환경 및 에너지 잠재력

슬러리, 분뇨, 닭 배설물의 발효는 메탄을 에너지 생산에 활용함으로써 온실가스 배출 감소에 크게 기여합니다. 이를 통해 개방형 저장 탱크에서 발생할 수 있는 배출을 방지할 수 있습니다. 더 나아가, 이러한 원자재를 바이오가스 플랜트에서 활용하면 암모니아 손실이 감소하고 비료 생산을 위한 영양소 농도가 최적화되어 원예 및 기타 분야에서 상업적 활용을 촉진할 수 있습니다. 이러한 원자재로부터 생산된 메탄은 효율적으로 전기와 열로 전환될 수 있으며, 특히 산업 고객들의 에너지 공급을 지원하는 데 중요한 역할을 합니다.

바이오가스 생산에 영향을 미치는 요인

1. 동물의 종: 슬러리와 분뇨의 구성 및 특성은 동물의 종에 따라 달라집니다. 소 분뇨는 고형물 함량이 높아 가스 생산에 적합한 반면, 닭 분뇨는 높은 영양소 함량 덕분에 비료 생산에 유리한 장점을 제공합니다.
2. 사료의 품질: 영양 성분은 동물의 사료 방식에 크게 좌우됩니다. 사료의 단백질 함량이 높으면 슬러리의 질소 함량이 증가하고, 섬유질 함량이 높은 사료는 탄수화물 함량을 증가시킵니다. 이러한 차이는 산업 발효 과정에서 결정적인 역할을 합니다.
3. 저장 조건: 개방형 슬러리 탱크는 암모니아 손실을 초래하여 슬러리의 농도를 변화시킵니다. 밀폐형 탱크와 덮개가 있는 저장 시설은 이러한 손실을 최소화하고 발효에 적합한 최적의 조건을 유지하는 데 도움을 줍니다.

경제적 이점 및 수익성

슬러리, 분뇨, 닭 배설물의 활용을 위한 바이오가스 플랜트는 긴 수명과 낮은 운영 비용을 갖추고 있어 특히 산업용으로 안정적이고 지속 가능한 투자 대상이 됩니다. 정교한 발효 기술 덕분에 산업과 상업 분야는 에너지 절약의 혜택을 누릴 수 있으며 환경에 미치는 영향을 줄일 수 있습니다.

TEWE의 맞춤형 플랜트 설계는 슬러리와 분뇨의 산업적 활용에 대한 구체적인 요구 사항을 충족하도록 설계되었습니다. 용량, 고형물 함량, 재료 특성과 같은 요소들은 이러한 원자재의 효율적이고 지속 가능한 활용을 보장하고 상업적 에너지 생산이 지속적으로 이루어지도록 하기 위해 체계적으로 조정됩니다.

슬러리와 분뇨를 발효하는 데 중요한 구성 요소는 무엇인가요?

바이오가스 플랜트에서 슬러리와 분뇨를 발효하는 데는 여러 필수 구성 요소가 필요합니다. 이러한 천연 원자재는 우수한 에너지 효율 덕분에 특히 가치가 높으며, 이는 온실가스 배출 감소에 기여합니다. 다음은 바이오가스 생산에서 가장 중요한 구성 요소와 그 역할에 대한 개요입니다:

슬러리와 분뇨의 유기물

슬러리와 분뇨에 포함된 유기물은 탄수화물, 단백질, 지방을 포함하고 있으며, 이는 미생물에 의해 분해되어 바이오가스를 방출합니다. 유기물 함량은 가스 생산량에 직접적인 영향을 미칩니다. 유기물이 많을수록 더 많은 에너지를 추출할 수 있습니다. 이러한 기질은 발효가 비교적 용이하기 때문에 바이오가스 플랜트에 이상적입니다.

미생물

박테리아와 고세균과 같은 미생물은 발효 과정의 핵심 동력입니다. 그들은 여러 단계를 거쳐 유기물을 분해합니다.

• 가수분해: 첫 번째 단계에서 큰 분자는 아미노산과 당과 같은 작은 구성 요소로 분해됩니다.

  • 산생성: 유기산과 알코올이 생성됩니다.
  • 아세트산생성: 이러한 생성물은 이제 아세트산, 수소, 이산화탄소로 전환됩니다.
  • 메탄생성: 메탄 박테리아는 아세트산과 수소를 메탄(CH₄)과 이산화탄소(CO₂)로 전환합니다. 이들은 바이오가스의 주요 구성 요소입니다.

영양소 비율과 탄소:질소(C:N) 비율

균형 잡힌 탄소:질소(C:N) 비율은 안정적인 발효에 필수적입니다. 슬러리와 가축분뇨는 발효조 내 미생물 활동을 지원하고 효율적인 가스화를 촉진하는 이상적인 C:N 비율을 가지고 있습니다. 질소는 미생물 세포 형성에 필요하며, 탄소는 에너지원으로 작용합니다.

수분 함량

가축분뇨와 슬러리의 수분 함량은 공정 안정성에 영향을 미칩니다. 이상적으로, 수분 함량은 약 90% 정도여야 균질한 기질 혼합을 보장하고 미생물에게 이상적인 환경을 조성할 수 있습니다. 균형 잡힌 수분 비율은 발효조 내 열 전달을 개선하고 발효 과정이 정체되는 것을 방지합니다.

pH (산도)

pH 값은 발효 과정에서 중요한 제어 요인입니다. 바이오가스 플랜트의 미생물은 pH 6.5에서 7.5 사이에서 가장 효율적으로 작동합니다. 슬러리와 가축분뇨는 종종 안정적인 메탄 생산에 이상적인 pH를 자연적으로 가지고 있습니다. 발효조의 pH를 정기적으로 점검하면 원활한 운영을 보장할 수 있습니다.

온도

최적의 발효 온도는 중온성 범위(35–40 °C) 또는 고온성 범위(50–55 °C)입니다. 슬러리와 가축분뇨는 특히 중온성 온도에 잘 반응하며, 이는 미생물의 활동을 촉진하고 메탄 형성을 가속화합니다.

수리학적 체류 시간(HRT)

수리학적 체류 시간(HRT)은 슬러리와 가축분뇨가 발효조에서 완전히 생분해되기 위해 머물러야 하는 기간을 의미합니다. 슬러리와 가축분뇨의 경우, HRT는 보통 15–30일이며, 이는 지속적인 바이오가스 생산을 보장하고 유기 성분을 효율적으로 전환합니다.

가스화 및 가스 수율

슬러리와 가축분뇨는 특히 메탄을 중심으로 안정적이고 지속적인 가스 생산을 제공합니다. 슬러리만으로는 메탄 수율이 특히 높지 않지만, 가축분뇨를 추가하면 가스 수율이 크게 증가합니다. 두 기질 모두 안정적인 에너지 생산에 의존하는 바이오가스 플랜트에 이상적입니다.

잔류물 및 소화잔여물

발효 과정 후에는 영양이 풍부한 소화잔여물이 남으며, 이는 농업 비료로 활용할 수 있습니다. 이러한 잔류물은 토양 품질을 개선하고 슬러리와 가축분뇨의 지속 가능한 활용을 보장합니다.