Szegedi Tudományegyetem Ahol tudás és szándék találkozik

Tudásportál  --  Tudásportál  --  Tudomány és Innováció
Hogyan működik a biogázerőmű?

30–40 tagból álló mikrobaközösség „dolgozik” a biogázerőművekben. A Szeged határában idén tavasszal megépülő létesítmény működésének általános és egyedi jellemzőiről Kovács Kornél professzort kérdeztük.

Cukorcirok és csicsóka az újítás. Ipari léptékben próbálhatják majd ki a szegedi kutatók nemzetközi védettséget élvező redukáló szeres szabadalmukat a helyi biogázüzemben. Ez lesz az egyik egyedi jellemzője az itteni létesítménynek. Induláskor a sertés hígtrágya és a silókukorica keverékére alakul ki a „baciközösség”, mint sok más hasonló helyen a világban. Újdonság lesz viszont, hogy a szegedi kutatók kísérleti eredményeit is hasznosítják majd. Ennek érdekében két darab, 100-100 köbméteres kísérleti üzemet szeretnének építeni a szegedi biogázerőmű mellé, hogy ötleteiket kipróbálhassák „fél üzemi” méretben is. Ugyanis a szegedi kutatók már tudják: a silókukorica alkalmazásánál bőségesebb biogázt eredményezne a cukorcirok és a csicsóka. A technológia ilyen irányú fejlesztésével növelhető a biogáztermelés gazdaságossága. A szegedi tapasztalatokat most egy határ menti együttműködési pályázattal a Vajdaságban is hasznosítani tervezik.

– Miként lehet energiaforrás például a sertés hígtrágya? A szerves anyagok nagyobb molekulák, s ezek szén-szén kötéseiben kémiai energia tárolódik. Erre az energiaforrásra van szükségük a mikrobáknak, ezért elszakítják ezeket a szén-szénkötéseket. Amikor ez megtörténik, felszabadul a benne tárolt kémiai energia, amit hasznosít a mikroba arra, hogy a saját életfolyamatait fenntartsa – magyarázza Kovács Kornél, az SZTE Természettudományi és Informatikai Kar Biológus Tanszékcsoportját és Biotechnológiai Tanszékét vezető professzor.

– Hogyan keletkezik a biogáz? Nem képes minden mikroba minden egyes szén-szénkötést felhasítani, ezért egy csapat dolgozik együtt – munkamegosztásban. Legalább 30–40 mikrobaféleség él egy-egy közösségben. Egy kiskanálnyi fermentorlében több tízmillióan hemzsegnek. Ezek arra hangolják össze működésüket, hogy minél hatékonyabban lebontsák a környezetükben lévő szerves anyagokat – teszi elképzelhetővé a „bacik” munkáját a professzor. – A tevékenységük végeredménye – amikor már nem marad szén-szén kötés, számukra lényegtelen – a biogáz, amely nem más, mint metán és széndioxid keveréke.

Kovacs_Kornel_biogazeromus
Kovács Kornél mini biogázerőmű-laborja. A professzor szeretné, ha két 100 köbméteres kísérleti üzem épülhetne a szegedi biogázerőmű mellé. Fotó: Schmidt Andrea

– Mióta ismerjük ezt a zöld energiát? A jelenséget több száz éve megfigyelték: ha levegőmentes környezetbe szerves anyagok kerülnek, akkor azok lebomlanak, s valamiféle gáz keletkezik. Persze kezdetben nem tudták, hogy ezt baktériumok „termelik”. A keletkező biogázt 150–200 éve kezdték például világításra használni – néz vissza a kutató. A biogáz rohamosabb elterjedése az 1900-as évektől számítható.

– Mi az, amit a megfigyeléshez hozzátesz a tudós? A fentebb vázolt alapjelenség a természetben magától kialakul. De önmagában az a tény, hogy az embereknek fontos végtermék, a biogáz a „bacik” számára nem kívánatos, felveti azt a lehetőséget, hogy próbáljuk megérteni a mikrobaközösség működését. Hiszen az úgy alakítja ki belső szabályait, hogy lehetőleg minden egyes mikrobatag „túléljen”, miközben „jól érzi magát”. Ezért e körülmények nem egyeznek meg a maximális biogáz-termelési feltételekkel. Mi azokat a szűk keresztmetszeteket keressük, amelyek azt teszik lehetővé a mikrobáknak, hogy „jól érezzék magukat”, de amelyeket ha kitágítunk, akkor szorgosabb munkára lehet őket ösztökélni.

– E téren mi a szegedi kutatók eredménye? Egyik, ma már nemzetközi szabadalommal védett felismerésünk, hogy valahol a folyamat vége felé serénykedő „baciknak” szükségük van redukáló szerre. Vannak ott persze olyan másfajta mikrobák, amelyek ezt meg tudják termelni. A „redukálószer-termelő és a -fogyasztó baciknak” az aránya a természetes közösségben eltolódott a második javára. Ha ehhez a társasághoz hozzáadunk egy olyan mikrobát, amely ezt az egyensúlyt eltolja, akkor a „fogyasztók” jobban „jóllaknak”, mert több ilyen redukáló szer áll rendelkezésükre a rendszerben. Ezért felgyorsul az egész biogáztermelő folyamat. Ez a mikrobák közti kommunikációs folyamat – például, hogy melyik „baciból” épp hány van, s ezeknek milyen az aktivitása és dominanciája – csak 10–12 éve, az akkortól elterjedt molekuláris biológia eszközeivel tanulmányozható.

Zöld energia

1 megawattos teljesítményű lesz a szegedi biogázerőmű. Ezzel egy kisebb falu energiaigénye fedezhető. A megújuló energiahordozók ma még nem versenyképesek a földgázzal és a kőolajjal szemben. Ám Kovács Kornél szerint a folyamat 5–10 éven belül biztosan megfordul, ezért – mint a Magyar Biogáz Egyesület vezetője is – örül annak, hogy biogázerőművek építésével Magyarország csatlakozik a jövőbe néző okos térségekhez.

 

 uszt_logo_rgb Infoblokk3_ESZA_egyes