Biyogaz, organik atıkların anaerobik (havasız) ortamda çürütülmesi sonucu elde edilen bir gazdır ve içeriğinde CH4, CO2, H2S, NH3 ve az miktarda H2, N2, CO bulundurmaktadır. Biyogaz teknolojisinin yaygın olduğu ülkelerde her türlü organik atık, biyogaz üretim tesislerinde işlenerek enerji ve organik gübre elde edilmektedir.
Tablo:  Organik atıklardan üretilen biyogaz içeriği

İçerik Birim Biyogaz Metan (CH4) Hacim (%) 50-70 Karbondioksit (CO2) Hacim (%) 30-50 Azot (N2) Hacim (%) < 1 Hidrojen sülfür (H2S) ppm 10-4000 Oksijen (O2) Hacim (%) < 0,2 Isıl değeri MJ/Nm3 24-33

Biyogazın ısıl değeri içeriğindeki metan muhtevasına bağlı olarak 4.700-6.000 kcal/m3 arasında değişir. Bir m3 biyogazın ortalama kalorifik değeri 5500 kcal alınabilir. Bazı yakıt türlerinin biyogaz ile karşılaştırılması aşağıdaki Tabloda verilmiştir.

Anaerobik çürütme proseslerinde, kompleks organik maddelerin metan gazına dönüştürülmesinde çeşitli tür ve özellikte mikroorganizma grupları yer almaktadır. Bu organik maddelerin anaerobik olarak parçalanıp metan gazına dönüştürülmesi üç aşamada gerçekleşmektedir. Bunlar;

a. Hidroliz 
Bu aşamada, kompleks organik maddeler (karbonhidratlar, yağlar, proteinler) bakteriler tarafından salgılanan enzimler yardımıyla basit şekerler, uzun zincirli yağ asitleri, gliserin ve amino asitlere dönüşmektedirler.
b. Asit üretimi
Bu aşamada, asetojenik bakteri grupları tarafından birinci aşama hidroliz ürünleri olan uçucu organik maddeler, organik asitlere dönüştürülür.

c. Metan üretimi
Son aşamada, diğer iki kademede oluşan ürünler (CO2, CH3OH, H2, HCOOH, ve CH3COOH) metan oluşturan bakteriler tarafından metan gazına dönüştürülmektedir. Anaerobik çürütme sonucu oluşan biyogazın içeriğinde %50-60 CH4, %30-40 CO2, 500-2500 ppm H2S, çok az miktarda N2 ve O2 bulunmaktadır.

Anaerobik çürütme prosesinin başlıca kullanım alanları
Anaerobik çürütme ile biyogaz üretiminin gerçekleştiği proseslerinin başlıca uygulama alanları aşağıdaki gibi listelenmiştir.

Tarımsal ve hayvansal atıkların bertaraf edilmesi

Örnek: Hayvan çiftliklerinden oluşan büyükbaş, küçükbaş ve tavuk gübrelerinin, mezbaha atıkları, çimen, hal atıkları, patates atıklarının bertaraf edilmesi

Örnek: Süt, patates, nişasta, vb fabrikalardan oluşan yüksek organik kirlilikteki atık suların arıtılması

Atık su arıtma tesislerinde oluşan çamurların bertaraf edilmesi

Örnek: Evsel atık su arıtma tesislerinden elde edilen çamurun bertaraf edilmesi

Enerji bitkilerinden biyogaz elde edilmesi

Örnek: Enerji elde etmek için yetiştirilen enerji bitkilerinden (mısır silajı vb) biyogaz üretimi

Endüstriyel tip biyogaz üretim sistemleri
Bu tesisler 1000-10.000 m3 kapasiteli olup, dört temel kısımdan meydana gelmektedir.

