Biomasa-sursa alternativa de energie Biomasa este partea biodegradabilă a produselor, deșeurilor și reziduurilor din agricultură, inclusiv substanțele vegetale și animale, silvicultură și industriile conexe, precum și partea biodegradabilă a deșeurilor industriale și urbane. (Definiție cuprinsă în Hotărârea nr. 1844 din 2005 privind promovarea utilizării biocarburanților și a altor carburanți regenerabili pentru transport).

Biomasa este ansamblul materiilor organice nonfosile, în care se înscriu: lemnul, pleava, uleiurile şi deşeurile vegetale din sectorul forestier, agricol şi industrial, dar şi cerealele şi fructele, din care se poate face etanol. La fel ca şi energiile obţinute din combustibilii fosili, energia produsă din biomasă provine din energia solară înmagazinată în plante, prin procesul de fotosinteză. Principala diferenţă dintre cele două forme de energie este următoarea: combustibilii fosili nu pot fi transformaţi în energie utilizabilă decât după mii de ani, în timp ce energia biomasei este regenerabilă, putând fi folosită an de an. Deşeurile alimentare şi cele industriale, apele uzate şi deşeurile menajere sunt surse specifice de biomasă. Aceasta se prezintă sub formă solidă, lichidă sau gazoasă şi poate avea nenumărate aplicaţii. La ora actuală, energia biomasei provine în cea mai mare parte din elemente solide, precum aşchiile de lemn, rumeguşul, unele deşeuri menajere, dar şi din elemente lichide, între care se numără în primul rând detergenţii proveniţi din coacerea lemnului în industria papetăriei.

Biomasa reprezintă resursa regenerabilă cea mai abundentă de pe planetă. Aceasta include absolut toată materia organică produsă prin procesele metabolice ale organismelor vii. Biomasa este prima formă de energie utilizată de om, odată cu descoperirea focului.

De-a lungul timpului, comertul cu combustibili (inclusiv cu lemn) a fost practicat mai mult la nivel local, datorita problemelor majore determinate de transportul diferitilor combustibili pe distante mari.

Folosirea biomasei în procesele energetice a început sa fie aplicata în tarile vest-europene în perioada anilor ’80, când a aparut ca necesara dezvoltarea unei alternative la arderea carbunelui în centralele de producere a agentului termic pentru încalzire. Prin cresterea pretului pentru carbune în 1986 si totodata înasprirea conditiilor privind emisiile de noxe si cresterea taxelor aferente, utilizarea carbunelui în centralele de producere exclusiva a energiei termice a devenit ne-economica. Prin urmare, mai multe centrale au fost adaptate pentru arderea peletilor (combustibil rezultat prin aglomerarea si dezumidificarea deseurilor de lemn), ajungându-se ca, la nivelul anului 1992 sa fie utilizate în astfel de centrale circa 150.000 de tone numai în Danemerca, una dintre cele mai avansate tari europene în utilizarea acestui tip de combustibil. Folosirea resturilor de lemn în centrale termice pentru asigurarea necesarului de energie termica a unor comunitati a început în anii ’80, continuând sa creasca de atunci, iar folosirea paielor în acelasi scop a început în 1983.

Piata combustibililor de tip biomasa Datorita extinderii utilizarii biomasei sub diferite forme pentru producerea de energie termica se poate spune ca, în prezent, în tarile dezvoltate din Europa de Vest exista o piata pentru combustibilul de tip biomasa în care pretul este determinat pe baza cererii si ofertei.

Evident, aceasta piata este completata de pietele locale, unde pretul poate fi reglementat, de exemplu, în functie de cantitatea de biomasa achizitionata. Cei mai importanti factori ai comertului cu biomasa sunt: • Standardele pentru acest tip de combustibil; • Credibilitatea si bonitatea furnizorilor, importatorilor si distribuitorilor din acest domeniu, precum si a cumparatorilor/consumatorilor; • Existenta unei piete flexibile si a unor schimburi corecte. Factorii determinanti ai comertului cu biomasa sunt posibilitatile de transport si costurile generate de transport, costuri care determina limitele pietei si raspândirea geografica. Un bun exemplu în acest sens sunt peletii de lemn de calitate superioara, pentru care exista o piata globala, ei putând fi transportati cu trenul, vaporul sau camionul. Cei de calitate inferioara însa s-ar deteriora considerabil transportati astfel, prin urmare pentru acestia exista numai o piata locala. În ceea ce priveste paiele, nu a fost gasita înca o posibilitate fezabila de transport pe distante mari, prin urmare folosirea lor este limitata în raza în care se poate asigura transportul balotilor cu camionul. Ca sursa de materie prima pentru obtinerea peletilor se pot folosi si deseurile din industria exploatarii si prelucrarii lemnului, precum si deseurile lemnoase rezultate din diverse activitati municipale, cum ar fi îngrijirea parcurilor si a spatiilor verzi.

