Biokaasu on kaasu tuotetaan fermentoimalla materiaalien orgaanisten ilman happea . Se on palavaa kaasua, joka koostuu pääasiassa metaanista ja hiilidioksidista . Se voidaan polttaa sen tuotantopaikalla lämmön ja sähkön tai puhdistettiin , jolloin saatiin biometaanin käytetään maakaasua ajoneuvojen tai injektiolla jakeluverkkoon ja maakaasun .
Biokaasu tuotetaan spontaanisti suolla ( suokaasun ), riisin aloilla, suurten säiliöiden tai trooppinen vesivoiman padot, kaatopaikat sisältävät jätteet tai orgaanisia materiaaleja (eläin-, kasvi-, sieni- tai bakteeri). Se voi aiheuttaa keinotekoisia keittimiä (erityisesti jäteveden ja teollisen tai maatalouden orgaanisen jätteen käsittelyssä ).
Biokaasu koostuu pääasiassa metaanista (50-70%), mutta myös hiilidioksidista (CO 2) Ja vaihtelevia määriä vesihöyryä ja rikkivedyn (H 2 S) tai jopa muita yhdisteitä ("epäpuhtauksia"), erityisesti kaatopaikan biokaasussa. Epäpuhtauksia ovat:
Sen sisältö näissä eri alkuaineissa ja siten sen energia-arvo riippuu käymisprosessin kestosta ja laadusta, asennustyypistä ja suuresta osasta käytetyn fermentoitavan materiaalin luonnetta (ja erityisesti sen osuuksia hiilessä, vedyssä, hapessa ja typpi tai ei-toivotut epäpuhtaudet). Esimerkiksi fermentoitava materiaali, jossa on runsaasti hiiltä ja vetyä, tuottaa biokaasua, joka sisältää jopa 90% metaania, kun taas köyhempi selluloosa tuottaa biokaasua, jossa on vain 55% metaania (ja 45% hiilidioksidia).
Biokaasu syntyy fermentoitavan jätteen anaerobisesta tai anaerobisesta pilkkomisesta . Yleisimmät biokaasun lähteet ovat orgaanisen aineen päästöt:
Panosten (pilkotun orgaanisen aineen) luonteella on merkittävä vaikutus lopputuotteen laatuun. Tätä laatua voidaan arvioida raaka-aineiden metanogeenisen potentiaalin avulla.
Biokaasun keinotekoiseen tuottamiseen on usein tarpeen muuttaa raaka-aineita (esikäsittely) esimerkiksi jauhamalla . Niiden varastointiolosuhteita on valvottava orgaanisen aineen häviön rajoittamiseksi. Käyminen keittimessä voi tapahtua kolmella eri lämpötila-alueella:
Keittimiä mesofiiliset (noin 38 ° C: ssa ) on yleisimmin käytetty lauhkean vyöhykkeen. Fermentoinnin jälkeen kiinteä jäännös voidaan varastoida jälkikeittimeen, jossa polttoainekaasu otetaan talteen uudelleen.
Panosten fermentointi tuottaa myös enemmän tai vähemmän viskoosia jäännöstä, jota kutsutaan mädätteeksi . Runsaasti typpeä , kaliumia ja muita välttämättömiä ravintoaineita, osittain hygieeninen korkean lämpötilan käymisen ansiosta, sitä voidaan levittää maatalousmaaperään lannoitteena . Siinä ei ole monia taudinaiheuttajia ja kaikkia sen mahdollisesti sisältämiä ”rikkakasvien” siemeniä.
Se voidaan myös kompostoida muutaman kuukauden ajan ja siitä tulee sitten metakomposti .
Biokaasu on uusiutuva kaasu, joka voidaan muuntaa erilaisiksi energian kantajiksi : lämpö , sähkö tai biometaani . Pelkkä lämpö saadaan polttamalla kaasua kaasukattiloissa, jotka on mukautettava biokaasun pienempään metaanipitoisuuteen kuin maakaasuun ja joiden hyötysuhde on korkeintaan 90%.
Biokaasu voidaan muuntaa myös nestemäiseksi polttoaineeksi Fischer-Tropsch -prosessilla tai grafiitiksi ja vedyksi , jota tutkitaan Australiassa.
