Az oxigéntől elzárt szerves anyagok bomlásakor keletkező biogáz főleg metánt és szén-dioxidot tartalmaz. A biogáz fokozottabb felhasználása segíthet a szerves hulladékok kezelésében és az energiatermelésben.

Az egyik legjelentősebb környezetvédelmi gond az emberi tevékenységek nyomán keletkező túlzott szervesanyag-produkció. Olyan nagy mennyiségű mezőgazdasági és a kommunális hulladék keletkezik, amellyel a természet lebontási mechanizmusai sem képesek megbirkózni – miközben a szemét nagy része biológiai úton lebomló szerves anyagokból áll. Ha például rendszeresen nagy mennyiségű szerves anyag kerül a természetes vizekbe: folyókba, tavakba, tengerekbe – mivel egyre több ember él a vízpartok közelében –, akkor ez gyakran súlyos károkat okoz azok ökoszisztémáiban. Az ilyen esetekben nemcsak a közvetlen károkkal, mint például halpusztulással, hanem a helyreállítás költségeivel is számolni kell. Már csak ez is indokolja a biológiai úton lebomló hulladékok átgondoltabb kezelését, ami konkrét anyagi előnnyel is jár. A hulladékok bomlása során energetikailag hasznosítható metán szabadul fel, miközben kevesebb lesz a szemét és csökken a fertőzésveszély. Ráadásul az ilyen folyamat egyáltalán nem szennyezi a környezetet.

Biogáz előállítható szilárd és folyékony kommunális hulladékból, valamint állati trágyából. A lebontást különféle mikroorganizmusok végzik fénytől és a levegő oxigénjétől elzárt (anaerob) nedves körülmények között, megfelelő (30–60 °C közötti) hőmérsékleten. Ezek a mikroorganizmusok a szerves anyagok összetett szénvegyületeit nagyrészt metánná (CH4 – a földgáz fő összetevője) és szén-dioxiddá (CO2) alakítják át. A keletkező biogáz fűtőértékét annak metántartalma határozza meg. A gyakorlatban a különféle szerves anyagok szárazanyag-tartalmának minden kilogrammjából 230–400 liter biogáz nyerhető. Ez a folyamat természetes jelenség. Ugyan ilyen jellegű anaerob bomlás játszódik le a kérődző állatok bélrendszerében és a mocsarakban. Ez utóbbi terméke a mocsárgáz, amely meggyulladva a lidércfényt adja. A biogáz a már említett metán és szén-dioxid mellett nyomokban tartalmaz egyéb összetevőket is. Ilyen például a jellegzetes szagú kénhidrogén (H2S), ammónia (NH3), valamint egyéb összetettebb szénhidrogének és más szerves vegyületek. Ezek egy része nagyobb mennyiségben mérgező, esetleg rákkeltő lehet, illetve a gázhasznosító berendezést károsíthatja – így szűrésük esetenként indokolt lehet.

A szilárd kommunális (települési) hulladékok mintegy háromnegyed része tartalmaz különféle szerves anyagokat és papírt, amelyek biológiai úton lebonthatók. A települési hulladékból a lerakóhely megfelelő kialakításával nyerhetünk biogázt. Ehhez a tömörített hulladék súlyát elbíró vízzáró alapozás és alagcsövezés szükséges. Az oxigénszegény környezetet úgy érik el, hogy bizonyos mennyiségű hulladék felett földtakarót alakítanak ki. Az ez alatt keletkező biogázt (szokták még depóniagáznak is nevezni) függőleges helyzetű csövek segítségével nyerik ki. A csövezés történhet a földtakaró kialakítása előtt, vagy utána fúrással. A megfelelően kialakított hulladéklerakóban a stabil gázképződés 1 és 3 év között indul be és hozzávetőleg 10 éven át tart. Ez idő alatt mintegy 280 m3 depóniagáz nyerhető a hulladék minden tonnájából. A szelektív hulladékgyűjtés csökkenti a keletkező depóniagáz mennyiségét, de annak összetételét nem befolyásolja számottevően. Biogáz fejleszthető a kommunális szennyvíz kezelésekor keletkezett csatorna- vagy szennyvíziszapból is. Ezt egyébként mezőgazdasági célokra használják, vagy hulladéklerakókban helyezik el, amivel növelhető azok gázkihozatala. Az újabban épített nagyvárosi szennyvíztisztító műveket rendszerint úgy alakítják ki, hogy rendelkeznek a szennyvíziszap anaerob lebontására képes berendezésekkel. Ez nagyon nagy beruházást jelent, viszont az egyenletes gáztermelés hosszabb távra biztosított. 1 m3 szennyvíziszapból átlagosan 10 m3 csatornagáz keletkezik, sokkal gyorsabban, mint a szilárd kommunális hulladékból. 

