Biogas is ‘n bio-brandstof wat op ‘n natuurlike wyse geproduseer word deur die afbraak van organiese materiaal (plant- en diere-reste) en bestaan uit ‘n mengsel van:

• metaangas (CH₄) – ongeveer 55%-75%;
• koolsuurgas (CO₂) – ongeveer 44%-24% en
• ander gasse soos waterstofsulfied, ammoniak en waterdamp

Ontbinding van die organiese materiaal vind plaas in die afwesigheid van suurstof en die proses word Anaërobiese vertering genoem. Vanweë die hoë inhoud van metaangas in die mengsel is biogas vlambaar en brand met ‘n helder blou vlam. Biogas word as ‘n energiebron gebruik en kan aangewend word vir verhitting en vir die opwekking van elektrisiteit.

Daar bestaan baie keer verkeerdelik die opvatting dat varkmis en hoendermis die beste insetmateriaal vir ‘n biogasverteerder is ten einde biogas te maak. ‘n Grafiek is opgespoor wat die biogas-opbrengs van verskillende substrate in rangorde met mekaar vergelyk in terme van kubieke meter biogas per ton van ‘n substraat. Volgens hierdie grafiek het hoendermis ‘n beter opbrengs as varkmis en beesmis, maar al drie lê maar laag op die grafiek met minder as 50m³ biogas per ton substraat. As ‘n mens hieroor nadink maak dit immers sin, want die diere het reeds die nodige energie uit die voer onttrek vir hul eie lewensprosesse, wat veroorsaak dat die oorblyfsel ‘n laer energiewaarde sal hê.

Aan die bokant van die grafiek, met meer as 600m³ biogas per ton, word residuele vette gevind. ‘n Ander bron dui daarop dat vette en olies in die algemeen tot 900m³ biogas per ton kan gee. Wat egter opgeval het, is dat vars gesnyde gras ‘n opbrengs van 100m³ biogas per ton kan gee terwyl, indien die gras in kuilvoer verwerk is, ‘n opbrengs van ongeveer 200m³ biogas per ton moontlik is. ‘n Geselsie met ‘n melkboer het aan die lig gebring dat boere in Duitsland wat elektrisiteit opwek deur ‘n biogasaanleg op hulle plase, mieliekuilvoer by die mis inmeng ten einde hulle biogas volume te verhoog. Dit het ook sin gemaak in die lig dat baie plase in Suid-Afrika wat net met diere-afval biogas opwek, moeite het om ten volle selfversorgend te raak wat elektrisiteit aanbetref, indien hulle van slegs biogas gebruik wil maak.

Wat is die verskil tussen vars gesnyde gras en graskuilvoer? Vars gesnyde gras spreek vanself. Dit is groeikragtige gras met ‘n hoë voedingswaarde wat pas gesny of gekap is, voordat dit in die biogasverteerder gelaai word. Daarteenoor word graskuilvoer gemaak deur die selfde gras ‘n paar uur in die veld te laat verlep totdat voginhoud tussen 75% en 60% gedaal het. Hierdie voginhoud is optimaal vir die fermentasieproses wat nodig is om kuilvoer te maak. Die fermentasieproses vind ook anaërobies plaas, dit wil sê sonder die teenwoordigheid van suurstof, in suuromstandighede met ‘n pH van 4 tot 5. Fermentasie word veroorsaak deur mikro-organismes wat in die gras leef. Kuilvoer kan, in ‘n suurstof-afwesige omstandighede baie lank gestoor word.

Ons sien dus dat daar twee redes is waarom dit voordelig is om van vars gesnyde gras kuilvoer te maak, voordat dit in ‘n biogasaanleg gelaai word:

• Graskuilvoer lewer dubbel die hoeveelheid biogas per ton as vars gesnyde gras, met die verskil dat daar ongeveer 30% gewigsafname by graskuilvoer is weens die vogverlies.
• Graskuilvoer kan netjies verpak en lank gestoor word totdat dit benodig word.

Met bogenoemde in gedagte het die volgende vrae ontstaan:

• Hoeveel energie in kilowatt-uur (kWh) per jaar kan met behulp van biogas opgewek word deur 1 hektaar met oulandsgras (eragrostis) te beplant, te oes en daarna tot kuilvoer te verwerk?
• Hoe vergelyk dit met die tipiese energie-behoefte van ‘n gemiddelde huis?

