ทุกสิ่งที่คุณจำเป็นต้องรู้เกี่ยวกับก๊าซชีวภาพและการผลิต

มีแหล่งพลังงานหมุนเวียนมากมาย เช่น ลม แสงอาทิตย์ ความร้อนใต้พิภพ ไฮดรอลิก และอื่นๆ อีกมากมาย วันนี้เราจะมาวิเคราะห์แหล่งพลังงานหมุนเวียนที่แม้จะไม่เป็นที่รู้จักเท่าก่อนหน้านี้ แต่ก็มีศักยภาพมหาศาล เรากำลังพูดถึงก๊าซชีวภาพ

ก๊าซชีวภาพเป็นก๊าซที่ได้จากการสลายตัวของอินทรียวัตถุซึ่งนอกเหนือจากคุณประโยชน์แล้ว ยังรวมถึงพลังงานสะอาดและหมุนเวียนอีกด้วย ในบทความนี้เราจะเจาะลึกถึงกระบวนการผลิต การใช้งาน ข้อดี ข้อเสีย และอื่นๆ คุณต้องการทราบรายละเอียดทุกอย่างที่เกี่ยวข้องกับก๊าซชีวภาพหรือไม่?

ลักษณะของก๊าซชีวภาพ

ก๊าซชีวภาพเป็นก๊าซที่เกิดจากการย่อยสลายอินทรียวัตถุ กระบวนการนี้เกิดขึ้นตามธรรมชาติในสภาพแวดล้อมที่ไม่มีออกซิเจนหรือในอุปกรณ์ปิดที่เรียกว่าเครื่องย่อยสลายทางชีวภาพ เป็นก๊าซที่ประกอบด้วยมีเทนและคาร์บอนไดออกไซด์เป็นส่วนใหญ่ ซึ่งรวมกันคิดเป็นสัดส่วนระหว่าง 60% ถึง 90% ขององค์ประกอบทั้งหมด นอกจากนี้ยังรวมถึงส่วนประกอบอื่นๆ จำนวนเล็กน้อย เช่น ไฮโดรเจน ไนโตรเจน และไฮโดรเจนซัลไฟด์

มีเทน เป็นองค์ประกอบสำคัญของก๊าซชีวภาพ เนื่องจากเป็นก๊าซไวไฟสูงเช่นเดียวกับก๊าซธรรมชาติ จึงมีประโยชน์ในการเป็นแหล่งเชื้อเพลิง

ลักษณะของก๊าซชีวภาพทำให้เป็นทางเลือกที่เป็นไปได้ในการผลิตไฟฟ้า ความร้อน และแม้แต่เชื้อเพลิงชีวภาพ ซึ่งทำให้ก๊าซชีวภาพเป็นทางเลือกทดแทนเชื้อเพลิงฟอสซิล

ก๊าซชีวภาพเกิดขึ้นได้อย่างไร?

การผลิตก๊าซชีวภาพเป็นไปตามกระบวนการที่เรียกว่า การย่อยอาหารแบบไม่ใช้ออกซิเจนซึ่งเกี่ยวข้องกับการย่อยสลายอินทรียวัตถุโดยจุลินทรีย์ในกรณีที่ไม่มีออกซิเจน ของเสียต่างๆ สามารถนำมาใช้ได้ ตั้งแต่มูลสัตว์ ขยะทางการเกษตร ไปจนถึงกากตะกอนน้ำเสีย และขยะในเมือง

กระบวนการนี้แบ่งออกเป็นสี่ขั้นตอน:

• การไฮโดรไลซิส: โมเลกุลขนาดใหญ่ของอินทรียวัตถุถูกแบ่งออกเป็นสารประกอบที่ง่ายกว่า
• การสร้างกรด: จุลินทรีย์เปลี่ยนสารประกอบเหล่านี้ให้เป็นกรดไขมัน แอลกอฮอล์ และคาร์บอนไดออกไซด์
• Acetogenesis: กรดจะถูกเปลี่ยนเป็นอะซิเตตและไฮโดรเจน
• การเกิดเมทาโนเจเนซิส: มีเทนและคาร์บอนไดออกไซด์ถูกผลิตขึ้น ทำให้เกิดก๊าซชีวภาพที่เป็นประโยชน์เป็นเชื้อเพลิง

การสลายตัวเกิดขึ้นภายใน ไบโอไดเจสเตอร์ซึ่งเป็นภาชนะสุญญากาศแบบปิดที่ออกแบบมาเพื่อปรับสภาวะการสลายตัวให้เหมาะสม อุปกรณ์เหล่านี้มีขนาดและความจุแตกต่างกันไป ตั้งแต่ตู้คอนเทนเนอร์ในครัวเรือนขนาดเล็กไปจนถึงโรงงานอุตสาหกรรมขนาดใหญ่

ศักยภาพพลังงาน

ก๊าซชีวภาพมีพลังงานมหาศาล ด้วยก๊าซชีวภาพหนึ่งลูกบาศก์เมตร เป็นไปได้ที่จะผลิตไฟฟ้าได้ประมาณ 2 kWh ซึ่งเทียบเท่ากับการใช้แสงสูงสุดหกชั่วโมงในหลอดไฟขนาด 60 วัตต์ หรือการจ่ายไฟให้กับตู้เย็นขนาดเล็กประสิทธิภาพสูงเป็นเวลาหนึ่งชั่วโมง

เมื่อเปรียบเทียบกับพลังงานหมุนเวียนอื่นๆ ก๊าซชีวภาพมีข้อได้เปรียบตรงที่สามารถนำมาใช้เพื่อให้ความร้อน การปรุงอาหาร และการผลิตไฟฟ้า โดยใช้ประโยชน์จากวัสดุอินทรีย์ที่อาจเหลือเป็นขยะในหลุมฝังกลบ และไม่ได้ขึ้นอยู่กับปัจจัยทางภูมิอากาศ เช่น พลังงานแสงอาทิตย์หรือพลังงานลม

เครื่องย่อยสลายทางชีวภาพคืออะไร?