Valorificarea biomasei – o afacere profitabila Experienta tarilor vest-europene demonstreaza ca utilizarea biomasei ca sursa de energie primara poate deveni profitabila atât pentru producatorul/ furnizorul de biomasa, cât si pentru consumator. Pentru furnizorul de biomasa se pot identifica urmatoarele avantaje: • Reducerea cheltuielilor cu spatiile de depozitare necesare stocarii deseurilor lemnoase rezultate din procesul / procesele de productie (prin livrarea ritmica a acestora catre un consumator, nu mai este necesara stocarea sau evacuarea în cel mai fericit caz la gropile de gunoi din zona) • Reducerea poluarii mediului înconjurator si, implicit, evitarea unor cheltuieli de salubrizare a zonei adiacente. Cele mai multe activitati de prelucrare primara a lemnului se desfasoa-ra aproape de sursa de materie prima (lemnul brut), pe cursurile unor ape. În acest fel deseurile rezultate din procesul de prelucrare sunt depozitate de-a lungul albiilor râurilor, ceea ce conduce la poluarea apelor acestora. • Obtinerea de venituri prin vânzare.Pentru consumatorul de biomasa pot fi mentionate urmatoarele avantaje: • Reducerea cheltuielilor cu combustibilul comparativ cu utilizarea combustibililor conventionali (pacura, gaze naturale, carbune) • Reducerea cheltuielilor cu protectia mediului. Acest lucru este posibil daca se are în vedere faptul ca prin utilizarea biomasei drept combustibil emisia de CO2 se considera ca este zero, comparativ cu utilizarea combustibililor conventionali. Având în vedere ca o centrala termica utilizând biomasa este direct dependenta de alimentarea continua si sigura cu combustibil, încheierea de contracte de aprovizionare cu biomasa pe termen mediu si lung este obligatorie. Tot din acest punct de vedere, logistica necesara aprovizionarii cu biomasa este foarte importanta, realizarea unui depozit tampon care sa preia eventualele sincope în alimentarea cu acest tip de combustibil fiind de asemenea unul din elementele importante care ar trebui luate în calcul la elaborarea planului de afacere. În general utilizarea biomasei este cu atât mai avantajoasa cu cât locul de consum este mai aproape de sursa.

Forme de valorificare energetică a biomasei:

Arderea directă cu generare de energie termică. Arderea prin piroliză, cu generare de singaz (CO + H2). Fermentarea, cu generare de biogaz (CH4) sau bioetanol (CH3-CH2-OH)- în cazul

fermentării produșilor zaharați; biogazul se poate arde direct, iar bioetanolul, în amestec cu benzina, poate fi utilizat în motoarele cu combustie internă.

Transformarea chimică a biomasei de tip ulei vegetal prin tratare cu un alcool și generare de esteri, de exemplu metil esteri (biodiesel) și glicerol. În etapa următoare, biodieselul purificat se poate arde în motoarele diesel.

Degradarea enzimatică a biomasei cu obținere de etanol sau biodiesel. Celuloza poate fi degradată enzimatic la monomerii săi, derivați glucidici, care pot fi ulterior fermentați la etanol.

Acest tip de energie, bine gândită, prezintă simultan mai multe avantaje:

economic:- economisirea costurilor pentru energie electrică şi termică,- venituri din vânzarea surplusului de energie,- economisirea costurilor pentru distrugerea deşeurilor,

ecologic:- se distrug reziduri organice care crează probleme de mediu,- cultivarea/utilizarea terenurilor momentan lăsate în paragină,

social: - reducerea dependenţei energetice faţă de marile concerne, - înfiintarea de noi locuri de muncă.

Combustibilul din biomasa poate fi utilizat in diferite scopuri – de la incalzirea incaperilor pana la producerea energiei electrice si a combustibililor pentru automobile.

Biocombustibilii se împart în:

Biocombustibilii solizi se obtin cel mai simplu, din biomasa vegetala nevaloroasa. Exista echipamente de producere a brichetelor (peletilor), fixe, sau chiar si mobile, care convertesc deseurile celulozice (rumegus, paie, alte produse vegetale, care nusunt valorificate in alt mod, sau pur si simplu sunt arse pe camp fara a se folosi acea energie degajata) intr-o marfa vandabila.

Biocombustibilii solizi pot fi folositi ca materie prima pentru centrale termice si pot inlocui carbunele, un combustibil foarte poluant.

Biocombustibilii lichizi sunt biodieselul si bioetanolul.

Biodieselul se obtine foarte simplu din plante oleaginoase. Se poate folosi in substituirea totala sau partiala a petro-dieselului.

