혐기성 소화

Anaerobic digestion
Anaerobic digester system
독일의 혐기성 디지스터 시스템
시리즈의 일부
지속 가능한 에너지
A car drives past 4 wind turbines in a field, with more on the horizon
에너지 절약
재생 에너지
지속 가능한 수송

혐기성 소화는 미생물이 [1]산소가 없을 때 생분해성 물질을 분해하는 일련의 과정이다.이 과정은 폐기물을 관리하거나 연료를 생산하기 위한 산업 또는 가정용 목적으로 사용됩니다.가정용 발효뿐만 아니라 식품 및 음료 제품을 생산하기 위해 산업적으로 사용되는 발효의 대부분은 혐기성 소화를 사용합니다.

혐기성 소화는 일부 토양과 호수 및 해양 유역 퇴적물에서 자연적으로 발생하며, 여기서 보통 " 혐기성 활동"[2][3]이라고 불립니다.이것은 [4][5]1776년 알레산드로 볼타에 의해 발견된 습지 가스 메탄의 원천이다.

소화 과정은 투입 물질의 세균 가수분해로 시작된다.탄수화물과 같은 불용성 유기 고분자는 다른 박테리아가 이용할 수 있게 된 가용성 유도체로 분해된다.그리고 나서 산성 박테리아는 당과 아미노산을 이산화탄소, 수소, 암모니아, 그리고 유기산으로 바꾼다.아세트 생성에서, 박테리아는 다른 화합물들 중에서 추가적인 암모니아, 수소, 그리고 이산화탄소와 함께 이러한 유기산을 아세트산으로 변환합니다.마지막으로, 메타노겐은 이 제품들을 메탄과 [6]이산화탄소로 변환시킨다.메타노겐성 고세균군은 혐기성 폐수 [7]처리에서 없어서는 안 될 역할을 한다.

혐기성 소화는 생분해성 폐기물 및 하수 슬러지를 처리하는 공정의 일부로 사용됩니다.통합 폐기물 관리 시스템의 일부로서 혐기성 소화를 통해 매립 가스의 대기 중 방출을 줄일 수 있습니다.혐기성 굴착기에는 [8]옥수수와 같은 목적으로 재배된 에너지 작물도 공급될 수 있다.

혐기성 소화는 재생 에너지원으로 널리 사용되고 있다.이 과정은 메탄, 이산화탄소, 그리고 다른 '오염물질' [1]가스의 미량으로 구성된 바이오가스를 생성한다.이 바이오가스는 연료로 직접 사용하거나, 열과 동력 가스 엔진에서 사용하거나[9], 천연 가스 품질의 바이오메탄으로 업그레이드할 수 있습니다.생산되는 영양소가 풍부한 소화물은 비료로도 사용될 수 있다.

폐기물을 자원으로 재사용하고 자본 비용을 절감하는 새로운 기술적 접근방식을 통해 최근 몇 년 동안 혐기성 소화는 영국(2011년),[10][citation needed] 독일, 덴마크([11]2011년)[12] 및 미국 등 여러 나라의 정부 사이에서 더욱 주목을 받고 있다.

과정

주요 기사:혐기성 호흡

아세트산 생성 박테리아와 메탄 생성 고세균을 포함한 많은 미생물이 혐기성 소화에 영향을 미친다.이 유기체들은 바이오매스를 [13]바이오가스로 전환하는 많은 화학적 과정을 촉진한다.

물리적 격납에 의해 기체 산소는 반응에서 제외된다.혐기성 물질은 산소 가스 이외의 전자 수용체를 이용한다.이러한 수용체는 유기 물질 자체일 수도 있고 입력 물질 내에서 무기 산화물에 의해 공급될 수도 있습니다.혐기성 시스템의 산소원이 유기 물질 자체에서 파생될 때, '중간' 최종 산물은 주로 알코올, 알데히드 및 유기산과 이산화탄소로 구성됩니다.특수한 메타노겐이 존재하는 경우, 중간체는 메탄, 이산화탄소 및 [14]황화수소의 미량의 최종 산물로 변환됩니다.혐기성 시스템에서 출발물질 내에 포함된 화학에너지의 대부분은 [15]메탄으로 메타노겐세균에 의해 방출된다.

혐기성 미생물의 집단은 일반적으로 완전히 효과를 발휘하는 데 상당한 시간이 걸린다.따라서 일반적으로 기존 개체군을 가진 물질에서 혐기성 미생물을 도입하는 것이 일반적이며, 일반적으로 하수 슬러리나 [16]소 슬러리를 추가하여 이루어지는 "시딩" 프로세스로 알려진 프로세스입니다.

프로세스 단계

혐기성 소화의 4가지 주요 단계는 가수분해, 산형성, 아세트형성,[17] 메타형성을 포함한다.전체적인 과정은 글루코스와 같은 유기물질이 혐기성 미생물에 의해 생화학적으로 이산화탄소(CO)와2 메탄(CH4)으로 소화되는 화학 반응으로 설명할 수 있다.

CHO6126 → 3CO2 + 3CH4

혐기성 소화 과정 흐름: 모든 과정의 흐름은 단백질, 탄수화물 그리고 지방 사이의 균형에 의존합니다.
  • 가수 분해

대부분의 경우 바이오매스는 대형 유기 폴리머로 구성되어 있습니다.혐기성 디지스터의 박테리아가 물질의 에너지 전위에 접근하기 위해서는 먼저 이러한 체인을 더 작은 구성 부분으로 분해해야 합니다.이러한 구성 요소, 즉 설탕과 같은 단량체는 다른 박테리아가 쉽게 이용할 수 있습니다.이러한 사슬을 끊고 더 작은 분자를 용해시키는 과정을 가수분해라고 한다.따라서 이러한 고분자 고분자 성분의 가수분해는 혐기성 [18]소화에서 필요한 첫 번째 단계이다.가수분해를 통해 복잡한 유기분자는 단당, 아미노산, 지방산으로 분해된다.

1단계에서 생성된 아세테이트 및 수소는 메타노겐에 의해 직접 사용할 수 있다.아세테이트보다 사슬 길이가 긴 휘발성 지방산(VFA)과 같은 다른 분자는 먼저 메타노겐에 [19]의해 직접 사용될 수 있는 화합물로 분해되어야 한다.

  • 산생성

산생성의 생물학적 과정은 산생성(발효성) 박테리아에 의해 나머지 성분들의 추가적인 분해를 초래한다.여기서 VFA는 암모니아, 이산화탄소, 황화수소와 함께 다른 [20]부산물과 함께 생성된다.산생성의 과정은 우유가 상하는 방식과 유사하다.

