Anaerobe vergisting is in eerste plaats een microbiologisch fermentatieproces waarbij complexe moleculen afgebroken worden tot eenvoudiger producten zoals alcohol, CO2, CH4, vluchtige vetzuren, e.d. In de praktijk wordt dit proces gebruikt om brood te laten gisten, bier te maken, maar eveneens biogas. Dit biogas kan dan energetisch gevaloriseerd worden door verbranding met productie van warmte en/of elektriciteit.
Biogas is niet nieuw. Dat uit de afbraak van organisch materiaal brandbaar gas komt, is al reeds langer geweten. De Assyriërs zouden hun badwater hiermee verhitten. Gas dat uit moerassen opborrelde, werd aanzien als geesten. In China en India zijn de rurale toepassingen al zeer lang gewone praktijk. Volta deed wetenschappelijke vaststellingen en tijdens de 2de wereldoorlog was er sterke interesse voor de techniek in het Westen. Tijdens de oliecrisis van de jaren '70 werden grote commerciële installaties in Europa (vnl. Duitsland) in gebruik genomen.
Een microbieel proces
Via vergisting zet een consortium van verschillende soorten micro-organismen biomassa en organisch afval om naar biogas, een mengsel van methaan (CH4), koolstofdioxide (CO2), en kleinere bestanddelen (H2O, H2S, NH3, . . . ). Methaan is een energiedragend gas dat in een verbrandingsmotor kan worden omgezet naar stroom, warmte of mechanische arbeid.
Het anaerobe vergistingsproces bestaat uit een reeks opeenvolgende metabolische processen die in vier fasen op te delen zijn: hydrolyse, acidogenese, acetogenese en methanogenese.
Schematische voorstelling van de anaerobe fermentatie
De biomassa wordt door het hydrolyseproces afgebroken tot wateroplosbare organische bestanddelen. Dit is een traag proces dat beïnvloed wordt door de pH en verblijftijd in de reactor. Hydrolyse gebeurt extracellulair door enzymen die afgescheiden zijn door de bacteriën. Als tweede stap vindt verzuring plaats. De organische componenten worden hierdoor verder afgebroken tot vluchtige vetzuren (vb. azijnzuur, melkzuur, boterzuur) en alcoholen (vb. ethanol). Tijdens de acidogenese worden de resten zuurstofgas opgebruikt door facultatief anaerobe bacteriën. Op die manier wordt een anaeroob milieu gecreëerd dat noodzakelijk is voor de anaerobe methaanbacteriën. In de derde stap, de acetogenese, worden de intermediaire producten door acetogene bacteriën verder afgebroken tot azijnzuur, H2 en CO2. In de laatste stap wordt methaan gevormd. De methaanproductie komt tot stand door de inwerking van methaanbacteriën die het azijnzuur splitsten of CO2 reduceren met waterstofgas. Het is van belang om dit proces in de vergister goed op te volgen. Al deze biologische omzettingsprocessen moeten nauw aan elkaar gekoppeld blijven tijdens het volledige proces. Zoniet kan onder andere verzuring van de vergister optreden waardoor een stabiele omzetting uitblijft.
Voordelen
De productie van biogas en biomethaan brengt verschillende voordelen met zich mee. Deze voordelen kunnen opgedeeld worden in sociale, ecologische en economische voordelen.
