Оттегізсіз ыдырау процесі және биогаз өндірісі

Кіріспе

Микроорганизмдердің оттегі болмаған жағдайда биоразлагау материалдарын ыдырату процестері

Анаэробтық қорыту – микроорганизмдердің оттегі болмаған жағдайда биоразлагау материалдарын ыдырату процесінің тізбегі. Бұл процесс өнеркәсіптік немесе тұрмыстық мақсаттарда қалдықтарды басқару немесе отын өндіру үшін қолданылады. Азық-түлік және сусындар өнімдерін өндіру үшін өнеркәсіпте қолданылатын көптеген ферментациялар, сондай-ақ үй жағдайындағы ферментация анаэробтық қорытуды пайдаланады. Анаэробтық қорыту кейбір топырақтарда, көлдер мен мұхит алабының шөгінділерінде табиғи түрде жүреді, онда ол әдетте «анаэробтық белсенділік» деп аталады. 1776 жылы Алессандро Вольта ашқан батпақ газы – метанның көзі осы процесс. Қорыту процесі кіріс материалдардың бактериялық гидролизімен басталады. Көмірсулар сияқты ерімейтін органикалық полимерлер басқа бактериялар үшін қолжетімді болатын ерігіш туындыларға ыдырайды. Одан кейін қышқыл түзетуші бактериялар қанттар мен аминқышқылдарын көмірқышқыл газы, сутегі, аммиак және органикалық қышқылдарға айналдырады. Ацетогенез кезінде бактериялар осы органикалық қышқылдарды сірке қышқылына, сондай-ақ қосымша аммиак, сутегі және көмірқышқыл газына айналдырады. Соңында метаногендер осы өнімдерді метан мен көмірқышқыл газына айналдырады. Метаногендік археялар популяциясы анаэробтық сарқырама суларды тазартатын маңызды рөл атқарады. Анаэробтық қорыту биоразлагау қалдықтарын және сарқырама су тұнбаларын өңдеу процесінің бір бөлігі ретінде қолданылады. Кешенді қалдықтарды басқару жүйесінің бөлігі ретінде анаэробтық қорыту полигон газының атмосфераға шығарылуын азайтады. Анаэробтық реакторларды жүгері сияқты мақсатты түрде өсірілген энергиялық дақылдармен де қоректендіруге болады. Анаэробтық қорыту жаңаруға жарамды энергия көзі ретінде кеңінен қолданылады. Бұл процесс метан, көмірқышқыл газы және басқа да «қоспа» газдардан тұратын биогазды өндіреді немесе оны табиғи газ сапалы биометанға дейін жақсартуға болады. Сонымен қатар, қоректік заттарға толы дигестатты тыңайтқыш ретінде пайдалануға болады. Қалдықтарды ресурс ретінде қайта пайдалану және капиталдық шығындарды төмендеткен жаңа технологиялық тәсілдердің арқасында анаэробтық қорыту соңғы жылдары көптеген елдердің үкіметтерінің назарына іліккен, соның ішінде Ұлыбритания (2011), Германия, Дания (2011) және АҚШ.

Anaerobic digestion is a sequence of processes by which microorganisms break down biodegradable material in the absence of oxygen. The process is used for industrial or domestic purposes to manage waste or to produce fuels. Much of the fermentation used industrially to produce food and drink products, as well as home fermentation, uses anaerobic digestion. Anaerobic digestion occurs naturally in some soils and in lake and oceanic basin sediments, where it is usually referred to as "anaerobic activity". This is the source of marsh gas methane as discovered by Alessandro Volta in 1776. The digestion process begins with bacterial hydrolysis of the input materials. Insoluble organic polymers, such as carbohydrates, are broken down to soluble derivatives that become available for other bacteria. Acidogenic bacteria then convert the sugars and amino acids into carbon dioxide, hydrogen, ammonia, and organic acids. In acetogenesis, bacteria convert these resulting organic acids into acetic acid, along with additional ammonia, hydrogen, and carbon dioxide amongst other compounds. Finally, methanogens convert these products to methane and carbon dioxide. The methanogenic archaea populations play an indispensable role in anaerobic wastewater treatments. Anaerobic digestion is used as part of the process to treat biodegradable waste and sewage sludge. As part of an integrated waste management system, anaerobic digestion reduces the emission of landfill gas into the atmosphere. Anaerobic digesters can also be fed with purpose grown energy crops, such as maize. Anaerobic digestion is widely used as a source of renewable energy. The process produces a biogas, consisting of methane, carbon dioxide, and traces of other 'contaminant' gases. or upgraded to natural gas quality biomethane. The nutrient rich digestate also produced can be used as fertilizer. With the re use of waste as a resource and new technological approaches that have lowered capital costs, anaerobic digestion has in recent years received increased attention among governments in a number of countries, among these the United Kingdom (2011), Germany, Denmark (2011), and the United States.

Процесс

Көптеген микроорганизмдер анаэробты ас қорыту процесіне әсер етеді, оның ішінде сірке қышқылы түзілетін бактериялар (ацетогендер) және метан түзілетін археялар (метаногендер). Бұл организмдер биомассаны биогазға айналдыру кезінде көптеген химиялық процестерді қамтамасыз етеді. Газ тәрізді оттегі физикалық оқшаулау арқылы реакциялардан мүлдем шығарылады. Анаэробтар оттегі газынан басқа көздерден электрон қабылдағыштарды пайдаланады. Бұл қабылдағыштар органикалық материалдың өзі болуы мүмкін, немесе кіріс материалдың құрамындағы минералдық оксидтермен берілуі мүмкін. Егер анаэробтық жүйедегі оттегі көзі органикалық материалдың өзінен алынса, "аралық" соңғы өнімдерге негізінен спирттер, альдегидтер, органикалық қышқылдар және көмірқышқыл газы жатады. Ерекше метаногендердің қатысуымен аралық заттар метанға, көмірқышқыл газына және сутегі сульфидінің аздаған мөлшеріне айналып, "соңғы" өнімге дейін толыққанды түрленеді. Анаэробтық жүйеде бастапқы материалдағы химиялық энергияның көп бөлігі метаногендік археялар арқылы метан түрінде босатылады.

Конфигурациясы

Анаэробты дигестерлер әртүрлі конфигурацияларды қолдану үшін жобаланып және жасалуы мүмкін, оларды топтамалық және үздіксіз процесс режиміне, мезофильді және термофильді температура жағдайларына, қатты заттардың жоғары және төмен үлесіне, сондай-ақ бір сатылы және көп сатылы процестерге жіктеуге болады. Үздіксіз процесске күрделірек жобалау қажет, бірақ ол топтамалық процеске қарағанда тиімдірек болуы мүмкін, себебі топтамалық процесске бастапқы құрылысқа жұмсалатын қаражаттың көп болуы және бірдей мөлшерде қалдықтарды өңдеу үшін үлкен көлемдегі дигестерлер (бірнеше топтамаға бөлінген) қажет болады. Термофильді жүйеге мезофильді жүйеге қарағанда жоғары жылу энергиясы қажет, бірақ термофильді жүйеге уақыт аз кетеді, газ шығымы жоғары және метан газының құрамы мол, сондықтан осы екі фактордың арақатынасын мұқият қарастыру қажет. Қатты заттардың мөлшері бойынша, 15%-ға дейін қатты заттарды өңдеуге болады. Бұл көрсеткіштен жоғарысы – қатты заттардың жоғары мөлшері деп есептеледі және құрғақ дигестия деп те аталады. Бір сатылы процесс кезінде төрт анаэробты дигестия сатысы бір реакторда жүзеге асырылады. Көп сатылы процесс дигестия үшін екі немесе одан көп реакторларды пайдаланады, метаногенез және гидролиз фазаларын бөлу мақсатында.