  • 아세트 생성

혐기성 소화의 세 번째 단계는 아세트 생성이다.여기서 산형성 단계를 통해 생성된 단순 분자는 아세트산에 의해 더욱 소화되어 주로 아세트산과 이산화탄소와 수소를 [21]생성한다.

  • 메타노제네시스

혐기성 소화의 말기 단계는 메타노제네이션의 생물학적 과정이다.여기서 메타노겐은 이전 단계의 중간 생성물을 사용하여 메탄, 이산화탄소, 물로 변환한다.이러한 구성 요소는 시스템에서 방출되는 바이오 가스의 대부분을 구성합니다.메타노제네시스는 높은 pH와 낮은 pH 모두에 민감하며 pH 6.5와 pH [22]8 사이에서 발생한다.미생물이 사용할 수 없는 소화가 잘 되지 않는 나머지 물질과 죽은 박테리아가 소화제를 구성합니다.

[23]

배열

Comparison of common biogas technologies
일반적인 바이오가스 기술 비교

혐기성 디지스터는 여러 가지 다른 구성을 사용하여 작동하도록 설계 및 설계될 수 있으며, 배치 대 연속 프로세스 모드, 중온성 대 열온도 조건, 고형물의 높은 부분 대 낮은 부분 및 1단계 대 다단계 프로세스로 분류할 수 있습니다.연속 프로세스에는 보다 복잡한 설계가 필요하지만, 연속 프로세스 디지스터와 동일한 양의 폐기물을 처리하기 위해서는 배치 프로세스보다 더 많은 초기 구축 비용과 더 많은 양의 디지스터([24]여러 배치에 분산)가 필요하기 때문에 더 경제적일 수 있습니다.호열시스템은 중온시스템에 비해 높은 열에너지가 필요하지만, 호열시스템은 시간이 훨씬 적게 걸리고 가스출력능력이 크고 메탄가스 함량이 높기 때문에 그 트레이드오프를 [25]신중하게 고려해야 한다.솔리드 콘텐츠의 경우, "낮음"은 최대 15% 솔리드 콘텐츠를 처리합니다.이 수준을 초과하면 고형분 함량이 높은 것으로 간주되며 건조 [26]소화라고도 합니다.1단계 공정에서 1개의 원자로는 4개의 혐기성 소화 단계를 수용한다.다단계 공정은 메타노제네이션과 가수분해 [27]단계를 분리하기 위해 소화를 위해 2개 이상의 원자로를 이용한다.

배치 또는 연속

혐기성 소화는 배치 공정 또는 연속 공정으로 할 수 있다.배치 시스템에서는 프로세스 시작 시 바이오매스가 원자로에 첨가된다.그런 다음 프로세스 동안 원자로는 밀봉됩니다.가장 간단한 형태에서는 혐기성 소화를 시작하기 위해 이미 처리된 재료를 접종해야 합니다.일반적인 시나리오에서 바이오가스 생산은 시간이 지남에 따라 정규 분포 패턴으로 형성됩니다.작업자는 이 사실을 사용하여 언제 유기물의 소화 과정이 완료되었다고 생각되는지를 판단할 수 있습니다.프로세스가 잘 완료되기 전에 배치 원자로를 열고 비우면 심각한 악취 문제가 발생할 수 있다.보다 발전된 배치 접근 방식은 혐기성 소화와 용기 내 퇴비화를 통합함으로써 냄새 문제를 제한했습니다.이 접근법에서는 재순환 탈기 퍼콜산염의 사용을 통해 접종이 이루어집니다.혐기성 소화가 완료된 후 바이오매스는 원자로에 보관되며, 바이오매스는 개방되기[28] 전에 용기 내 퇴비로 사용됩니다. 배치 소화가 단순하고 장비가 덜 필요하고 설계 작업 수준이 낮기 때문에 일반적으로 더 저렴한 형태의 [29]소화입니다.한 발전소에서 둘 이상의 배치 원자로를 사용하면 바이오가스의 지속적인 생산을 보장할 수 있다.

지속적인 소화 과정에서 유기물은 원자로에 지속적으로 첨가(연속 완전 혼합)되거나 단계별로 첨가된다(연속 플러그 흐름, 선입선출).여기서 최종생성물은 지속적으로 또는 주기적으로 제거되어 바이오가스가 지속적으로 생산된다.1개 또는 여러 개의 디지스터를 순차적으로 사용할 수 있습니다.이러한 형태의 혐기성 소화에는 연속 교반 탱크 원자로, 상향 혐기성 슬러지 블랭킷, 확장된 입상 슬러지 바닥 및 내부 순환 [30][31]원자로가 포함된다.

온도

혐기성 디지스터에 대한 두 가지 기존 작동 온도 수준에 따라 디지스터 [32]내 메타노겐의 종류가 결정됩니다.

  • 중수성 소화는 약 30 ~ 38 °C, 또는 20 ~ 45 °C의 주변 온도에서 최적으로 이루어지며, 중수성 미생물은 존재하는 주요 미생물이다.
  • 호열성 소화는 약 49~57°C 또는 최대 70°C의 고온에서 최적으로 이루어지며, 이 경우 호열성 소화가 주요 미생물이다.

볼리비아에서 10°C 미만의 온도 작업 조건에서 혐기성 소화가 이루어지는 한계 사례에 도달했다.혐기성 과정은 매우 느려서 일반적인 중수성 시간 [33]과정의 3배 이상이 소요됩니다.알래스카 페어뱅크스 대학의 실험 작업에서, "알래스카의 얼어붙은 호수에서 나온 진흙"에서 채취한 사이코파일을 사용하는 1,000리터 채굴기는 따뜻한 [34]기후의 채굴기에서 나오는 메탄량의 약 20~30%인 200-300리터를 생산했다.중호성 종은 열애호성 종보다 수가 많고, 그들은 또한 열애호성 종보다 환경 조건의 변화에 더 잘 견딘다.따라서 중수성 시스템은 호열성 소화 시스템보다 더 안정적인 것으로 간주된다.이와는 대조적으로, 호열성 소화 시스템은 덜 안정적인 것으로 여겨지지만, 에너지 투입량은 더 높아 동일한 시간 내에 유기 물질에서 더 많은 바이오가스가 제거된다.온도가 상승하면 반응 속도가 빨라지고 가스 산출 속도가 빨라집니다.고온에서 작동하면 소화액의 병원체 감소가 촉진됩니다.유럽연합(EU)의 동물 부산물 규제와 같이 특정 수준의 병원체 감소를 충족하기 위해 소화제를 필요로 하는 법률 국가에서는 중온성 [35]대신 온열성 온도를 사용하는 것이 유리할 수 있다.

