คือ ก๊าซที่เกิดจากกระบวนการย่อยสลายสารอินทรีย์ ด้วยแบคทีเรียชนิดไม่อาศัยออกซิเจน (Anaerobic) ทำให้เกิดกลุ่มก๊าซขี้นขณะเกิดการย่อยสลาย กลุ่มก๊าซนี้ เรียกว่า ก๊าซชีวภาพ
ก๊าซชีวภาพ ประกอบด้วย ก๊าซมีเทน (CH4) ประมาณร้อยละ 60 – 70 คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ประมาณร้อยละ 30 – 40 ทีเหลือจะเป็นก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H2S) และก๊าซไนโตรเจน (N2) ซึ่งก๊าซมีเทนมีคุณสมบัติติดไฟได้จึงสามารถนำมาเป็นพลังงานทดแทนเชื้อเพลิง ต่างๆ เช่น การหุงต้ม เชื้อเพลิงรถยนต์ เชื้อเพลิงในภาคอุตสาหกรรม เป็นต้น
การย่อยสลายอินทรีย์วัตถุสามารถให้ก๊าซชีวภาพ แต่จะเกิดก๊าซมากน้อยเพียงใด ขึ้นอยู่กับชนิดของอินทรีย์วัตถุที่ย่อยสลาย เช่น พืชสดจะเกิดก๊าซยากกว่ามูลสัตว์ เนื่องจากมูลสัตว์มีการย่อยสลายมาบ้างแล้วจากสัตว์ ทำให้แบคทีเรียสามารถย่อยสลายได้รวดเร็วขึ้น
ดังนั้น การนำพืชสดมาใช้กระบวนการหมักให้ได้ก๊าซชีวภาพจะต้องทำการสับให้มีขนาดเล็ก และหมักทิ้งไว้ก่อน สำหรับวัสดุที่นำมาหมัก นอกจากจะมีพืชสด และมูลสัตว์แล้ว ยังสามารถนำของเสียหรือน้ำเสียจากกระบวนการต่าง ๆมาใช้หมักได้ด้วย เช่น น้ำเสียจากโรงงานแป้งมันสำปะหลัง น้ำเสียจากฟาร์มสุกร เศษอาหารตามบ้านเรือน เป็นต้น
องค์ประกอบของก๊าซชีวภาพ
– ก๊าซมีเทน: 50-60%
– ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์: 25-35%
– ก๊าซไนโตรเจน: 2-7%
– ก๊าซไฮโดรเจน: 1-5%
– ก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์: มีน้อย
– ก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์: มีน้อย
– ก๊าซอื่น ๆ: มีน้อย
ประโยชน์ก๊าซชีวภาพ
– เป็นก๊าซใช้สำหรับการหุงต้มแทนเตาแก๊ส
– ใช้สำหรับเป็นแสงสว่าง และให้ความร้อน
– ใช้เป็นเชื้อเพลิงเครื่องยนต์ดูดน้ำ เครื่องยนต์รถยนต์
– ใช้เป็นเชื้อเพลิงเพื่อให้ความร้อนสำหรับการอบแห้งผลิตภัณฑ์ หรือให้ความอบอุ่นแก่ลูกสัตว์ตามฟาร์มต่างๆ เช่น ไก่ สุกร เป็นต้น
– ใช้เป็นเชื้อเพลิงให้ความร้อนในภาคอุตสาหกรรม เช่น หม้อไอน้ำ
-ใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับโรงงานผลิตไฟฟ้า
ฉะนั้น ก๊าซชีวภาพจึงสามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้หลายประการ นอกจากนี้ยังมีการนำก๊าซชีวภาพมาใช้ร่วมกับ Dual Fuel Engine คือ การนำก๊าซชีวภาพมาใช้ร่วมกับน้ำมัน หรืออาจกล่าวได้ว่าใช้ส่วนผสมของก๊าซชีวภาพและอากาศผ่านเข้าไปตามท่อไอดีไป ยังกระบอกสูบ เมื่ออัดได้อุณหภูมิและความดันก็ฉีดน้ำมันเข้าไปทำการเผาไหม้กับเครื่องยนต์ ดีเซลต่าง ๆ เมื่อก๊าซ ชีวภาพมีประโยชน์ต่อชีวิตประจำวันอย่างมาก เราจึงควรมีการศึกษาทางด้านนี้อย่างจริงจัง ประกอบกับพยายามนำมาประยุกต์ใช้ในชีวิตประจำวันให้มากที่สุดเท่าที่จะทำได้