Топпен немесе үздіксіз

Аэробтық қорыту топтық немесе үздіксіз процесс ретінде жүзеге асырылуы мүмкін. Топтық жүйеде биомасса процестің басында реакторға қосылады. Реактор процесс аяқталғанға дейін герметикалық жабылады. Ең қарапайым нұсқасында, топтық өңдеу үшін аэробтық қорытуды бастау үшін бұрын өңделген материалмен инокуляциялау қажет. Типик жағдайда, биогаз өндірісі уақыт өте келе қалыпты үлестірім заңдылығымен қалыптасады. Операторлар осы фактіні пайдаланып, органикалық заттың қорыту процесі аяқталды деп санауға болатын уақытты анықтай алады. Топтық реактор процес толық аяқталмай тұрып ашылып, босатылса, күшті иіс пайда болуы мүмкін. Озық топтық тәсіл, аэробтық қорытуды ыдыстағы компостингпен біріктіру арқылы иіс мәселелерін шектеді. Бұл тәсілде инокуляциялау қайта айналымға ұшыраған, газсыздандырылған перколят арқылы жүзеге асырылады. Аэробтық қорыту аяқталғаннан кейін биомасса реакторда сақталады, содан кейін оны ашу алдында ыдыстағы компостингке пайдаланады. Бір зауытта бірнеше топтық реакторларды пайдалану биогаз өндірісінің тұрақтылығын қамтамасыз етеді. Үздіксіз қорыту процестерінде органикалық заттар үнемі қосылады (үнемі толық араластырылатын) немесе реакторға кезең-кезеңмен қосылады (үнемі тығын ағыны; бірінші кірген, бірінші шыққан). Бұл жағдайда, соңғы өнімдер үнемі немесе мерзімді түрде алынып, биогаздың тұрақты өндірілуіне әкеледі. Бір немесе бірнеше дигестер тізбекте орналастырылуы мүмкін. Осы аэробтық қорыту түрінің мысалдарына үздіксіз араластырылатын резервуарлық реакторлар, жоғары өтімді анаэробтық шлам қабаттары, кеңейтілген гранулярлық шлам төсектер және ішкі айналым реакторлары жатады.

Күрделілігі

Ас қорыту жүйелері әртүрлі күрделілік деңгейлерімен құрастырылуы мүмкін. Сондықтан, бір сатылы реактордағы түрлердің биологиялық реакциялары бір-бірімен тікелей бәсекелесуі мүмкін. Тағы бір бір сатылы реакция жүйесі – анаэробтық лагуна. Бұл лагуналар көл тәрізді, топырақтан жасалған бассейндер болып, тыңайтқыштарды өңдеу және ұзақ мерзімді сақтау үшін қолданылады. Мұнда анаэробты реакциялар, бассейндегі табиғи анаэробты шлам ішінде жүзеге асады. Екі сатылы ас қорыту жүйесінде (көп сатылы), әртүрлі ас қорыту ыдыстары, ас қорыту аппараттарында тіршілік ететін бактериялар қауымдастығын барынша бақылауға мүмкіндік беру үшін оңтайландырылады. Ацидогендік бактериялар органикалық қышқылдар өндіреді және метаногендік археяларға қарағанда жылдам өсіп, көбейеді. Метаногендік археялардың тиімділігін арттыру үшін тұрақты pH және температура қажет. Әдеттегі жағдайларда гидролиз, ацетогенез және ацидогенез бірінші реакциялық ыдыста жүзеге асырылады. Органикалық материал метаногенді реакторға құюдан бұрын қажетті жұмыс температурасына (мезофильді немесе термофильді) дейін қыздырылады. Метаногенді реакторға дейінгі бастапқы гидролиз немесе ацидогенез резервуарлары, шикізаттың енгізілу жылдамдығын реттеуге көмектеседі. Кейбір еуропалық елдерде кіріс қалдықтарындағы зиянды бактерияларды жою үшін жоғары температуралық өңдеу талап етіледі. Осы жағдайда, ас қорыту алдында немесе екі ас қорыту резервуары арасында пастеризация немесе стерилизация кезеңі болуы мүмкін. Ерекше айта кететін жайт, әртүрлі реакция фазаларын толығымен оқшаулау мүмкін емес, көбінесе гидролиз немесе ацидогенез резервуарларында да біраз биогаз өндіріледі.

Тұрғылықты уақыты

Дигестердегі уақыттың тоқталуы жемнің мөлшері мен түріне, сондай-ақ қорыту жүйесінің құрылысына байланысты өзгереді. Типик екі сатылы мезофильді қорыту кезінде тоқталу уақыты 15-40 күн аралығында, ал бір сатылы термофильді қорыту кезінде тоқталу уақыты көбінесе жылдамырақ болады және шамамен 14 күнге созылады. Мұндай жүйелердің кейбіреулеріндегі ағын тәрізді сипат материалдың толық ыдырауына осы мерзім ішінде мүмкіндік бермеуі мүмкін. Мұндай жағдайда жүйеден шығатын қорытқыш түсі қараңғырақ болады және әдетте күштірек иіске ие болады. Үстінен ағынды анаэробты шламды жамылғылы қорыту (UASB) жүйесінде гидравликалық тоқталу уақыты 1 сағаттан 1 күнге дейін қысқа болуы мүмкін, ал қатты заттарды сақтау уақыты 90 күнге дейін жетеді. Осылайша, UASB жүйесі шламды жамылғыны пайдалану арқылы қатты заттар мен гидравликалық тоқталу уақытын бөліп тұруға қабілетті. Ұдайы дигестерлерде материалдағы қатты заттардың мөлшеріне байланысты, құрамын араластыру үшін механикалық немесе гидравликалық құрылғылар орнатылған, бұл бактериялар мен қоректік заттардың байланыста болуына жағдай жасайды. Сонымен қатар, олар қорыту резервуарларындағы көлемді салыстырмалы тұрақты деңгейде ұстау үшін артық материалды үнемі шығарып отыруға мүмкіндік береді.