추가 전처리를 사용하여 바이오가스를 생산하는 데 필요한 유지 시간을 줄일 수 있습니다.예를 들어, 특정 공정은 기판을 분쇄하여 표면적을 늘리거나 열 전처리 단계(예: 저온 살균)를 사용하여 바이오 가스 출력을 크게 향상시킵니다.저온 살균 과정은 또한 혐기성 디지스터를 남기면서 소화액의 병원성 농도를 감소시키는 데 사용될 수 있다.저온 살균은 고형물의 침윤과 결합된 열처리를 통해 달성할 수 있다.

솔리드 내용

일반적인 시나리오에서는 세 가지 다른 운영 매개변수가 디지스터에 대한 공급 원료의 고체 함량과 관련되어 있습니다.

  • 고분자(드라이-스택 가능 기판)
  • 고분자(습기-펌프 가능 기판)
  • 저솔리드(습기-펌프 가능 기판)
Design of a dry/solid-state anaerobic digestion (AD) biogas plant
건조/고체 혐기성 소화(AD) 바이오가스 플랜트 설계

고형(건식) 디지스터는 고형분 함량이 25~40%인 재료를 가공하도록 설계되어 있습니다.펌프식 슬러리를 처리하는 습식 디지스터와 달리 고형(건식 – 적층 가능 기판) 디지스터는 물을 첨가하지 않고 고체 기판을 처리하도록 설계되어 있습니다.드라이 디지스터의 주요 스타일은 연속 수직 플러그 흐름과 배치 터널 수평 디지스터입니다.연속 수직 플러그 플로우 디지스터는 직립형 원통형 탱크로, 공급 원료가 디지스터 상부로 연속적으로 공급되며 소화 중에 중력에 의해 아래로 흐릅니다.배치 터널 굴착기에서 공급 원료는 가스 기밀 문이 있는 터널 형태의 챔버에 퇴적된다.어느 접근법도 디지스터 내부에 혼합되어 있지 않습니다.오염물질 제거와 같은 전처리량은 처리되는 폐기물 흐름의 특성과 원하는 소화물의 품질에 따라 달라집니다.크기 감소(그라인딩)는 소화를 가속화하므로 연속적인 수직 시스템에서 유리하지만, 배치 시스템은 분쇄를 피하고 대신 적층된 말뚝의 압축을 줄이기 위한 구조(예: 야드 폐기물)를 필요로 합니다.연속적인 수직 드라이 디지스터는 유효 유지 시간이 짧고 수직 설계가 더 짧기 때문에 설치 공간이 더 작습니다.웨트 디지스터는 총 부유물(TSS) 농도가 최대 20% 이상 또는 저용질 농도가 최대 [36][37]15% 미만인 고용질 함량에서 작동하도록 설계할 수 있다.

고형(습한) 디지스터는 공급 원료를 이동 및 처리하는 데 더 많은 에너지 입력이 필요한 두꺼운 슬러리를 처리합니다.재료의 두께도 마모와 관련된 문제를 일으킬 수 있습니다.고형 굴착기는 일반적으로 [citation needed]습기와 관련된 부피가 작기 때문에 토지 요건이 낮아집니다.고형물 굴착기는 공급 원료 질량의 더 큰 부분이 잠재적으로 바이오 [38]가스로 변환될 수 있기 때문에 원래 매우 희박한 하수 소화 개념에 기초한 기존의 성능 계산(예: 가스 생산, 유지 시간, 동력학 등)을 수정해야 한다.

저고체(습식) 디지스터는 상당히 낮은 에너지 입력이 필요한 표준 펌프를 사용하여 시스템을 통해 자재를 운반할 수 있습니다.저고형 굴착기는 굴착기의 액체 대 공급 원료 비율이 증가함에 따라 부피가 증가하여 고형물보다 더 많은 토지가 필요합니다.액체 환경에서의 조작에는 물질의 순환을 보다 철저히 하고 박테리아와 그 음식 사이의 접촉을 가능하게 하기 때문에 이점이 있다.이를 통해 박테리아가 먹이를 주는 물질에 더 쉽게 접근할 수 있고 가스 생성 [citation needed]속도를 높일 수 있습니다.

복잡성

소화 시스템은 다양한 수준의 [36]복잡성으로 구성할 수 있습니다.단일 단계 소화 시스템(1단계)에서는 모든 생물학적 반응이 단일 밀폐형 원자로 또는 저장 탱크 내에서 발생한다.단일 단계를 사용하면 건설 비용은 절감되지만 시스템 내에서 발생하는 반응에 대한 제어는 줄어듭니다.산성 박테리아는 산의 생성을 통해 탱크의 pH를 감소시킵니다.앞에서 설명한 바와 같이 메타노제닉 고균은 엄격하게 정의된 pH [39]범위에서 작동합니다.따라서 1단 원자로에서 다른 종들의 생물학적 반응은 서로 직접적인 경쟁 관계에 있을 수 있다.또 다른 1단계 반응 시스템은 혐기성 석호이다.이 석호는 연못과 같은 흙으로 된 분지로,[40] 갈기를 치료하고 장기간 보관하는 데 사용됩니다.여기에서 혐기 반응은 풀 내에 포함된 천연 혐기성 슬러지 내에 포함된다.

2단계 소화시스템(멀티스테이지)에서는 서로 다른 소화용기가 디지스터 내에 사는 세균 군집을 최대한 제어하기 위해 최적화된다.산성 박테리아는 유기산을 생산하고 메타노제닉 고균보다 더 빨리 자라고 번식한다.메타노제닉 고세균은 성능을 [41]최적화하기 위해 안정적인 pH와 온도가 필요합니다.

전형적인 상황에서 가수분해, 아세트형성, 산형성은 첫 번째 반응용기 내에서 일어난다.그런 다음 유기 물질은 메타노제닉 원자로에 펌핑되기 전에 필요한 작동 온도(중호성 또는 호열성)로 가열된다.메타노제닉 원자로 이전의 초기 가수분해 또는 산형성 탱크는 공급 원료가 첨가되는 속도에 완충제를 제공할 수 있다.일부 유럽 국가에서는 투입 [42]폐기물의 유해 박테리아를 제거하기 위해 높은 수준의 열처리를 요구합니다.이 경우 소화 전 또는 두 소화조 사이에 저온 살균 또는 멸균 단계가 있을 수 있다.특히 서로 다른 반응상을 완전히 분리하는 것은 불가능하며, 종종 가수분해 또는 산생성 탱크에서 일부 바이오가스가 생성된다.