Die energie-inhoud van biogas per kubieke voet word aangehaal op die webwerf The Engineering Toolbox: Fuel Gases Heating Value. Die nettowaarde vir biogas hiervolgens is gelykstaande aan 621 Btu per kubieke voet. Die Btu (British Thermal Unit) is die Engelse eenheid wat energie uitdruk en een Btu is in SI terme gelykstaande aan 1055,06 joule. In elektrisiteitsterme het Eskom ons gewoond gemaak aan die kilowatt-uur as ‘n energie-eenheid waarvoor die meeste van ons ‘n redelike aanvoeling het. Die nettowaarde van 621 Btu vir biogas, indien omgeskakel is gelykstaande aan 0,18 kWh. Verder weet ons dat daar 5,32 kubieke voet in een kubieke meter is. Deur 0,18 kWh met 35,32 te vermenigvuldig bereken ons die energie-inhoud van biogas in kWh/m³ – dit is 6,43 kWh/m³. Omdat graskuilvoer ongeveer 195 kubieke meter biogas per ton lewer kan ons sê dat ‘n ton kuilvoer die potensiaal het om 1254 kWh te lewer.

Ons wil nou graag bepaal hoeveel kuilvoer ons per hektaar landbougrond kan verwag onder normale omstandighede. Die vraag is aan ‘n landboukundige gevra wat die verwagte opbrengs per jaar van oulandsgras onder normale omstadighede sou wees. Die volgende antwoord is verkry: As eerste snysel kan 15 bale van 400kg elk verwag word. ‘n Tweede snysel van 6 bale van 400kg elk is ook moontlik. Dit is dus ‘n totaal van 21 bale of 8,4 ton gras. Hierdie syfer is gekontroleer met ‘n artikel in die Landbouweekblad wat ‘n opbrengs van tussen 6 en 18 ton per hektaar stel, afhangende van ‘n aantal omstandighede. Indien daar kuilvoer van gemaak sou word, is daar ‘n verwagte vogverlies van ongeveer 30% wat na verwagting ongeveer 5,9 ton graskuilvoer, konserwatief gereken, sal lewer. Die energie-opbrengs van biogas wat hierdeur beskikbaar gemaak kan word is omtrent 7 400 kWh per jaar, oftewel 616 kWh per maand. Volgens ‘n artikel op die OVO Energy webblad is die gemiddelde elektriese energieverbruik van huishoudings in die VSA ongeveer 12 300 kWh per jaar, 11 000 kWh in Kanada en 7 000kWh in Australië. Myns insiens is Austalië, omdat beide lande min of meer op dieselfde breedtegraad lê, vergelykbaar met Suid-Afrika. Deur die energie-aanwending van ‘n energie-opbrengs van 1 hektaar goed te bestuur is dit moontlik dat dit voldoende vir ‘n gemiddelde huishouding sal wees.

Die biogas uit die graskuilvoer verkry kan aangewend word om verhitting te doen of om elektrisiteit op te wek. Dit kan direk gebruik word  in toestelle soos stowe, in geisers en vir beligting. Biogas kan ook in ‘n aangepaste binnebrandenjin gebruik word om elektrisiteit op te wek of om meganiese arbeid te verrig. Die moontlikheid bestaan egter ook om biogas direk in ‘n brandstofsel te gebruik ten einde elektrisiteit op te wek. Waar elektrisiteit deur ‘n binnebrandenjin met ‘n generator opgewek word het ons gewoonlik te doen met baie verliese. Die doeltreffendheid van ‘n binnebrandenjin is tipies ongeveer 30% terwyl die doeltreffendheid van ‘n generator so ongeveer 90% is. Deur die kombinasie van ‘n binnebrandenjin wat ‘n opwekker aandryf, is die totale doeltreffendheid ongeveer 0,3 x 0,9 = 0,27 oftewel 27%. Hierteenoor is die doeltreffendheid wat van ‘n brandstofsel verkry word meer as 47%. Indien die hitte en drywing ook nog gelyktydig benut word bywyse van kogenerasie  – ook genoem Hitte en Drywing Kombinering (Engels: Combined Heat and Power – CHP) is ‘n doeltreffendheid van so hoog as 90% moontlik!

Biogas is by uitstek geskik om die geleenthede van kogenerasie te benut. ‘n Tipiese huishouding kan die gas direk gebruik om kos gaar te maak en om lig te maak. ‘n Songeiser kan gebruik word om water te verhit. Deur ‘n brandstofsel te gebruik kan elektrisiteit opgewek word te einde elektriese krag te voorsien vir yskaste, vrieskaste, rekenaars, klanktoerusting asook noodbeligting. Deur kogenerasie tydens die gebruik van, hetsy ‘n hitte-enjin of ‘n brandstofsel kan die water in die songeiser verder verhit word. Vir hoë drywings- of energiebehoeftes soos ‘n sweismasjien of ander swaar masjienerie kan ‘n bystandspetrol-of dieselkragopwekker ingespan word.

Dit wil dus voorkom dat, met goeie beplanning, biogas ‘n uitvoerbare alternatief is om selfstandig te word ten opsigte van jou energiebehoeftes.

Erkennings:

• http://americanbiogascouncil.org/images/biomethanePotentialFromOrganicResiduals.jpg
• https://www.sciencelearn.org.nz/resources/2006-what-is-silage