Bár az ember a kezdetektől fogva sejtette a nagy igazságot, hogy porból lettünk és porrá leszünk, vagyis a Föld működésének, minden rendszerének lényege a körforgás, erről az elvről mégis több ezer éven át megfeledkezett a gyakorlatban. A hulladék az a rendszerből kivont energia, amit az ember feleslegesnek ítélt, de a természet, ami semmit nem tekint annak, szorgalmasan mindig újra beépítette a körforgásba. S az ember mostanra végre felfedezte, hogy e folyamat során megint csak olyan energia szabadul fel, amit – mint a természet megannyi ajándékát – használni tud. Méghozzá bizonyos aprócska élőlények alapos munkája révén, amelyek mindent megesznek, amit az ember ledob az asztaláról. Kellő biztatásra még a műanyagot is.

Az úgynevezett biogáz a földgázéhoz hasonló fűtőértékkel (22,6 MJoule/ köbméter) rendelkezik, 50-75 százalék metánból, 20-45 százalék szén-dioxidból, és kis részben kén-hidrogénből, hidrogénből és nitrogénből áll. Szerves anyagok anaerob (levegőtől elzárt) bomlása során keletkezik, amit különböző baktériumok végeznek, így forrása lehet a trágya mellett a baromfiürülék és mindenféle mezőgazdasági hulladék, az éttermi felesleg, sőt még az élelmiszeriparban keletkező veszélyes hulladék is (például vágóhídi felesleg vagy elhullott állatok). Ezenkívül hasonlóan hasznosítható a szennyvíz, továbbá befogható a szeméttelepeken keletkező depóniagáz is. Ilyen értelemben rengeteg energia hever parlagon szerte a világon, ráadásul más zöld energiaforrásokkal szemben ezek hozama nem időjárásfüggő, hanem kiszámítható, illetve a termelt energia tárolása – gázról lévén szó – olcsó és veszteségek nélkül megoldható. A keveréket csupán tisztítani kell az energiatartalmat és gázmotort károsító összetevőktől, például a kén-hidrogéntől, valamint fizikai úton kicsapatni belőle a vízgőzt. Elégetve pedig fűtésre vagy gázmotorokban elektromos áram előállítására, illetve járművek üzemanyagaként használható.

A nagy takarítók

– A zöld technológiák túlnyomó többségében a baktériumok serénykednek – állítja Kovács Kornél, a Szegedi Tudományegyetem Biotechnológiai Tanszékének vezetője –, ugyanis túlélési stratégiájuk, hogy bármilyen anyagon meg tudnak élni, ami a természetben előfordul. Ezt használjuk ki, amikor olyan körülményeket teremtünk, hogy feldolgozzák azokat a szerves anyagokat, amelyek számunkra károsak vagy feleslegesek. Az pedig a ráadás, hogy anyagcseréjük végterméke energiahordozó.

Maga a szennyvíztisztítás is baktériumokkal történik, s a biogáz kinyerésére a víz kivonása után e folyamat eredményét, vagyis a rengeteg, elszaporodott baktériumot használják. Alávetik egy levegőtől elzárt, termofil (50-57 Celsius-fokos) vagy mezofil (30-42 Celsius-fokos) erjesztésnek, a levegőn élő baktériumok ekkor elpusztulnak, de más baktériumok megeszik őket, így keletkezik biogáz. A legalacsonyabb telepítési és üzemeltetési költségeket azonban a szeméttelepek igénylik, hiszen az erjedés folyamata magától is lejátszódik, és a főképp metánt – az üvegházhatás szempontjából a szén-dioxidnál huszonháromszor kártékonyabb gázt – tartalmazó keverék a levegőbe kerül. Lényegében ezt fogják be biogáz néven, csupán az anaerob környezetet fokozzák azzal, hogy körbeszigetelik és betemetik a szemetet, illetve tömörítik. Egyszerűen perforált, gázelszívó csöveket helyeznek el benne, akár utólag is, de például Angliában már régóta csak ezzel együtt lehet szeméttelepet létesíteni, mivel korábban sok baleset fakadt abból, hogy százéves, elhagyott lerakók tetejére házakat építettek, és a nyomástól a bennük lévő depóniagáz berobbant. Egy kommunális lerakó igen értékes energiaforrás, mivel 30 százaléka szerves anyag, és ezenfelül még egyszer ekkora a papír aránya. S bár a cellulózt nem szeretik annyira a baktériumok, ha minden más elfogyott, erre is ráfanyalodnak. Egy átlagos, kommunális hulladéklerakó 30-40 évig pöfögi az 55-60 százalékos metántartalmú biogázt, s ezalatt térfogata felére, kétharmadára esik össze. Tehát akár a biogáz többi forrása esetében, e folyamattal is két-három legyet ütünk egy csapásra, bár irányítani mégsem tudjuk igazán.

