바이오가스

Biogas
바이오가스(전경) 및 응축수를 운반하는 파이프
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

바이오가스는 주로 메탄, 이산화탄소, 황화수소로 구성된 가스의 혼합물로서 농업 폐기물, 거름, 도시 폐기물, 식물 자재, 하수, 녹색 폐기물, 음식물 폐기물 등의 원재료에서 생산된다.그것은 재생 가능한 에너지원입니다.[1]

바이오가스는 혐기성 디지스터, 바이오디지스터 또는 바이오리액터 [2]내의 혐기성 생물 또는 메타노겐을 사용하여 혐기성 소화에 의해 생성된다.

바이오가스는 주로 메탄(CH
4)과 이산화탄소(CO
2)이며 소량의 황화수소(HS
2), 수분 및 백산을 포함할 수 있습니다.메탄, 수소, 일산화탄소 가스는 산소와 함께 연소되거나 산화될 수 있다.이 에너지 방출을 통해 바이오가스를 연료로 사용할 수 있습니다. 연료 전지 및 요리와 같은 모든 가열 용도로 사용할 수 있습니다.그것은 또한 가스 엔진에서 가스의 에너지를 전기와 [3]열로 변환하는 데 사용될 수 있다.

바이오가스는 천연가스가 CNG로 압축되는 것과 마찬가지로 이산화탄소 및 황화수소를 제거한 후 압축해 자동차에 동력을 공급하는 데 사용할 수 있다.예를 들어 영국에서 바이오가스는 차량 [4]연료의 약 17%를 대체할 수 있는 가능성이 있는 것으로 추정된다.그것은 세계 일부 지역에서 재생 에너지 보조금을 받을 자격이 있다.바이오가스가 바이오메탄이 되면 천연가스 기준에 맞게 정화 및 업그레이드가 가능하다.바이오가스는 생산과 사용 주기가 지속적이고 순 이산화탄소를 배출하지 않기 때문에 재생 가능한 자원으로 간주된다.유기물이 성장함에 따라 변환되어 사용됩니다.그리고 나서 그것은 지속적으로 반복되는 순환으로 다시 자란다.탄소 관점에서 보면, 1차 생물자원의 성장 과정에서 방출되는 이산화탄소는 최종적으로 에너지로 전환될 때 대기 중에서 흡수된다.

생산.

바이오가스는 메탄가스와 황산염 환원균과 같은 미생물이 혐기성 호흡을 하여 생성된다.바이오가스는 자연적이고 산업적으로 생성된 가스를 가리킬 수 있다.

자연의

다음 항목도 참조하십시오.습지 가스

토양에서 메탄은 혐기성 환경에서 메타노겐에 의해 생성되지만 대부분 메타노트로프에 의해 호기성 영역에서 소비된다.메탄 배출은 메타노겐이 균형을 이룰 때 발생한다.습지 토양은 메탄의 주요 천연 공급원이다.다른 자원에는 바다, 숲의 토양, 흰개미,[5] 그리고 야생 반추동물이 포함된다.

산업의

주요 기사:혐기성 소화

산업용 바이오가스 생산의 목적은 보통 연료를 위한 바이오메탄의 수집이다.산업용 바이오가스는 다음 중 하나를 생산한다.

  • 화학반응 및 미생물에 의해 매립지 내에서 생분해성 폐기물이 분해되어 발생하는 매립 가스(LFG)로서, 또는
  • 소화 가스로서, 혐기성 디지스터 안에서 생산됩니다.
독일 시골의 바이오가스 생산

바이오 가스 플랜트

바이오가스 식물은 종종 농장 폐기물이나 에너지 작물을 처리하는 혐기성 디지스터에게 붙여진 이름입니다.혐기성 디지스터(다른 구성의 기밀 탱크)를 사용하여 생산할 수 있습니다.이 식물들은 옥수수 사일리지와 같은 에너지 작물이나 하수 슬러지와 음식물 쓰레기를 포함한 생분해성 폐기물로 공급될 수 있다.이 과정에서 미생물은 바이오매스 폐기물을 바이오가스(주로 메탄과 이산화탄소)로 바꿔 소화시킨다.폐수가 낙농, 설탕 산업 또는 양조장의 다른 잔류물과 함께 배출되면 더 많은 양의 바이오가스가 생산될 수 있습니다.예를 들어 맥주 공장 폐수의 90%를 소의 유청 10%에 혼합한 반면, 양조장 폐수만으로 [6]생산되는 바이오가스보다 바이오가스 생산량이 2.5배 증가했습니다.

의도적으로 심은 옥수수로 바이오가스를 제조하는 것은 이러한 [7]농장의 매우 농축되고, 강도 높고, 토양이 침식되는 특성 때문에 지속 불가능하고 해롭다고 묘사되어 왔다.

주요 프로세스

두 가지 핵심 과정이 있습니다: 온도에 따라 달라지는 중수성 소화 및 호열성 소화입니다.알래스카 페어뱅크스 대학의 실험 작업에서, "알래스카의 얼어붙은 호수에서 나온 진흙"에서 채취한 사이코파일을 사용하는 1000리터 채굴기는 따뜻한 [8]기후의 채굴기에서 나오는 메탄 중 약 20~30%인 200-300리터를 하루에 생산했습니다.

위험들

바이오가스에 의해 발생하는 대기오염은 천연가스와 유사하다. 메탄(바이오가스의 주요 성분)이 에너지원으로 사용하기 위해 점화되면 이산화탄소가 온실가스로 생성된다(이 방정식에 의해 설명됨).CH4 + 2O2 → CO2 + 2HO2 )유독성 황화수소의 함량은 추가적인 위험을 야기하며 심각한 사고의 [9]원인이 되어 왔습니다.메탄은 강력한 온실 가스이기 때문에 연소되지 않은 메탄의 누출은 추가적인 위험이다.

