Биогаз представляет собой газ, получаемый метановым или водородным брожением биологической массы. Метановое разложение происходит под влиянием трёх видов бактерий. В системе питания предыдущие бактерии выступают питательным сырьём для последующих бактерий. Бактерии первого вида – гидролизные, второго — кислотообразующие, третьего — метанообразующие. Другой разновидностью биогаза выступает биоводород, где конечный продукт жизнедеятельности бактерий не метан, а водород.
Сырьём для получения биогаза являются органические отходы, такие как: навоз, птичий помёт, свекольный жом, зерновая и меласная постспиртовая барда, фекальные осадки, пивная дробина, отходы забойного и рыбного цеха, трава, бытовые отходы, отходы производства биодизеля, отходы от производства соков, водоросли, отходы молокозаводов — соленая и сладкая молочная сыворотка, отходы производства крахмала и патоки, отходы переработки картофеля, кофейная пульпа, отходы производства чипсов — шкурки, очистки, гнилые клубни.
Существует и такая разновидность биогаза, как свалочный газ. Получается он на свалках из общественных бытовых отходов.
Кроме отходов биогаз возможно производить из отдельно выращенных энергетических культур: сильфия, силосной кукурузы, водорослей.
Выход газа достигает 300 м³ из 1 тонны сырья.
Различают теоретический и технически-реализуемый выход газа. В 1950-70-х годах прошлого века технически возможный выход биогаза составлял лишь 20-30 % от теоретического. Сегодня использование энзимов, бустеров для искусственной деградации сырья и иных приспособлений позволяет увеличивать выход газа на самой обычной установке с 60% до 95%.
Выработка биогаза позволяет сократить выбросы метана в атмосферу. Метан влияет на парниковый эффект в 21 раз сильнее, чем СО2, и остаётся в атмосфере на протяжении 12-ти лет. Улавливание метана — лучший быстрый способ предотвращения глобального потепления.
Переработанные барда, навоз и различные другие отходы применяются как удобрения в сельском хозяйстве, что позволяет уменьшить объёмы использования химических удобрений, сократить нагрузку на грунтовые воды.
Выработка биогаза осуществляется на промышленных и кустарных установках. Промышленные установки отличаются наличием механизации, системами подогрева, автоматики, гомогенизации. Наиболее широко распространённым промышленным методом получения газа есть анаэробное сбраживание в метантенках.
Биогазовую энергетику можно назвать надежной и экономически выгодной альтернативой централизованному природному газу и магистральному электроснабжению. Использование отходов растениеводства, животноводства, канализационных стоков и пищевой промышленности для производства биогаза сделает отдельно взятую небольшую фирму собственником малого газового месторождения, имеющего годовую добычу от 1-го до 20-ти миллионов кубических метров и электростанции мощностью от 300 кВт до 10 МВт.
Быстрое распространение биогазовых технологий в последнее время стало возможным в России из-за роста цен на электричество и газ. Ускорение этих темпов в ближайшие годы сделает биогаз практически единственным решением проблем энергоснабжения предприятий пищевой промышленности и агрокомплекса, а также городских водоканалов.
Происходит это вследствие того, что биогазовая установка означает: независимость от повышающихся тарифов, от вероятных сбоев в поставках газа и электричества; возможность получения нескольких видов энергоресурсов одновременно – тепла, электроэнергии, газа, моторного топлива; полное устранение проблем утилизации отходов органики с разделением их на чистую воду, биогумус и минеральные удобрения; возможность организации новых, рентабельных видов сельскохозяйственных производств.
Каковы же перспективы России в биогазовой энергетике?
Анализ российской сельскохозяйственной отрасли показывает, что биогазовые технологии не только экономически выгодны, но и способствуют созданию условий для более быстрого развития сельского хозяйства России, решают проблему отходов АПК и недостаточного развития энергетической сети в отдалённых сельских районах.
Российский агропромышленный комплекс сталкивается сегодня с проблемой утилизации огромнейшего количества отходов; чаще всего они вывозятся с территорий ферм и просто складируются. Эта методика приводит к проблеме окисления почв, отчуждения сельскохозяйственных земель (свыше 2-х миллионов гектар плодородных земель заняты под хранение навоза), выбросам в атмосферу метана и загрязнению грунтовых вод. Если стоит задача государственного уровня интенсивного экономически оправданного развития сельского хозяйства, эта проблема требует решения.
Отходы АПК, подлежащие утилизации, сами по себе являются значительным энергоресурсом, так как возможно получение биогаза практически из всех видов сельскохозяйственных отходов. В итоге, развитие биогазовой энергетики – это не только решение проблемы отходов, но и решение энергетических проблем сельского хозяйства.
А ведь эти проблемы не надуманы: большая часть регионов с развитым сельским хозяйством, соответственно, с хорошей концентрацией ресурсов для выработки биогаза (Краснодарский край, Белгородская область, Алтайский край и др.) являются энергодефицитными. Энергоснабжение сельхозпроизводителей в них происходит по остаточному принципу. Во всех подобных регионах есть проблема доступности объектов энергетической инфраструктуры, например только 37% крупных и средних сельхозпроизводителей получают доступ к сетевому газу.
А ведь страновой энергопотенциал биогаза огромен! Если весь биогаз перерабатывать на когенерационных установках, это позволит на 23% обеспечить потребность экономики России в электроэнергии, на 15% – в тепловой энергии, на 14% – в природном газе; или же целиком обеспечить сельские районы доступом к тепловой мощности и природному газу.
Помимо вышеупомянутого, биогазовая энергетика – ещё и источник дешёвых комплексных органоудобрений, образующих как субпродукт при производстве газа. Для сельского хозяйства такие доступные и дешевые удобрения – это интенсификация производства и увеличение конкурентоспособности отечественной продукции. Для фермера – независимость от закупочных цен на рынке минеральных удобрений и, как следствие, бóльшие урожаи.
При масштабном использовании биогазовых установок, вопросы рентабельности не возникают – станция окупает себя всего за 2-3 года. Однако сейчас есть проблема финансирования этих проектов – ни фермер, ни сельхозкооператив не в состоянии предоставить обеспечение по столь значительным кредитам. В таких условиях целесообразно создание сельскохозяйственных объединений на основе крупнейших платежеспособных компаний отрасли и государственное субсидирование процентных ставок.
Приведённые выше факты рисуют радужную картину использования биогазовых установок в сельском хозяйстве РФ. Налицо не только умное и умелое ведение безотходной сельхозполитики, но и забота о будущих поколениях: уменьшение выбросов метана в атмосферу, уменьшение площадей «бесхозных» земель, занятых свалками бытовых отходов и отходов АПК. Чуть-чуть лояльности правительства в отношении продвижения биогазовой энергетики, – и вскоре Россию можно будет назвать не «страной мусорных свалок», а страной цветущих садов и плодородных полей. По крайней мере в это хочется верить!
Метки: альтернативная энергетика, альтернативное топливо, биогаз, перспективы альтернативной энергетики, свалочный газ
