Termofilna vs. mezofilna, co mówią liczby po 75 dniach

Eksperyment prowadzony przez 75 dni porównał dwa typy fermentatorów beztlenowych: jeden utrzymywany w 50°C (±2°C), zwany termofilnym, i drugi w 30°C (±2°C), czyli mezofilnym. Oba napełniono tym samym wsadem: 15 kg obornika krowiego i 3 kg odpadów roślinnych na każdy fermentator, w proporcji 1:1 substrat do wody.

Wynik po 75 dniach był wyraźny: fermentator termofilny wyprodukował o 48,4% więcej biogazu niż mezofilny. To istotna różnica, prawie półtora raza więcej gazu z identycznego wsadu, tylko dlatego że utrzymano wyższą temperaturę.

pH cieczy fermentacyjnej na koniec doświadczenia wynosiło 7,65 w fermentatorze termofilnym i 7,37 w mezofilnym. Oba wyniki mieszczą się w zakresie uznawanym za korzystny dla bakterii metanogennych, choć termofilny był nieznacznie wyżej.

Więcej gazu, ale nie czystszy, metan prawie taki sam w obu przypadkach

Tu zaczyna się część, która może rozczarować zwolenników wysokich temperatur. Chromatografia gazowa nie wykazała istotnych różnic w składzie biogazu między oboma fermentatorami.

Stężenie metanu w fermentatorze mezofilnym wyniosło 42% (±10%), a w termofilnym 53,5% (±10%). Różnica jest, ale przy tak szerokim przedziale niepewności, po ±10 punktów procentowych, trudno mówić o jednoznacznej przewadze. Zawartość CO₂ wyniosła odpowiednio 32,5% (±1%) dla mezofilnego i 35,5% (±1%) dla termofilnego.

Barwa płomienia analizowana przy długościach fal 460–620 nm potwierdziła, że w obu przypadkach dominującym składnikiem biogazu jest metan. To dobry sygnał dla każdego, kto rozważa biogazownię opartą na oborniku z domieszką resztek roślinnych, gaz nadaje się do spalania niezależnie od wybranego reżimu temperaturowego.

Co to oznacza dla rolnika planującego własną instalację

Fermentator termofilny wymaga stałego utrzymania temperatury powyżej 50°C. W polskich warunkach klimatycznych, szczególnie od października do marca, to dodatkowe koszty energii na ogrzewanie komory. Pytanie, czy 48% wyższy uzysk biogazu pokrywa te koszty, i to pytanie każde gospodarstwo musi przeliczyć osobno, bo zależy od izolacji zbiornika, lokalnych cen energii i dostępności ciepła odpadowego.

Fermentacja mezofilna przy 30°C jest łatwiejsza do utrzymania przez cały rok, szczególnie gdy fermentator stoi w ogrzewanej części budynku lub jest dobrze zaizolowany. Latem taka temperatura jest niemal osiągalna bez dodatkowego ogrzewania w wielu regionach Polski.

Wsad użyty w doświadczeniu, obornik krowi z dodatkiem odpadów roślinnych, jest dokładnie tym, co większość polskich hodowców bydła ma pod ręką. Proporcja 15 kg obornika do 3 kg resztek roślinnych dała wyniki, które można traktować jako punkt wyjścia do planowania własnej mikrobiogazowni.

Skład biogazu, około 42–53% metanu, plasuje ten gaz wyraźnie poniżej biogazu po oczyszczaniu (który osiąga ponad 90% metanu), ale do spalania w kotle lub silniku gazowym taki skład jest wystarczający bez dodatkowego uzdatniania.

Otwarte pozostaje pytanie o opłacalność energetyczną ogrzewania fermentatora do 50°C przez całą polską zimę.