체류시간

굴착기의 체류 시간은 사료 재료의 양과 종류, 그리고 소화 시스템의 구성에 따라 달라집니다.일반적인 2단계 중수성 소화에서는 체류시간이 15일에서 [43]40일 사이인 반면, 1단계 중수성 소화에서는 체류시간이 일반적으로 더 빠르고 약 14일이 소요된다.이러한 시스템 중 일부의 플러그 흐름 특성은 재료의 완전한 열화가 이 기간 내에 실현되지 않았을 수 있음을 의미합니다.이 경우 시스템에서 배출되는 소화제는 색이 더 진해지고 일반적으로 [citation needed]더 많은 냄새가 납니다.

업플로 혐기성 슬러지 블랭킷 소화(UASB)의 경우 유압 체류 시간은 1시간에서 1일, 고체 체류 시간은 최대 90일까지로 할 수 있다.이와 같이 UASB 시스템은 슬러지 [44]블랭킷을 사용하여 고형물과 유압 유지 시간을 분리할 수 있다.연속 굴착기는 재료의 고형물 수준에 따라 기계장치나 유압장치를 갖추어 내용물을 혼합함으로써 세균과 식품이 접촉할 수 있도록 한다.또한 과잉 물질을 지속적으로 추출하여 소화 [45]탱크 내에서 상당히 일정한 체적을 유지할 수 있습니다.

억제

왼쪽: 독일 Neumünster 근처에 위치한 농장에 기반을 둔 옥수수 사일리지 굴착기 - 녹색 팽창식 바이오가스 홀더가 굴착기 위에 표시되어 있습니다.오른쪽: 텔아비브 근교의 기계적 생물학적 처리 시스템의 2단 저고형 UASB 소화 성분. 프로세스 워터는 밸런스 탱크와 시퀀싱 배치 원자로, 2005.

혐기성 소화 과정은 여러 화합물에 의해 억제될 수 있으며, 다른 유기물 분해 단계를 담당하는 하나 이상의 박테리아 그룹에 영향을 미칠 수 있습니다.억제 정도는 특히 디지스터 내 억제제 농도에 따라 달라집니다.잠재적 억제제로는 암모니아,[46] 황화물, 경금속 이온(Na, K, Mg, Ca, Al), 중금속, 일부 유기물(클로로페놀, 할로겐화지방족, N-치환방향족, 긴사슬지방산)[47] 등이 있다.

총 암모니아 질소(TAN)는 메탄 생성을 억제하는 것으로 나타났다.게다가, 그것은 미생물 집단을 불안정하게 하고, 아세트산의 합성에 영향을 줍니다.아세트산은 메탄 생산의 원동력 중 하나이다.5000 mg/L TAN 초과 시 pH조절이 필요하여 안정적인 [48]반응을 유지한다.TAN 농도가 1700~1800mg/L를 넘으면 메탄 생산이 억제되고 TAN 농도가 클수록 수율이 감소한다.높은 TAN 농도는 반응을 산성화하여 억제 [48]도미노 효과를 일으킨다.총 암모니아 질소는 유리 암모니아와 이온화된 암모니아의 조합입니다.TAN은 질소, 전형적으로 단백질을 많이 함유한 분해 물질을 통해 생성되며, 자연적으로 혐기성 소화 작용을 하게 됩니다.이는 시스템에 공급되는 유기농 공급 원량에 따라 달라집니다.일반적인 폐수 처리 방식에서는 질화를 통해 TAN 저감을 수행합니다.질화란 호기성 이종영양균에 의해 TAN이 소비되는 호기성 과정이다.이 박테리아들은 질산염과 아질산염을 방출하고 나중에 탈질 [49]과정을 통해 질소가스로 전환된다.가수분해와 산형성은 또한 TAN 농도의 영향을 받을 수 있다.중수성 조건에서는 가수분해 억제가 5500mg/L TAN에서 발생하는 반면, 산형성 억제는 6500mg/L [50]TAN에서 발생하는 것으로 확인되었다.

공급원료

미국 칼 폴리 유업의 혐기성 석호 및 발전기

혐기성 소화 시스템의 적용을 고려할 때 가장 중요한 초기 문제는 프로세스에 [51]대한 공급 원료이다.거의 모든 유기물은 혐기성 [52]소화를 통해 가공할 수 있지만, 바이오가스 생산이 목적이라면, 그 성공적인 [53]적용의 핵심 요소인 푸트레스크성 수준이 중요합니다.재료의 부패성(소화성)이 높을수록 시스템에서 가능한 가스 수율이 높아집니다.

사료 원료에는 폐지, 잔디 깎기, 먹다 남은 음식, 하수, 동물 [1]배설물과 같은 생분해성 폐기물이 포함될 수 있습니다.목질 폐기물은 예외입니다. 대부분의 혐기성 폐기물은 리그닌을 분해할 수 없기 때문입니다.실로파고스 혐기성 물질(리그닌 소비체) 또는 고온 전처리(예: 열분해)를 사용하여 리그닌을 분해할 수 있습니다.혐기성 굴착기는 또한 전용 바이오가스 생산을 위해 사일리지와 같은 특별히 재배된 에너지 작물을 먹일 수 있다.독일과 유럽 대륙에서는 이러한 시설을 "바이오가스" 식물이라고 합니다.코드제이션 또는 코발효 플랜트는 일반적으로 농업용 [54]혐기성 디지스터로, 동시에 소화를 위해 2개 이상의 입력 물질을 받아들인다.

혐기성 소화에 필요한 시간은 물질의 화학적 복잡성에 따라 달라집니다.쉽게 소화되는 설탕이 풍부한 물질은 빠르게 분해되는 반면 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스 중합체가 풍부한 온전한 리그노셀룰로오스 물질은 [55]분해되는 데 훨씬 더 오래 걸릴 수 있습니다.혐기성 미생물은 일반적으로 바이오매스의 [56]저항성 방향족 성분인 리그닌을 분해할 수 없다.

혐기성 굴착기는 원래 하수 슬러지와 수로를 사용하여 작동하도록 설계되었다.하지만 오수와 거름은 생물 분해성 물질이 이미 많은 에너지 성분을 이미 배출했기 때문에 혐기성 소화를 위한 가장 잠재력이 있는 물질은 아니다.따라서 많은 굴착기가 2종류 이상의 공급원료를 코드 소화하여 작동한다.예:farm-based digester 사용하는 유제품 거름은 1차 feedstock,[57]가스 생산이 될 것 크게 증가해 열린 두번째는 공급 원료, 예를 들어, 풀과 옥수수(전형적인on-farm는 공급 원료), 혹은 다양한 유기 부산물, 같은 도축장 폐기물, 지방, 기름과 그리스 레스토랑부터, 유기 생활 폐기물 등.(일반적인 오프 사이트 공급 [58]원료).