바이오가스는 8-20개의 공기 중 1개의 바이오가스 비율로 혼합될 경우 폭발성이 있을 수 있습니다.유지 보수 작업을 위해 비어 있는 바이오 가스 굴착기에 들어갈 경우 특별한 안전 예방 조치를 취해야 합니다.바이오가스 시스템은 폭발을 일으킬 수 있으므로 절대 음압을 갖지 않는 것이 중요합니다.너무 많은 가스가 제거되거나 누출될 경우 음의 가스 압력이 발생할 수 있습니다. 이러한 바이오가스는 압력 게이지로 측정한 물의 1컬럼 인치 이하의 압력에서 사용해서는 안 됩니다.

바이오 가스 시스템에서 냄새 검사를 자주 수행해야 합니다.어디서든 바이오가스 냄새가 나면 즉시 창문과 문을 열어야 합니다.화재가 발생한 경우 바이오가스 [10]시스템의 게이트 밸브에서 가스를 차단해야 합니다.

매립 가스

주요 기사 : 매립 가스

매립 가스는 바이오 [11][12]가스와 유사한 방식으로 혐기성 조건에서 분해되는 습식 유기 폐기물에 의해 생성됩니다.

폐기물은 위에 퇴적된 재료의 무게로 덮이고 기계적으로 압축됩니다.이 물질은 산소 노출을 방지하여 혐기성 미생물이 번식하도록 합니다.만약 그 장소가 가스를 포획하도록 설계되지 않았다면 생물 가스는 축적되어 대기 중으로 천천히 방출된다.통제되지 않은 방식으로 방출되는 매립 가스는 매립지에서 탈출하여 산소와 혼합될 때 폭발할 수 있기 때문에 위험할 수 있습니다.폭발 하한은 메탄 5%, 상한은 [13]메탄 15%입니다.

바이오가스의 메탄은 이산화탄소보다 28배 더 강력합니다[14].따라서 대기 중으로 빠져나가는 비관리 매립 가스는 지구 온난화의 영향을 크게 줄 수 있다.또한 매립 가스의 휘발성 유기 화합물(VOCs)이 광화학 스모그의 형성에 기여합니다.

테크니컬

생화학적 산소요구량(BOD)은 호기성 미생물이 바이오디게스터에서 사용되는 물질의 샘플 중 유기물을 분해하기 위해 필요한 산소량을 측정하는 것으로 액체방전을 위한 BOD는 바이오디게스터로부터의 일일 에너지 산출을 가능하게 한다.

바이오 색소와 관련된 또 다른 용어는 유출 더러움으로, 이것은 바이오 가스 공급원 단위당 유기 물질이 얼마나 있는지 나타냅니다.이 측정의 일반적인 단위는 mg BOD/L입니다.예를 들어 [citation needed]파나마에서 유출 오염도는 800~1200mg의 BOD/L 사이일 수 있습니다.

해체된 주방 바이오 폐기물 1kg에서 0.45m의3 바이오 가스를 얻을 수 있습니다.가정에서 생물학적 폐기물을 수거하는 비용은 [15]톤당 약 70유로이다.

구성.

바이오가스의 전형적인 구성
컴파운드 공식 볼륨별 비율
메탄 CH
4 		50–80
이산화탄소 CO
2 		15–50
질소 N
2 		0–10
수소 H
2 		0–1
황화수소 H
2S 		0–0.5
산소 오
2 		0–2.5
출처 : www.kolumbus.fi, 2007[16].

바이오가스의 조성은 기판 조성뿐만 아니라 혐기성 반응기 내 조건(온도, pH, 기판 농도)[17]에 따라 다르다.매립 가스의 메탄 농도는 일반적으로 약 50%입니다.첨단 폐기물 처리 기술은 메탄 [18]55%~75%의 바이오가스를 생산할 수 있으며, 유리 액체가 있는 원자로의 경우 현장 가스 정화 [19]기술을 사용하여 메탄 80%~90%까지 증가할 수 있다.생산될 때, 바이오 가스는 수증기를 포함합니다.수증기의 부분 부피는 바이오가스 온도의 함수이며, 수증기 함량과 열팽창에 대한 측정된 가스 부피의 보정은 건조 바이오가스의 표준화된 부피를 산출하는 간단한 계산을[20] 통해 쉽게 이루어집니다.

일반 바이오디게스터 투입량 1000kg(습중량)의 경우 총 고형물은 습식 중량의 30%, 휘발성 부유물은 총 고형물의 90%가 될 수 있다.단백질은 휘발성 고형분의 20%, 탄수화물은 휘발성 고형분의 70%, 그리고 마지막으로 지방이 휘발성 고형분의 10%가 될 것입니다.

오염 물질

유황 화합물

독성 및 악취가 나는 황화수소(HS
2)는 바이오가스에서 가장 흔한 오염 물질이지만 티올과 같은 다른 황 함유 화합물이 존재할 수 있습니다.바이오가스 스트림에 남아 있는 황화수소는 부식성이 있으며 연소 시 아황산(SO)과
2 황산
2
4(HSO)이 생성되며 부식성 및 환경적으로 위험한 [21]화합물이 생성됩니다.

암모니아

암모니아(NH
3)는 단백질의 아미노산과 같은 질소를 포함한 유기 화합물로부터 생산된다.바이오가스에서 분리되지 않으면 연소 시 아산화질소([21]NO
x) 배출이 발생합니다.