Қысым

Анаэробты реакторларды жобалаудағы соңғы жаңалық – жоғары қысымды анаэробты қорыту (ЖҚАҚ), сондай-ақ автогенеративті жоғары қысымды қорыту (АЖҚ) деп те аталады. Бұл техника көбірек метанға ие биогаз өндіреді. Биогаздағы көмірқышқыл газы, метанға қарағанда, қысым астында су фазасына жақсырақ ериді. Сондықтан, өндірілген биогаздың құрамында метан көп болады. Гронинген университетінде жүргізілген зерттеулер көрсеткендей, бактериялар қауымдастығының құрамы қысымның әсерінен өзгереді. Әрбір бактерия түрінің өсуі мен көбеюі үшін ең қолайлы жағдайлар болады. Бұған pH, температура, тұздылық сияқты факторлар жатады, бірақ қысым да олардың қатарында. Кейбір түрлер теңіз деңгейінен әлдеқайда жоғары қысыммен сипатталатын терең мұхиттарда өмір сүруге бейімделген. Осылайша, температура, сақтау уақыты, pH сияқты өндіріс параметрлерімен қатар, анаэробты қорыту процесіне де әсер етуге болады.

Ингибициялау

Анеробикалық қорыту процесі бірнеше қосылыстармен тежелуі мүмкін, олар органикалық заттардың әртүрлі ыдырау кезеңдеріне жауапты бактериялардың бір немесе бірнеше тобына әсер етеді. Тежелу дәрежесі, басқа факторлармен қатар, дигестердегі тежегіштің концентрациясына байланысты. Мүмкін тежегіштер: аммиак, сульфид, жеңіл металл иондары (Na, K, Mg, Ca, Al), ауыр металдар, кейбір органикалық заттар (хлорофенолдар, галогенделген алифаттар, N-субститутталған ароматикалықтар, ұзын тізбекті май қышқылдары) және т.б. Толық аммиак азоты (TAN) метан өндірісін тежейтіні дәлелденді. Бұдан әрі, ол микробиалды қауымдастықты тұрақсыздандырады, сірке қышқылының синтезіне әсер етеді. Сірке қышқылы метан өндірісінің маңызды қозғаушы күштерінің бірі болып табылады. 5000 мг/л TAN-нан асып кеткен жағдайда, реакцияны тұрақты ұстау үшін pH-ты реттеу қажет. TAN-ның 1700–1800 мг/л-ден жоғары концентрациясы метан өндірісін тежейді және TAN концентрациясы жоғарылағанда өнімділік төмендейді. Жоғары TAN концентрациясы реакцияның қышқылға айналуына және тежелудің тізбектей әсеріне алып келеді. Гидролиз және ацидогенез де TAN концентрациясының әсеріне ұшырауы мүмкін. Мезофильді жағдайларда гидролизді тежеу 5500 мг/л TAN-да, ал ацидогенезді тежеу 6500 мг/л TAN-да байқалады.

Шикізат

Анеробикалық қорыту жүйелерін қолдануды қарастырғандағы ең маңызды бастапқы мәселе – процестің шикізаты. Кез келген органикалық материалды анаэробтық қорыту арқылы өңдеуге болады; алайда, биогаз өндіру мақсаты болған жағдайда, сәтті қолдану үшін материалдың шіру деңгейі – басты фактор. Материал неғұрлым шірігіш (қорытылуға оңай) болса, жүйеден газ шығымы соғұрлым жоғары болады. Шикізатқа биоразлаган қалдықтар, мысалы, қағаз қалдықтары, шөп кескіштері, тағам қалдықтары, кәріз және жануарлар қалдықтары кіруі мүмкін. Анаэробтық қорытуға қажетті уақыт материалдың химиялық күрделілігіне байланысты. Оңай қорытылатын қантқа бай материал тез ыдырайды, ал целлюлоза және гемицеллюлоза полимерлеріне бай, толық лигноцеллюлозалық материалдың ыдырауына көбірек уақыт қажет. Анаэробты микроорганизмдер, әдетте, биомассаның тұрақты ароматты құрауыштарының бірі – лигнинді ыдырата алмайды. Анаэробты дигестерлер бастапқыда кәріз шламдарымен және тыңайтқыштармен жұмыс істеу үшін жасалған. Дегенмен, кәріз және тыңайтқыш анаэробтық қорыту үшін ең перспективалы материал емес, себебі оларды өндірген жануарлар олардың энергиясының көп бөлігін пайдаланған. Сондықтан көптеген дигестерлер екі немесе одан көп түрлі шикізатты бірге қорыту арқылы жұмыс істейді. Мысалы, фермалық дигестерде сүт тыңайтқышы негізгі шикізат ретінде қолданылса, газ өндіруді шөп пен жүгері (фермада қолданылатын әдеттегі шикізат) немесе мал сою қалдықтары, майлар, майлы және майлы қалдықтар, мейрамханалардан шыққан қалдықтар, органикалық тұрмыстық қалдықтар сияқты әртүрлі органикалық қосалқы өнімдерді қосу арқылы айтарлықтай арттыруға болады (фермадан тыс шикізат). Энергиялық дақылдарды өңдейтін дигестерлер жоғары деңгейде ыдырауға және биогаз өндіріске қол жеткізе алады. Тек шламдық жүйелер, әдетте, арзан, бірақ жүгері және шөп силос сияқты дақылдарды қолданатындарға қарағанда әлдеқайда аз энергия өндіреді; егістік материалдың шамалы мөлшерін (30%) пайдалану арқылы анаэробтық қорыту орнатылымы энергия шығымын он есеге арттыра алады, ал капиталдық шығын тек үш есеге артады.

The most important initial issue when considering the application of anaerobic digestion systems is the feedstock to the process. Almost any organic material can be processed with anaerobic digestion; however, if biogas production is the aim, the level of putrescibility is the key factor in its successful application. The more putrescible (digestible) the material, the higher the gas yields possible from the system. Feedstocks can include biodegradable waste materials, such as waste paper, grass clippings, leftover food, sewage, and animal waste. The length of time required for anaerobic digestion depends on the chemical complexity of the material. Material rich in easily digestible sugars breaks down quickly, whereas intact lignocellulosic material rich in cellulose and hemicellulose polymers can take much longer to break down. Anaerobic microorganisms are generally unable to break down lignin, the recalcitrant aromatic component of biomass. Anaerobic digesters were originally designed for operation using sewage sludge and manures. Sewage and manure are not, however, the material with the most potential for anaerobic digestion, as the biodegradable material has already had much of the energy content taken out by the animals that produced it. Therefore, many digesters operate with codigestion of two or more types of feedstock. For example, in a farm based digester that uses dairy manure as the primary feedstock, the gas production may be significantly increased by adding a second feedstock, e. g., grass and corn (typical on farm feedstock), or various organic byproducts, such as slaughterhouse waste, fats, oils and grease from restaurants, organic household waste, etc. (typical off site feedstock). Digesters processing dedicated energy crops can achieve high levels of degradation and biogas production. Slurry only systems are generally cheaper, but generate far less energy than those using crops, such as maize and grass silage; by using a modest amount of crop material (30%), an anaerobic digestion plant can increase energy output tenfold for only three times the capital cost, relative to a slurry only system.

