ก๊าซชีวภาพ คืออะไร ?

ก๊าซชีวภาพ (Biogas) คือ ผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติจากกระบวนการย่อยสลายสารอินทรีย์ด้วยวิธีทางชีววิทยา (Biological Treatment) ในสภาวะที่ไร้อากาศ (Anaerobic Digestion)ก๊าซชีวภาพมีก๊าซมีเทน (CH4) และก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) เป็นองค์ประกอบหลัก ส่วนก๊าซอื่นๆ เช่น ก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H2S) ก๊าซแอมโมเนีย และก๊าซไฮโดรเจน จะมีปริมาณเล็กน้อย เนื่องจากก๊าซมีเทนเป็นก๊าซที่ให้ค่าพลังงานความร้อนสูง โดยสามารถให้พลังงานความร้อนได้สูงถึงประมาณ 9,000 กิโลแคลอรี/ลบ.ม. และโดยปกติก๊าซชีวภาพจะมีก๊าซมีเทนอยู่มากกว่า 60% จึงสามารถนำก๊าซชีวภาพไปใช้ประโยชน์ในรูปของพลังงานได้ เช่น เผาเพื่อใช้ประโยชน์จากความร้อนโดยตรง ใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับขับเคลื่อนปั๊มน้ำหรือเครื่องยนต์ หรือเป็นเชื้อเพลิงในการผลิตกระแสไฟฟ้า เป็นต้น

โดยทั่วไปก๊าซชีวภาพจะประกอบไปด้วยก๊าซหลายชนิด ส่วนใหญ่เป็น 
• ก๊าซมีเทน (CH4)  ประมาณ 50-70%
• ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ประมาณ 30-50%
• ส่วนที่เหลือเป็นก๊าซอื่นๆ เช่น แอมโมเนีย (NH3) ไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H2S) และไอน้ำ (H2O) เป็นต้น บางครั้งอาจพบปริมาณก๊าซ H2S สูงถึง 1% (10,000 ppm, part per million) ในกรณีที่น้ำเสียนั้นมีองค์ประกอบของสารซัลเฟต (SO4) สูง

คุณสมบัติก๊าซชีวภาพ

        ในการนำก๊าซชีวภาพมาใช้ประโยชน์ด้านพลังงาน ค่าพลังงานที่ได้จากก๊าซชีวภาพจะขึ้นกับสัดส่วน (%) ของก๊าซมีเทนที่มีอยู่ในเนื้อก๊าซชีวภาพ ซึ่งมีคุณสมบัติทั่วไป ดังนี้

คุณสมบัติก๊าซชีวภาพ	ค่า
ค่าความร้อน (Heating Value)	21.5 MJ/m3  (อ้างอิงที่ CH4 60%)
ความเร็วเปลวไฟ	25 cm/s
อัตราส่วนอากาศต่อเชื้อเพลิงในการเผาไหม้ทางทฤษฎี (A/F)	6.19 m3-air/m3-gas
อุณหภูมิเผาไหม้ในอากาศ	650 deg C
อุณหภูมิจุดติดไฟของ CH4	600 deg C
ค่าความจุความร้อน (Cp)	1.6 kJ/m3-deg C
ความหนาแน่น	1.15 kg/m3

          โดยศักยภาพในการผลิตก๊าซชีวภาพของน้ำเสียจากแหล่งต่างๆ จะแตกต่างกันไปตามลักษณะของสารอินทรีย์ที่มีอยู่ในน้ำเสียแต่ละชนิด ซึ่งประมาณได้ดังนี้

แหล่งของน้ำเสีย	ปริมาณน้ำเสีย (ลบ.ม.)	ความสามารถผลิตก๊าซชีวภาพ (ลบ.ม.)
ฟาร์มสุกร	1	3.5
โรงฆ่าสัตว์	1	0.7
โรงงานแป้งข้าวเจ้า	1	2.4
โรงงานแป้งมันสำปะหลัง	1	7
โรงงานสกัดน้ำมันปาล์มดิบ	1	15

ก่อนนำก๊าซชีวภาพไปใช้งาน ต้องทำอะไรก่อนหรือไม่
      การปรับปรุงคุณภาพก๊าซชีวภาพ (Gas Purification) ก่อนการนำไปใช้งานมีข้อที่จอรจะพิจารณาดังนี้
      2.1 การดักน้ำในท่อส่งก๊าซชีวภาพ
      ปกติแล้วก๊าซชีวภาพที่ผลิตได้มักจะมีความชื้นสูงเกือบถึงจุดอ่มตัว เมื่อก๊าซชีวภาพไหลผ่านท่อส่งก๊าซที่ฝังอยู่ในดินที่มีอุณหภูมิต่ำมักจะทำให้ความชื้น(ไอน้ำ) ในก๊าซชีวภาพกลั่นตัวเป็นหยดน้ำและสะสมจนเกิดเป็นอุปสรรคในการส่งก๊าซไปตามท่อได้ ดังนั้นต้องมีการติดตั้งชุดดักน้ำก่อนนำก๊าซชีวภาพไปใช้งาน
      2.2 ปรับลดปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2)
      การปรับลดปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) จากก๊าซชีวภาพนี้จะปฏิบัติก็ต่อเมื่อมีความจำเป็น เช่น ในกรณีที่ก๊าซชีวภาพที่ได้มีสัดส่วนของก๊าซมีเทน (CH4) ต่ำมากจนอยู่ในระดับที่จุดไฟติดยาก คือประมาณเปอร์เซ็นต์ CH4 น้อยกว่า 45 เปอร์เซ็นต์ แต่ในระบบผลิตก๊าซชีวภาพสำหรับฟาร์มสุกรนั้นไม่มีปัญหาในเรื่องนี้ ดังนั้นการลดปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) จึงไม่จำเป็น
      2.3 การปรับลดก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H2S)
      การปรับลดก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H2S) ที่ปนเปื้อนในก๊าซชีวภาพนั้นมีคุณสมบัติเป็นก๊าซพิษและเมื่อสัมผัสกับน้ำหรือไอน้ำจะเปลี่ยนสภาพเป็นกรดซัลฟูริค (H2SO4) ซึ่งเป็นสาเหตุของฝนกรดหรือไอกรดที่สามารถกัดกร่อนโลหะและวัสดุอุปกรณ์ได้ ดังนั้นการลดปริมาณก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H2S) ในก๊าซชีวภาพก่อนการนำไปใช้ประโยชน์นั้นจะเป็นผลดีต่อสิ่งแวดล้อมโดยทั่วไปและจะช่วยยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์ใช้ก๊าซด้วย

เทคโนโลยีชีวภาพ >> ก๊าซชีวภาพ คือ