백산류

경우에 따라서는 바이오가스에는 백산이 함유되어 있습니다.그것들은 비누와 세제에 흔히 있는 물질의 혐기성 분해로 형성된다.백산을 포함한 바이오가스의 연소 중에 실리콘이 방출되어 연소 가스 중의 유리 산소 또는 다른 원소와 결합할 수 있다.퇴적물은 대부분 실리카(SiO
2) 또는 규산염(SiO
x
y)을 포함하고 칼슘, 황, 아연, 인을 포함할 수 있습니다.이러한 백색 광상은 표면 두께 몇 밀리미터까지 축적되므로 화학적 또는 기계적 방법으로 제거해야 합니다.

실록산 및 기타 바이오가스 오염물질을 제거하기 위한 실용적이고 비용 효율적인 기술을 이용할 [22]수 있습니다.

비료 유래 바이오가스의 이점

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재생 에너지
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거름이 혐기성 조건에서 저장될 때 높은 수준의 메탄이 생성됩니다.저장 중 및 토양에 거름이 도포되면 탈질 공정의 부산물로 아산화질소가 생성된다.아산화 질소(아산화 질소)320배나 더 온실 가스 메탄 가스에 혐기성 소화를 통해 소 배설물을 개조함으로써 탄소 dioxide[23]와 메탄 25번 탄소 dioxide[24]보다 더 공격적이다, 가축의 미국의 수백만, 충분히 수백만에 전력을 공급할 전기의 100억 kilowatt시간을 생산할 수 있을 것이다. 집의미국 전역에서요.사실, 한 마리의 소가 3킬로와트 시간의 전기를 생산하기 위해 하루에 충분한 양의 거름을 생산할 수 있다; 100와트 전구 하나에 하루 [25]동안 2.4킬로와트 시간의 전기가 필요하다.게다가 소의 거름을 분해하는 대신 메탄 바이오가스로 전환함으로써 지구 온난화 가스를 9900만 톤 또는 4% [26]줄일 수 있다.

적용들

스웨덴 린셰핑의 바이오가스 버스

바이오가스는 CHP 가스 엔진에서 하수 [27]시설에서의 전기 생산에 사용될 수 있으며, 엔진에서 나오는 폐열은 다이제스터 가열, 조리, 공간 난방, 온수 가열 및 프로세스 가열에 편리하게 사용됩니다.압축할 경우 압축 천연가스를 대체하여 차량에 사용할 수 있으며, 내연기관이나 연료전지를 연료로 사용할 수 있으며 현장 CHP 발전소에서 [27]사용하는 일반적인 것보다 훨씬 효과적인 이산화탄소 디스플레이서입니다.

바이오가스 업그레이드

소화를 통해 생성되는 생생물 가스는 약 60%의 메탄과 39%의
2 CO이며, HS의
2 미량 원소는 기계에서 사용하기에 부적합합니다.HS의
2 부식성만으로도 메커니즘을 [21]파괴하기에 충분합니다.

바이오가스의 메탄은 바이오가스 업그레이드기를 통해 정화 과정을 거쳐야 하는 화석 천연가스와 같은 수준으로 농축돼 바이오메탄이 된다.로컬 가스 네트워크가 허락하는 경우, 바이오 가스 생산자는 그들의 유통 네트워크를 사용할 수 있다.가스는 파이프라인 품질에 도달하기 위해 매우 깨끗해야 하며, 유통 네트워크가 수용하기 위한 올바른 구성이어야 합니다.이산화탄소, 물, 황화수소, 미립자가 [21]있으면 제거해야 한다.

업그레이드 방법에는 크게 물세척, 압력 스윙 흡수, 셀렉솔 흡수 및 아민 가스 [28]처리의 네 가지가 있습니다.이 밖에도 바이오가스 업그레이드를 위한 막분리기술의 활용이 증가하고 있으며, 이미 유럽과 미국에는 [21][29]여러 공장이 가동되고 있다.

가장 일반적인 방법은 고압 가스가 기둥에 유입되어 이산화탄소와 기타 미량 요소가 가스로 역류하는 계단식 물로 문지르는 수세식입니다.제조사가 시스템에서 최대 2%의 메탄 손실을 보장하면서 이 협정은 98%의 메탄을 공급할 수 있습니다.바이오가스 업그레이드 시스템을 가동하려면 가스 내 총 에너지 출력의 약 3%에서 6%가 필요합니다.

바이오 가스 그리드 주입

가스 그리드 주입은 메탄 그리드(천연 가스 그리드)에 바이오 가스를 주입하는 것입니다.마이크로 복합 열과 전력이 발전하기 전까지는 바이오 가스 발전소에서 생산되는 모든 에너지의 3분의 2가 (열로서) 손실되었습니다.소비자에게 가스를 수송하기 위해 그리드를 사용하면 에너지가 [30]현장 생성에 사용될 수 있으므로 에너지 수송 손실이 감소합니다.천연 가스 전송 시스템의 일반적인 에너지 손실은 1% ~ 2%이며, 전기 전송의 경우 5% ~ 8%[31]입니다.