Biodieselul poate sa se amestece cu motorina care provine din rafinarea petrolului in diferite cantitati. Se folosesc abrevieri potrivit procentajului de biodiesel din amestec: B100

in cazul folosirii de 100% biodiesel, sau notatii ca B5, B15 sau B30 unde numarul indica procentajul de volum biodiesel din amestec.

Biodieselul descompune cauciucul natural, de aceea este necesar substituirea prin elastomeri sintetici in cazul folosirii de amestecuri cu un inalt continut de biodiesel.

In schimb, bioetanolul de generatia a doua, (cel care se obtine din celuloza, si nu din cereale), necesita un proces de fabricatie mai complex.

Bioetanolul se poate amesteca cu benzina, sau se poate folosi in stare pura in motoare special construite pentru a putea functiona pe baza de benzina si/sau de etanol.

Biocombustibili solizi. Peletii.

Peletii sunt combustibili solizi  obtinuti din rumegus, resturi de lemn, resturi vegetale, paie, tulpini de floarea soarelui sau porumb, frunze etc. Pe langa densitatea marita, peletii au o putere calorica mai mare, costuri mai mici de transport, usurinta in stocare si posibilitate de utilizare automatizata in sobe sau centrale.

Sub forma de mici creioane cu diametre cuprinse intre 2 si 12 mm, lungimi medii de 3-5 cm, umiditate mai mica de 8% si putere calorica de aproximativ 4500kcal/kg peletii prezinta multiple avantaje.

Avantajele utilizarii peletilor

- peletii ard aproape fara sa emane fum.- in gazele de ardere praful este alcalin.- au continut scazut de metal iar sulfurile sunt aproape inexistente.- sacii de peleti si bricheti sunt compacti si se depoziteaza cu usurinta. O tona de peleti sau bricheti poate fi depozitata intr-un spatiu de 1,2 metri cubi. - cenusa bogata in minerale, poate fi folosita cu succes drept ingrasamant.- sunt economici. Costul incalzirii pe baza de peleti este cu pana la 60% mai mic decat pretul produselor petrolieire si cu cel putin 40% mai mic decat pretul energiei electrice.- sunt non-poluanti. Cantitatea de CO2 provenita din arderea peletilor este egala cu cantitatea folosita de copaci pentru a creste.- este confortabil de folosit deoarece se pot creaa sisteme automate de alimentare a sobelor si

centralelor.- sobele sau centralel de peleti trebuiesc curatate de cenusa cel mult odata pe saptamana.

Cum se produc peletii ? Linie de fabricatie peleti. Peletizarea este procesul prin care se produce combustibil solid / pelet din materiale agricole si forestiere cum ar fi: rumegus, crengi, resturi de scandura sau alte resturi lemnoase, frunze, paie, tulpini de floarea soarelui sau porumb, soia… Pentru ca acest proces tehnologic sa fie complet avem nevoie in afara de combustibil si de urmatoarele echipamente, care luate impreuna, formeaza linia de fabricatie peleti:

Tocatoare sau maruntitoare pentru biomasa Mixere Uscatoare de peleti Prese de peleti Masina automata de impachetat

Tocator Uscator Presa

Tocatoarele pentru biomasaprecum si mixerele sunt utilaje ce se folosesc pentru a uniformiza reziduurile lemnoase. Sunt dotate de regula cu un sistem de alimentare hidraulic format din discuri cu dinti din otel care asigura transportul dirijat al lemnului catre cutitele de taiere. Tocatorul permite controlul rolelor de alimentare acestea putand fi pornite sau oprite in ambele sensuri, si produce fragmente de lemn foarte uniforme, datorita unghiului de taiere de 90°.

Uscatoarele de peleti se folosesc pentru a usca materialul tocat, dar care trebuie sa aiba o umiditate de sub 30% pentru uscatoarele clasice sau de sub 50% pentru uscatoarele cu tambur rotativ. In uscatorul cu tambur rotativ, curentul puternic de aer cald tine in suspensie materialul tocat ducand la uscarea acestuia. Datorita vitezei mari a curentului de aer si a faptului ca materialul tocat se afla in suspensie, suprafata de transfer intre aer si materialul solid este mare deci rezulta si o rata mare a transferului de caldura. Generatorul de aer cald este un cuptor pe baza de lemne sau carbune, dar la care poate fi adaptat si un arzator pe gaz sau combustibil lichid. Materialul tocat umed este uscat in cateva minute si este transportat mai departe prin intermediul unui ventilator centrifugal.

Presele pot fi folosite si in gospodarii, ferme, unitati de productie, spre granularea furajelor pentru animale sau spre reciclarea diverselor materiale si transformarea acestora in

peleti ce au o putere calorica mult mai ridicata fata de materia prima folosita, sau pot fi combinate cu tocatoare si uscatoare pentru a forma linii complete de produs peleti.