เครื่องย่อยสลายทางชีวภาพเป็นอุปกรณ์ปิดที่ปิดผนึกอย่างผนึกแน่น ซึ่งขยะอินทรีย์สามารถย่อยสลายเพื่อสร้างก๊าซชีวภาพได้ อุปกรณ์เหล่านี้สามารถพบได้ในบ้าน ฟาร์มขนาดเล็ก หรือโรงงานอุตสาหกรรม เครื่องย่อยสลายทางชีวภาพไม่เพียงแต่ผลิตก๊าซมีเทนเท่านั้น แต่ยังสร้างผลพลอยได้ที่เรียกว่า digestate ซึ่งสามารถใช้เป็นปุ๋ยธรรมชาติที่อุดมด้วยสารอาหารได้

ประเทศชั้นนำในการแนะนำเครื่องย่อยสลายทางชีวภาพในวงกว้าง ได้แก่ เยอรมนี จีน และอินเดีย ในละตินอเมริกา ประเทศต่างๆ เช่น บราซิลและอาร์เจนตินา ก็มีความก้าวหน้าอย่างมากในการใช้เทคโนโลยีนี้เพื่อลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและสร้างพลังงานด้วยวิธีที่ยั่งยืนมากขึ้น

การใช้ก๊าซชีวภาพในปัจจุบัน

ก๊าซชีวภาพมีการใช้งานที่หลากหลายตั้งแต่การผลิตไฟฟ้าในโรงงานอุตสาหกรรมไปจนถึงการใช้ในบ้านเพื่อให้ความร้อนและปรุงอาหาร ในหลายประเทศ ก๊าซชีวภาพถูกนำมาใช้เพื่อผลิตพลังงานจากของเสียทางการเกษตรและกากตะกอนน้ำเสีย ตัวอย่างเช่น ในอาร์เจนตินา ก๊าซชีวภาพถูกนำมาใช้เพื่อบำบัดน้ำนิ่ง ซึ่งเป็นผลพลอยได้จากอ้อยที่เกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการทางอุตสาหกรรม

ในพื้นที่ชนบทคุณประโยชน์ของก๊าซชีวภาพมีความชัดเจน โดยให้พลังงานที่สามารถเข้าถึงได้แก่พื้นที่ห่างไกลและผลพลอยได้ทางการเกษตรที่เป็นประโยชน์ เช่น ปุ๋ยอินทรีย์ ด้วยต้นทุนที่ลดลง นอกจากนี้ ด้วยการควบคุมมลพิษทางอินทรีย์ที่ดีขึ้นด้วยเครื่องย่อยสลายทางชีวภาพ เราช่วยลดปัญหาสิ่งแวดล้อม เช่น การปล่อยก๊าซเรือนกระจก

นอกจากนี้ ก๊าซชีวภาพยังถูกนำมาใช้ในหลุมฝังกลบสมัยใหม่ ซึ่งทำให้สามารถใช้ประโยชน์จากก๊าซมีเทนที่เกิดจากการย่อยสลายของเสียได้ หลายเมืองเช่น Santiago de Chile ได้เริ่มใช้ก๊าซชีวภาพเป็นแหล่งพลังงานในเครือข่ายการจำหน่ายก๊าซธรรมชาติแล้ว

ศักยภาพของก๊าซชีวภาพในอนาคต

ก๊าซชีวภาพมีอนาคตที่ดีเนื่องจากสามารถลดของเสียและสร้างพลังงานสะอาดได้ เมื่อเทคโนโลยีก้าวหน้าไป การใช้เครื่องย่อยสลายทางชีวภาพจะมีประสิทธิภาพมากขึ้นและราคาถูกลง ซึ่งจะส่งผลให้มีการนำพลังงานประเภทนี้มาใช้มากขึ้นในประเทศกำลังพัฒนาและผู้ที่มีภาคเกษตรกรรมและปศุสัตว์ขนาดใหญ่

นอกจากนี้ ยังมีการพัฒนาเทคนิคที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นสำหรับการหมักและการสกัดก๊าซชีวภาพ ซึ่งสัญญาว่าจะเพิ่มการใช้ในระดับอุตสาหกรรม ไม่ต้องสงสัยเลยว่าก๊าซชีวภาพจะเป็นหนึ่งในเสาหลักในการเปลี่ยนผ่านไปสู่โมเดลเศรษฐกิจหมุนเวียน ซึ่งของเสียจะถูกรีไซเคิลเป็นแหล่งพลังงานใหม่และทรัพยากรที่ใช้ประโยชน์ได้

ก๊าซชีวภาพไม่เพียงแต่ช่วยบรรเทาการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศเท่านั้น แต่ยังสามารถเปลี่ยนขยะให้เป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียนและผลิตภัณฑ์พลอยได้ที่มีประโยชน์ เช่น ปุ๋ย ซึ่งแสดงให้เห็นถึงศักยภาพในการเป็นส่วนหนึ่งของอนาคตพลังงานโลก