가스 그리드에 주입되기 전에 바이오가스는 정화 과정을 거쳐 천연가스 품질로 업그레이드된다.청소 프로세스 중에 가스 그리드에 유해한 미량 구성 요소가 제거되고 최종 사용자가 제거됩니다.[32]

바이오가스 수송 중

스웨덴 린셰핑역 인근 '바이오가스토겟 아만다' 열차

농축 및 압축된 경우 차량 운송에 사용할 수 있습니다.압축 바이오가스는 스웨덴, 스위스, 독일에서 널리 사용되고 있다.바이오가스 전동열차 아만다(The Biogas Train Amanda)는 2005년부터 [33][34]스웨덴에서 운행되고 있다.바이오가스는 자동차에 동력을 공급한다.1974년, Sweet as a Nut라는 제목의 영국 다큐멘터리 영화는 돼지 거름에서 나오는 바이오가스 생산 과정을 상세히 묘사하고 그것이 어떻게 맞춤형 연소 [35][36]엔진에 연료를 공급하는지 보여주었다.2007년에는 전 세계적으로 약 12,000대의 차량이 개량된 바이오가스로 연료를 공급받았는데,[37] 대부분 유럽에서였다.

바이오가스는 가스 흐름의 안개 또는 안개를 포함하는 습식 가스 및 응축 가스(또는 공기) 범주에 속합니다.안개 또는 안개는 주로 가스 흐름 전체에 걸쳐 파이프 또는 스택의 측면에 응축되는 수증기입니다.바이오가스 환경에는 폐수 굴착기, 매립지, 동물 사료 공급(가축 석호) 등이 있습니다.

초음파 유량계는 바이오가스 대기에서 측정할 수 있는 몇 안 되는 장치 중 하나입니다.압력 강하를 최소화하면서 바이오가스 흐름을 정확하게 감시할 수 있는 싱글 포인트 삽입 열질량계도 있지만, 대부분의 열유량계는 습기로 인해 지속적인 높은 흐름 판독과 연속적인 흐름 스파이크가 발생하기 때문에 신뢰할 수 있는 데이터를 제공할 수 없습니다.일일 및 계절별 온도 변동으로 인해 흐름에서 발생하는 수분 변화를 처리하고 흐름의 수분을 고려하여 건조한 가스 값을 생성합니다.

바이오가스 발생 열/전기

바이오가스는 젠바허 또는 캐터필러 가스 [38]엔진과 같은 다양한 유형의 내연기관에서 사용될 수 있습니다.가스 터빈과 같은 다른 내연 기관은 바이오 가스를 전기와 열로 전환하는 데 적합합니다.소화물은 바이오가스로 변환되지 않은 남은 무기물입니다.그것은 농업용 비료로 사용될 수 있다.

바이오가스는 농업 폐기물로 바이오가스를 생산하고 복합열발전(CHP) 공장에서 열과 전기를 공동 생산하는 시스템에서 연료로 사용될 수 있다.풍력이나 태양열과 같은 다른 녹색 에너지와는 달리, 바이오 가스는 필요에 따라 빠르게 접근할 수 있다.화석연료 [39]대신 바이오가스를 연료로 사용할 경우 지구온난화 잠재력도 크게 낮아질 수 있다.

그러나 바이오가스가 만들어내는 산성화와 부영양화 잠재력은 화석연료에 비해 각각 25배, 12배 높다.이러한 영향은 공급 원료의 올바른 조합, 굴착기용 덮개 보관 및 유출된 자재를 회수하는 향상된 기술을 사용하여 줄일 수 있습니다.전반적으로, 그 결과는 여전히 바이오가스를 사용하는 것이 화석 연료 대안에 비해 대부분의 영향을 크게 줄일 수 있음을 시사한다.시스템을 [40]도입하는 동안 환경 피해와 온실가스 배출 간의 균형을 고려해야 합니다.

테크놀로지의 진보

나노클리언과 같은 프로젝트에서는 유기 폐기물 처리 과정에서 산화철 나노 입자를 사용하여 바이오가스를 보다 효율적으로 생산할 수 있는 새로운 방법을 개발하고 있습니다.이 과정은 바이오가스 생산을 [41]3배로 늘릴 수 있다.

바이오가스 및 위생

분뇨 슬러지는 현장 위생 시스템의 산물입니다.분뇨는 채취 후 운반 후 기존 처리장에서 오수로 처리하거나 분뇨 처리장에서 독립적으로 처리할 수 있다.분뇨 슬러지는 퇴비화 또는 혐기성 소화 [42]시스템에서 유기성 고형 폐기물과 함께 처리할 수도 있다.분뇨 슬러지 처리 시 혐기성 소화를 통해 바이오가스를 발생시킬 수 있다.

분뇨의 적절한 관리와 분뇨 슬러지로부터의 바이오가스 생산을 통한 밸로라이제이션은 수인성 질병, 수질 및 환경 [43]오염과 같은 제대로 관리되지 않은 분뇨의 영향을 줄이는 데 도움이 됩니다.

법령

유럽 연합

유럽연합은 쓰레기 관리 및 매립지에 관한 법률인 매립지침을 가지고 있다.

영국이나 독일과 같은 나라들은 현재 농부들에게 장기적인 수입과 에너지 [44]보안을 제공하는 법을 시행하고 있다.

EU는 연소를 최적화하기 위해 바이오가스를 사용하는 내연기관의 가스 압력이 충분해야 하며, 유럽 지침 2014–34/EU(이전의 94/9/EG)에 따라 제조된 유럽연합 ATEX 원심 팬 유닛은 의무 사항이다.이러한 원심 팬 유닛(Combimac, Meidinger AG, Witt & Son AG 등)은 존1 및 존2에서 사용하기에 적합합니다.

