2.2.1. Khỏi niệm về biogas

Biogas hay khí sinh học là sản phẩm của quá trình lên men phân động vật và các phế thải hữa cơ khác. Thành phần chủ yếu của biogas gồm khoảng 50-70% Metan và 30 - 45% CO¬¬¬¬¬¬2 và một phần nhỏ chất lưu huỳnh. H2 O2 H2S N2

Tỷ lệ giữa các chất trong hỗn hợp phụ thuộc vào loại nguyên liệu và diễn biến của quá trình sinh học.

Mêtan (CH4) là thành phần chủ yếu của khí sinh học. Nó là chất khí không màu, không mùi và nhẹ bằng nửa không khí, ít hòa tan trong nước. ở áp suất khí quyển, mêtan hóa lỏng ở nhiệt độ -161,50c.

Khi Mêtan cháy sẽ tạo ra ngọn lửa màu lơ nhạt và tỏa nhiều nhiệt lượng

CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O + 882 kJ

Quá trình lên men các phế thải hữa cơ để tạo thành biogas gồm ba giai đoạn sau:

Giai đoạn 1: Dưới tác dụng của ezin thủy phân các chất hữa cơ lớn được phân giải thành các chất hữa cơ phân tử nhỏ như axit béo, axit amin

Giai đoạn 2: Dưới tác dụng của vi khuẩn tạo axit các chất hữa cơ phân tử nhỏ được phân giải thành các axit béo dễ bay hơi.

Giai đoạn 3: Các axit béo dễ bay hơi được chuyển hóa thành khí CH4 và khí CO2 nhờ các vi khuẩn sinh mêtan (Methanogen).

Trong 3 giai đoạn trên thì giai đoạn thứ 2 và giai đoạn thứ 3 xảy ra dưới điều kiện yếm khí chặt chẽ (kín hoàn toàn). Còn ở giai đoạn 1 thì nguyên liệu được ủ ở bể hở. Do đó quá trình lên men các chất thải hữu cơ có thể chia thành 2 pha: pha không kỵ khí (giai đoạn 1) và pha kỵ khí (gồm giai đoạn 2 và giai đoạn 3). Do vậy để tạo ra khí sinh học người ta thường thiết kế hầm ủ cho cả 2 pha của quá trình lên men (2 pha hỗn hợp hoặc có vách ngăn 2 pha) hoặc hầm ủ nguyên liệu ở bể hở khoảng 1 tuần cho pha không kỵ khí rồi mới chuyển xuống hầm kín.