Palaminen kaasumoottorissa tai pieni turbiini tekee mahdolliseksi tuottaa sähköä ruiskutetaan verkkoon , ja usein lämmöksi yhteistuotannon , mutta kolmituotannon (tuotanto kylmä) on myös mahdollista.
Lämmön ja sähkön yhteistuotannon hyötysuhde on parhaimmillaan 75-85% eli 15-25% häviöistä. Lämmön käyttö on usein kausiluonteista ja vaatii tiettyä läheisyyttä käyttäjiin ja jakeluverkon luomista. On myös mahdollista saada kylmää lämmön absorbointiprosessien avulla.
Maatalouden maailmassa, lämpöä voidaan käyttää kasvihuoneiden (CO 2 rikastamiseen).
Biokaasua voidaan puhdistaa poistaa hiilidioksidin ja rikkivedyn : biometaania Näin saatu , joka voidaan injektoida maakaasun jakeluverkkoon . Prosessi on uudempi kuin sähkön tuotanto, ja sen hyötysuhde on 90%.
Kaasun kulutus on myös kausiluonteista, mutta yleensä ruiskutus on mahdollista verkoissa ympäri vuoden, lukuun ottamatta tiettyjä tapauksia, muutama päivä tai viikko kesällä, jolloin kulutus on vähäisempää ja siksi verkko on kylläinen. Injektion avulla biometaanin tuotanto kesällä löytää ulostulon, jota yhteistuotantolämpö ei aina löydä.
Biokaasu koostuu pääasiassa metaanista (CH 4 ), jonka kasvihuoneilmiö on erittäin tärkeä. Sen palaminen tuottaa hiilidioksidia , joka on myös kasvihuonekaasu , mutta jonka vaikutus on vähäisempi. Kilogrammalla metaania (CH 4 ) on todellakin maailmanlaajuinen lämpenemispotentiaali (GWP) 100 vuoden aikana, 23 kertaa suurempi kuin kilogramma hiilidioksidia .
Biokaasun käyttö ei lisää kasvihuoneilmiötä, jos tuotettu hiili ( metaani ja hiilidioksidi ) on itse imeytynyt etukäteen kasveista, joista tämä biokaasu tulee, niiden kasvun aikana ja jos tämä käyttö tapahtuu lyhyessä hiilisyklissä ja jos ei osallistu liikakäyttö ja biomassa (ainoastaan palauttaa sitten hiili , joka oli äskettäin poistettu ilmakehään , toisin kuin maakaasu ).
ArvostelutReporterre korostaa monia riskejä, joita hänen silmissään edustavat suuret metanisaattorit, ja hän pitää parempana pieniä metanisaattoreita yhden tai kahden tilan mittakaavassa. Euroopan uusiutuvien energialähteiden ammatilliset järjestöt lähettivät Euroopan komissiolle kesäkuussa 2018 manifestin "Pieni on kaunis", jossa suositellaan tunnustamaan pienten laitosten edut pitämällä niiden ensisijainen sijoitus verkkoon ja vapauttamalla ne tasapainottamisvelvoitteista.
Mukaan Shift-projektin , tuotanto 70 TWh biokaasua vaatii välillä 8700 ja 14000 anaerobinen mädätys yksikköä, joka jo aiheuttaa ongelman sosiaalista hyväksyttävyyttä, erityisesti paluuseen maaperään mädätettä, taudinaiheuttajien tai metaania vuotaa. Kuitenkin negaWatt yhdistys ennakoidaan biokaasun virittää 134,3 TWh / vuosi noin 2050. Mukaan Jean-Marc Jancovici , ei ole mahdollista korvata maakaasun biokaasulla, koska ”talletus ei ei todellakaan ole tarpeeksi. Tuotamme tietysti biokaasua, mutta ei tarpeeksi nykyisen kulutuksen tai jopa puolet, ehkä edes neljänneksen, ylläpitämiseksi . Ympäristöyhdistys Alsace Nature vastustaa Reinin pohjaveden pilaantumisen riskiä ja kuorma-autojen norian korkeaa hiilijalanjälkeä Munchhouseen suunnitellusta metanointiyksiköstä .
Energiasiirtymä voi johtaa maaseudun teollistumiseen ennennäkemättömällä nopeudella. Näin ollen Reporterre , ”meillä ei ole enää oikeutta kääntyä niityt [katsottiin] hiilen ansat, [mutta] ei koskaan käännyimme peräti alusta alkaen energian siirtymistä! »Biokaasun tuottamiseen tarkoitettujen mädätinten ruokintaan.