미국

미국은 매립가스에 휘발성유기화합물(VOCs)이 함유되어 있어 이를 금지하고 있다.미국 대기청정법과 연방규제법(CFR) 제40호에 따르면 매립지 소유자는 배출되는 비메탄 유기화합물(NMOC)의 양을 추정해야 한다.예상 NMOC 배출량이 연간 50톤을 초과할 경우 매립지 소유자는 가스를 회수하여 유입된 NMOC를 제거하기 위해 처리해야 합니다.그것은 보통 그것을 태운다는 것을 의미한다.매립지가 외진 곳이기 때문에 [45]가스로 전기를 생산하는 것이 경제적으로 실현 가능하지 않을 수 있습니다.

글로벌 전개

미국

바이오가스의 많은 이점들과 함께, 그것은 인기 있는 에너지원이 되기 시작했고 미국에서 더 [citation needed]많이 사용되기 시작했다.2003년 미국은 '랜드필 가스'에서 43TWh(147조 BTU)의 에너지를 소비했는데, 이는 미국 전체 천연가스 [37]소비량의 약 0.6%에 해당한다.Science and Children 잡지에 의해 수집된 2008년 연구에 따르면, 소의 거름에서 나오는 메탄 바이오가스는 미국 전역의 수백만 가정에 전력을 공급할 수 있는 1,000억 킬로와트 시간을 생산하기에 충분할 것이다.게다가 메탄 바이오가스는 9천9백만 미터톤의 온실 가스 배출량을 줄일 수 있다는 것을 증명하기 위해 실험되었다. 즉,[46] 미국이 생산하는 온실 가스의 약 4%이다.

예를 들어 버몬트에서는 낙농장에서 생산된 바이오가스가 CVPS Cow Power 프로그램에 포함되었습니다.이 프로그램은 당초 Central Vermont Public Service Corporation에 의해 자발적인 요금으로 제공되었으며, 최근 Green Mountain Power와의 합병으로 현재는 GMP Cow Power Program이 되었습니다.고객들은 전기요금에 대한 할증료를 지불하기로 선택할 수 있고, 그 할증료는 프로그램의 농장들에게 직접 전달된다.버몬트주 셸던에 있는 그린 마운틴 유업은 카우 파워 프로그램의 일환으로 재생 가능한 에너지를 공급하고 있다.농장을 소유한 Bill과 Brian Rowell 형제가 동물들에게 먹이를 주기 위해 재배해야 하는 농작물의 거름 냄새와 영양소 가용성 등 낙농장이 직면한 몇 가지 거름 관리 문제를 해결하고 싶어했을 때 시작되었다.그들은 재생 에너지를 생산하기 위해 950마리의 소에서 나오는 소와 우유 센터 폐기물을 처리하기 위해 혐기성 굴착기를 설치했고 톱밥을 대체할 침구, 식물 친화적인 비료를 설치했다.에너지 및 환경 속성은 GMP Cow Power 프로그램에 따라 판매됩니다.평균적으로, 로웰 부부가 운영하는 이 시스템은 300에서 350개의 다른 가정에 전력을 공급할 수 있는 충분한 전기를 생산한다.발전기의 용량은 약 300킬로와트입니다.[47]

텍사스 헤레포드에서는 소의 거름이 에탄올 발전소에 전력을 공급하기 위해 사용되고 있다.에탄올 발전소는 메탄 바이오가스로 전환함으로써 하루에 1000배럴의 기름을 절약했다.전반적으로, 발전소는 운송 비용을 줄였고 바이오 [48]가스에 의존하게 될 미래의 발전소에 더 많은 일자리를 제공할 것이다.

캔자스주 오클리에서는 북미 최대 규모의 바이오가스 시설로 꼽히는 에탄올 공장이 피드로트 비료, 시립 유기물, 에탄올 공장 폐기물을 이용해 보일러용 열을 생산하고 있다.이 공장은 최대 용량에서 에탄올과 메탄올 [49][50]제조 공정에서 사용되는 화석 연료의 90%를 대체할 것으로 예상된다.

캘리포니아에서는 Southern California Gas Company가 기존 천연가스 파이프라인에 바이오가스를 혼합할 것을 주장해 왔습니다.그러나 캘리포니아 주 관계자들은 바이오가스가 "항공, 중공업, 장거리 트럭 [51]운송과 같이 전기화가 어려운 경제 분야에 더 잘 사용된다"는 입장을 취했다.

유럽

핀란드 미켈리에 있는 바이오가스 주유소

유럽의 발전 수준은 크게 다르다.독일, 오스트리아, 스웨덴과 같은 국가들은 바이오 가스 사용을 상당히 발전시키고 있지만, 대륙의 나머지 지역, 특히 동유럽에는 재생 에너지원의 가능성이 크다.MT-Energie는 재생 [52]에너지 분야에서 운영되는 독일의 바이오 가스 기술 회사입니다.서로 다른 법적 프레임워크, 교육 제도 및 기술의 가용성은 이러한 잠재력 [53]미개발의 주요 원인 중 하나입니다.바이오가스의 진보를 위한 또 다른 도전은 부정적인 대중의 [54]인식이었다.

2009년 2월, 유럽 바이오가스 협회(EBA)는 유럽에서 지속 가능한 바이오가스 생산과 사용을 촉진하기 위한 비영리 단체로서 브뤼셀에 설립되었다.EBA의 전략은 세 가지 우선 순위를 정의한다. 즉, 바이오가스를 유럽 에너지 혼합의 중요한 부분으로 설정하고, 가스 잠재력을 높이기 위해 가정용 폐기물의 원천 분리를 촉진하며, 차량 연료로서의 바이오메탄 생산을 지원한다.2013년 7월,[55] 유럽 전역의 24개국에서 60명의 회원을 보유했습니다.

