73. Біогаз в Україні

Україна щороку імпортує більше двох третин споживаного нею об’єму газу і 80% нафти, тому повинна витрачати ці ресурси економно. Планувати і зводити будівлі необхідно так, щоб вони добре утримували тепло, потрібно замінювати застарілі котельні новими, економнішими і запобігати розсіюванню тепла в дуже протяжних і погано ізольованих теплотрасах, всіляко стимулювати бізнес і населення до переходу на автономне виробництво тепла і електроенергії.

Таким чином діють Німеччина, Данія, Швеція, Фінляндія – країни з холодними зимами і розумним керівництвом. У цьому напрямі рухаються країни Євросоюзу, Китай, Індія, Канада та практично весь цивілізований світ.

Нині економіка нашої країни “заточена” під високий рівень споживання газу. Металургія, хімічна промисловість і населення встигли оцінити всі вигоди споживання цього чудового продукту.

Природний газ задовільняє людину майже у всьому – при згорянні він виділяє багато тепла і мало шкідливих речовин (порівняно з вугіллям і нафтопродуктами), його можна використовувати не тільки для потреб промисловості та опалювання, але і для генерації електрики і як моторне паливо. Проте його привабливість затьмарюється у зв’язку із стрімким зростанням вартості. Неминуче настане мить, коли ціна на природний газ, що імпортується, стане несумісною з економічною вигодою від його використання.

Виступаючи у Брюсселі на конференції ”Європейська політика щодо поновлюваних джерел енергії” депутат Європарламенту, Клод Турмес заявив, що, за підрахунками німецьких “зелених”, потенціал України у виробництві біогазу становить близько половини всього імпорту, тобто приблизно 25 млрд. м3 у рік.

Цифра ця цілком реальна – в ній враховані всі промислові та побутові органічні відходи, стічні води міст, гній і послід, що отримуються в сільському господарстві, та відходи рослинництва.

Зрозуміло, що повністю задіювати всі ці ресурси непросто, протее навіть, якщо вдасться використовувати хоча б третину цього багатства, напруженість на енергетичному ринку країни істотно знизиться.

Отримання біогазу – реальний приклад промислової екології, за якого з відходів господарської діяльності витягується енергія, а як побічний продукт виробник біогазу отримує цінне добриво.

Сільськогосподарські відходи тваринництва

Сільськогосподарські відходи тваринництва є відходами органічного походження – здебільшого гній та гнойові стоки великої рогатої худоби, свиней, курячий послід. Супутніми їм можуть бути матеріали, що використовуються для підстилки – солома, трава, торф.

Усі відходи практично повністю використовуються у сільському господарстві як добрива, тому необхідність застосування сучасних методів їх переробки не завжди сприймається з повним розумінням.

Усебічний аналіз показує, що в результаті застосування сучасних методів переробки тваринницьких відходів вирішується не тільки проблема енергозабезпечення, але й екологічна, агротехнічна та соціально-економічна проблеми, причому вирішення екологічних та санітарних завдань необхідно ставити на перше місце.

Розвиток невеликих індивідуальних фермерських господарств в Україні та недостатня газифікація села потребують перероблення невеликих об’ємів біомаси, до складу якої входять різні відходи тваринництва. Відомо, що при розмішуванні різних відходів тваринництва вихід біогазу може навіть дещо збільшуватися, що є важливим для невеликих фермерських господарств. У цьому випадку необхідно стежити за тим, щоб кількість вуглецю і азоту відповідала співвідношенню, яке забезпечує найбільш ефективний перебіг процессу зброджування.

В Україні на великих свинарських та птахівницьких підприємствах щорічно утворюється більше 3 млн. т органічних відходів (за сухою речовиною), переробка яких дасть змогу отримати близько 1 млн. т у.п. у вигляді біогазу, що еквівалентно приблизно 8 млрд. кВт·год. електроенергії. Водночас в Україні є наявні близько 2 млн.негазифікованих сільських садиб. Досвід країн, не забезпечених природним газом, показує, що віддалені сільські місцевості доцільно газифікувати за допомогою малих біоенергетичних установок, які працю- ють на органічних відходах сільських садиб. Впровадження 2 млн. установок в Україні дасть змогу на перспективу отримати близько 2 млрд. м3 біогазу на рік, що еквівалентно 13 млрд. кВт·год. електроенергії і може забезпечити садиби у сільській місцевості 10 млн. т органічного добрива на рік. Доцільність отримання у масштабах України біогазу із органічних відходів, таких як гній та послід, обумовлена їх кількістю та концентрацією як в окремих господарствах, так загалом у регіонах.

Отримання та використання біогазу

Одним із ефективних шляхів доповнення та заміни традиційних паливно-енергетичних ресурсів, особливо у сільській місцевості, є виробництво та використання біогазу, який утворюється в результаті використання технологій метанового зброджування відходів рослинної біомаси та біомаси тваринництва.

Кількість утворених відходів залежить від віку та виду тварин, яких розводять, а також від пори року. Середня кількість біогазу, яку можна отримати з 1 м3 виділень тварин, оцінюється у 20-25 м3, хоча рентабельною кількістю у техніко економічному відношенні вважаються 30-35 м3.

Таку кількість біогазу можна отримати шляхом сполучення виділень тварин та господарських відходів з іншою речовиною, яка відрізняється високим вмістом сухої органічної маси, а саме з відходами підприємств харчової промисловості або рослинною масою.

Значно збільшує вихід біогазу на одиницю об’єму сировини додавання жирів і комунальних стоків з господарств, розміщених неподалік.

Сировину, що завантажується, поділяють на три основні категорії:

- сільськогосподарську – гноївка, гній (враховуючи більшу гідратацію лише як додатковий матеріал), енергетичні культури, залишки біомаси та інше;

- промислову – крохмаль, відходи скотобоєнь, молочних, цукрових заводів, фармацевтичної, косметичної та паперової промисловості тощо;

- господарську – органічні відходи, комунальні стоки, обрізки саду тощо.

Ферментаційний матеріал також поділяють на основний (ферментація якого може відбуватися самостійно, без додавання інших речовин) та допоміжний. Основним ферментаційним матеріалом вважають гній, гноївку, молоду траву, а допоміжним – рослинні відходи від фруктів, органічні відходи, залишки їжі, жири, мелясу, органічні продукти, що розпадаються природно-біологічним шляхом, господарські стоки тощо.

Найбільш ефективними вважаються біореактори, що працюють у термофільному режимі 52-56С. На таких установках з триденною ферментацією гною вихід біогазу становить 4,5 л на кожен літр корисного об’єму реактора.

Однак необхідно відзначити, що від 40 до 60 % біогазу, отриманого у процесі анаеробного бродіння, витрачається на власні потреби біоустановок, тобто на підтримання в метантенках технологічної температури. У зв’язку з ци надзвичайно актуальним є пошук більш раціональних конструктивних рішень метантенків, що дають змогу значно збільшити вихід корисно-використовуваного біогазу з тієї самої кількості органічних відходів.