전용 에너지 작물을 처리하는 채굴자는 높은 수준의 열화와 바이오 가스 [37][59][60]생산을 달성할 수 있습니다.슬러리 전용 시스템은 일반적으로 가격이 저렴하지만 옥수수 및 풀 사일라지 같은 작물을 사용하는 시스템보다 훨씬 적은 에너지를 생산합니다. 적은 양의 작물 재료(30%)를 사용함으로써 혐기성 소화 플랜트는 슬러리 전용 [61]시스템에 비해 자본 비용의 10배에 불과한 비용으로 에너지 생산량을 증가시킬 수 있습니다.

수분 함량

공급 원료와 관련된 두 번째 고려 사항은 수분 함량입니다.식품 및 야드 폐기물과 같은 건조하고 쌓을 수 있는 기판은 터널 같은 챔버에서 소화에 적합합니다.터널형 시스템은 일반적으로 폐수 배출량도 거의 0에 가깝기 때문에 다이제스터 액체의 배출이 어려운 경우에는 이러한 유형의 시스템에 이점이 있습니다.재료가 젖을수록 에너지 집약적인 콘크리트 펌프 및 물리적 이동 수단 대신 표준 펌프로 취급하는 데 더 적합합니다.또한, 물질이 젖을수록 생성되는 가스 수준에 비해 더 많은 부피와 면적을 차지합니다.대상 공급 원료의 수분 함량은 또한 처리에 적용되는 시스템 유형에 영향을 미칩니다.묽은 원료 원료에 고용도 혐기성 디지스터를 사용하려면 투입물의 [62]고형분 함량을 높이기 위해 퇴비 등의 벌킹제를 도포해야 한다.또 다른 중요한 고려사항은 입력 재료의 탄소:질소 비율이다.이 비율은 미생물이 자라는 데 필요한 음식의 균형입니다. 최적의 C:N 비율은 20~30:1입니다.[63]N이 과다하면 암모니아 [59]소화가 저해될 수 있습니다.

오염

공급 원료 물질의 오염 수준은 습식 소화 또는 플러그 흐름 소화 사용 시 중요한 고려 사항입니다.

굴착기에 공급되는 원료에 플라스틱, 유리 또는 금속과 같은 상당한 수준의 물리적 오염 물질이 있는 경우,[64] 이 오염 물질을 제거하는 가공이 사용될 재료에 필요합니다.제거하지 않으면 디지스터가 차단되어 효율적으로 작동하지 않을 수 있습니다.이 오염 문제는 건조 소화 [65]또는 고체 혐기성 소화(SSAD) 공장에서는 발생하지 않습니다. SSAD는 발효기 박스라고 불리는 가스 밀폐 챔버에서 고형분(40-60%)의 높은 비율을 가진 건조하고 쌓을 수 있는 바이오매스를 처리하기 때문입니다.이러한 이해를 바탕으로 기계적 생물학적 처리 공장이 설계됩니다.공급 원료에 필요한 전처리 수준이 높을수록 더 많은 가공 기계가 필요하게 되고, 따라서 프로젝트에는 더 많은 자본 비용이 소요됩니다.National Non-Food Crops Center.[66]

원료에서 물리적 오염물질을 제거하기 위해 선별 또는 선별한 후, 재료는 종종 파쇄되고, 다지고, 기계적으로 또는 유압적으로 펄프되어 굴착기 내의 미생물이 이용할 수 있는 표면적을 증가시키고, 따라서 소화 속도를 증가시킨다.고형물의 침윤은 초퍼 펌프를 사용하여 공급 원료 재료를 기밀 디지스터로 이송함으로써 달성할 수 있으며, 여기서 혐기성 처리가 이루어집니다.

기판 구성

기질 조성은 바이오매스의 소화에 의한 메탄 수율 및 메탄 생산률을 결정하는 주요 요인이다.공급원료의 구성특성을 결정하는 기술을 이용할 수 있으며, 다이제스터 설계 및 [67]운용에는 고체, 원소, 유기분석 등의 매개변수가 중요하다.메탄 수율은 분해성([68]반응기에서 바이오가스로 변환되는 기판의 비율)의 추정치와 함께 기판의 원소 성분으로부터 추정할 수 있다.바이오가스 조성(메탄과 이산화탄소의 상대적인 비율)을 예측하기 위해서는 수상과 기체상 사이의 이산화탄소 분할을 추정해야 하며, 여기에는 추가적인 정보(반응기 온도, pH 및 기질 조성)와 화학적 분화 [69]모델이 필요하다.바이오메탄화 전위의 직접적인 측정은 가스 진화 또는 보다 최근의 중량 측정법을 [70]사용하여 이루어집니다.

적용들

위생 시스템의 일부인 혐기성 디지스터의 도식입니다.비료로 사용할 수 있는 소화 슬러리(이산화물)와 [71]에너지로 사용할 수 있는 바이오가스를 생산한다.

혐기성 소화 기술을 사용하면 다음과 같은 여러 가지 주요 방법으로 온실가스 배출을 줄일 수 있습니다.

  • 화석 연료의 교환
  • 폐기물 처리 공장의 에너지 풋프린트 감소 또는 제거
  • 매립지에서 발생하는 메탄 배출 감소
  • 공업용 화학비료의 대체
  • 차량 이동 감소
  • 전력망 수송 손실 감소
  • 조리용 LP가스 사용량 감소
  • 제로 웨이스트 [72]이니셔티브의 중요한 구성요소입니다.

폐기물 및 폐수 처리

하수 처리장의 혐기성 분리기.메탄가스는 가스 플레어를 통해 연소함으로써 관리된다.

혐기성 소화는 특히 유기 물질에 적합하며 산업용 폐수 및 하수 슬러지 [73]처리에 일반적으로 사용됩니다.간단한 과정인 혐기성 소화는 바다에 [74]버려지거나 매립지에 버려지거나 소각로에 [75]태울 수 있는 유기물의 양을 크게 줄일 수 있다.

선진국의 고형 폐기물 처리 방법에 대한 환경 관련 법률의 압력으로 폐기물 부피를 줄이고 유용한 부산물을 생성하기 위한 프로세스로서 혐기성 소화의 적용이 증가하고 있습니다.도시 폐기물의 원천 분리 부분을 처리하는 데 사용하거나 기계적 분류 시스템과 결합하여 잔류 혼합 도시 폐기물을 처리하는 데 사용할 수 있다.이 시설들은 기계 생물 처리 [76][77][78]공장이라고 불립니다.

만약 혐기성 굴착기에서 처리된 부패성 폐기물이 매립지에 처리된다면, 자연히 그리고 종종 혐기적으로 분해될 것이다.이 경우, 가스는 결국 대기로 빠져나갈 것이다.메탄은 이산화탄소보다 온실가스의 약 20배 더 강력하기 때문에, 이것은 환경에 상당한 부정적인 영향을 [79]끼친다.

