Όταν σκεφτόμαστε τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, συνήθως μας έρχονται στο μυαλό η αιολική και η ηλιακή ενέργεια. Ωστόσο, στην Αφρική υπάρχει τεράστιο δυναμικό για την αξιοποίηση του ανανεώσιμου αερίου για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Ορισμένα φυσικά μικροοργανισμοί είναι σε θέση να αποσυνθέτουν οργανική ύλη σε απουσία οξυγόνου και να παράγουν διάφορα είδη βιολογικά παραγόμενου αερίου –το «βιοαέριο», το οποίο αποτελείται κυρίως από μεθάνιο και διοξείδιο του άνθρακα. Η ανανεώσιμη ενέργεια από το βιοαέριο έχει το πρόσθετο πλεονέκτημα ότι μπορεί να παράγει μια σταθερή πηγή ενέργειας, «βασικό φορτίο», και όχι μόνο όταν λάμπει ο ήλιος ή φυσάει ο άνεμος. Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή θερμότητας και ηλεκτρικής ενέργειας υψηλής απόδοσης, προσφέροντας μια χρήσιμη πηγή ανανεώσιμης θέρμανσης ή ψύξης.
Χυμοί φρούτων Elgin – Grabouw / Δυτική Ακτή
Το οργανικό υλικό που απαιτείται για την παραγωγή βιοαερίου είναι διαθέσιμο σε μια ευρεία γκάμα μορφών στην αφρικανική ήπειρο – μερικές από τις οποίες είναι μοναδικές. Αυτό περιλαμβάνει το βιοαέριο από χώρους υγειονομικής ταφής – αέριο από χώρους υγειονομικής ταφής, βιοαέριο από ανθρώπινα απόβλητα – αέριο από λύματα, βιοαέριο από απορρίμματα τροφίμων ή γεωργικά υλικά και, τέλος, βιοαέριο που παράγεται φυσικά, όπως αυτό που βρίσκεται σε λίμνες στη Ρουάντα και το Καμερούν ή σε ορισμένα ορυχεία στη Νότια Αφρική.
Το βιοαέριο είναι ένα αέριο που σχηματίζεται από μια ποικιλία αναερόβιων μικροοργανισμών. Αυτά τα μικρόβια τρέφονται με υδατάνθρακες και λίπη, παράγοντας μεθάνιο και διοξείδιο του άνθρακα ως μεταβολικά απόβλητα. Αυτό το αέριο μπορεί να αξιοποιηθεί από τον άνθρωπο ως πηγή βιώσιμης ενέργειας. Το βιοαέριο θεωρείται ανανεώσιμο καύσιμο, καθώς προέρχεται από οργανική ύλη που έχει δημιουργηθεί από τον ατμοσφαιρικό άνθρακα από φυτά που έχουν αναπτυχθεί κατά τις πρόσφατες καλλιεργητικές περιόδους. Η δημιουργία βιοαερίου ονομάζεται επίσης βιομεθανίωση. Τα βιολογικά παράγωγα αέρια παράγονται ως μεταβολικά προϊόντα δύο ομάδων μικροοργανισμών που ονομάζονται βακτήρια και αρχαία. Αυτοί οι μικροοργανισμοί τρέφονται με υδατάνθρακες, λίπη και πρωτεΐνες και, στη συνέχεια, μέσω μιας σύνθετης σειράς αντιδράσεων, όπως υδρόλυση, ακετογένεση, οξυγένεση και μεθανογένεση, παράγουν βιοαέριο που αποτελείται από διοξείδιο του άνθρακα και μεθάνιο.
Bissar Road, Νότια Αφρική
Το οργανικό συστατικό των οικιακών αποβλήτων αποτελείται κυρίως από απορρίμματα τροφίμων και χαρτί. Όταν αυτά μεταφέρονται σε χώρο υγειονομικής ταφής (τεχνητή χωματερή) και τα απόβλητα φτάνουν σε βάθος ~10 μέτρων, συμπιέζονται και γίνονται αναερόβια. Υπό αναερόβιες συνθήκες, οι μικροοργανισμοί που δημιουργούν βιοαέριο αναπτύσσονται. Εάν ο χώρος υγειονομικής ταφής έχει σχεδιαστεί και διαχειρίζεται σωστά, το αέριο που παράγεται μπορεί να εξαχθεί, να συλλεχθεί και να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Στην οδό Bisassar στο Ντέρμπαν, το αέριο από τον χώρο υγειονομικής ταφής εξάγεται και χρησιμοποιείται για την παραγωγή 6,4 MW ανανεώσιμης ηλεκτρικής ενέργειας που τροφοδοτείται στο τοπικό δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας. Σε μια γεωγραφικά μικρή χώρα όπως το Ηνωμένο Βασίλειο, η Clarke Energy έχει προμηθεύσει σχεδόν 500 MW εξοπλισμού παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας με καύσιμο αέριο από χώρους υγειονομικής ταφής.