Biokaasun maailmanlaajuisen kulutuksen (usein biometaanin muodossa ) sanotaan kasvaneen keskimäärin 3,5% vuodessa vuodesta 1965 vuoteen 2000, kun taas primaarien maailmanlaajuinen kysyntä kasvoi keskimäärin "vain" 2,4% vuodessa. Se voisi tulla ei-fossiilisten polttoaineiden hallitseva XXI th luvulla, kuten tapahtui viime vuosisadan öljyä ja hiiltä XIX th vuosisadan.
Biokaasun käyttö kotimaassa on maailmassa hyvin yleistä etenkin Aasiassa.
Vuonna Malissa , pilotti toteutettiin syrjäisillä alueilla mitata, kuinka biokaasua voitaisiin tuottaa energiaa kotikäyttöön kestävällä tavalla. Kokemus on osoittanut, että paikallisten käsityöläisten koulutuksella, jotka voivat hoitaa tarvittavien laitteiden (kaasumittari, keitin) valmistuksen, ja perheiden kouluttamalla laitteiden huoltoa, biokaasu voi olla kannattava vaihtoehto puupolttoaineiden käytölle aterioiden valmistaminen ja elinolojen parantaminen muiden energiantuotteiden (erityisesti jäähdytys) avulla. Puuvarojen paine väheni ja tuotettua kompostia käytettiin maaperän lannoittamiseen. Taloudellinen tuki on edelleen tarpeen järjestelmän perustamiseksi (laitteet, asennus, koulutus).
Intian kansalaisjärjestö Arti kehittää trooppisille yksinkertaiselle 0,5 m 3 (kohonnut) keittimelle , joka käyttää keittiöjätettä (runsaasti tärkkelystä ja sokereita) biokaasun tuottamiseen. 1 kg jätettä tuottaa 400 litraa biokaasua 6–8 tunnissa, mikä riittää noin 15–20 minuutin kypsennykseen.
EBA: n ( Euroopan biokaasuyhdistys tai Euroopan biokaasuyhdistys ) vuoden 2015 lopussa julkaisemasta raportista käy ilmi, että biokaasun tuotantolaitokset ovat kasvaneet merkittävästi, ja niiden lukumäärä on 17240 (+18% verrattuna vuoteen 2013). EPV arvioi biokaasulla toimivien eurooppalaisten kotitalouksien määrän olevan 14,6 miljoonaa. Saksa on Euroopan johtava biokaasumarkkinoilla.
Vuonna 2016 Saksa edisti huomattavasti muita jäsenvaltioita biometaanin injektoimiseksi: vuonna 2016 jo 165 biometaanin ruiskutusyksikköä (10 TWh / a ), Iso-Britannian edellä (50 laitosta ja 2 TWh / a ), Alankomaissa (25 laitosta ja 0,9 TWh / a), selvästi Ranskan edellä. Tanskassa, Itävallassa, Ruotsissa ja Sveitsissä on kaikilla 10–20 tuotantolaitosta, jotka toimittavat 130-360 GWh / vuosi. Ranskalla on 19 tuotantolaitosta ja se tuottaa vain 82 GWh / a. Espanja ei anna lupaa tai kannusta ruiskuttamiseen verkkoon. Maailman suurin biokaasulaitos, jonka kapasiteetti on 3000 Nm 3 / h ja joka tuotetaan paperiteollisuuden ja kalastuksen jätteistä , vihittiin käyttöön Norjassa vuonna 2018 . Vuonna 2018 Italia valvoo biometaanin syöttämistä maakaasuverkkoon liikenteeseen suuntautuvaa käyttöä varten .
International Bioenergia Atlas (ja Ranskassa Biokaasu Atlas ) päivittämään kartan teollisuuslaitosten tuotantoa / hyödyntämisen biokaasun (muodossa sähkön, lämmön tai pistetään suoraan kaasuverkot ranskankielisissä maissa): 2012, Luettelossa oli 241 tuotantolaitosta (vuoden 2013 julkaisu), vuonna 2013 niitä oli 848 (vuoden 2014 julkaisu): 578 Ranskassa, 200 Flanderissa ja Valloniassa, 32 Sveitsissä, 25 Ranskan puhuvassa Kanadassa, 9 Luxemburgissa, 3 Mauritiuksella ja 3 Tunisiassa. Vuonna 2014 asennustiheys oli suurin Belgiassa ja Sveitsissä. Ranska isännöi Biogaz Europe -messuja maaliskuussa 2015 Nantesissa.
