurstof in die vars organiese materiaal deur aërobiese bakterieë verbruik. Sodoende word koolstofdioksied en ’n klein bietjie hitte vrygestel.
- Dan laat die anaërobiese bakterieë ensieme vry, wat die groot molekules aan die buitekant van die bakterieë aanval en dit in kleiner deeltjies afbreek sodat die bakterieë dit kan absorbeer.
- Wanneer die anaërobiese bakterieë die kleiner deeltjies geabsorbeer het, word dié deeltjies verteer.
- Vetsure wat gedurende die vorige fase gevorm het, word dan deur die laaste groep bakterieë verteer. Bogenoemde bakterieë skakel die vetsure om in water (H2O), koolstofdioksied (CO2) en metaan (CH4).
Bogenoemde kan breedweg in twee fases opgedeel word:
Fase 1: Vette, proteïene en koolhidrate, wat deur suurvormende bakterieë (saprofiete) na eenvoudige sure omgeskakel word.
Fase 2: Organiese sure, wat deur metaanvormende bakterieë (metaanfermenteerders) in metaan (CH4) en koolstofdioksied (CO2) omgesit word. Klein hoeveelhede ammoniakgas, waterstofsulfied en waterdamp word ook gevorm.
Biogas bestaan uit 60% CH4, 35% CO2 en 5% H2S, NH3 en waterdamp. Metaan se energiewaarde word op 22 megajoules per m3 geskat. Een kubieke meter biogas is gelyk aan 0,6 liter petrol, 0,4 liter diesel, 0,8 kg steenkool en 0,48 kg LP-gas.
Biogasaanleg
’n Biogasaanleg moet die volgende funksies kan verrig:
- Die aanleg moet ’n sekere volume organiese materiaal vir ’n spesifieke tydperk kan stoor.
- Dit moet absoluut lugdig wees.
- Organiese materiaal moet by ’n redelike temperatuur gehou word.
- Die aanleg moet ook die biogas wat geproduseer word, kan opvang en stoor totdat dit gebruik kan word.
FAKTORE WAT DIE ONTWERP VAN ’N BIOGASAANLEG BEÏNVLOED
- Ligging: Die biogasaanleg moet by die bestaande mishanteringstelsel inpas. Daar moet dus besluit word of die aanleg as deel van die bestaande stelsel sal kan funksioneer en of aanpassings gemaak moet word.
- Veiligheid: Rig die gashouer en gasgereedskap apart op. Verseker genoegsame ventilasie aan albei kante van die verteerder en gashouer. Voorkom onnodige beskerming van afdakke rondom die gashouer en verteerder omdat dit ontploffings kan veroorsaak.
- Helling: Spaar geld deur middel van gravitasievloei van die mis vanaf die hokke na die verteerder. Kies ’n plek waar die dreinering voldoende is. Bou die verteerder gedeeltelik ondergronds om die sterkte- en isolasie-eienskappe van grond te benut. Bou die verteerder ten minste 500 mm bokant die watertafel.
- Beskikbaarheid van grond en water: Verseker dat daar genoegsame spasie vir die verwydering van die verteerde mis is. Die aanleg moet naby water geleë wees omdat water vir die verteringsproses benodig word. Genoeg ruimte moet vir toekomstige uitbreidings gelaat word.
- Beskikbaarheid van dieremis: Dieremis moet elke dag beskikbaar wees omdat die verteerder daagliks met ’n sekere hoeveelheid mis gevoer moet word.
- Hoeveelheid biogas benodig vir verskeie toepassings: Die verteerder moet so ontwerp word dat dit die volume biogas wat per dag benodig word, kan lewer. By groot aanlegte word die biogas as brandstof vir binnebrandenjins gebruik. Biogas kan ook vir kookdoeleindes, beligting, afkoeling, verwarming en kragopwekking gebruik word.
VOORBEELD
- Die potensiële biogasproduksie per dag is 0,49 m³/kg vlugtige stowwe per dag. Dus kan een bees 22,51 x 75 = 16,88 x 0,49 = 33,09 m³ biogas per dag produseer.
- ’n Voerkraal met 10 000 beeste sal dus 22,51 x 10 000 = 225 100 kg nat mis en urine per dag produseer. Met 75% vlugtige stowwe is die hoeveelheid vlugtige stowwe dus 168 825 kg vlugtige stowwe per dag. As 1 kg vlugtige stowwe vir die produksie van 0,49 m³ biogas verantwoordelik is, sal 168 825 kg vlugtige stowwe 82 724 m³ biogas per dag produseer.
- As 10 000 beeste 82 724 m³ biogas per dag produseer, beteken dit dat hulle teoreties 49 634 liter petrol per dag produseer en dus 124 086 kWh. Per maand is dit dan 2 481 720 m³ biogas per 10 000 beeste en dus 3 722 580 kWh per 10 000 beeste.
Samevatting
Die gebruik van biogas is traag om behoorlik pos te vat in Suid-Afrika. Daar is verskeie redes hiervoor, maar die belangrikste is dat die ontwerp en bou van ’n biogasaanleg ’n baie duur en omslagtige proses is. Dit neem ook bykans twee jaar om die projek vanaf die beplanning tot inwerkingstelling te voltooi.
Biogasaanlegte werk uitstekend vir produsente wat meer as 12 000 tot 15 000 beeste in die voerkraal het. Die goeie nuus is dat ontwikkelaars besig is om produkte te ontwikkel wat self deur die produsent geïnstalleer kan word, om sodoende die koste af te bring. Dit sal die gebruik van biogasenergie vir huishoudelike stelsels aanmoedig.
Bronnelys
- Cilliers F, 1995. Biogas Users Manual. ARC-Institute for Agricultural Engineering (ARC-ILI). Silverton, Pretoria
- Cilliers F, 2011. Persoonlike mededeling [15/09/2021]