Presele de peleti sunt utilaje ce folosesc motoare de putere care invart role metalice ce preseaza meterialul tocat pe o matrita cu gauri. In urma presarii prin aceste gauri materia prima tocata se compreseaza si formeaza o masa compacta ce ia forma, diametrul si lungimea gaurii din matrita. Datorita temperaturii de aproximativ 70-80 oC ce se produce prin frecare, fibrele din materia prima se unesc intre ele si se plastifiaza astfel ca peletii au o consistenta destul de dura. Matritele pot avea doua forme diferite plana si circulara, generand astfel doua modele diferite de prese: prese cu matrita plana si prese cu matrita circulara fiecare din aceste modele avand avantaje si dezavantaje.

Masinile automate de impachetat in saci de plastic cu capacitate de reglaj intre 10 si 30 kg sau in saci de rafie cu capacitate de reglaj intre 50 si 100 kg.

Pretul unei linii de fabricatie peleti este variabil, functie de echipamentele componente, capacitatea de productie, calitatea combustibilului rezultat in urma prelucrarii, etc. Cea mai ieftina linie de fabricatie pleaca de la 15000 EUR+T.V.A. si poate ajunge la o valoare de 100000 EUR + TVA sau chiar mai mult.

  BIOGAZUL Principalele aplicaţii ale biogazului. La nivelul societăţii moderne, producerea de biogaz prin intermediul procesului AD este largutilizată pentru tratamentul reziduurilor provenite din crescătorii (gunoiului de grajd), pentruproducerea de energie regenerabilă şi pentru îmbunătăţirea proprietăţilor de îngrăşământ ale gunoiului animal.Înţări cu o importanta producţie agricolă, continua înăsprire a legislaţieişi reglementărilor cuprivire la depozitarea şi reciclarea gunoiului animalşi a deşeurilor vegetale a condus la creşterea interesului pentru procesul AD. Mai mult, ultimele evoluţii arată o preocupare din ce în ce mai mare în rândul fermierilor pentru cultivarea plantelor energetice, cu scopul utilizării acestora drept materie primăpentru producerea de biogaz. AD reprezintă, de asemenea, principala tehnologie folosită pentru stabilizarea primară şisecundară a nămolului provenit din sistemul de canalizare, pentru tratamentul apelorreziduale industriale rezultate din procesarea biomasei, a alimentelor şi a produselor dinindustriile fermentative, precum şi pentru tratarea fracţiei organice din deşeurile orăşeneşti solide. O aplicaţie specialăo reprezintă recuperarea biogazului din rampele de gunoi.

Proprietăţile biogazului. Proprietăţile şi compoziţia biogazului variază în funcţie de tipul şi structura materiei prime,sistemul de procesare, temperatură, timpul de retenţie, volumul încărcăturii etc. Conţinutul energetic al biogazului se găseşte în legăturile chimice ale metanului. Valoarea căldurii specifice medii a biogazului este 21 MJ/m3, densitatea medie 1,22 Kg/m3 (pentru un conţinut în metan de 50%), iar masa este similar cu aceea a aerului (1,29 Kg/m3). Compoziţia medie a biogazului este prezentată în Tabelul 5.1.. Productivitatea în metan a substraturilor supuse procesului AD depinde de conţinutul de proteine, grăsimi şi glucide, aşa cum este prezentat în Tabelul 5.2..Compoziţia biochimică a diferitelor tipuri de materii prime este determinant pentru productivitatea lor în metan.

Fabricile agricole de biogaz Fabricile agricole de biogaz procesează, în principal, substraturi provenite din agricultură (de exemplu, gunoi de grajd, reziduuri şi produse secundare din culturile agricole, culture energetice dedicate – DECetc.).Gunoiul animal bovin şi cel porcin reprezintămateria primăde bază pentru cele mai multefabrici de biogaz, deşi, în ultimii doi ani, numărul fabricilor care utilizează DEC a crescut.Gunoiul de grajd brut este folosit, în mod obişnuit, drept îngrăşământ organic, însă procesulAD îmbunătăţeşte valoarea sa de îngrăşământ prin: •Gunoiul animal de diferite provenienţe (de exemplu, gunoiul bovin, porcin sau avicol)este amestecat în acelaşi digestor, ceea ce conduce la un conţinut mai echilibrat denutrienţi. •Prin procesul AD, substanele organice complexe sunt descompuse (inclusiv azotulorganic), în acest mod crescându-se cantitatea de nutrienţi absorbabili de către plante. •Co-digestia gunoiului animal împreună cu alte substraturi (de exemplu, deşeuri de abator, grăsimi şi uleiuri reziduale, deşeuri menajere, reziduuri vegetale etc.) adaugă o cantitate substanţială de nutrienţi amestecului de materii prime.După dimensiuni, modul de funcţionare şi amplasare, fabricile agricole de biogaz se împart întrei mari categorii: -Fabrici de biogaz de nivel familial (la scară mică). -Fabrici de biogaz de nivel fermier (de la scară medie la scarămare). -Fabrici centralizate/de co-digestie (de la scară medie la scară mare).  Fabrici de biogaz de nivel familial.