Ылғалдылық мөлшері

Шикізатқа қатысты екінші мәселе – ылғалдылығы. Тағам және аула қалдықтары сияқты құрғақ, жинақтауға қолайлы субстраттар, туннель тәрізді камераларда анаэробтық қорытуға жарамды. Туннельдік жүйелерде әдетте ағынды судың шығарылымы дерлік болмайды, сондықтан қорытқыш сұйықтарын шығару қиындық тудырса, осы типтегі жүйе артықшылықты болады. Материалдың ылғалдылығы жоғары болған сайын, оны энергия көп жұмсалатын бетон сорғылары мен физикалық әдістердің орнына стандартты сорғылармен өңдеу оңайырақ болады. Сонымен қатар, материалдың ылғалдылығы жоғары болса, газ өндірілу деңгейіне шаққанда көлемі мен алаңы да артады. Мақсатты шикізаттың ылғалдылығы оны өңдеу үшін қолданылатын жүйенің типіне де әсер етеді. Сұйық шикізатты жоғары қатты заттарға ие анаэробтық дигестерде пайдалану үшін, кіріс материалдың қатты заттар құрамын арттыру үшін компост сияқты көлемдік агенттер қолданылуы керек. Тағы бір маңызды фактор – кіріс материалдың көміртегі мен азот арақатынасы. Бұл арақатын микробтың өсуі үшін қажетті тағамдық тепе-теңдік деп қарастыруға болады; оптималды К:А арақатынасы 20–30:1. Көміртегінің жетіспеуі азоттың артық болуына алып келіп, қорыту процесін тежеуі мүмкін. Егер азот алынып тасталмаса, дигестер біте қалып, тиімді жұмыс істемейді. Бұл ластану мәселесі құрғақ қорыту немесе қатты күйдегі анаэробтық қорыту (SSAD) қондырғыларында туындамайды, себебі SSAD құрғақ, жинақтауға қолайлы биомассаны газ өткізбейтін камераларда (ферментерлік жәшіктер) өңдейді, онда қатты заттардың үлесі жоғары (40–60%) болады. Механикалық-биологиялық тазарту қондырғылары осы принциптерді ескере отырып жобаланады. Шикізатты алдын ала өңдеудің қажеттілігі жоғары болған сайын, өңдеуге қажетті жабдықтардың саны да артады, демек жобаның бастапқы құны да жоғарылайды. Ұлттық тағамдық емес дақылдар орталығы. Шикізаттан физикалық қорытпаларды сұрыптап немесе іріктеу арқылы алып тастағаннан кейін, материал көбінесе микробтар үшін дигестерде қол жетімді беттік ауданын арттыру және, демек, қорыту жылдамдығын арттыру үшін майдаланады, ұсақталады және механикалық немесе гидравликалық жолмен пульпаланады. Қатты заттарды ұсатуды шикізатты ауа өткізбейтін дигестерге беру үшін кескіш сорғыны пайдалану арқылы жүзеге асыруға болады, онда анаэробтық өңдеу жүргізіледі.

A second consideration related to the feedstock is moisture content. Drier, stackable substrates, such as food and yard waste, are suitable for digestion in tunnel like chambers. Tunnel style systems typically have near zero wastewater discharge, as well, so this style of system has advantages where the discharge of digester liquids are a liability. The wetter the material, the more suitable it will be to handling with standard pumps instead of energy intensive concrete pumps and physical means of movement. Also, the wetter the material, the more volume and area it takes up relative to the levels of gas produced. The moisture content of the target feedstock will also affect what type of system is applied to its treatment. To use a high solids anaerobic digester for dilute feedstocks, bulking agents, such as compost, should be applied to increase the solids content of the input material. Another key consideration is the carbon:nitrogen ratio of the input material. This ratio is the balance of food a microbe requires to grow; the optimal C:N ratio is 20–30:1. Excess N can lead to ammonia inhibition of digestion. If it is not removed, then the digesters can be blocked and will not function efficiently. This contamination issue does not occur with dry digestion or solid state anaerobic digestion (SSAD) plants, since SSAD handles dry, stackable biomass with a high percentage of solids (40 60%) in gas tight chambers called fermenter boxes. It is with this understanding that mechanical biological treatment plants are designed. The higher the level of pretreatment a feedstock requires, the more processing machinery will be required, and, hence, the project will have higher capital costs. National Non Food Crops Centre. After sorting or screening to remove any physical contaminants from the feedstock, the material is often shredded, minced, and mechanically or hydraulically pulped to increase the surface area available to microbes in the digesters and, hence, increase the speed of digestion. The maceration of solids can be achieved by using a chopper pump to transfer the feedstock material into the airtight digester, where anaerobic treatment takes place.

Субстраттың құрамы

Субстраттың құрамы биомассаны анаэробтық ыдырату арқылы алынатын метанның мөлшерін және метан өндірісінің жылдамдығын анықтайтын маңызды фактор болып табылады. Шикізаттың құрамдық ерекшеліктерін анықтауға арналған әдістер бар, ал құрамындағы қатты заттардың, элементтік және органикалық талдаулар сияқты параметрлер анаэробтық реакторды жобалау және пайдалану үшін маңызды. Метанның мөлшері субстраттың элементтік құрамы және оның ыдырау деңгейі (реакторда биогазға айналатын субстраттың үлесі) арқылы бағалануы мүмкін. Биогаздың құрамын (метан мен көмірқышқыл газының салыстырмалы үлестерін) болжау үшін көмірқышқыл газының сулы және газ фазалары арасындағы бөлінуін анықтау қажет, бұл үшін қосымша ақпарат (реактор температурасы, pH және субстраттың құрамы) мен химиялық түрлену моделі қажет. Биометанға айналу потенциалын газдың пайда болуы немесе соңғы гравиметриялық әдістер арқылы тікелей өлшеуге болады.

Қалдықтар мен ағынды суларды тазарту

Анаэробты қорыту органикалық материалға ерекше қолайлы және оны өнеркәсіптік ағынды суларды, сарқынды суларды және кәсіптік сарқынды сулардың шөгінділерін тазарту үшін кеңінен қолданады. Анаэробты қорыту – қарапайым процесс, ол теңізге төгуге, полигонға тастауға немесе жағып жоюға тиіс органикалық заттардың мөлшерін айтарлықтай азайта алады. Дамыған елдерде қатты қалдықтарды жою әдістеріне қатысты экологиялық заңнаманың күшеюі, қалдықтардың көлемін азайту және пайдалы қосалқы өнімдерді өндіру үшін анаэробты қорытуды қолдануды арттырды. Ол қалалық қалдықтардың бастапқыда бөлінген фракциясын өңдеу үшін немесе механикалық сұрыптау жүйелерімен біріктіріліп, қалдық аралас қалалық қалдықтарды өңдеу үшін пайдаланылуы мүмкін. Мұндай нысандар механикалық-биологиялық тазарту станциялары деп аталады. Егер анаэробты қорытуда өңделген шірік бұзылатын қалдықтар полигонға тасталса, олар табиғи түрде, көбінесе анаэробты жағдайда ыдырайды. Бұл жағдайда газ атмосфераға шығады. Метан көмірқышқыл газынан шамамен 20 есе күштірек болғандықтан, бұл қоршаған ортаға елеулі теріс әсер етеді. Үй шаруалық қалдықтарын жинауды жүзеге асыратын елдерде, жергілікті анаэробты қорыту станцияларын пайдалану орталық полигонға немесе жағып жою станциясына тасымалдау қажеттігін азайтуға көмектеседі. Тасымалдау көлемінің азаюы көміртегі шығарындыларын төмендетеді. Егер жергілікті анаэробты қорыту станциялары электр тарату желісіне енгізілсе, олар ұлттық желі арқылы электр энергиясын тасымалдаумен байланысты электр энергиясының жоғалуын азайтуға көмектеседі.