가정용 폐기물을 수집하는 국가에서는 국소 혐기성 소화 시설을 사용하면 중앙 집중식 매립장이나 소각 시설로 운반해야 하는 폐기물의 양을 줄일 수 있다.운송에 대한 이러한 부담 감소는 수집 차량에서 발생하는 탄소 배출량을 감소시킨다.국소 혐기성 소화 설비가 배전망 내에 내장되어 있으면 국가 [80]배전망을 통한 전기 수송에 따른 전기적 손실을 줄일 수 있다.

발전

다음 항목도 참조하십시오.미국 농가의 전력 에너지 효율

개발도상국에서는 간단한 가정 및 농장 기반의 혐기성 소화 시스템이 요리 및 [33][81][82][83]조명용 저비용 에너지를 제공할 수 있는 잠재력을 제공합니다.1975년부터 중국과 인도는 모두 가정에서 요리와 조명을 위한 작은 바이오가스 식물을 개조하기 위한 정부의 지원을 받는 대규모 계획을 가지고 있다.현재 개발도상국의 혐기성 소화 프로젝트는 [84]탄소배출량을 줄일 수 있다면 유엔 청정개발기구를 통해 재정적 지원을 받을 수 있다.

혐기성 소화 시설에서 생산된 메탄과 에너지는 화석 연료에서 파생된 에너지를 대체하기 위해 사용될 수 있고, 따라서 생분해성 물질의 탄소는 탄소 순환의 일부이기 때문에 온실 가스의 방출을 줄일 수 있다.생물 가스의 연소에서 대기 중으로 방출된 탄소는 식물에 의해 제거되어 최근 10년 이내에, 일반적으로는 지난 성장기 내에 재배되고 있다.만약 식물들이 다시 자라나고, 다시 한번 탄소를 대기에서 빼낸다면, 시스템은 탄소 [85][86]중립이 될 것이다.대조적으로, 화석 연료의 탄소는 수백만 년 동안 지구에 격리되어 있었으며, 연소는 대기 중의 이산화탄소의 전반적인 수준을 증가시킨다.

하수 슬러지 처리의 바이오가스는 때때로 전력을 생산하기 위해 가스 엔진을 작동시키는 데 사용되며, 이 중 일부 또는 전부가 하수 [87]시설을 운영하는 데 사용될 수 있습니다.그런 다음 엔진에서 나오는 일부 폐열은 디지스터를 가열하는 데 사용됩니다.폐열은 일반적으로 굴착기를 필요한 온도로 가열하기에 충분합니다.하수 시설의 전력 잠재력은 제한적이다. 영국에서는 총 80MW의 발전량이 있으며, 150MW로 증가할 가능성이 있다. 이는 영국의 평균 전력 수요인 약 35,000MW에 비하면 미미하다. 에너지 농작물, 식품 폐기물, 도살장 등 비임금 폐기물의 생물 가스 발생 범위.폐기물 등은 훨씬 높아 [citation needed]약 3,000MW의 용량을 가진 것으로 추정된다.동물 폐기물과 에너지 작물을 사용하는 농장 바이오가스 공장은 영국 농부들에게 추가적인 [88]수익을 제공하면서 CO 배출을 줄이고2 그리드를 강화하는 데 기여할 것으로 기대된다.

일부 국가는 예를 들어 녹색 에너지 [1][89]생산에 보조금을 지급하기 위해 전력망에 전기를 공급하는 공급 관세 형태의 인센티브를 제공한다.

캘리포니아주 오클랜드에서는 이스트베이 시영 유틸리티 지구의 주요 폐수 처리 공장(EBMUD)에서 음식물 쓰레기가 현재 1차 및 2차 시영 폐수 고형분 및 기타 고강도 폐기물과 함께 코드 처리되고 있습니다.도시 폐수 고형물 소화에만 비해 음식물 쓰레기 코드제이션은 많은 이점이 있다.EBMUD 식품 폐기물 프로세스에서 식품 폐기물 펄프의 혐기성 소화는 도시 폐수 고형분보다 더 높은 정규화된 에너지 이점을 제공합니다. 즉, 도시 폐수 고형분 [90][91]1톤당 적용되는 음식물 폐기물 1톤당 730~1,300kWh에 비해, 도시 폐수 고형분 1톤당 560~940kWh입니다.

그리드 주입

바이오가스 그리드 주입은 천연가스 [92]그리드에 바이오가스를 주입하는 것입니다.생바이오가스들은 미리 바이오메탄으로 업그레이드 되어야 한다.이 업그레이드는 황화수소나 백산과 같은 오염물질과 이산화탄소를 제거하는 것을 의미합니다.이러한 목적을 위해 몇 가지 기술을 사용할 수 있으며, 가장 널리 구현된 기술은 압력 스윙 흡착(PSA), 물 또는 아민 스크러빙(흡수 프로세스), 그리고 최근에는 막 [93]분리이다.대안으로 전기와 열을 현장 발전에 [94]사용할 수 있어 에너지 수송 손실을 줄일 수 있다.천연가스 전송 시스템의 일반적인 에너지 손실은 1~2%인 반면, 대형 전기 시스템의 현재 에너지 손실은 5~8%[95]입니다.

2010년 10월, 디드콧 하수 공장은 영국 최초로 전국 그리드에 공급되는 바이오메탄 가스를 생산하여 옥스퍼드셔의 [96]최대 200가구에 사용하였습니다.2017년까지 영국 전력회사 에코텔리티는 지역 소스의[97] 풀로 6000가구에[98] 연료를 공급하도록 할 계획이다.

차량 연료

상기 기술로 업그레이드한 후, 바이오 가스(바이오메탄으로 변환)를 적합 차량에서 차량 연료로 사용할 수 있습니다.이러한 사용은 38,600대 이상의 가스 차량이 존재하는 스웨덴에서 매우 광범위하며, 차량 가스의 60%는 혐기성 소화 [99]시설에서 생성된 바이오메탄이다.

비료 및 토양 개량제

소화물질의 고형 섬유성분은 토양의 유기성분을 증가시키기 위한 토양조절제로 사용될 수 있다.다이제스터 술은 생산과 운송에 많은 에너지를 필요로 하는 화학 비료 대신 토양에 필수적인 영양분을 공급하는 비료로 사용될 수 있다.따라서 제조된 비료의 사용은 혐기성 디지스터 액상 비료의 사용보다 탄소 집약적이다.많은 토양이 유기적으로 고갈된 스페인 같은 나라에서는 소화 고형물의 시장이 바이오가스만큼 [100]중요할 수 있다.