– Valójában nagyon keveset tudunk ezekről a mikroorganizmusokról – meséli Kovács Kornél. – Amikor az ember biogázt akar csinálni, a legjobb, ha hoz egy létező baktériumközösséget egy mocsaras vidékről, ahol szintén metán keletkezik szerves anyagból, vagy hagyja magától összeverődni ezt a 30-40 féle mikrobából álló társadalmat, amelynek tagjai együtt tökéletesen működnek. Számunkra persze minél gyorsabban minél több végtermék a cél, de a közösség a túlélésére játszik, anyagcseréje éppen csak a szükséges szinten zajlik. Itt szól a folyamatba a biotechnológia. Alapvetően nem lehet változtatni a populáció működésén, mert elpusztul, de a hatékonyságot meghatározó szűk keresztmetszetek feltérképezésével igyekszünk módosítani rajta. Például megállapítottuk, hogy a folyamat közepén valamelyik bacilus hidrogént termel. Mivel azonban a végtermékben nincs hidrogén, kell legyen egy hidrogénre éhes társaság is. S kiderült, ha több hidrogéngyártót teszünk a folyamatba, szorgalmasabb lesz az egész populáció. Ezt a találmányunkat szabadalmaztattuk nemzetközi szinten, és teszteltük hígtrágya, kommunális szennyvíz – iszap és szilárd települési hulladék esetében is. A legnehezebb az új baktérium beültetése, mivel minden közösség más, és eleinte igencsak kiutálják az idegeneket. Azt kutatjuk most, hogyan függnek egymástól és hogyan kommunikálnak egymással ezek a baktériumok. Magát a biotechnológia fogalmát egyébként egy magyar tudós, Ereky Károly alkotta meg és vezette be, lényegében minden olyan folyamatot így nevezünk, amelyben élőlényeket, vagy azok molekuláit, enzimeit az emberiség életét megkönnyítő folyamatokra használunk, legyen az a humánegészséggel, az élelmiszer-termeléssel vagy éppen az ipari technológiák biológiai kiváltásával kapcsolatos.

A részben mezőgazdaságból élő hazánk hatalmas potenciállal rendelkezik a biogáz terén, ha csak az állati trágyát használnánk fel, már az is fedezné az elektromos energiafelhasználásunk három százalékát. A szennyvízre régi példa a dél-pesti szennyvíztisztító telep, ahol 1989 óta használják energetikai célokra a keletkező biogázt, és mára az utóbbi néhány év fejlesztéseivel egy 1,2 MW elektromos teljesítményű generátort működtetnek vele, ami fedezi az egész telep elektromos energiaigényének 75-80 százalékát, míg a hulladékhő teljes mértékben a hőigényét. Ám ezen kívül alig akad példa a szennyvíz energetikai hasznosítására, sőt magán a tisztítás terén is hiányosságok vannak, hiszen például a főváros szennyvizének felét egyelőre tisztítás nélkül öntik a Dunába, bár most épül a csepeli telep. Ám bizonyos élelmiszer-ipari cégek szívesen húznak hasznot saját szennyvizükből, így a Kelet-Food 2000 Élelmiszeripari Kft. nyírszőlősi konzervüzemében, ahol a kukorica és a zöldborsó feldolgozásából maradt szennyvíz egyharmadával csökkentette gázszámlájukat, a Dreher Sörgyárak pedig energiafelhasználása tíz százalékát váltja ki. Ami a depóniagázt illeti, már több nagyvárosban is befogják, például Miskolcon a helyi hőszolgáltató kft. még idén bekapcsolhatja a panelházak energiaellátásába a város széli, bezárt szeméttelepből nyert energiát. Ugyanakkor ez nem jelenti a távhőárak csökkenését, mondván, nem lehet kétféle hődíj Miskolcon. A kft. ígéri, a költségmegtakarítást közös célokra fogják fordítani.