영국

2013년 9월 현재 영국에는 약 130개의 비세급 바이오가스 공장이 있다.대부분은 농장이며, 일부 대형 시설은 식품과 소비자 [56]폐기물을 처리하는 비농장 시설도 있습니다.

2010년 10월 5일, 바이오가스가 처음으로 영국 가스망에 주입되었다.3만 가구 이상의 옥스포드셔의 오수는 디드콧 하수처리장으로 보내지며, 디드콧은 혐기성 소화기로 처리되어 약 200가구에 [57]가스를 공급하기 위해 정화된다.

2015년 그린 에너지 회사 에코텔리티는 3개의 그리드 주입식 [citation needed]디지스터를 구축할 계획을 발표했습니다.

이탈리아

이탈리아에서는 유리한 사료관세 도입으로 2008년부터 바이오가스 산업이 시작됐다.그것들은 나중에 공급 프리미엄으로 대체되었고, 상품과 농업 폐기물로 선호되어 바이오 가스 생산과 2012년 [58]이후 파생된 열과 전력의 침체로 이어졌다.2018년 9월 현재 이탈리아에는 200개 이상의 바이오가스 공장이 있으며 생산량은 약 1.2개이다.GW[59][60][61]

독일.

독일은 유럽 최대의 바이오가스[62] 생산국이자 바이오가스 [63]기술 시장의 선두주자입니다.2010년에는 전국적으로 5,905개의 바이오가스 공장이 가동되었습니다. 로어 작센, 바이에른, 동부 연방 주들이 주요 [64]지역입니다.이러한 발전소의 대부분은 발전소로 사용된다.보통 바이오 가스 발전소는 바이오 메탄을 태워서 전력을 생산하는 CHP와 직접 연결되어 있다.그런 다음 전력은 공공 [65]전력망에 공급됩니다.2010년에 이들 발전소의 총 설치 전력 용량은 2,291MW였다.[64] 전력 공급량은 약 12.8TWh로 총 발전 재생 가능 [66]전력의 12.6%에 해당한다.

독일의 바이오가스는 주로 비료와 혼합된 에너지 작물(Nachwachsende Rohstoffe의 약자 'NawaRo'라고 불린다)의 공동 발효에 의해 추출된다.주요 작물은 옥수수입니다.유기성 폐기물이나 식품 산업 폐기물 등 산업 및 농업 잔류물도 바이오가스 [67]생성에 사용된다.이 점에서 독일의 바이오가스 생산은 매립지에서 발생하는 바이오가스가 가장 [62]일반적인 영국과 크게 다르다.

독일의 바이오가스 생산은 지난 20년간 급속히 발전했다.그 주된 이유는 합법적으로 만들어진 틀이다.재생 가능 에너지에 대한 정부 지원은 1991년 전기 공급법(StrEG)으로 시작되었다.이 법은 재생 가능한 에너지 생산자들이 공공 전력망에 공급하도록 보장하고, 따라서 전력 회사들은 그린 에너지의 [68]독립적인 민간 생산자들로부터 생산된 모든 에너지를 빼앗아야만 했다.2000년에 전기 공급법은 재생 에너지원법(EEG)으로 대체되었다.이 법은 심지어 20년 동안 생산된 전력에 대한 고정 보상을 보장했다.약 8µ/kWh의 양은 농부들에게 에너지 공급자가 되어 더 많은 [67]수입원을 얻을 수 있는 기회를 주었다.

독일의 농업용 바이오가스 생산은 2004년 이른바 '나와로 보너스'를 실시함으로써 더욱 촉진되었다.이는 재생 가능한 자원, 즉 에너지 [69]작물의 사용에 대해 지급되는 특별 지급액이다.2007년 독일 정부는 '통합 기후 및 에너지 프로그램'에 의해 증가하는 기후 문제와 유가 상승에 대한 해답을 제공하기 위해 재생 에너지 공급 개선에 더 많은 노력과 지원을 투자할 뜻을 강조했다.

이러한 재생 에너지 촉진의 지속적인 추세는 재생 에너지 공급의 관리와 조직화에 직면하는 수많은 과제를 유발하며, 이는 바이오 가스 생산에도 [70]몇 가지 영향을 미친다.주목해야 할 첫 번째 과제는 바이오가스 전력 공급의 높은 면적 소비량입니다.2011년 독일의 바이오가스 생산용 에너지 작물은 [71]약 80만 ha의 면적을 소비했다.이러한 농업 지역의 높은 수요는, 지금까지 없었던 식품 산업과의 새로운 경쟁을 낳는다.게다가, 새로운 산업과 시장은 경제적, 정치적, 시민적 배경을 가진 다른 새로운 주체를 수반하는 지배적인 시골 지역에서 만들어졌다.그들의 영향력과 행동은 이 새로운 에너지원이 제공하는 모든 이점을 얻기 위해 통제되어야 한다.마지막으로, 좋은 거버넌스에 초점을 [70]맞춘다면 바이오가스는 독일 재생 에너지 공급에서 더욱 중요한 역할을 할 것이다.

개발도상국

국내 바이오가스 식물은 가축의 거름과 밤토양을 발효된 비료인 바이오가스와 슬러리로 변환한다.이 기술은 돼지 6마리 또는 소 3마리에 해당하는 하루 50kg의 거름을 생산하는 가축을 가진 소주에게 가능하다.물과 섞어서 식물에 먹이기 위해서는 이 거름을 모을 수 있어야 한다.화장실은 연결 가능합니다.또 다른 전제조건은 발효 프로세스에 영향을 미치는 온도입니다.이 기술은 36°의 최적 온도에서 특히 열대 기후에 거주하는 사람들에게 적용됩니다.따라서 개발도상국의 소규모 보유자를 위한 기술이 [72]적합할 수 있습니다.

