2.1. Giới thiệu
- Khí sinh học là một hổn hợp khí được sản sinh từ sự phân hủy những hợp chất hữu cơ dưới tác động của vi khuẩn trng điều kiện môi trường yếm khí,nó chiếm tỉ lệ sau :
CH4: 60-70% CO2: 30-40%
- Ngoài ra còn có một số khí khác với số lượng không đáng kể gồm: H2S,CO,O2,N2.
- Trong hổn hợp khí sinh vật,ta thấy CH4 chiếm số lượng lớn và là khí sử dụng chủ yếu để tạo ra năng lượng khí đốt.
Đặc tính của khí CH4
- CH4 chất không màu không mùi, không mùi , nhẹ hơn không khí . Ở 200C , 1 atm, 1m3 khí CH4 có trọng lượng 0.716 kg , đốt cháy hoàn toàn 1m3 khí CH4 cho 5500 – 6000 Kcal.
Đặc tính của Biogas :
- Biogas: là hổn hợp khí được sinh ra từ quá trình phân huỷ sinh học các chất hưu cơ trong điều kiện yếm khí nhờ các vi khẩn sinh mêtan.
Bảng : Thành phần khí biogas Chất Ký hiệu Hàm lượng (%) Methane CH4 50-70 Carbon Dioxide CO2 30-40 Hydrogen H2 5-10 Nitrogen N2 1-2 Hơi nước H2O 0.3 Hydrogen Sulphide H2S Dạng vết
- Biogas nhẹ hơn không khí 20% , bốc cháy 650-7500C ,khi cháy cho ngọn lửa màu xanh nhạt . Đốt cháy 1m3 Biogas sinh ra nhiệt lượng là 20MJ . Trong một bếp lò thông thường nó cho hiệu quả cháy là 60%.
- Trọng lượng riêng của Biogas l à 0.9-0.94 kg/m3 ,trọng lượng riêng này thay đồi là do tỉ lệ CH4 so với các khí khác trong hổn hợp .
- Khi túi Biogas hoạt động tốt thì thành phần CH4 được tạo ra nhiều chính vì thế gas tạo ra cháy tốt.
- Khi túi Biogas hoạt động màcó O2 ( phân hủy hiếu khí) thì lượng CO2 trong hổn hợp khí nhiều sẽ tạo gas cháy không tốt , sức nóng yếu.
- Lượng H2S chiếm ít nhưng có tác dụng trong việc xác định nơi hư hỏng của túi để sửa chữa.
- Gas dễ cháy trong không khí nếu được hoà lẫn với tỉ lệ từ 6-25% thì mới có thể cháy được , vì thế khi sử dụng gas này có sự an toàn cao .Nếu hồn hợp khí là CH4 chỉ chiếm 60% thì 1m3 gas cần 8m3 không khí .Nhưng thường các bếp lò cháy tốt cần tỉ lệ gas/không khí từ 1/9-1/10
+ Áp lực gas yếu ( 3-10 cm nước ) .
+ Hàm lượng CH4 trong hổn hợp 60-70% không đủ gây hổn hợp nổ + Trước khi hổn hợp khí cháy nó đã được hòa lẫn không khí
2.2. Vi khuẩn sinh methane
- Những vi khuẩn này tác động lên các hợp chất hữu cơ, sinh ra methane và các khí khác trong quá trình hoàn thành vòng đời của chúng dưới điều kiện yếm khí. Có nhiều loài vi khuẩn sinh methane khác nhau và đặc tính của chúng cũng khác nhau tùy theo từng loài. Chúng có những thuộc tính sinh lý chung nhưng không đồng nhất về hình thái tế bào. Một số loài có dạng hình roi, hình cầu hoặc tập trung thành từng đám hình cầu gọi là ”sarcine”. Họ vi khuẩn sinh methane(Methanobacteriacea ) được chia làm 4 giống dựa trên sự khác biệt về tế bào(Alexander,1961)
- Vi khuẩn hình roi:
+ Loại không bào tử (Methanobacterium) + Loại tạo bào tử (Methanobacillus) - Vi khuẩn hình cầu:
+ Loại tập trung thành từng đám (Methanosarcina) + Loại không tập trung (Methanococcus)
- Mặt khác vi sinh vật tham gia vào giai đoạn 1 của quá trình phân hủy kị kí đeàu thuộc
nhóm vi khuẩn biến cellulose. Nhóm vi khuẩn này hầu hết có các enzyme cellulosase và nằm rải rác trong các họ hác nhau. trong các họ:
+ Clostridium + Plectridium + Caduceus + Endusponus + Terminosponus
- Chúng biến dưỡng ở điều kiện yếm khí cho ra: CO2, H2 và một số chất tan trong nước như: format , acetat, alcohol, methylamine. Trừ CO2 những chất còn lại đều có khả năng cho electron và dùng để làm chất dinh dưỡng cho nhóm vi khuẩn yếm khí methane rất chuyên biệt và được nghiên cứu kĩ bởi W.E Bacal và các cộng tác viên ở Mỹ (1979). Nhóm vi khuẩn nà được xếp thành 3 bộ,4 họ,17 loài. Tất cả các vi khuẩn này có 2 coenzyme đặc thù:
+ Coenzyme M (2.mercaptoethan – Sulfonic - acid) + Coenzym F420 (Một loại flavin mononucleotide)
- Hai coenzyme này đều là reductase, nghĩa là chúng thải electron từ những chất cho electron đến 1 chất khác để khử chất đó. Điều đặc biệt là cho đến nay người ta chỉ tìm thấy 2 coenzyme này có ở nhóm vi khuẩn sinh khí methane mà không thấy ở nhóm khác.
2.3. Quy trình sản xuất