Tehnologia utilizată pentru construirea unei fabrici de biogaz diferă de la o ţară la alta, înfuncţie de condiţiile climatic şi de contextul naţional (de exemplu, politicile energetice,legislaţia, capacitatea industriei energetice etc.). În ţările în curs de dezvoltare, precum Nepalul, China sau India, funcţionează milioane de fabrici de biogaz de nivel familial, care utilizează tehnologii foarte simple. Materia primă folosită în aceste fabrici de

biogaz provine din gospodării şi/sau din activităţile fermierereduse ale acestora, iar biogazul produs este folosit pentru necesităţile casnice şi iluminat.Digestoarele sunt simple, ieftine, robuste, uşor de manipulate şi de întreţinut şi pot ficonstruite cu materiale disponibile la nivel local. De obicei, nu există instrumente de control şi nici sisteme de încălzire a procesorului (mod de lucru psihrofil sau mezofil), deoarecemulte dintre aceste digestoare funcţionează într-un climat cald şi prezintă un HRT lung.a).a) Tipul chinezesc (Figura 4.1.a) este reprezentat de un reactor subteran, de obicei cu un

volum de 6 până la 8 m3. Acesta este alimentat cu nămoluri de canalizare, gunoi animal şi deşeuri menajere organice. Reactorul funcţionează în mod semi-continuu, noile substraturi fiind adăugate o dată pe zi, cu aceeaşi periodicitate fiind evacuată şi o cantitate egală deamestec lichid decantat. Acest reactor este de tip fără agitare, motiv pentru care suspensiilesolide sedimentate trebuie îndepărtate de 2-3 ori pe an, ocazie cu care cea mai mare parte asubstratului este scoasă şi numai o mică parte (aproximativ o cincime din conţinutul reactorului) este lăsată ca inocul. Primul reactor chinezesc a fost construit în 1958(ANGELIDAKI & ELLEGARD, 2003).

b) Tipul indian (Figura 4.1.b) este similar celui chinezesc, adicăun reactor subteran pentrudeşeurile menajere

şi de fermă la scară mică. Diferenţa este că efluentul este colectat la parteade jos a reactorului, iar clopotul plutitor cu gaz funcţionează şi ca rezervor pentru biogaz.c) Un alt tip de fabric de biogaz la scară mică este acela al fabricii mobile, care constă

dintr-un reactor cilindric orizontal, alimentat cu substrat la unul dintre capete, în timp ce digestatuleste colectat la capătul opus. Substratul se deplasează

prin reactor sub forma fluxului în bloc,o fracţie a materialului evacuat fiind recirculată, în scopul diluării materiei prime nouadăugate, în acest mod realizându-se şi inocularea.

 

Figura 4.1. Tipuri de reactoare rurale pentru biogaz: a) Tipul chinezesc; b) Tipul indian).

Fabrici de biogaz de nivel fermier.  În prezent, interesul fermierilor pentru tehnologia AD este din ce în ce mai crescut. Producţia de biogaz creează noi oportunităţi în afaceri, reduce cantitatea deşeurilorşi produce un îngrăşământ de înaltă calitate. La nivel mondial, există numeroase tipuri de fabrici pentrubiogaz de nivel fermier. În Europa,ţări precum Germania, Austriaşi Danemarca sunt printrepionierii producţiei de biogaz la scară de fermă.O fabric de biogaz de nivel fermier deserveşte o singurăfermă, digerând materia primă rezultatăîn cursul activităţii proprii. Multe fabrici de biogaz folosesc şi co-digestia unor cantităţi mici de substraturi bogate în metan (de exemplu, deşeuri uleioase din industria deprelucrare a peştelui, reziduuri de uleiuri vegetale etc.), cu scopul creşterii productivităţii înmetan. De asemenea, este posibilă şi alimentarea cu gunoi animal provenit de la una sau două ferme vecine (de exemplu, prin conducte).Fabricile pentru biogaz de nivel fermier prezintă dimensiuni variate, diverse tipologii constructive, precum şi o serie întreagă de tehnologii de procesare. Unele dintre aceste fabricisunt de dimensiuni foarte micişi utilizează tehnologii simple, în timp ce altele sunt foarte mari şi complexe, asemănătoare fabricilor centralizate de co-digestie (vezi Capitolul 4.1.3).Totuşi, toate funcţionează după acelaşi plan constructiv general: gunoiul este colectat într-unbazin de pre-stocare, situat în apropierea digestorului, care este alimentat prin pompareamateriei prime pre-stocate. Digestorul este construit sub forma unui rezervor etanş, realizatdin oţel sau beton armat şi izolat termic, pentru menţinerea constant a temperaturii procesului (mezofil, la aproximativ 350C, sau termofil, la aproximativ 55 C0). Digestoarele pot fi de tip orizontal sau vertical, de obicei prevăzute cu sisteme de amestecare, în vederea omogenizării substratului şi minimizării riscului de formare a straturilor de flotaţie şi sedimentelor. Amestecarea asigură, de asemenea,şi aprovizionarea microorganismelor cu toţi nutrienţii necesari. HRT mediu este, de obicei, de 20-40 zile, în funcţie de tipul desubstrat şi de temperatura de digestie.