Maissa on yli 8000 laitosta, ja pääasiassa maissia käytetään (ja sitä kritisoidaan, koska kierto vähenee intensiivisten maissiviljelmien hyväksi, mikä aiheuttaa ekologisia ongelmia: eroosio ja maa-alueiden hajoaminen, fosfaattien tai torjunta-aineiden aiheuttama pilaantuminen ja biologisen monimuotoisuuden vakava menetys .
Triesdorf (Baijeri) haetaan kasvien tarpeen korvata maissi : alkaen nurmi violetti-pyrstö ja perfolié silphium tarkastellaan, joukossa ruoho, switchgrass ja pitkänomaisen quackgrass peräisin Sarvache sisään Hungary.These villi kasvit ovat 20% vähemmän tuottavia kuin maissi ja käsitellään vain täydennyksenä it.Since 2012 Saksan oikeudessa on määrätty tietty monipuolistaminen viljelykasvien vähentää maissin sijasta.
Ranskassa kaatopaikoille tarkoitetun biokaasun talteenotto on ollut pakollista vuoden 2002 asetuksen jälkeen9. syyskuuta 1997. Vuonna 2012 kaatopaikkakaasu toimitti yli 70 prosenttia primaarienergian tuotannosta Ranskassa sijaitsevasta biokaasusta, mutta uusia biokaasulähteitä ollaan luomassa.
Ministeri Ségolène Royal käynnisti vuonna 2014 200 positiivisen energian alue -hanketta ja ehdotuspyynnön 1500 metanisaattorihankkeelle kolmen vuoden aikana maaseudulla.
Vuonna 2015 asennetut kapasiteetit kasvoivat Ademen mukaan "vakaalla nopeudella" : " Vuonna 2015 asennettiin 70 uutta anaerobista mädätysyksikköä 20 MWe: n kapasiteetille", mutta sähkön ostohintoihin liittyvät epävarmuustekijät "vaikuttavat voimakkaasti taloudelliseen tasapainoon. yksiköistä ” . Kansallinen biokaasu komitea luotiin 24. maaliskuuta 2014 apua alan toimijoiden vuoropuheluun; 4 työryhmää keskittyy:
Vuoden 2015 energiansiirtolaissa asetetaan tavoitteeksi 10 prosenttia kaasun kokonaiskulutuksesta vuonna 2030, jota uusiutuvien energialähteiden liitto (SER) ja ranskalaisten verkkojen (GRDF, GRTgaz, SPEGNN ja TIGF) johtajat pitävät kunnianhimoisina. Ranskassa on käytössä 19 pistoskohtaa (mutta suunnitellaan 200 lisää, mikä vastaa 3,86 TWh). Tämän kaasun osuus on 0,02% vuonna 2016, ja se on kerrottava 500: lla. Alan toivotaan tuottavan vuoden 2016 0,082 TWh: sta 1,7 TWh vuonna 2018 ja 8 TWh vuonna 2023.
Vuoden 2018 alussa Ranskalla oli vain 48 biometaanin tuotantolaitosta maatalousjätteestä, mikä vastasi suurinta osaa vihreän kaasun tuotannosta. Viime vuonna GRDF-verkkoon injektoitiin alle 800 GWh , kun taas Saksassa yli 10 TWh (13 kertaa enemmän). Uusia työmaahankkeita on kuitenkin paljon: GRDF on tunnistanut yli 860, mikä riittää tuoda ranskalaisen tuotannon 8 TWh: iin .
Vuosien 2019--2028 monivuotinen energiaohjelma (PPE), joka julkaistiin 25. tammikuuta 2019, ennustaa, että biokaasun osuus on vain 7% koko kaasun kulutuksesta vuonna 2030, ja keskimääräinen ostohintatavoite on 67 € / MWh (euroa megawattituntia kohti) ) eli noin 30% vähemmän kuin tänään ja 60 € / MWh vuonna 2028.
Vuonna 2013 noin 50 maatilaa Sveitsissä tuotti biokaasua.
Biokaasun on myös tuotettu puhdistamolietteen on AIRE (Geneve) jätevedenpuhdistamon alkaen 2013.