조리용 가스

분해에 필요한 균을 생성하는 바이오 다이제스터를 이용하여 조리 가스를 발생시킨다.낙엽, 주방폐기물, 음식물쓰레기 등 유기성 폐기물은 분쇄기에 넣어 소량의 물과 섞인다.그리고 나서 이 혼합물은 바이오 다이제스터에 공급되고, 여기서 고세균은 그것을 분해하여 요리 가스를 생산한다.이 가스는 가스레인지로 보내진다.2입방미터의 바이오 다이제스터는 2입방미터의 조리 가스를 생산할 수 있다.이는 LPG 1kg에 해당한다.바이오 다이제스터를 사용하는 것의 주목할 만한 장점은 풍부한 유기 [101]비료인 슬러지다.

상품들

혐기성 소화의 세 가지 주요 산물은 바이오가스, 소화제, 그리고 [36][102][103]물입니다.

바이오가스

바이오가스의 전형적인 구성
컴파운드 공식 %
메탄 CH
4 		50–75
이산화탄소 CO
2 		25–50
질소 N
2 		0–10
수소 H
2 		0–1
황화수소 H
2S 		0–3
산소 오
2 		0–0
출처 : www.kolumbus.fi, 2007[104].
주요 기사:바이오가스
피뢰침 및 예비 가스 플레어가 있는 바이오 가스 홀더
바이오가스 운반 파이프

그 박테리아는 입력 생분해성 feedstock[105](혐기성 소화의 메탄 생성 단계 archaea, 미생물에 의해 삶의 계통수의 세균에 뚜렷한 다른 분기에 행해진다)에게 모이 주는 바이오 가스는 궁극적인 폐기물이고, 대부분과 탄소 dioxide,[106][107] 작은 양 hyd과methane 있다.rogen와 추적황화수소. (생성되는 대로 생물가스에는 수증기도 포함되며, 부분 수증기 부피는 생물가스 [38]온도의 함수이다.)대부분의 바이오가스는 박테리아 개체수가 증가한 후 소화 도중에 생성되며, 부패성 물질이 [108]고갈됨에 따라 점점 가늘어진다.가스는 보통 팽창식 가스 버블에 있는 디지스터 위에 저장되거나 시설 옆에 있는 가스 홀더에 추출되어 저장됩니다.

생물 가스의 메탄은 종종 전기와 폐열 발생하거나 열 신설로 인한 침지기 따뜻하게 하기 위해 사용되는 열병합 발전 배열로 왕복 기관 일반적으로 둘 다 열과 전기도, microturbine[109][신뢰할 수 없는 공급원인가?]를 생산하기 위해 구울 수 있습니다.과도한 전기 공급 또는 지방 그리드에 넣었다 판매될 수 있다.전기는 혐기성 침지기에 의해 생산되는 재생 에너지 및 보조금을 유인할 수도 있다고 여겨진다.[110]때문에 가스 직접적으로 대기로 진입하는 탄소를 짧은 탄소 순환과의 유기적인 출처에서 공개되지 않다 바이오 가스 대기의 이산화 탄소 농도 증가시키기 위해 기여를 하지 않는다.

바이오 가스 연료로 사용하도록 이것을 수정하는 것 치료나 'scrubbing'라고 요구할 수 있다.[111]황화 수소, 독성 물질은 공급 원료에 황산염으로 구성되어, 생물 가스를 극소량의 구성 요소에 발매될 것이다.미국 환경 보호청 또는 영어와 웨일즈 간의 문제가 환경청 등 국가 환경 집행 기관,, 가스 황화 수소의 수준에 있고, 황화 수소 가스의 수준이 높다, 가스와 장비(아민 가스 취급하는 것과 같은)이 필요할 것을 청소하고 엄격한 한계를 넣었다.에 국지적으로 합격 수준으로는 생물 가스 처리하려면.[112]또는, 염화 제1철 FeCl2의 소화 탱크에 황화 수소 생산을 금하고 있다.[113]

휘발성 siloxanes는 또한 화합물 등이 자주 가정 폐기물과 폐수에서 발견되는 생물 가스를 오염시킬 수 있다.소화 시설이 공급 원료의 한가지 요소로서 이러한 자료들을 받아들이면서는 저분자 siloxanes 생물 가스에 volatilise.이 가스는 가스 엔진, 터빈이나 보일러에서 연소된, siloxanes 내부 기계에 넣어 두는 이산화 규소(SiO2), 증가하는 마모로 변환됩니다.[114][115]고 비용 효율적인 실용적인 기술 siloxanes과 다른 생물 가스 오염원을 제거할 선물에 사용할 수 있다.[116]특정 응용 프로그램에서는 현장 치료에, 그것을 이차 원자로의 대부분 설사 사키는offgas 탄산 가스 함량을 줄여 메탄 순도 증가시키기 위해 사용 될 수 있다.[117]

스위스, 독일, 스웨덴 등의 국가에서는 바이오가스 내의 메탄을 압축하여 차량 수송 연료로 사용하거나 가스 [118]본관에 직접 투입할 수 있습니다.혐기성 소화 사용 동기가 재생 가능한 전기 보조금인 국가에서는 이 처리 단계에서 에너지가 필요하고 [119]판매 가능한 전체 수준을 감소시키기 때문에 이러한 처리 경로는 가능성이 낮다.

다이제스트레이트

주요 기사: 다이제스트레이트

다이제스트레이트(Digestate)는 미생물이 사용할 수 없는 원래의 투입물질의 고체 잔해입니다.그것은 또한 굴착기 안에서 나온 죽은 박테리아의 광물화된 잔해로 구성되어 있다.소화제는 세 가지 형태가 있습니다: 섬유질, 액체 또는 두 분수의 슬러지 기반 조합입니다.2단계 시스템에서는 서로 다른 형태의 소화제가 서로 다른 소화 탱크에서 나옵니다.단일 단계 소화 시스템에서는 두 분수가 결합되고, 원할 경우 추가 [120][121]처리를 통해 분리된다.

산성 혐기성 소화제

두 번째 부산물(산성 소화제)은 주로 리그닌과 셀룰로오스로 구성된 안정적인 유기 물질이지만, 죽은 박테리아 세포의 매트릭스에 포함된 다양한 미네랄 성분도 있습니다. 일부 플라스틱이 존재할 수 있습니다.이 재료는 가정용 퇴비와 유사하며 파이버보드와 [122][123]같은 저급 건축 제품을 만드는 데 사용할 수 있습니다.고체 소화물은 에탄올 [124]생산을 위한 원료로도 사용될 수 있습니다.