Digestatul este utilizat ca îngrăşământ pe terenurile agricole ale fermei, iar surplusul estecomercializat către fermele care posedă culturi vegetale din vecinătate. Biogazul produs estefolosit drept combustibil într-un motor cu gaz, în scopul producerii energiei electrice şi acăldurii. O cantitate de aproximativ 10-30% din căldura şi energia electric produsă în acest mod este folosită pentru necesităţile proprii ale fabricii de biogaz şi pentru consumul menajeral fermei, în timp ce surplusul este vândut companiilor energetice, respectiv consumatorilor de energie termică din zonele învecinate. Schema de bază a unei fabrici tipice de biogaz de nivel fermier, dotată cu un digestor orizontal, din oţel inoxidabil, este prezentatăîn figurile 4.2.şi 4.3..

 Figura 4.2. Reprezentare schematic a unei fabrici de biogaz de nivel fermier, dotată cu un digestor orizontal din oţel.

În afara digestorului, având un volum de 100-200 m3 şi echipat cu un sistem de amestecare lentă, fabrica mai cuprinde şi un tanc de pre-stocare a gunoiului, un tanc de stocare abiomasei digestate, un spaţiu de depozitare a biogazului şi o unitate de co-generare a energiei electrice şi termice (CHP). Temperatura procesului AD poate varia, din domeniul mezofil până la cel semi-termofil (35-480 C0), iar timpul de retenţie hidraulică, în intervalul de 15-25 zile. Producţia de biogaz se situează între 40-50 m3 de biogaz pe m3 de biomasă digerată.

Figura 4.3. Digestor orizontal, construit în Danemarca.

Digestorul poate fi construit şi sub forma unui cilindru vertical, cu baza conică (Figurile 4.4.şi 4.5.), constând dintr-un tanc aşa-numit “două într-unul”, folosit atât pentru stocarea materiei prime, cât şi pentru digestie. Digestorul este construit în interiorul tancului de stocare a digestatului, tangenţial la peretele acestuia, şi este acoperit cu ajutorul uneimembrane impermeabile pentru gaz, care va fi menţinută în stare tensionată sub influenţa biogazului produs. Tancul este prevăzut şi cu un mixer electric cu elice. De asemenea, fabrica de ţine şi un tanc de pre-stocare a co-substratului, precum şi o unitate CHP. Temperatura deprocesare este de 22-250 C0, iar timpul de retenţie hidraulică de peste 50 de zile.

Figura 4.4. Reprezentare schematic a unei fabrici de nivel fermier, dotată cu un digestor de tip “două  într-unul”, acoperit cu o membrană uşoară.

O evoluţie recent în domeniul fabricilor de biogaz de nivel fermier este aceea a utilizării biomasei rezultate din culturi energetice dedicate. Avantajul constă în conţinutul energetic al acestui tip de biomasă, cu mult mai ridicat decât în cazul celor mai multe deşeuri organice.Totuşi, apar unele limitări şi probleme referitoare la costurile de operare, la modul deutilizare şi la disponibilitatea terenului pentru acest tip de culturi.

Fabrici de codigestie centralizate. Co-digestia centralizatăreprezintă un concept bazat pe digestia gunoiului animal, colectat din mai multe ferme, într-o fabric de biogaz amplasată central faţă de acestea. Localizareacentral ăa fabricii de biogaz este făcută cu scopul reducerii costurilor, a timpulu işi a necesarului de forţă de muncă pentru transportul gunoiului şi a digestatului între fermă şi fabrica de biogaz. Gunoiul animal este supus co-digestiei, împreunăcu o varietate de tipuride materii prime (de exemplu, reziduuri agricole digerabile, reziduuri din industriile alimentară, piscicolăsi agro-industrii, deşeuri organice sortate sau nămol de canalizare).Fabricile de codigestie centralizate (de asemenea, denumite şi fabrici de co-digestie comune)sunt folosite la scară mare în Danemarca (Figura 4.8.), dar şi în alte regiuni ale lumii cu unsector zootehnic dezvoltat.