A nagyméretű állattartó telepeken óriási mennyiségű (almos és híg-) trágya keletkezik. Ennek kezelése gyakran okoz gondot: a szállítás nehézkes, fertőzésveszélyes, és a tárolás is terhelheti a környezetet. Biogáz fejlesztésére viszont ideális a koncentrált állati trágya. Ennek elsődleges előnye, hogy a keletkező biogáz akár helyben is felhasználható (hő- és villamosenergia-termelésre), amely csökkentheti a gazdaság energiaigényét. További előnye a technológiának, hogy az állati trágya mellett más hulladékot is hasznosíthatunk. Az így kirothasztott trágya kevésbé bűzös és kezelhetőbb. A végtermék a nitrogéntartalma miatt kiváló talajjavító, felhasználásával csökkenthető a kiszórt műtrágya mennyisége. Az eljárás hátránya a nagy beruházási és üzemeltetési költség. Oda érdemes ilyet telepíteni, ahol viszonylag nagyméretű a gazdaság, mert csak így biztosítható a folyamatos hulladék-utánpótlás.

A biogáz felhasználható hőtermelésre és/vagy villamosáram-termelésre. A biogázt rendszerint belső égésű motorokban égetik el. Ez lehet gázüzemű Otto-motor vagy olyan dízelmotor, amibe 10 százaléknyi gázolajat is befecskendeznek. Ezek a motorok – a biogáztermelés szünetelése esetén – üzemeltethetők tiszta földgázzal, illetve gázolajjal, esetleg biodízel üzemanyagokkal. A megtermelt áramot a hálózat üzemeltetője meghatározott áron köteles átvenni. Fűtésre rendszerint az áram termelése során keletkező hulladékhőt hasznosítják. Azonban a szennyvíziszap és állati trágya feldolgozásakor fejlesztett hő harmadát a rothasztók fűtésére kell fordítani a bomlási folyamat megfelelő hőmérsékletének fenntartása érdekében. A biogáz elégetésének előnye, hogy nem juttat többlet szén-dioxidot, illetve metánt (mindkettő üvegházhatást okozó gáz) a légkörbe. Csak a táplálékláncon belüli – vagyis a tápanyagkörforgásban részt vevő – szénmennyiség átalakulásáról van szó, és nem külső szénforrások elégetéséről, mint a fosszilis eredetű energiaforrások esetében. A biogáz alapos tisztítással és a szén-dioxid eltávolításával felhasználható belső égésű motorok hajtóanyagaként, de elvileg lehetséges, hogy a vezetékes gázhálózatba táplálják.

A szerves hulladékok anaerob bomlasztásából nyert biogáz nagyobb mértékű hasznosítása a második világháború után terjedt el. A mezőgazdaságból származó biogáz termeléséhez egyrészt jelentős nagyállattartás szükséges, másrészt további "ösztönzők" sem ártanak. Ilyen tényező Nyugat-Európában a jelentős állami támogatás és a szigorú hulladékkezelési szabályok; az Egyesült Államokban az állattartással járó szigorú környezetvédelmi előírások és a megtermelhető villamos áram; a fejlődő országokban pedig a kisebb beruházási igény (az alacsonyabb technikai színvonal és komfortigény miatt), közegészségügyi szempontok, valamint a nagyobb hatékonyság (meleg égöv alatt nem kell fűtés a bomlási hőmérséklet fenntartásához). Magyarországon a fejlett országokra jellemző ösztönzők jórészt megvannak, ám összességükben kevéssé hatékonyak. Ennek többek között az általános tőkeszegénység, a nagy állattartó telepek elsorvadása, valamint a tapasztalathiány lehet az oka. Mindezek miatt hazánkban ma csak Nyírbátonyban működik az egyetlen mezőgazdasági és élelmiszer-ipari hulladékokat feldolgozó biogáztelep. Mivel a kommunális hulladék és szennyvíz kezelése szinte minden nagyobb városban szükséges, ezért ezen alapanyagokból a biogáz kinyerése jóval elterjedtebb. A fejlett országokban a '90-es évektől általános, hogy közepes és nagyobb méretű szennyvíztisztító telepek biogáz előállítására is alkalmasak. Magyarországon a településihulladék-lerakók közül 14-ben, és a mintegy 60 szennyvíztisztító telep ötödében termelnek ki biogázt.

 

AJÁNLOTT ÉS FELHASZNÁLT IRODALOM:

 Magyar Biogáz Egyesület (http://www.biogas.hu)

 Szerves hulladékok újrahasznosítása; A biogáz (http://www.agraroldal.hu)

 Bai Attila: A biogáz előállítása – jelen és jövő; Szaktudás Kiadó Ház, Budapest, 2005.

 Vajda György: Energiaellátás ma és holnap; MTA Társadalomkutató Központ, Budapest, 2004.