Szűkös házi felhasználás

Minden technológia másik problémaköre, hogy miként lehet kicsiben, az átlagember számára elérhetővé tenni a nagy energiaszolgáltatóktól független változatát. A napelemmel, szélkerékkel, hőszivattyúval szemben a biogázüzem hátránya, hogy forrásigénye némileg határt szab a lakossági felhasználásnak, viszont egy magyar találmány révén, a többi energiaforráshoz képest jóval olcsóbban már háztartási léptékben is alkalmazhatóvá vált a technológia, persze elegendő szerves hulladék esetén.

– A legkisebb általam szabadalmaztatott ökogázreaktor egy átlagos háztartás áram- és hőigényét képes kielégíteni – mondja Kiss Péter, a Budapesti Műszaki Egyetem közgazdászhallgatója, feltaláló. – Ehhez azonban például egy száz négyzetméteres ház esetén nagyjából száz kiló trágya szükséges naponta. Vagyis lakossági szinten akkor érdemes alkalmazni, ha a helyszínen különösebb szállítás nélkül rendelkezésre áll ennyi szerves anyag, ami lehet akár vágási hulladék is. A legnagyobb megtakarítást azonban trágya hasznosításával lehet elérni, így például öt ló tartása esetén vagy egy kisebb tehenészet, baromfitelep, őstermelő kisgazdaság számára már megéri.

A háztartási ökogázreaktort tavaly szabadalmaztatta Kiss Péter, jelenleg egy falusi energetikai központ és egy művelődési ház számára létesítik, az utóbbi esetében egy közeli őstermelő állítja elő a biogázt, ami a saját felhasználáson kívül elég lesz a művelődési ház áram- és hőellátására is. A legkisebb rendszerek 1,3 millió forinttól fölfelé kaphatóak, ezekkel éves szinten 9 ezer kilowattóra áramot (az éves fogyasztás egy 4 tagú családban 4-5 ezer) és 14 ezer kilowattóra hőt termelnek. A termelt áram tárolható akkumulátorban vagy betáplálható a helyi elektromos hálózatba. Ha a tulajdonos a környezetében keletkező biohulladékot használja ingyen, akkor a készülékek megtérülési ideje a jelenlegi gázárakkal számolva kevesebb mint öt év. A házi készülék egyik változata pedig szennyvíztisztításra is alkalmas, ezt ott javasolt használni, ahol nincs csatornázás. S a tisztított szürkevíz kiváló a WC öblítésére, de akár öntözésre is.

A világ megmentői

Mindezen felül a baktériumok segíthetnek bezöldíteni azokat a környezetbarátnak kikiáltott technológiákat, amelyek arcpirítóan nem azok. Ilyen a hidrogén és a bioetanol kérdésköre, illetve bizonyos szempontból a biomassza égetése. A jövőben nemcsak élelmiszernövényekből, hanem hulladékból is előállítható lesz az etikai szempontból jelenleg kérdéses bioetanol, a brit INEOS bio és az amerikai Coskata cég szerint már két éven belül beindulhat a gyártás. Eljárásuk lényege, hogy a szerves vagy akár kommunális hulladékot oxigénszegény közegben hevítik, majd baktériumokat vetnek be, ráadásul jóval kevesebb víz révén alakítanak etanolt, mint például a kukoricaalapú gyártásnál. Ezenfelül maga a biogáz is szolgálhat gázüzemű közlekedési járművekben, s energiahozama jóval nagyobb, egyhektárnyi biomassza etanollá vagy dízellé alakítva 25-27 ezer kilométerre elég, míg biogáz formájában 67 ezer kilométerre is. Az előbbi esetében ugyanis csupán a növény egy része használható fel, a többi hulladék, míg az utóbbinál az egész növényt szőröstül-bőröstül felfalják a baktériumok. A másik előny, hogy e folyamat végterméke a jó minőségű trágya, vagyis a tápanyagok visszakerülnek a földbe, amit nem rabolunk ki ilyen szempontból. Ezért zöldebb megoldás a biogázüzem a biomassza-erőműveknél is, ahol a táperő a lángok martalékává válik.