Τα απορρίμματα τροφίμων από εργοστάσια ή νοικοκυριά μπορούν να συλλέγονται ξεχωριστά από άλλα ρεύματα απορριμμάτων. Το λίπος και οι υδατάνθρακες στα απορρίμματα αποτελούν μια πολύτιμη πηγή τροφής για τα αναερόβια μικρόβια. Ένας αναερόβιος χωνευτής ή μονάδα βιοαερίου είναι μια τεχνητή εγκατάσταση επεξεργασίας οργανικών υλικών. Συνήθως αποτελείται από έναν χώρο υποδοχής, έναν χώρο προ-επεξεργασίας για την απομάκρυνση ρύπων όπως χαρτί ή πλαστικό, τεμαχιστές και μια σειρά δεξαμενών για τη δημιουργία βιοαερίου υπό ελεγχόμενες συνθήκες. Κατά κανόνα, 20.000 τόνοι απορριμμάτων τροφίμων ετησίως παράγουν ~1MW ηλεκτρικής ενέργειας. Η Elgin Fruit στη Νότια Αφρική χρησιμοποιεί τον πολτό φρούτων που απομένει από τη διαδικασία παραγωγής χυμών ως πρώτη ύλη για αναερόβια χώνευση σε μια εγκατάσταση που παράγει 500kW ανανεώσιμης ηλεκτρικής ενέργειας. Τα απορρίμματα από τη γεωργική βιομηχανία μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν με αυτόν τον τρόπο. Η μονάδα βιοαερίου Παραγωγή ΙσχύοςTropical Παραγωγή Ισχύοςκοντά στη λίμνη Naivasha στην Κένυα μπορεί να παράγει 2,6 MW ηλεκτρικής ενέργειας από γεωργικά υλικά για τοπική χρήση.
Στην περίπτωση των ανθρώπινων αποβλήτων, η αξιοποίησή τους για την παραγωγή αερίου αποχέτευσης βασίζεται συνήθως στην κεντρική συλλογή του υλικού μέσω ενός συστήματος αποχέτευσης. Καθώς τα ανθρώπινα απόβλητα έχουν ήδη υποστεί πέψη από τον άνθρωπο, ένα μεγάλο μέρος των υδατανθράκων και των λιπών έχει ήδη αξιοποιηθεί. Επίσης, έχουν υψηλή περιεκτικότητα σε νερό. Αυτό σημαίνει ότι απαιτείται μεγάλη ποσότητα ανθρώπινων αποβλήτων για την παραγωγή βιοαερίου. Η κεντρική συλλογή και επεξεργασία των ανθρώπινων αποβλήτων έχει τα πρόσθετα οφέλη της βελτίωσης των συνθηκών υγιεινής και της μείωσης της ρύπανσης. Εάν η μονάδα επεξεργασίας λυμάτων περιλαμβάνει αναερόβιους χωνευτές, οι διαδικασίες σχηματισμού βιοαερίου μπορούν να αξιοποιηθούν τεχνητά προκειμένου να συλλεχθεί και να χρησιμοποιηθεί το αέριο για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Στο Μαρακές και στο Φεζ του Μαρόκου υπάρχουν διάφορα έργα επεξεργασίας λυμάτων που επεξεργάζονται ανθρώπινα απόβλητα για την παραγωγή 5,4 MW ανανεώσιμης ηλεκτρικής ενέργειας.
Λίμνη Κίβου, Ρουάντα
Η αφρικανική ήπειρος διαθέτει επίσης εξαιρετικά ασυνήθιστες, φυσικές πηγές βιοαερίου, όπως αυτές που βρίσκονται στα βάθη της λίμνης Κίβου στη Ρουάντα και τη Λαϊκή Δημοκρατία του Κονγκό. Η λίμνη αυτή παράγει βιοαέριο από τη συνδυασμένη δράση αναερόβιων μικροοργανισμών που τρέφονται με οργανική ύλη σε αποσύνθεση, σε συνδυασμό με διαδικασίες που σχετίζονται με τη γεωθερμική δραστηριότητα. Επιπλέον, άλλες μορφές φυσικού βιοαερίου υπάρχουν σε ορυχεία της Νότιας Αφρικής. Τα αρχαία είναι μια ομάδα μικροοργανισμών που μπορούν να τρέφονται με ανόργανα συστατικά των πετρωμάτων στα ορυχεία για να παράγουν βιοαέριο υψηλής ποιότητας. Αυτό το αέριο συνήθως εξάγεται με συστήματα εξαερισμού, αλλά έχει επίσης καεί για να διασφαλιστεί η ασφάλεια των εργαζομένων, ενώ μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως πολύτιμη πηγή καυσίμου για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.
Συνοψίζοντας, η Αφρική διαθέτει τεράστιο αναξιοποίητο δυναμικό για τη χρήση διαφόρων οργανικών και ανόργανων υλικών για την παραγωγή ανανεώσιμης, αποκεντρωμένης ενέργειας. Τα επόμενα χρόνια, το βιοαέριο θα διαδραματίσει σημαντικό ρόλο στο μείγμα παραγωγής ενέργειας της ηπείρου.