가정용 바이오가스 식물의 간단한 스케치

크기와 위치에 따라 아시아 국가에서는 미화 300달러에서 500달러,[73] 아프리카에서는 최대 1400달러를 투자하여 전형적인 벽돌로 만든 고정 돔 바이오가스 공장을 시골 가정의 마당에 설치할 수 있다.고품질 바이오가스 발전소는 최소한의 유지관리 비용을 필요로 하며 큰 문제나 재투자 없이 최소 15-20년 동안 가스를 생산할 수 있다.바이오가스는 사용자에게 깨끗한 요리 에너지를 제공하고, 실내 공기 오염을 줄이며, 특히 여성과 어린이에게 전통적인 바이오매스 채취에 필요한 시간을 단축합니다.슬러리는 잠재적으로 [72]농업 생산성을 높이는 깨끗한 유기 비료입니다.

에너지는 현대 사회의 중요한 부분이고 사회 경제적 발전의 가장 중요한 지표 중 하나로 작용할 수 있다.기술의 진보가 있었음에도 불구하고, 주로 개발도상국의 시골 지역에 있는 약 30억 명의 사람들이 장작, 농작물 잔여물, 동물의 배설물 같은 바이오매스 자원을 조악한 전통 [74]난로에서 태움으로써 전통적인 방법으로 요리 에너지 수요를 계속 충족시키고 있다.

국내 바이오가스 기술은 세계 여러 지역, 특히 [75]아시아 지역에서 입증되고 확립된 기술입니다.이 지역의 몇몇 국가들은[76] 중국, 인도 등 국내 바이오가스에 대한 대규모 프로그램에 착수했다.

네덜란드 개발기구(SNV)[77]는 현지 기업이 가정용 바이오가스 플랜트를 판매, 설치 및 서비스하는 상업성이 높은 국내 바이오가스 분야를 확립하는 것을 목표로 하는 국내 바이오가스 관련 국가 프로그램을 지원한다.아시아에서는 네팔,[78] 베트남,[79] 방글라데시,[80] 부탄, 캄보디아,[80] 라오스 PDR,[81] 파키스탄, 인도네시아[82],[83] [84]르완다, 세네갈, 부르키나 파소, 에티오피아,[85] [86]탄자니아, 우간다, 케냐,[87] 베닌, 카메룬에서 활동하고 있습니다.

남아프리카에서는 사전 제작된 바이오가스 시스템이 제조 및 판매됩니다.주요 특징 중 하나는 디지스터 탱크가 프리메이드 [88]플라스틱이기 때문에 설치 기술이 덜 필요하고 설치 속도가 더 빠르다는 것입니다.

인도

인도의[89] 바이오가스는 전통적으로 사료 원료로 낙농용 거름을 기반으로 하고 있으며, 이러한 "고바" 가스 공장은 특히 인도의 시골 지역에서 오랜 기간 동안 가동되어 왔다.지난 2-3년 동안 농촌 에너지 보안에 초점을 맞춘 연구 기관들은 시스템 설계를 개선하여 디나반두 모델과 같은 새로운 효율적인 저비용 설계를 만들어냈다.

디나반두 모델은 인도에서 인기 있는 새로운 바이오가스 생산 모델이다. (디나반두는 "불능자의 친구"라는 의미) 보통 2~3입방미터의 용량을 가지고 있다.벽돌을 사용하거나 발효 혼합물을 사용하여 제작됩니다.인도에서는 벽돌 모델이 발효 모델보다 약간 더 비싸지만 인도의 신재생 에너지부는 건설 모델당 약간의 보조금을 제공한다.

메탄/천연가스를 주성분으로 하는 바이오가스는 작은 땅과 물 [90][91][92]발자국을 가진 메틸코커스 캐슐라투스균 배양으로 마을에서 단백질이 풍부한 소, 가금류, 어류 사료를 경제적으로 발생시키는 데도 사용할 수 있다.이들 공장에서 생산되는 이산화탄소는 조류유나 스피루리나의 값싼 생산에 사용될 수 있으며,[93][94] 특히 인도와 같은 열대 국가에서 가까운 장래에 원유의 주요 위치를 대체할 수 있다.인도의 연방 정부는 농촌의 농업 폐기물이나 바이오매스를 생산적으로 활용하여 농촌 경제와 고용 [95][96]가능성을 높이기 위해 많은 계획을 시행하고 있다.이 식물들은 식용이 불가능한 바이오매스나 식용 바이오매스의 폐기물을 수질오염이나 온실가스([97]GHG) 배출 없이 고부가가치 제품으로 전환한다.

LPG(액화석유가스)는 인도 도시의 주요 연료 공급원으로 세계 연료 가격과 함께 가격이 오르고 있다.역대 정부가 LPG를 국산 식용연료로 홍보하는 데 쏟아부은 보조금도 도시 시설에서 바이오가스를 대체 연료로 하는 데 다시 초점을 맞추는 재정적인 부담이 되고 있다.따라서 건설에 더 오랜 시간이 걸리는 RCC 및 시멘트 구조물에 비해 모듈러 배치용 조립식 굴착기가 개발되었습니다.Biourja 공정[98] 모델과 같은 공정 기술에 대한 새로운 관심으로 인해 인도에서 LPG의 잠재적 대안으로 중대형 혐기성 디지스터의 위상이 높아졌습니다.