Figura 4.8. Imagine a unei fabrici de co-digestie centralizată din Danemarca (LEMVIG BIOGAS).

Gunoiul animal (gunoiul de grajd bovin, cel porcin, precum şi dejecţiile provenite de la porci şi păsări) este depozitat în tancurile de pre-stocare ale fermei şi în canalele pentru colectarea nămolurilor. De la facilităţile de pre-stocare, gunoiul este transportat, conform unei schemestabilite, până la fabrica de biogaz, în containere tubulare speciale, vidate. La destinaţie,acestea sunt amestecate cu alte co-substraturi, omogenizate şi pompate în tancul de digestie. Fabrica de biogaz este responsabilă pentru colectarea şi transportul gunoiului proaspăt de laferme către fabrică şi a digestatului în sens invers. Digestatul este transportat direct la suprafeţele de teren pe care trebuie aplicat ca îngrăşământ, unde fermierii şi-au stabilit, deja,un număr de facilităţi de post-stocare a acestuia.Procesul de digestie are loc atât la temperaturi mezofile, cât şi la temperaturi termofile, iarHRT este de 12-25 zile. Dupa digestie, are loc un proces controlat de igienizare asubstratului, în scopul realizării unei reduceri eficiente a populaţiilor de agenţi patogeni şi acapacităţii germinative a seminţelor buruienilor, asigurându-se, în acest mod, o reciclare sigură a digestatului, ca îngrăşământ.

Alimentarea digestorului se face în flux continuu, amestecul de biomasă fiind pompat îndigestor şi evacuat din acesta în cantităţi egale, într-o secvenţă de pompare strictă. Digestatul evacuat este transportat prin conducte până la tancurile de stocare. În multe cazuri, aceste tancuri sunt acoperite cu ajutorul unor membrane impermeabile, în scopul captării biogazului produs în faza de post-digestie (până la 15% din total), la temperaturi mai scăzute. Biogazul rezultat este colectat împreună cu cel produs în interiorul digestorului. Digestatul este supus analizelor şi se realizează caracterizarea acestuia din punct de vedere al conţinutului înnutrienţi (DM, VS, N, P, K, pH), dupăcare este transportat către ferme (furnizorilor dematerie primă) şi depozitat în tancurile de post-stocare de pe teren. Fermierii primesc numai cantitatea de digestat permisăprin lege a fi dispersatăpe terenul agricol, excesul fiindcomercializat către fermele învecinate. În toate cazurile, digestatul este inclus în planurilepentru fertilizare ale fiecărei ferme,acesta înlocuind îngrăşămintele minerale. Astfel, producţia de biogaz reprezintăo etapă în circuitul de reciclare a nutrienţilor din gunoiulanimalşi deşeurile organice (Figura 4.9.). Multe fabrici centralizate sunt echipate, deasemenea, şi cu instalaţii pentru separarea fracţiilor lichid  şi solidă din digestat.

Figura 4.9. Reprezentare schematic a circuitului închis al unei fabrici de biogaz centralizate.

  Co-digestia centralizată reprezintă un sistem integrat de producţie a energiei regenerabile, detratament al deşeurilor organic şi de reciclare a nutrienţilor. Aceasta generează beneficii lanivel agricol, de mediu şi economic pentru fermieri, pentru personalul operator al fabricii debiogaz i pentru societate în ansamblu, asigurând: •Reciclarea ieftină şi fără riscuri de mediu a gunoiului animal şi a deşeurilor organice. •Producerea energiei regenerabile. •Reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră. •O securitate veterinară îmbunătăţită, prin sterilizarea digestatului. •O eficienţăa fertilizării îmbunătăţită. •Mai puţine inconveniente cauzate de mirosuri neplăcuteşi insecte. •Beneficii economice pentru fermieri.Cele mai multe fabrici de co-digestie centralizate sunt organizate sub forma companiilorcooperatiste, fermierii care le aprovizionează cu materii prime fiind, în acelaşi timp, acţionari şi proprietari. De obicei, aceste companii posedă un comitet de directori, responsabil cumanagementul fabricii, cu angajarea personalului necesar, precum şi cu încheierea tuturor acordurilor economice şi legale de cooperare cu privire la construcţia fabricii, aprovizionareaacesteia cu materie primă, distribuirea/redistribuirea îngrăşământului rezultat,comercializarea energiei şi finanţare. În Danemarca, companiile cooperatiste s-au dovedit a fistructuri organizaţionale fezabile din punct de vedere economic şi funcţional.