ซึ่ง กระบวนการหมักเพื่อผลิตก๊าซชีวภาพ เป็นปฏิกิริยาการย่อยสลายสารอินทรีย์ในสภาวะไร้ออกซิเจนโดยจุลินทรีย์หลาย ชนิดผลิตภัณฑ์ที่ได้ในขั้นตอนสุดท้ายเป็นก๊าซมีเทนและก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ เป็นส่วนใหญ่ กระบวนการย่อยสลายในสภาวะไร้ออกซิเจนเป็นกระบวนการหมุนเวียนคาร์บอนและธาตุ อื่น ๆ ทำให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่สะอาด ปลอดภัย มีการเจริญเติบโตของเซลล์น้อย ทำให้ลดการกำจัดตะกอนจุลินทรีย์ ขั้นตอนกระบวนการเกิดก๊าซชีวภาพ มีดังนี้
กระบวนการเกิดก๊าซชีวภาพ
1. การย่อยสลายในสภาวะไร้ออกซิเจน (Anaerobic Digestion)
การย่อยสลายสารอินทรีย์ในสภาวะไร้ออกซิเจนเป็นกระบวนการเปลี่ยนสารอินทรีย์เป็นก๊าซชีวภาพ ในสภาวะที่ไม่มี
แบคทีเรียผลิตก๊าซชีวภาพ
1. Hydrolytic Bacteria
เป็นแบคทีเรียกลุ่มที่ไม่ใช้ออกซิเจนที่สามารถย่อยสลายสารอินทรีย์โมเลกุล ใหญ่ให้เล็กลง เช่น ย่อยสลายโปรตีน เซลลูโลส ลิกนิน และไขมัน ไปเป็นสารโมเลกุลเดี่ยวที่ละลายน้าได้ เช่น กรดอะมิโน กรดไขมัน กลูโคส และกลีเซอรอล สำหรับสารอินทรีย์ที่มีองค์ประกอบของลิกนิน เช่น พืชต่างๆ จะเกิดการย่อยสลายได้ช้ากว่าสารอินทรีย์ที่ได้จากมูลสัตว์
2. Acidogenic Bacteria
Acidogenic หรือ acid foming bacteria เป็นแบคทีเรียที่ย่อยสลายสารย่อยสลายสารจำพวกน้ำตาล กรดอะมิโน และกรดไขมันให้เป็นกรดอะซิเตท ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ และก๊าซไฮโดรเจน
3. Acetogenic Bacteria
แบคทีเรียชนิดนี้สามารถย่อยสลายกรดอินทรีย์ระเหยง่าย และแอลกอฮอล์ได้เป็นอะซิเตท ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ และก๊าซไฮโดรเจน แบคทีเรียกลุ่มนี้ต้องการสภาวะที่มีความดันย่อยของไฮโดรเจน (H2 partial pressure) ความดันย่อยของก๊าซไฮโดรเจนที่สูงมีผลทำให้ปริมาณการเกิดกรดอะซิเตทลดลง โดยสารอินทรีย์จะถูกเปลี่ยนเป็นกรดโพรไพโอนิก บิวทีริก และเอทานอลเพิ่มขึ้น ทำให้ระบบมีค่าพีเอชลดลงไม่เหมาะสมสำหรับ Acetogenic แต่แบคทีเรีย Methanogens สามารถดึงไฮโดรเจนไปใช้งานได้ ทำให้มีค่าความดันย่อยของไฮโดรเจนลดลง
4. Methanogenic Bacteria
แบคทีเรียกลุ่ม methanogenic Bacteria เป็นกลุ่มที่พบได้ที่ชั้นตะกอนของแม่น้ำลำคลอง หรือกระเพาะสัตว์เคี้ยวเอื้อง มีทั้งชนิดแกรมบวก และแกรมลบ แบ่งเป็น 2 กลุ่มคือ
– Hydrogenotrophic Methanogens หรือ hydrogen utilizing chemolithotrophs เป็นกลุ่มที่สามารถเปลี่ยนไฮโดรเจน และคาร์บอนไดออกไซด์เป็นก๊าซมีเทน ดังสมการ ถือเป็นกลุ่มที่ทำหน้าที่ลดความดันย่อยของก๊าซไฮโดรเจนในระบบเพื่อให้เอื้อ ต่อแบคทีเรียกลุ่มอื่นๆ
CO2 + 4H2 = CH4 + 2H2O
– Acetotrophic Methanogens หรือ acetate splitting bacteria เป็นกลุ่มที่ทำหน้าที่เปลี่ยนอะซิเตทเป็นก๊าซมีเทน และคาร์บอนไดออกไซด์ ดังสมการ
CH3COOH CH4 + CO2 (2.10)
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น