Produkcia metánu predstavuje biologicky anaeróbny fermentačný proces metanogenézy realizovaný činnosťou viacerých rodov a druhov mikroorganizmov: Methanobacillus, Botryacoceus, Isochrysis, Nanochloropsis, Clostridie, Bacteroidy, Ruccinococcus, druhy Butyrovibrio, Echirichia coli, Bacillus sp. Syntrophobacter, Syntrophomonas a iné. Analogické procesy sa odohrávajú aj vo voľnej prírode najmä v rôznych zamokrených ekosystémoch, močiaroch a mokradiach, ale aj v bachore prežúvavcov.
Po prvýkrát pokusy rozpracovania technológie metanogenézy boli použité ešte v 30. rokoch minulého storočia v Čechách s cieľom riešenia likvidácie odpadov zo živočíšnej výroby. Pôvodne sa nepredpokladalo s energetickým využitým predmetnej technológie. Anaeróbnou fermentáciou počas vzájomne nadväzných enzymatických reakcií nastáva hydrolytické štepenie polymérnych látok prítomných vo fermentačnom substráte (bielkoviny, polysacharidy a tuky) na nizkomolekulárne látky (aminokyseliny, karboxylové kyseliny, mono a disacharidy), následne podliehajú enzymatickej premene na acetát, formiat a etanol, ktoré dekarboxyláciou poskytujú metán (CH4).
V závislosti od látkového zloženia použitého biologického substrátu produkcia bioplynu je od 0,6 do 1,5 m3/kg organického substrátu s obsahom metánu 50 – 85 % a cca 30 % CO2 vrátane ďalších plynov (H2, NH3 a H2S). Výťažnosť metánu je závislá od látkového zloženia použitého substrátu. V prepočte na modelový substrát glukózu (zdroj uhlíka) výťažnosť metánu je nasledovná: 1 kg glukózy metanogenézou poskytuje 0,25 g CH4 (25 %) a 0,69 g CO2 (69 %). Pri transformácii bielkovín, organických kyselín a najmä tukov výťažnosť metánu v porovnaní so sacharidmi je podstatne vyššia. I napriek tomu pri spracovaní biologického odpadu metanogenézou je vysoká produkcia oxidu uhličitého, ktorý spravidla imituje do atmosféry, preto technológiu metanogenézy v žiadnom prípade nemôžeme hodnotiť ako ekologickú, a preto akceptovateľnú z environmentálneho aspektu. Energetický prínos vo forme tepelnej alebo elektrickej energie je závislý od komparácie s existujúcimi prístupnými konvenčnými zdrojmi. Energia bioplynu môže byť využiteľná ako tepelná energia, kde 1 m3 bioplynu je ekvivalentný 0,5 kg uhlia, 0,7 l benzínu a 0,5 l topného oleja. Kogeneráciou 1 m3 bioplynu je možné získať 1,25 kW elektrickej energie.
Predovšetkým je reálne uvažovať o možnosti uplatnenia predmetnej technológii pri spracovaní biologického komunálneho odpadu a najmä potravín po záručnej dobe. Pre účely spracovania odpadov zo živočíšnej výroby je reálne uvažovať iba za podmienok vysokej koncentrácie HZ. V žiadnom prípade nepokladáme za účelné aplikovať technológiu metanogenézy na spracovanie rastlinnej kŕmnej biomasy jednoročných tráv a osobitne siláže – vysoko hodnotného krmiva pre výkrm HD. Rastlinná biomasa je mimoriadne vzácnou surovinou, ktorá obsahuje komplex hodnotných prírodných látok. Preto je účelné aplikovať kontinuálne separačné technológie izolácie organických látok metódami typu „zelenej rafinérie“ (podrobnejšie Naše pole 6/2014, 41-44), ktoré umožňujú efektívne zhodnotenie biomasy.
Kogenerácia bioplynu na elektrickú energiu je reálna iba v regiónoch absolútneho deficitu elektrickej energie. Pri výrobe elektrickej energie je potrebné rátať s vysokou produkciou CO2 (ako vo fáze fermentácie, tak aj kogenerácie), s nadmernou spotrebou vzácnej úžitkovej vody a nadprodukciou horúcej vody, ktorej efektívna využiteľnosť je diskutabilná. Transformácia energie bioplynu na elektrickú energiu sa vyznačuje vysokou hlučnosťou. Pri rozhodovaní o budovaní biometánových staníc treba analyzovať prístupný zdroj biologického substrátu, jeho vhodnosť na spracovanie a účelnosť i efektívnosť energetických prínosov. Je žiaduce vychádzať z reálneho stavu energetickej sebestačnosti Slovenska, ktoré je plne saturované relatívne lacnými a stabilnými zdrojmi zemného plynu, tak aj elektrickej energie z vodných E a JE. Po dostavbe 3. a 4. bloku JE Mochovce vznikne reálny prebytok elektrickej energie, preto Slovensko nie je odkázané na kontroverzné zdroje bioplynu, eventuálne spracovanie rastlinnej biomasy pre energetické potreby. Biologický odpad je účelné použiť na výrobu kompostu v zmysle naplnenia agronomického princípu, aby organicky substrát vytvorený na pôde späť do pôdy sa vrátil a tým uzatvoril prirodzený kolobeh látok a uhlíka v prírode.
Ekonomickú efektívnosť budovania bioplynových staníc a výroba bioplynu musí byť pregnantne exaktne doložená a agronomicky zdôvodnená. Voľba technológií sa nemôže realizovať paušálne podľa predstáv pseudoekológov, politikov alebo módneho trendu, ktorý je presadzovaný aj MPRV SR a EU. Podľa medializovanej informácie (Naše pole č. 11/ 2020, str. 59) koncepcia budovania biometánovych staníc predstavuje prioritu MPRV SR v rámci Plánu obnovy pre oblasť poľnohospodárstva. Uvedený výrobný smer pokladám za technologicky archaizmus minulého storočia, nepatrí medzi moderné inovatívne technológie, ktoré môžu významne prispieť ku rozvoju nášho poľnohospodárstva. V podmienkach znižujúcich sa stavov HZ a produkcie maštaľného hnoja i hnojovice, a naproti tomu pri stabilných energetických zdrojoch štátu preto výrobu bioplynu a následne elektrickej energie technológiou metanogenézy pokladám za iracionálnu, ekonomicky nerentabilnú a ekologicky neprijateľnú alternatívu spracovania odpadov zo živočíšnej výroby.
Autor: prof. Ing. Ivan Michalík, DrSc., Nitra