세 번째 부산물은 [121]소화되는 물질의 품질에 따라 비료로 사용될 수 있는 영양소가 풍부한 액체(방법성 소화제)입니다.잠재적 독성 요소(PTE)의 수준을 화학적으로 평가해야 합니다.이는 원래 공급 원료의 품질에 따라 달라집니다.대부분의 깨끗하고 원천적으로 분리된 생분해성 폐기물 흐름의 경우 PTE 수준이 낮습니다.산업에서 발생하는 폐기물의 경우, PTE의 수준이 더 높을 수 있으므로 재료의 적절한 최종 용도를 결정할 때 고려해야 합니다.

소화제에는 일반적으로 혐기성 미생물에 의해 분해되지 않는 리그닌과 같은 원소가 포함되어 있습니다.또한 소화물은 식물독성 암모니아를 포함할 수 있으며 토양개량재로 사용될 경우 식물의 성장을 저해할 수 있다.이러한 두 가지 이유로 소화 후 숙성 또는 퇴비화 단계를 사용할 수 있다.리그닌과 다른 물질들은 곰팡이와 같은 호기성 미생물에 의해 분해될 수 있으며, 운반할 물질의 전체적인 부피를 줄이는 데 도움을 줍니다.이 성숙 기간 동안 암모니아는 질산염으로 산화되어 재료의 비옥성을 향상시키고 토양 개량제로 더 적합하게 됩니다.대형 퇴비화 단계는 일반적으로 건조 혐기성 소화 [125][126]기술에 의해 사용됩니다.

폐수

혐기성 소화 시스템의 최종 산출물은 물이며, 이는 처리된 원래 폐기물의 수분 함량과 소화 시스템의 미생물 반응 중에 생성된 물 둘 다에서 비롯됩니다.이 물은 소화물의 탈수로부터 방출되거나 소화물과 암묵적으로 분리될 수 있다.

혐기성 소화 시설에서 나오는 폐수는 일반적으로 높은 수준의 생화학적 산소 요구량(BOD)과 화학적 산소 요구량(COD)을 가집니다.유출물의 반응성에 대한 이러한 측정치는 오염시킬 수 있는 능력을 나타냅니다.이 물질 중 일부는 '하드 COD'라고 불리는데, 이는 혐기성 박테리아가 생물 가스로 전환하기 위해 접근할 수 없다는 것을 의미합니다.이 유출물을 직접 수로에 넣으면 부영양화를 일으켜 악영향을 미칠 수 있다.따라서 폐수의 추가 처리가 필요한 경우가 많습니다.이 처리는 일반적으로 시퀀싱 배치 원자로 또는 역삼투 [127][128][129]유닛에서 공기가 물을 통과하는 산화 단계입니다.

역사

가스 가로등

혐기성 소화의 역사는 기원전 10세기 아시리아에서 시작된 것으로, 목욕물을 [130][131]데우는 데 바이오가스가 사용되었다.유기물의 자연 분해에 의해 생성되는 가스 제조에 대한 과학적 관심은 로버트 보일 (1627년-1691년)과 스티븐 헤일즈 (1677년-1761년)가 하천과 호수의 침전물을 교란시키면 가연성 [15]가스가 방출된다는 것을 지적한 17세기부터 시작되었다.1778년, 전기 [132]화학의 아버지인 이탈리아 물리학자 알레산드로 볼타는 그 가스를 [133]메탄으로 과학적으로 밝혀냈다.

1808년 험프리 데이비 경은 소의 [17]거름에 의해 생성된 가스에 메탄이 존재한다는 것을 증명했다.최초의 혐기성 디지스터는 1859년 인도의 [134]봄베이에 있는 나병인 식민지에서 지어졌다.1895년, 이 기술은 영국의 엑서터에서 개발되었는데, 이 곳에서 정화조는 가스 조명의 일종인 하수 가스 파괴 램프를 위한 가스를 생성하기 위해 사용되었다.또한 1904년 영국에서는 침전 및 슬러지 처리를 위한 최초의 이중 목적 탱크가 런던 햄튼에 설치되었다.

임호프 탱크

20세기 초에, 혐기성 소화 시스템은 [131]오늘날 나타나는 기술과 비슷해지기 시작했다.1906년, 칼 임호프는 [136][137]20세기 초에 걸쳐 혐기성 디지스터와 폐수 처리 시스템의 초기 형태인 임호프 [135]탱크를 만들었습니다.1920년 이후 폐쇄형 탱크 시스템은 휘발성 고형물을 처리하는 데 사용되는 토분지인 혐기성 석호를 대체하기 시작했습니다.혐기성 소화에 대한 연구는 1930년대에 [138]본격적으로 시작되었다.

제1차 세계대전 무렵, 석유 생산이 증가하고 사용이 [139]확인됨에 따라 바이오 연료의 생산량은 감소하였다.제2차 세계대전 중 연료 부족이 혐기성 소화를 다시 유행시켰지만 전쟁이 끝난 [131][140]후 기술에 대한 관심은 다시 떨어졌다.마찬가지로, 1970년대 에너지 위기는 혐기성 [131]소화에 대한 관심을 불러일으켰다.높은 에너지 가격 외에도 혐기성 소화 시스템의 채택에 영향을 미치는 요인에는 혁신에 대한 수용성, 오염 처벌, 정책 인센티브, 보조금 및 자금 지원 [141][142]기회의 가용성이 포함된다.

오늘날, 혐기성 굴착기는 비료에서 나오는 질소의 유출을 줄이기 위해 농가와 함께 발견되거나 슬러지 [131]처리 비용을 줄이기 위해 폐수 처리 시설과 함께 발견됩니다.에너지 생산을 위한 농업 혐기성 소화는 2014년 8,[130]625명의 채굴자가 있었던 독일에서 가장 인기가 있다.영국에는 2014년까지 259개의 시설이 있으며,[143] 2019년까지 500개의 프로젝트가 가동될 예정입니다.미국에서는 2012년에 [142]34개 주에 걸쳐 191개의 가동 공장이 있었다.정책은 이러한 국가 간에 채택률이 왜 그렇게 다른지를 설명할 수 있다.

독일의 피드인 관세는 재생 에너지 발전에 대한 투자를 보상하는 장기 계약을 제공하는 FIT라고도 알려진 1991년에 제정되었다.그 결과 1991년과 1998년 사이에 독일의 혐기성 디에스터 공장의 수는 20개에서 517개로 증가했다.1990년대 후반, 독일의 에너지 가격은 다양했고 투자자들은 시장의 잠재력에 대해 확신하지 못하게 되었다.독일 정부는 2000~2011년 4차례에 걸쳐 FIT를 개정해 관세를 인상하고 혐기성 소화 채산성을 개선해 바이오가스 생산의 신뢰성 높은 수익률과 높은 도입률을 [142][130]이어갔다.

「 」를 참조해 주세요.

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