Электр энергиясын өндіру

Дамушы елдерде үй шаруалықтарында және фермаларда қолданылатын анаэробтық қорыту жүйелері тамақ пісіру және жарықтандыру үшін төмен құнмен энергия алу мүмкіндігін ұсынады. 1975 жылдан бастап Қытай мен Үндістан үйде тамақ пісіру және жарықтандыру үшін шағын биогаз қондырғыларын бейімдеу бойынша үлкен, мемлекеттік қолдау көрсетілген жобаларды жүзеге асырып келеді. Қазіргі уақытта дамушы елдердегі анаэробтық қорыту жобалары көміртегі шығарындыларын азайта алатынын көрсетсе, Біріккен Ұлттар Ұйымының Таза даму механизмі арқылы қаржылық қолдау ала алады. Анаэробтық қорыту қондырғыларында өндірілген метан мен энергияны, табиғи отыннан алынатын энергияны алмастыру үшін пайдалануға болады, осылайша парниктік газдардың шығарындыларын азайтуға болады, себебі биоразлаган материалдағы көміртек – көміртек айналымының бір бөлігі. Биогазды жағудан атмосфераға шығарылған көміртек, өсімдіктердің өсуі үшін жақын арада, әдетте соңғы онжылдықта, бірақ көбінесе соңғы өсу маусымында сіңірілген. Егер өсімдіктер қайтадан өсірілсе және көміртек атмосферадан қайта алынса, жүйе көміртегі нейтралды болады. Керісінше, табиғи отындағы көміртек миллиондаған жылдар бойы Жерде сақталған, оның жағылуы атмосферадағы көмірқышқыл газының деңгейін арттырады. Анаэробтық дигесторлар арқылы электр энергиясын өндіру ірі операциялар үшін тиімді, шағын шаруашылықтар үшін емес, себебі ірі операцияларда жүйелерді қаржылық жағынан тиімді ететін тыңайтқыш мөлшері жеткілікті. Ағынды суларды тазартудан алынған биогаз кейде электр энергиясын өндіру үшін газ қозғалтқышымен жұмыс істеуге қолданылады, оның бір бөлігі немесе барлығы ағынды су тазарту станциясын іске қосуға пайдаланылады. Қозғалтқыштан шығатын қалдық жылу дигесторді қыздыру үшін қолданылады. Әдетте, қалдық жылу дигесторды қажетті температураға дейін қыздыруға жеткілікті. Канализациялық қондырғылардан алынатын электр қуатының көлемі шектеулі – Ұлыбританияда мұндай электр қуатының жалпы көлемі шамамен 80 МВт, оны 150 МВт-қа дейін арттыруға болады, бұл Ұлыбританиядағы электр қуатына орташа сұранысқа (шамамен 35 000 МВт) қарағанда мардымсыз көрсеткіш. Сейізге жатпайтын қалдық биологиялық материалдардан – энергиялық дақылдар, азық-түлік қалдықтары, мал сою қалдықтары және т.б. – биогаз өндіруге мүмкіндік зор, оның қуаты шамамен 3000 МВт-қа жетеді. Мал шаруашылығының қалдықтарын және энергиялық дақылдарды пайдаланатын биогаз станциялары CO2 шығарындыларын азайтуға және электр желісін нығайтуға, сондай-ақ Ұлыбритания фермерлеріне қосымша табыс әкелуге септігін тигізеді деп күтілуде. Кейбір елдер жасыл энергия өндіруді субсидиялау үшін электр энергиясын электр желісіне беруге арналған тарифтер сияқты ынталандыру шараларын ұсынады. Калифорния штатының Окленд қаласындағы Шығыс шығанақтың коммуналдық қызметтер ауданының (EBMUD) негізгі ағынды суларды тазарту станциясында азық-түлік қалдықтары бастапқы және екінші реттік коммуналдық ағынды сулардың қатты бөліктерімен және басқа да жоғары концентрациялы қалдықтармен бірге қорытылады. Қалалық ағынды сулардың қатты бөліктерін ғана қорытумен салыстырғанда, азық-түлік қалдықтарын бірге қорытудың көптеген артықшылықтары бар. EBMUD азық-түлік қалдықтарын анаэробтық қорытудан алынған пульпаның нормаланған энергиясы коммуналдық ағынды сулардың қатты бөліктеріне қарағанда жоғары: қолданылған азық-түлік қалдығының әр құрғақ тонына 730-1300 кВт/сағ, ал коммуналдық ағынды сулардың қатты бөліктеріне 560-940 кВт/сағ.

In developing countries, simple home and farm based anaerobic digestion systems offer the potential for low cost energy for cooking and lighting. From 1975, China and India have both had large, government backed schemes for adaptation of small biogas plants for use in the household for cooking and lighting. At present, projects for anaerobic digestion in the developing world can gain financial support through the United Nations Clean Development Mechanism if they are able to show they provide reduced carbon emissions. Methane and power produced in anaerobic digestion facilities can be used to replace energy derived from fossil fuels, and hence reduce emissions of greenhouse gases, because the carbon in biodegradable material is part of a carbon cycle. The carbon released into the atmosphere from the combustion of biogas has been removed by plants for them to grow in the recent past, usually within the last decade, but more typically within the last growing season. If the plants are regrown, taking the carbon out of the atmosphere once more, the system will be carbon neutral. In contrast, carbon in fossil fuels has been sequestered in the earth for many millions of years, the combustion of which increases the overall levels of carbon dioxide in the atmosphere. Power generation through anaerobic digestors is best suited to large scale operations, rather than small farms, as large operations have the volume of manure that is able to make the systems financially viable. Biogas from sewage sludge treatment is sometimes used to run a gas engine to produce electrical power, some or all of which can be used to run the sewage works. Some waste heat from the engine is then used to heat the digester. The waste heat is, in general, enough to heat the digester to the required temperatures. The power potential from sewage works is limited – in the UK, there are about 80 MW total of such generation, with the potential to increase to 150 MW, which is insignificant compared to the average power demand in the UK of about 35,000 MW. The scope for biogas generation from nonsewage waste biological matter – energy crops, food waste, abattoir waste, etc. is much higher, estimated to be capable of about 3,000 MW. Farm biogas plants using animal waste and energy crops are expected to contribute to reducing CO2 emissions and strengthen the grid, while providing UK farmers with additional revenues. Some countries offer incentives in the form of, for example, feed in tariffs for feeding electricity onto the power grid to subsidize green energy production. In Oakland, California at the East Bay Municipal Utility District's main wastewater treatment plant (EBMUD), food waste is currently codigested with primary and secondary municipal wastewater solids and other high strength wastes. Compared to municipal wastewater solids digestion alone, food waste codigestion has many benefits. Anaerobic digestion of food waste pulp from the EBMUD food waste process provides a higher normalized energy benefit, compared to municipal wastewater solids: 730 to 1,300 kWh per dry ton of food waste applied compared to 560 to 940 kWh per dry ton of municipal wastewater solids applied.