A hidrogénnél mint energiahordozónál környezetbarátabbat el sem lehet képzelni, mert az egyedüli, ami ártalmatlan anyaggá, vízzé ég el. Csakhogy nem terem a fán, a víz bontása egyelőre több energiába kerül, mint a végeredmény energiatartalma. S a világon jelenleg használt hidrogén csak kis része készül vízenergiával, a 90 százalékát földgázból gyártják, aminek során szén-dioxid szabadul fel. Összességében tehát a hidrogén sem az a kifejezetten zöld megoldás egyelőre, bár szerte a világon annak tartja az átlagember.

– Egy kicsit zavar, hogy a támogatások túlnyomó többsége azokra a fejlesztésekre megy el, hogyan használjuk fel a hidrogént például a közlekedésben, és nem azokra, hogyan csináljuk magát a hidrogént – vélekedik a szakember. – Mi jelenleg a hidrogéntermelő baktériumok serkentését kutatjuk. Megpróbáljuk olyan helyzetbe hozni őket, hogy sok energiájuk legyen, ugyanakkor például a szaporodás gátlásával alacsony energiaigényük, így a felesleg kibugyogjon belőlük hidrogén formájában. Rengeteg tápanyagot biztosítunk, mivel ezek a bacilusok természetüknél fogva mohók, mindent megesznek akkor is, ha nem tudják mire használni. Cél lehet olyan mutánsok létrehozása is, amelyek nagymértékben termelik a hidrogént. A laborunkban például olyan fajták vannak, amelyek fényenergiát hasznosítanak, egyelőre azonban keveset termelnek. A kutatások fő iránya egyrészt a hatékonyabb enzimek megtalálása lehet, másrészt az, hogy tápanyagforrásként többféle szerves molekula szolgáljon. Az utóbbit holland, svéd, német laborokkal közösen, uniós forrásból próbáljuk megvalósítani. Mindez gyakorlati alkalmazása 8-10 év múlva várható. Az energiaéhség folyamatosan nő, és nem hiszem, hogy sikerülne rávenni az emberiséget a spórolásra, így a tudomány most versenyt fut a globális felmelegedéssel és az energiaigénnyel, és ha lemarad, az az életünkbe kerülhet. Időben kell olyan szintre hozni a fenntartható technológiákat, hogy azok valóban helyettes alternatívák legyenek és valóban ártalmatlanok a környezetünkre. Ez a kép még nem olyan szép zöld, mint hisszük.

Egyszóval az emberiség akár ki is rángathatja magát a hajánál fogva a bajból, miközben a lényege, a baj forrása nem változik meg. Sokan a depóniagáz felhasználása kapcsán például attól félnek, hogy a végre, lassan-lassan alakuló szemléletváltozás gátja lehet egy-egy ilyen túl jó megoldás. A szeméttelep energiát termel, az ember azt gondolná, megoldódott a világ sorsa, kidobhat mindent nyugodtan, annál több lesz majd a bioenergia. Valójában azonban ez is csak egy lehetőség, amivel jól kell tudni élni. Minél egységesebb ugyanis a hulladék, annál eredményesebb lehet a feldolgozás folyamata, mert vannak még műanyagevő baktériumok is, de csak akkor lehet rávenni őket ilyen szokatlan tápanyag feldolgozására, ha semmi más nincs. S bár a PET-palackot megeszik, alapvetően az evolúció egyelőre nem termelt ki a természetben elő nem forduló anyagokra éhes élőlényeket, így a teflont, a hungarocellt és a többit nem lesz, aki eltüntesse utánunk.

Fehérváry Krisztina