• Organik madde / atık hazırlama sistemleri
• Fermantörler
• Nihai ürün (organik gübre) deposu
• Kojenerasyon ünitesi

Organik madde / atık hazırlama sistemleri
Atık hazırlama sistemi, organik madde / atıkların fermantörlere gönderilmeden önce istenilen boyuta getirilmesini sağlayan biyogaz sistemi elemanıdır. Bu üniteler ile aynı zamanda günlük beslenecek hammadde istenilen miktarlarda ve istenilen zaman aralıklarında fermantörlere beslenebilmektedir. Endüstriyel biyogaz tesisinde kullanılan örnek bir atık hazırlama sistemi aşağıdaki şekilde verilmiştir.

Şekil: Endüstriyel bir biyogaz tesisinde kullanılan atık hazırlama sistemi

Fermantörler
Sanayi tipi biyogaz tesislerinde, tesis kapasitesi ve hidrolik bekleme süresine bağlı olarak fermantörlerin büyüklükleri ve sayıları değişmektedir. Fermantörler beton veya çelikten inşa edilebilmektedir. Bu tür tesislerde genellikle gaz deposu görevi, fermantör üzerine yerleştirilen elastik özelliğe sahip gaz örtüsü tarafından sağlanmaktadır. Fermantör içerisindeki materyalin iyi bir şekilde fermante olabilmesi için fermantör içerisine karıştırıcılar yerleştirilmiştir. Ayrıca, fermantör iç sıcaklığını istenilen değer aralığında tutmak için fermantör içerisine ısıtıcılar yerleştirilmekte ve fermantör izolasyon malzemesi ile kaplanmaktadır. Endüstriyel bir biyogaz tesisinde kullanılan fermantör resmi aşağıdaki şekilde verilmiştir.

Şekil: Endüstriyel biyogaz tesisinde kullanılan örnek bir fermantör

Organik gübre deposu
Hammaddeler femantörlerde hidrolik bekleme süresi kadar bekleyip, fermante olmuş nihai ürün pompalar vasıtasıyla seperatöre gönderilir. Burada seperatör, nihai ürünü %25-30 katılığa çıkarılarak organik gübre deposuna, geriye kalan sıvı kısmı (?%3-6 katılık) ise fermantasyon artığı (sıvı gübre) deposuna boşaltır. Hem organik (katı) gübre hem de sıvı gübre belirli aralıklarda bu depolardan alınarak tarım arazilerine uygulanır. Endüstriyel bir biyogaz tesisinde kullanılan seperatör aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.

Şekil: Endüstriyel biyogaz tesisinde kullanılan örnek bir seperatör

Kojenerasyon ünitesi
Kojenerasyon ünitesi, üretilen biyogazın elektriğe ve ısıya dönüştürüldüğü kısımdır. Fermantörden alınan biyogazın içeriğinde %50-60 CH4, %30-40 CO2, 500-2500 ppm H2S, çok az miktarda diğer gazlardan ve nem bulunur. Biyogazın içeriğindeki H2S, nem ile birleşerek gaz motoru, boru hatları vb. mekanik parçalarda korozyona neden olmaktadır. Biyogaz, gaz motorunda kullanılmadan önce içeriğindeki H2S ve nemin ayrıştırılması gerekmektedir. H2S ve nemi ayrıştırılan biyogaz gaz motorlarında kullanılarak ısı ve elektrik elde edilir. Üretilen ısının bir kısmı fermantör içerisindeki materyallerin ısıtılmasında, geriye kalan kısmı ise konut vb. yerlerin ısıtılmasında kullanılabilmektedir. Üretilen elektriğin büyük bir kısmı elektrik şebekelerine verilerken bir kısmı da tesisteki ekipmanların çalıştırılmasında değerlendirilmektedir. Endüstriyel bir biyogaz tesisinde kullanılan kojenerasyon ünitesi aşağıdaki Şekilde verilmiştir.

Şekil: Endüstriyel bir biyogaz tesisinde kullanılan kojenerasyon ünitesi

Örnek Bir Biyogaz Tesisi Fizibilite Çalışması (1 MW Elk+1 MW Isı)