Желіге инъекциялау

Биогаз желісіне инъекциялау – табиғи газ желісіне биогаздың енгізілуі. Шикі биогазды алдымен биометанға өңдеу қажет. Бұл өңдеу сутек сульфиді немесе силоксандар сияқты қоспаларды, сондай-ақ көмірқышқыл газын жоюды қамтиды. Осы мақсатта бірнеше технология қолжетімді, ең көп қолданылатындары – қысымды ауыстыру арқылы адсорбция (PSA), су немесе аминмен тазарту (абсорбциялық процестер) және, соңғы жылдары, мембраналық бөліну. Балама ретінде, электр энергиясы мен жылу орында өндірілуге жұмсалуы мүмкін, бұл энергияны тасымалдаудағы шығындарды азайтады. Табиғи газ тасымалдау жүйелеріндегі энергияның орташа жоғалуы 1–2% құрайды, ал ірі электр жүйелерінде энергия жоғалуы 5–8% жетеді. 2010 жылдың қазанында Didcot Sewage Works Ұлыбританияда ұлттық желіге биометан газын жеткізген алғашқы кәсіпорын болды, ол Оксфордширдегі 200-ге жуық үйді қамтамасыз етті. 2017 жылға қарай Ұлыбританияның Ecotricity электр компаниясы жергілікті өндірілген шөппен қуатталатын және 6000 үйді қамтитын биогаз стансасын іске қосуды жоспарлап отыр.

Көлік құралының отын

Жоғарыда аталған технологияларды жаңартудан кейін, биогаз (биометанға түрлендірілген) газға қосылған көліктерде отын ретінде қолданылуы мүмкін. Бұл қолданыс Швецияда өте кең таралған, онда 38 600-ден астам газбен жүретін көлік бар, және көлік газдың 60% -ы анаэробтық ыдырату станцияларында өндірілетін биометан.

Аңтимал және топырақ кондиционерлері

Қабылдау үдерісінен өткен материалдың қатты, талшықты құрауы топырақтың органикалық заттар мазмұнын арттыру үшін топырақ жағдайын жақсартушы ретінде қолданылуы мүмкін. Дигестор сұйығын тыңайтқыш ретінде пайдалануға болады, бұл топыраққа қажетті қоректік заттарды жеткізеді, ал химиялық тыңайтқыштардың өндірілуі мен тасымалдануы үшін көп мөлшерде энергия қажет. Сондықтан, жасалған тыңайтқыштарды қолдану, анаэробты дигестор сұйық тыңайтқыштарына қарағанда көміртегіне байланысты шығындарды арттырады. Испания сияқты, топырақтары органикалық заттардан тозығып кеткен елдерде, өңделген қалдықтар нарығы биогаз сияқты маңызды болуы мүмкін.

Пісіру газы

Биодигестерді пайдалану арқылы, ыдыратуға қажетті бактериялар өндіріліп, осы арқылы пісіру газы алынады. Жапырақтар, ас үй қалдықтары, тағам қалдықтары сияқты органикалық қалдықтар ұсақтағышқа түсіріліп, аз мөлшерде сумен араластырылады. Алғашқы қоспа биодигестерге жіберіледі, онда археялар оны ыдыратып пісіру газын шығарады. Бұл газ ас үй плитасына құбырлар арқылы жеткізіледі. 2 куб метрлік биодигестер 2 куб метр пісіру газын өндіруге қабілді. Бұл 1 кг сұйытылған газға балама. Биодигестерді пайдаланудың маңызды артықшылығы – органикалық тыңайтқыш ретінде қолданылатын шламның пайда болуы.

Өнімдер

Анеробикалық қорытудың негізгі үш өнімі – биогаз, шөгінді және су.

Биогаз

+ Биогаздың типтік құрамы Құрамы % Метан 50–75 Көмірқышқыл газы 25–50 Азот 0–10 Сутегі 0–1 Сутек сульфиді H2S 0–3 Оттегі 0–0 Көз: www.kolumbus.fi, 2007

Биогаз – биологиялық ыдырайтын шикізатпен қоректенетін бактериялардың соңғы қалдық өнімі (анаэробты қорытудың метаногенез сатысын археялар – бактериялардан мүлдем өзгеше филогенетикалық ағаш тармағындағы микроорганизмдер – жүзеге асырады) және негізінен метан мен көмірқышқыл газынан, аз мөлшерде сутегіден және іздік мөлшерде сутек күкіртсуынан тұрады. (Дайындалған биогаздың құрамында су буы да болады, ал су буының көлемі биогаз температурасына байланысты өзгереді). Газ әдетте дигестордің үстінде, кеңейтілген газ көпіршігінде сақталады немесе газ жинағышқа салып, орналасқан нысанға жақын жиналады. Биогаздағы метанды жылу және электр энергиясын өндіру үшін, әдетте, поршеньді қозғалтқышпен немесе микротурбинамен жағуға болады, көбінесе қосымша электр энергиясын және пайдалы жылуды дигесторларды жылытуға немесе ғимараттарды жылытуға пайдаланатын комбинирленген жүйеде. Артық электр энергиясын жеткізушілерге сатуға немесе жергілікті электр желісіне беруге болады. Анаэробты дигесторлар өндіретін электр энергиясы жаңартылатын энергия болып саналады және мемлекеттік қолдауға ие болуы мүмкін. Биогаз атмосферадағы көмірқышқыл газының концентрациясын арттырмайды, себебі газ тікелей атмосфераға шығарылмайды және көмірқышқыл газы қысқа көміртек айналымы бар органикалық көзден алынады. Биогазды отын ретінде пайдалану үшін оны тазартуға немесе "тазарту" процесінен өткізу қажет болуы мүмкін. Сутек сульфиді – шикізат құрамындағы сульфаттардан түзілетін улы зат, биогаздың іздік құрамдас бөлігі ретінде шығарылады. Ұлттық экологиялық бақылау органдары, мысалы АҚШ-тың Қоршаған ортаны қорғау агенттігі немесе Англия мен Уэльстің Қоршаған орта агенттігі, сутек сульфидін қамтитын газдардың деңгейіне қатаң шектеулер қояды. Газдағы сутек сульфидінің деңгейі жоғары болса, биогазды өңдеуге арналған жабдықтар (мысалы, аминмен газды тазарту) қажет болады, осылайша оны аймақтық қабылданған деңгейлерге дейін жеткізуге болады. Сонымен қатар, феррохлорид (FeCl2) қорыту резервуарларына қосылуы сутек сульфидінің түзілуін тежейді. Ұшпалы силоксандар да биогазды ластауы мүмкін; мұндай қосылыстар көбінесе тұрмыстық қалдықтар мен сарғыш суларда кездеседі. Бұл материалдарды шикізаттың бір бөлігі ретінде қабылдайтын қорыту қондырғыларында төмен молекулалық салмақты силоксандар биогазға өтеді. Бұл газ газ қозғалтқышында, турбинада немесе қазанда жанғанда, силоксандар кремний диоксидіне (SiO2) айналады, ол машинаның ішінде жиналады және тозуды күшейтеді. Қазіргі уақытта силоксандар мен басқа да биогаз ластаушыларын жоюдың тиімді және экономикалық тұрғыдан тиімді технологиялары бар. Кейбір жағдайларда, газды тазарту кезінде метанның тазалығын арттыру үшін, көмірқышқыл газының мөлшерін азайту арқылы және оның басым бөлігін екінші реакторда тазарту арқылы ішкі тазарту қолданылуы мүмкін. Швейцария, Германия және Швеция сияқты елдерде биогаздағы метанды көлік құралы үшін отын ретінде пайдалануға немесе газ желісіне тікелей беруге сығылуы мүмкін. Анаэробты қорытуды пайдалануға жаңартылатын электр энергиясына берілетін субсидиялар ынталандыратын елдерде бұл өңдеу әдісі аз қолданылады, себебі бұл процесте энергия қажеттілігі туындайды және сатуға қолжетімді жалпы көлем азаяды.

