Biogaz nazywany pierwotnie gazem błotnym lub bagiennym ze względu na miejsce naturalnego wydzielania jakim są bagna. Często nazywany jest również gazem wysypiskowym, ponieważ powstaje na składowiskach odpadów komunalnych.
Biogaz to niekonwencjonalne paliwo produkowane z materii organicznej w warunkach beztlenowych w procesie fermentacji metanowej gdzie głównym składnikiem jest metan. Metan to chemiczny związek organiczny wykorzystywany jako gaz opałowy w przemyśle energetycznym, silnikach samochodowych oraz gospodarstwach domowych. Biogaz w porównaniu z gazem ziemnym w swym składzie zawiera 40 – 85% v/v metanu, gdzie w konwencjonalnym gazie ziemnym znajduje się 90 – 91% v/v metanu. Wartość opałowa metanu pozyskiwanego z rozkładu biomasy wynosi 39,7 MJ/m3 dzięki temu można wykorzystywać go do produkcji energii cieplnej i elektrycznej. Jednak przed jego wykorzystaniem trzeba go osuszyć i oczyścić z siarkowodoru i ditlenku węgla. Biogaz powstaje w zamkniętej komorze fermentacyjnej bez dostępu do światła i tlenu. Komora fermentacyjna musi posiadać odpowiednie obciążenie, czyli około 3 – 5 kg SSO/m3/d. W popularnych biogazowniach stosuje się temperatury w przedziałach 35 – 400C, utrzymanie odpowiedniej temperatury jest bardzo ważnym zadaniem przy eksploatacji instalacji. Gdy zostaną zachwiane granice odpowiednich temperatur doprowadzić to może do zahamowania czynności bakterii lub ich uszkodzenia, które są nieodwracalne. Do utrzymania substratu w fazie płynnej jego zawartość suchej masy nie powinna przekraczać 12 – 15%. Kolejnym bardzo ważnym warunkiem, jaki musi być zapewniony w komorze fermentacyjnej jest pH, które powinno wynosić od 7 do 7,7 pH. Zachwianie stabilności procesu wywołany nie prawidłowym dozowaniem zbyt dużej ilości łatwo rozkładalnej materii organicznej może wywołać nagły spadek pH, co doprowadzi do zahamowania aktywności bakterii, co przerwie na długi czas pracę biogazowni. W nowoczesnych biogazowniach stosuje się aparaty kontrolno -pomiarowe oraz automatykę, które gwarantują stabilność procesu fermentacji w tych biogazowniach, wykorzystuje się 100% mocy wytwórczej. Powstały biogaz w biogazowniach rolniczych w procesie fermentacji metanowej oprócz metanu i ditlenku węgla znajdują się niewielkie ilości pary wodnej, siarkowodoru i innych związków. W/w związki obniżają wartość energetyczną wytworzonego biogazu oraz ograniczają techniczne jego wykorzystanie. Para wodna i siarkowodór działają korozyjnie na urządzenia transportujące biogaz, co jest główną wadą biogazu. Biogaz by mógł być wtłoczony do sieci gazowej lub wykorzystywany do napędów musi być odpowiednio oczyszczony. Technologiczne oczyszczenie biogazu polega na usunięciu pary wodnej z gazu. Biogaz zanim przetłoczony zostanie do kolumny absorpcyjnej sprężony jest do ciśnienia 7 bar, w wyniku tego wzrasta temperatura gazu. Do uzyskania optymalnej temperatury gazu przed przejściem do procesu absorpcji gaz musi być ochłodzony. W kolumnie absorpcyjnej znajduje się materiał zapewniający odpowiedni czas kontaktu biogazu z czynnikiem absorpcyjnym. Czynnik absorpcyjny przetłaczany zostaje do góry kolumny i spływa w dół w przeciwprądzie do gazu przetłoczonego do dołu. Gaz opuszczający kolumnę absorbującą wynosi 95 – 98% metanu. Uzdatniony biogaz w kolumnie absorpcyjnej poddawany jest osuszaniu do poziomu zabezpieczającego przed wykraplaniem kondensatu. Do osuszania biogazu wykorzystuje się osuszacz absorpcyjny z wypełnieniem. Powszechnie wykorzystuje się dwa osuszacze instalowane równolegle otrzymamy wtedy wyższej jakości biogaz. Wypełnienie jednego osuszacza podlega regeneracji przy pomocy suchego gazu drugiego osuszacza. Wykorzystywanie regeneracji złoża zapewnia ciągłość pracy instalacji. Filtr siloxanów jest ostatnim etapem oczyszczania biogazu. Siloxany to związki krzemu, które odpowiedzialne są za formowanie się odpadów, usunięcie siloxanów z biogazu zapewniają filtry z węglem aktywnym. Po przejściu w/w etapów uzdatniony biogaz może być wykorzystywany w sieci, w sprężonej postaci i jest wykorzystywany jako paliwo napędowe do samochodów. Uzdatniony biogaz zawiera 98 – 99% v/v metanu.
Końcowymi produktami fermentacji metanowej jest pozostałość pofermentacyjna, która wykorzystywana jest jako nawóz, który posiada takie zalety jak:
- ogranicza wypalanie roślin podczas nawożenia;
- jest łatwo przyswajalnym nawozem azotowym (amonowym) dla roślin.
Największymi potentatami w produkcji biogazu w Unii Europejskiej jest Wielka Brytania na drugim miejscu znajdują się Niemcy dużo później na trzecim miejscu pod względem produkcji biogazu jest Francja.
Wyprodukowany biogaz można wykorzystać do:
- produkcji energii elektrycznej;
- produkcji energii cieplnej w przystosowanych kotłach gazowych;
- produkcji energii elektrycznej i cieplnej w jednostkach skojarzonych;
- przesyłu w sieci gazowej;
- napędów silników trakcyjnych i pojazdów jako paliwo;
- procesów technologicznych np. produkcji metanolu;
- produkcji suchego lodu.
Skutki środowiskowe produkcji biogazu rolniczego:
- zmniejszenie zużycia kopalnych surowców energetycznych;
- zmniejszenie emisji związków powstających podczas spalania nieodnawialnych surowców energetycznych;
- poprawa warunków nawożenia pól uprawnych odpadami pochodzącymi z biogazowni w porównaniu z nie przefermentowaną gnojowicą;
- zdolność do utrzymania równowagi humusu w glebie przy stosowaniu produktów ubocznych (odpadów);
- zniszczenie nasion chwastów, a co za tym idzie zmniejszenie ilości zużywanych środków ochrony roślin;
- eliminacja patogenów dzięki procesowi higienizacji;
- redukcja odorów o ponad 80%;
- zmniejszenie zanieczyszczania wód gruntowych i powierzchniowych;
- redukcja emisji gazów cieplarnianych podtlenku azotu oraz metanu.