인도, 네팔, 파키스탄, 방글라데시 바이오가스는 소규모 소화 시설에서 거름의 혐기성 소화를 통해 생산된다. 이러한 시설은 인도의 2백만 가구, 방글라데시의 5만 가구, 파키스탄의 수천 가구, 특히 북펀자브의 번창한 서식으로 인해 존재하는 것으로 추정된다.네, 디지스터는 파이프가 연결된 콘크리트로 만들어진 밀폐된 원형 피트입니다비료는 보통 축사에서 바로 구덩이로 보내진다.피트에는 필요한 양의 폐수가 채워져 있습니다.가스 파이프는 제어 밸브를 통해 주방 벽난로와 연결됩니다.이 바이오가스의 연소는 냄새나 연기가 거의 없다.마을에서 값싼 원자재의 구현과 사용이 단순하기 때문에, 농촌의 요구에 가장 적합한 환경 친화적인 에너지원 중 하나입니다.이 시스템 중 하나가 Sintex Digester입니다.일부 디자인은 퇴비로 [99]사용하기 위해 바이오가스 공장에서 생산되는 슬러리를 더욱 강화하기 위해 버마 재배를 사용합니다.

파키스탄에서는 농어촌 지원 프로그램 네트워크가 5,360개의 바이오가스[101] 공장을 설치하고 200명 이상의 석공들을 훈련시킨 파키스탄 국내 바이오가스 프로그램을[100] 운영하고 있으며, 파키스탄에서 바이오가스 섹터 개발을 목표로 하고 있다.

네팔에서는 정부가 국내에 바이오가스 공장을 짓기 위해 보조금을 지급하고 있다.

중국

중국인들은 1958년부터 바이오가스의 응용을 실험해 왔다.1970년경, 중국은 농업을 보다 효율적으로 하기 위해 6백만 명의 광부들을 설치했다.지난 몇 년간 테크놀로지는 높은 성장률을 달성했습니다.이것은 농업 [102]폐기물로부터 바이오가스를 발생시킨 최초의 발전인 것 같다.

중국의 농촌 바이오가스 건설은 발전 추세를 보이고 있다.중국의 급속한 경제 발전과 심각한 아지랑이 상태에 의한 에너지 공급의 기하급수적인 증가는 바이오가스가 농촌에 더 나은 친환경 에너지로 자리잡게 했다.현재 허베이성 칭현에서는 크롭 스트로를 주원료로 바이오가스를 생산하는 기술이 [103]개발되고 있다.

중국은 2천650만 개의 바이오가스 공장을 가지고 있으며, 2007년까지 생산량은 105억 입방 미터였다.2010년에는 연간 바이오가스 [104]생산량이 2480억 입방미터로 증가했다.중국 정부는 시골 바이오가스 프로젝트를 지원하고 자금을 지원했지만, [105]약 60%만이 정상적으로 운영되고 있었다.겨울 동안 중국 북부 지역의 바이오가스 생산량은 더 적다.이는 굴착기를 위한 열 제어 기술이 부족하여 저온 환경에서 [106]서로 다른 공급 원료의 공소화가 완료되지 못했기 때문이다.

잠비아

잠비아의 수도인 루사카에는 200만 명의 주민이 살고 있으며 인구의 절반 이상이 도시 주변 지역에 거주하고 있다.이 인구의 대부분은 연간 약 22,680톤의 분뇨 슬러지를 배출하는 화장실로 피트 화장실을 사용한다.이 슬러지는 적절하게 관리되지 않습니다.생성된 분뇨 슬러지의 60% 이상이 주거 환경 내에 남아 있어 환경과 공중 [107]보건 모두에 악영향을 미칩니다.

잠비아는 1980년대부터 바이오가스 연구 및 도입이 시작되면서 사하라 이남 아프리카에서의 바이오가스 도입과 이용에 뒤처지고 있다.조리 및 조명을 위한 에너지 공급을 위해 동물의 비료와 농작물 잔류물이 필요하다.바이오가스에 대한 불충분한 자금 조달, 정책 부재, 규제 프레임워크 및 전략, 불리한 투자자 통화 정책, 불충분한 전문 지식, 리더, 금융 기관 및 현지인의 바이오가스 기술 혜택에 대한 인식 부족, 현지 문화 및 전통 변화에 대한 저항, 높은 설치 및 유지관리바이오가스 채굴자의 비용, 불충분한 연구 개발, 부적절한 관리 및 설치된 채굴자의 모니터링 부족, 탄소 시장의 복잡성, 인센티브 부족 및 사회적 형평성 부족은 [108]잠비아에서 국내 바이오가스 생산의 획득과 지속 가능한 이행을 방해한 과제이다.

어소시에이션

사회와 문화

1985년 호주 영화 'Mad Max Beyond Thunderdome'에서 사후 아포칼리 정착지 바터 마을은 돼지잡이에 기초한 중앙 바이오가스 시스템에 의해 작동된다.전기를 공급할 뿐만 아니라, 메탄은 물물교환차량에 동력을 공급하는데 사용된다.

1940년대 초에 쓰여진 "Cow Town"은 소의 배설물로 크게 건설된 도시의 고통과 그로 인한 메탄 바이오가스가 초래한 고난에 대해 논한다.도시 외곽의 한 마을에서 온 기술자인 카터 맥코믹은 이 가스를 이용하여 도시의 전력을 질식시키는 것이 아니라 전력을 공급하는 방법을 알아내기 위해 파견되었다.

바이오가스 생산은 오늘날 새로운 [112]기술 개발을 통해 숙련된 고용을 위한 새로운 기회를 제공하고 있다.

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