Biogas is the ultimate waste product of the bacteria feeding off the input biodegradable feedstock (the methanogenesis stage of anaerobic digestion is performed by archaea, a micro organism on a distinctly different branch of the phylogenetic tree of life to bacteria), and is mostly methane and carbon dioxide, with a small amount hydrogen and trace hydrogen sulfide. (As produced, biogas also contains water vapor, with the fractional water vapor volume a function of biogas temperature). The gas is normally stored on top of the digester in an inflatable gas bubble or extracted and stored next to the facility in a gas holder. The methane in biogas can be burned to produce both heat and electricity, usually with a reciprocating engine or microturbineUnreliable source: reason=domain on WP:BLACKLIST often in a cogeneration arrangement where the electricity and waste heat generated are used to warm the digesters or to heat buildings. Excess electricity can be sold to suppliers or put into the local grid. Electricity produced by anaerobic digesters is considered to be renewable energy and may attract subsidies. Biogas does not contribute to increasing atmospheric carbon dioxide concentrations because the gas is not released directly into the atmosphere and the carbon dioxide comes from an organic source with a short carbon cycle. Biogas may require treatment or 'scrubbing' to refine it for use as a fuel. Hydrogen sulfide, a toxic product formed from sulfates in the feedstock, is released as a trace component of the biogas. National environmental enforcement agencies, such as the U. S. Environmental Protection Agency or the English and Welsh Environment Agency, put strict limits on the levels of gases containing hydrogen sulfide, and, if the levels of hydrogen sulfide in the gas are high, gas scrubbing and cleaning equipment (such as amine gas treating) will be needed to process the biogas to within regionally accepted levels. Alternatively, the addition of ferrous chloride FeCl2 to the digestion tanks inhibits hydrogen sulfide production. Volatile siloxanes can also contaminate the biogas; such compounds are frequently found in household waste and wastewater. In digestion facilities accepting these materials as a component of the feedstock, low molecular weight siloxanes volatilise into biogas. When this gas is combusted in a gas engine, turbine, or boiler, siloxanes are converted into silicon dioxide (SiO2), which deposits internally in the machine, increasing wear and tear. Practical and cost effective technologies to remove siloxanes and other biogas contaminants are available at the present time. In certain applications, in situ treatment can be used to increase the methane purity by reducing the offgas carbon dioxide content, purging the majority of it in a secondary reactor. In countries such as Switzerland, Germany, and Sweden, the methane in the biogas may be compressed for it to be used as a vehicle transportation fuel or input directly into the gas mains. In countries where the driver for the use of anaerobic digestion are renewable electricity subsidies, this route of treatment is less likely, as energy is required in this processing stage and reduces the overall levels available to sell.

Азық-түлік

Дигестат – микроорганизмдер пайдалана алмайтын, дигестерге бастапқы материал ретінде түсетін қалдықтардың қатты бөлігі. Оған сондай-ақ дигестердегі өлген бактериялардың минералданған қалдықтары да кіреді. Дигестат үш түрде болуы мүмкін: талшықты, сұйық немесе осы екі фракцияның араласуынан пайдалатын балшықтық қоспа. Екі сатылы жүйелерде әртүрлі пісіру резервуарларынан әртүрлі дигестаттар шығады. Бір сатылы жүйелерде екі фракция біріктіріледі және қажет болған жағдайда, қосымша өңдеу арқылы бөлінеді. Екінші қосалқы өнім (қышқылдық дигестат) – тұрақты, органикалық материал, негізінен лигнин мен целлюлозадан тұрады, сонымен қатар өлген бактерия жасушаларының матрицасында әртүрлі минералды компоненттер де бар; кейбір пластик кездесуі мүмкін. Бұл материал тұрмыстық компостқа ұқсас және оны осы ретінде немесе төмен сапалы құрылыс материалдарын, мысалы, талшықты тақтаны жасау үшін қолдануға болады. Қатты дигестатты этанол өндірі үшін шикізат ретінде де пайдалануға болады. Үшінші өнім – қоректік заттарға бай сұйық (метандық дигестат), оны өңделетін материалдың сапасына байланысты тыңайтқыш ретінде қолдануға болады.

Қалдық су

Анаэробты қорыту жүйелерінің соңғы нәтижесі – су, ол өңделген бастапқы қалдықтардың ылғалдылығынан және қорыту жүйелеріндегі микробиологиялық реакциялар барысында түзілген судан шығады. Бұл су дигестаттан су шығару кезінде бөліне алады немесе дигестаттан бастапқыда бөлек болуы мүмкін. Анаэробты қорыту орнатылысынан шығатын сарқынды судың биохимиялық оттегіге қажеттілігі (BOD) және химиялық оттегіге қажеттілігі (COD) жоғары болады. Бұл көрсеткіштер сарқынды судың реактивтілігін көрсетеді және оның ластау қабілетін білдіреді. Бұл материалдың бір бөлігі "қатты КОҚ" деп аталады, яғни анаэробты бактериялар оны биогазға айналдыра алмайды. Егер бұл сарқынды су тікелей су қоймаларына құйылса, ол эвтрофикацияға алып келуі мүмкін. Сондықтан сарқынды суды қосымша тазалау қажет. Мұндай тазалау әдетте тотығу кезеңінен тұрады, онда ауа су арқылы тізбектелген реакторларда немесе кері осмостық установкада өткізіледі.

