BİYOGAZ VERİMİNE ETKİ EDEN FAKTÖRLER

Biyogaz, organik atıkların anaerobik fermantasyon sonucu parçalanması ile elde edilen, bileşiminde; %50-55 metan, %30-35 CO2, %0-0,5 H2S bulunan yanıcı, enerji değeri yüksek gaz karışımıdır.

Tüm biyolojik proseslerde olduğu gibi, anaerobik fermantasyonda da çevresel şartlar metan oluşumuna etki eder. Bunlar;

  • Atık cinsi ve miktarı,
  • Atık kalitesi (organik içeriği),
  • Organik Yükleme oranı,
  • Karbon azot oranı (C/N),
  • Toksik maddeler,
  • pH,
  • Sıcaklık
  • Reaktör içi karıştırma parametrelerdir.

Bu parametreler, hem enerji üretiminde verimlilik hem de fermantasyon sonucu elde edilen gübrenin toprakta verim arttırıcı niteliğe sahip gübre formunda kullanımını sağlar.

Çiftliklerden alınan büyükbaş ve kümes hayvanı gübrelerinde fiziksel analiz kapsamında; katı madde miktarı ile uçucu katı madde miktarı tayini gerçekleştirilmektedir. İdeal şartların sağlanabilmesi ve yüksek verimde gaz üretimi için;

  • Büyükbaş hayvan gübresinde Katı Madde (KM)% içeriği; 10-15, Uçucu Madde (UM)% içeriği; 75-85
  • Kümes hayvan gübresinde Katı Madde (KM)% içeriği; 20-25, Uçucu Madde (UM)% içeriği; 85-90 olan gübrelerin kullanılması daha yarar sağlamaktadır.

Yükleme oranı, anaerobik reaktörün biyolojik dönüşüm kapasitesinin bir ölçüsüdür. Beslemenin optimum yükleme oranının üzerinde yapıldığı durumlarda, uçucu yağ asitleri gibi inhibisyona neden olan maddeler birikmekte ve biyogaz verimini düşürmektedir. Düşük oranlarda yapılan yüklemelerde ise su tüketimi artmakta ve uçucu katı oranının düşük olması nedeniyle biyogaz üretimi azalmaktadır.

Karıştırma, üretilen biyogazın materyalden uzaklaştırılması, bakterilerle temasının sağlanması, çökelmenin engellenmesi, homojen sıcaklık dağılımının sağlanması için gereklidir.

Anaerobik fermantasyonda mikroorganizmalar yaşamsal faaliyetlerini sürdürebilmeleri ve çoğalmaları için bazı elementlere ihtiyaç duyarlar. Bunlar içinde karbon ve azot gibi elementler de yer almaktadır. C/N oranının anaerobik fermantasyon için 25:1 ile 30:1 arasında olması gereklidir.

Anaerobik fermantasyonda 3 değişik sıcaklık bölgesi yer almaktadır. Bunlar;

  • Psikrofilik Fermantasyon (18-22 °C)
  • Mezofilik Fermantasyon (36-38 °C)
  • Termofilik Fermantasyon (52-58 °C)

Mikroorganizmaların metabolik faaliyetlerini sağlaması ve büyümeleri için, türlerine göre farklı sıcaklık bölgelerine ayrılırlar. Sıcaklıktaki farklılıklar, ortam içerisindeki substratların çözünürlüklerini, büyüme hızlarını ve ürün oluşumunu etkiler.

Anaerobik fermantasyonda, pH ‘ın 6,6-7,6 arasında bulunması, biyogaz üretimi için ideal ortamı sağlamaktadır.

Mineral iyonlar, ağır metaller ve deterjanlar anaerobik biyogaz tesislerinde, mikroorganizmaların büyümelerini engelleyerek toksik etki yaparlar. Az miktarda mineral iyonlar (sodyum, potasyum, kalsiyum, magnezyum, amonyum ve kükürt) bakterilerin büyümelerini geliştirirken, ağır metaller ve amonyum bakteriler üzerinde toksik etki yapar. Benzer şekilde bakır, nikel, krom, çinko, kurşun gibi ağır metaller çok düşük yoğunluklarda bakterilerin gelişmesinde olumlu etki, yüksek konsantrasyonlarda ise toksik etkisi yaparlar.

Biyogaz üretimi oldukça önemli bir biyolojik süreçtir. Bu nedenle tüm şartların eksiksiz sağlanması gereklidir, aksi durumda verimli gaz üretiminin olmayacağı açıktır. Bunun için laboratuvar ortamında ölçülebilen fiziksel ve kimyasal analizlerin yapılarak fermantasyon sürecindeki durumu anlamak ve gerekli durumlarda önlemler almak biyogaz üretiminde çok önemlidir. Proses kontrolünün amacı biyogaz tesisindeki düzensizliklerin mümkün olan en erken sürede tespit etmektir.