Ori combustibili, ori hrană

Biocarburanţii suscitau, la un moment dat, un mare entuziasm. Abandonarea combustibililor fosili în schimbul biogazului şi al alcoolului a fost prezentată drept un remediu împotriva schimbărilor climatice. Oficialii de la Bruxelles cer ca 6 la sută din carburantul utilizat în 2010 să fie biogaz şi 20 la sută, în 2020. Pentru a atinge aceste obiective, guvernul britanic a redus taxele asupra biocarburanţilor cu 0,30 de euro pe litru, în timp ce reprezentanţii Uniunii Europene dau agricultorilor 45 de euro pe hectar pentru culturile din care se produc combustibili verzi (biogaz sau alcool).

Toată lumea este aparent mulţumită. Ţăranii şi industria chimică pot dezvolta noi pieţe, statul poate să-şi respecte angajamentele în materie de reducere a emisiilor de gaz carbonic, iar ecologiştii o pot vedea ca pe iniţiativă de domolire a încălzirii globale. Utilizaţi la scară mică, biocarburanţii sunt inofensivi. Dar, susţin unii specialişti în domeniul energiei, proiectele Uniunii Europene cer crearea de culturi special destinate producerii de combustibil. Ceea ce nu reprezintă tocmai un demers ecologic. În cazul Marii Britanii, traficul rutier consumă 37,6 milioane de tone de produse petroliere pe an. Cultura de oleaginoase cea mai productivă din ţară este cea de rapiţă, cu aproximativ 3,5 tone pe hectar.

Dintr-o tonă de grâne de rapiţă rezultă 415 kilograme de biogaz, adică 1,45 de tone de carburant pe hectar. Pentru a face să meargă toate maşinile pe biogaz, ar fi nevoie de 25,9 milioane de hectare de rapiţă, dar Marea Britanie nu are decât 5,7 milioane. Astfel, pentru a atinge obiectivul cel mai modest al Uniunii Europene, trebuie consacrată cvasi-totalitatea terenurilor agricole britanice, culturii de rapiţă.

Dacă acelaşi fenomen este calculat la scară europeană, se constată că efectul asupra aprovizionării alimentare ar fi catastrofal din punct de vedere alimentar. Şi dacă, după cum

reclamă unii ecologişti, experienţa se va extinde la scară mondială, atunci principalele terenuri fertile de pe planetă vor ajunge să fie destinate producerii biocombustibilului pentru automobile, iar hrana pentru oameni ar cădea pe planul doi. Cum pe planetă există prea mulţi oameni care mor de foame, o soluţie mai bună ar fi să mergem pe jos şi să cultivăm cerealele necesare vieţii.

Biomasa, o sursa de energie aflata la rascruce Folosită atât pentru obţinerea de curent electric, cât şi a agentului termic pentru locuinţe, energia extrasă din biomasă ridică, mai nou, probleme de etică, întrucât în multe zone ale lumii e nevoie mai degrabă de hrană, decât de combustibili. Deşi folosirea biomasei în scopuri energetice este una dintre cerinţele Uniunii Europene, există voci care susţin că folosirea acestei resurse necesită precizări şi reconsiderări. Motivele scepticilor sunt două: poluarea şi lipsa de hrană. Chinezii au anunţat deja că renunţă la proiectul de a produce etanol pentru automobile din porumb, întrucât – din cauza secetei – anul acesta e nevoie de toată producţia de cereale pentru hrana animalelor şi a oamenilor.

Proectul ,,Energie si biomasa in RM’’

Republica Moldova va produce energie din biomasă

Ministerul Economiei, Delegaţia Uniunii Europene, Programul Naţiunilor Unite pentru Dezvoltare a lansat a pe datade 17 mai, în premieră, Proiectul Energie şi Biomasă în Republica Moldova.

Aproximativ 130 de grădinițe, școli, centre medicale și alte 500 gospodării casnice vor fi termoficate pe parcursul următorilor 4 ani cu energie care se va produce local. Această energie se va produce din biomasă, în special din paie de grâu și din alte deșeuri cerealiere. Uniunea Europeană în parteneriat cu Guvernul Republicii Moldova lansează astăzi, 17 mai, acest proiect, care are este estimat la aproximativ 14 milioane euro. 95 la sută din energie necesară consumului intern al Republicii Moldova este asigurat din importuri. Deși țara noastră are un potențial avansat în producerea energiei din biomasă această nișă nu a fost exploatată până în prezent. Datele statistice arată că în Moldova se produc anual 700 mii tone de paie care per total pot genera aproximativ 700 milioane kW/h de energie termică anual.

Proiectul își propune scopul de a mări consumul de energie din resurse regenerabile și de a înbunătăți confortul termic în instituțiile publice locale. Proiectul energie și biomasă este lansat în parteneriat cu Programul Națiunilor Unite pentru Dezvoltare (PNUD) și Guvernul Republicii Moldova. In legatura cu acest proiect, exista si o deviza: ,,Paiele noastre in locul gazului rusesc’’.