Тарих

Газды өндіруге ғылыми қызығушылық органикалық заттардың табиғи ыдырауынан туындаған XVII ғасырдан басталады. Ол кезде Роберт Бойль (1627-1691) және Стивен Хейлс (1677-1761) өзендер мен көлдердің шөгінділерін қозғағанда тұтанатын газ бөлінетінін байқады. 1778 жылы итальян физигі Алессандро Вольта (1745-1827), электрохимияның негізін қалаушы, осы газды метан екенін ғылыми тұрғыдан анықтады. 1808 жылы сэр Хамфри Дэви ірі қара малдың тыңайтқыштарынан шығатын газда метан бар екенін дәлелдеді. Алғашқы анаэробты дигестер 1859 жылы Үндістанның Бомбей қаласындағы мәйекті аурулар колониясында салынды. 1895 жылы технологияны Эксетерде (Англия) жетілдірді, онда газды өндіру үшін септик резервуар пайдаланылды. 1904 жылы Англияда Лондондағы Хэмптон қаласында тұнбалау және шламды өңдеуге арналған бірінші екі мақсатты резервуар орнатылды. ХХ ғасырдың басында анаэробты ас қорыту жүйелері қазіргі технологияға ұқсас бола бастады. 1906 жылы Карл Имхофф Имхофф резервуарын жасады – анаэробты дигестердің ерте түрі және ХХ ғасырдың басындағы қалдық суларды тазарту жүйесінің үлгісі. 1920 жылдан кейін жабық резервуарлар жүйесі бұрын кең таралған анаэробты лагуналарды – ұшқыш қатты заттарды өңдеу үшін қолданылатын топырақ алаптарын – алмастыра бастады. Анеробикалық ас қорытуды зерттеу 1930 жылдары қарқынды жүрді. Бірінші дүниежүзілік соғыс кезінде биоотын өндірісі баяулады, себебі мұнай өндірісі өсіп, оның қолданылуы анықталды. Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде отын тапшылығы анаэробты ас қорытуды қайтадан танымал еткенімен, соғыс аяқталғаннан кейін технологияға деген қызығушылық қайтадан төмендеді. Сол сияқты, 1970 жылдардағы энергетикалық дағдарыс анаэробты ас қорытуға қызығушылықты жаңартты. 2014 жылы Ұлыбританияда 259 нысан жұмыс істеді, ал 2019 жылға қарай 500 жоба іске қосылмақ. 2012 жылы АҚШ-та 34 штатта 191 зауыт жұмыс істеді. Бұл елдерде қабылдау деңгейінің өзгешелігін саясат түсіндіруге болады. Германияда 1991 жылы жаңартылатын энергияны өндіруге инвестицияларды өтеуді қамтамасыз ететін, FIT деп аталатын тарифтер қабылданды. Нәтижесінде 1991-1998 жылдар аралығында Германиядағы анаэробты дигестерлер саны 20-дан 517-ге дейін өсті. 1990 жылдардың соңында Германиядағы энергия бағасы өзгерді және инвесторлар нарықтың әлеуетіне күмәндана бастады. Германия үкіметі 2000-2011 жылдар аралығында FIT-ті төрт рет өзгерту арқылы жауап берді, тарифтерді көбейтіп, анаэробты ас қорытудың тиімділігін арттырды, нәтижесінде биогаз өндірісі сенімді табысқа ие болды және бүкіл елде жоғары қабылдау деңгейі сақталды. Теифи өзені, Афон Ллинфи және адам өміріне келтірілген залал (мысалы, Авонмут жарылысы). АҚШ-та анаэробты дигестерлердің жарылыстары болды (Джей, Мэн, Пикселл арнайы шешімдерінің Андроскоггин фабрикасы; Пенсакола (Кантонмент), 22 қаңтар 2017 жыл (Камыр дигестрінің жарылысы); EPDM сәтсіздігі, 2013 жылдың наурызы, Орегон штатының Оумсвилл қаласы; 1987 жылдың 6 ақпанында Пенсильваниядағы ағынды суларды тазарту зауытында екі жұмысшы ағынды суларды қайта құйып жатқанда жарылыс болды, нәтижесінде 30 тонналық жүзетін қақпақ көтеріліп, екі жұмысшы да бірден қаза тапты), Ұлыбританияда (мысалы, Авонмут және Харпер Адамс колледжінде, Ньюпорт, Шропшир), сондай-ақ Еуропада 2005 және 2015 жылдар аралығында биогаз зауыттарында 800-ге жуық апат болды, мысалы, Францияда (Сен-Фарге) (олардың көпшілігі адам халқы үшін тікелей салдарға ие болған жоқ). Бір дереккөзге сәйкес, бақытымызға орай, "олардың оннан азы адамдарға әсер етті", мысалы, Германиядағы Радерестедт оқиғасы (4 адам қаза тапты). Қауіпсіздік талдаулары 2016 жылы AD-лерге қатысқан 169 апаттың дерекқорын құрастырған зерттеуді қамтыды.

Reported scientific interest in the manufacturing of gas produced by the natural decomposition of organic matter dates from the 17th century, when Robert Boyle (1627 1691) and Stephen Hales (1677 1761) noted that disturbing the sediment of streams and lakes released flammable gas. In 1778, the Italian physicist Alessandro Volta (1745 1827), the father of electrochemistry, scientifically identified that gas as methane. In 1808 Sir Humphry Davy proved the presence of methane in the gases produced by cattle manure. The first known anaerobic digester was built in 1859 at a leper colony in Bombay in India. In 1895, the technology was developed in Exeter, England, where a septic tank was used to generate gas for the sewer gas destructor lamp, a type of gas lighting. Also in England, in 1904, the first dual purpose tank for both sedimentation and sludge treatment was installed in Hampton, London. By the early 20th century, anaerobic digestion systems began to resemble the technology as it appears today. In 1906, Karl Imhoff created the Imhoff tank; an early form of anaerobic digester and model wastewater treatment system throughout the early 20th century. After 1920, closed tank systems began to replace the previously common use of anaerobic lagoons – covered earthen basins used to treat volatile solids. Research on anaerobic digestion began in earnest in the 1930s. Around the time of World War I, production from biofuels slowed as petroleum production increased and its uses were identified. While fuel shortages during World War II re popularized anaerobic digestion, interest in the technology decreased again after the war ended. Similarly, the 1970s energy crisis sparked interest in anaerobic digestion. In the United Kingdom, there were 259 facilities by 2014, and 500 projects planned to become operational by 2019. In the United States, there were 191 operational plants across 34 states in 2012. Policy may explain why adoption rates are so different across these countries. Feed in tariffs in Germany were enacted in 1991, also known as FIT, providing long term contracts compensating investments in renewable energy generation. Consequently, between 1991 and 1998 the number of anaerobic digester plants in Germany grew from 20 to 517. In the late 1990s, energy prices in Germany varied and investors became unsure of the market's potential. The German government responded by amending FIT four times between 2000 and 2011, increasing tariffs and improving the profitability of anaerobic digestion, and resulting in reliable returns for biogas production and continued high adoption rates across the country. River Teifi, Afon Llynfi, and loss of human life (e. g. Avonmouth explosion)

There have been explosions of Anaerobic Digesters in the US (Jay, Maine Pixelle Specialty Solutions' Androscoggin Mill; Pensacola (Cantonment) 22 January 2017 (Kamyr digester explosion); EPDM failure March 2013 Aumsville, Oregon; February 6, 1987, Pennsylvania two workers at a wastewater treatment plant were re draining a sewage digester when an explosion lifted the 30 ton floating cover, killing both workers instantly; Southwest Wastewater Treatment Plant in Springfield, Missouri), in the UK (for example at Avonmouth and at Harper Adams College, Newport, Shropshire), plus In Europe, there were about 800 accidents on biogas plants between 2005 and 2015, e. g. in France (Saint Fargeau) (though few of them were 'serious' with direct consequences for the human population). Fortunately, according to one source, 'less than a dozen of them had consequences on humans' for example, the incident at Rhadereistedt, Germany (4 dead). Safety analyses have included a 2016 study compiled a database of 169 accidents involving ADs.