Спецможливості
Архів

Біогазова галузь в Україні: експериментально-пілотна стадія з орієнтацією на ліцензії?

05.06.2008
275
Біогазова галузь в Україні: експериментально-пілотна стадія з орієнтацією на ліцензії? фото, ілюстрація
Біогазова галузь в Україні: експериментально-пілотна стадія з орієнтацією на ліцензії?

Відходи тваринництва — сировина для одержання добрив і енергії

Відходи сільгоспвиробництва акумулюють у собі величезний запас поживних речовин, необхідних для розвитку рослин. Водночас вони є неоціненним поновлюваним джерелом енергії. Енергія, що міститься у кормах, використовується сільгосптваринами з низьким коефіцієнтом засвоєння. Так, наприклад, в організмі корови в результаті складних біохімічних процесів корми трансформуються в органічні речовини тіла тварини, у молоко, м’ясо, шкіру. При цьому в продукти тваринництва переходить лише 16,4% усієї енергії кормів, 25,6% енергії витрачається на перетравлення і засвоєння. Решта (58%) стає надбанням гною. У системі “корм—тварина—гній” (для корови з річним надоєм 5000 кг) у гній іде 82% азоту, 70% фосфору і майже весь калій.

Проте в перегної, що вивозиться на поля, поживних елементів залишається лише 10–15% їх вмісту у вихідному гної.

Найбільш ефективною і перспективною з погляду енергозбереження й охорони навколишнього середовища є комплексна переробка відходів тваринництва з використанням біологічного методу — метанового зброджування. Продукт такого зброджування — біогаз — використовується як паливний енергоносій. Залежно від вмісту в ньому метану, його енергоємність може бути різною. Біогаз з вмістом 56% метану має енергоємність 20 МДж/м3, 62% — 22,7 МДж/м3, 70% — 25 МДж/м3. Для порівняння: природний газ — 33,6 МДж/м3, дизпаливо — 36 МДж/л, бензин — 30,5 МДж/л.

З 1 м3 біогазу в середньому утворюється 2,1 кВт·ч електричної енергії і 3,2 кВт теплової за ккд системи 0,8. Біогаз може використовуватися як паливо для автотранспорту. Для цього він компресується і закачуєтся в балони аналогічно до природного газу.

Відферментована маса, що перебродила, на вигляд не відрізняється від первинної сировини, маючи близьку до неї вологість. Водночас це готове високоякісне знезаражене і позбавлене неприємних запахів органічне добриво, придатне для безпосереднього внесення в грунт без додаткового витримування в траншеях і відстійниках. У відферментованій масі знищені патогенна мікрофлора, гельмінти і здатність насінння бур’янів до проростання, але цілком збережена поживна цінність гною за азотом, фосфором, калієм тощо. Втрати загального азоту у відферментованій масі становлять 1–3%, тоді як після природного дозрівання (перепрівання) гною вони сягають 25–30%. Завдяки нейтральному значенню рН, застосування відферментованої маси як добрив виключає закислення і вилуження грунтів.

За механічного поділу відферментованої маси утворюються зневоднений шлам і рідкі стоки, які мають ті самі агрохімічні й удобрювальні властивості, що й відферментована маса. Зневоднений шлам має вологість 65–75% і може використовуватися як тверде органічне добриво або для одержання біогумусу з вмістом гумусу на рівні 15–17%.

Рідкі стоки містять 0,8–1,0% зваженої речовини і без жодної додаткової обробки можуть використовуватися для підживлення рослин. На основі стоків можна готувати рідкі органо-мінеральні добрива.

Досвід впровадження біогазових установок у світі і в Україні

Перші біогазові установки (БГУ) виникли ще до створення наукових основ метаногенезу. В Індії (Бомбей) вони були вже в 1900 р. У 1918 р. аналогічні установки з’явилися в Німеччині, у 1928 — в Англії, у 1930 р. — у США. БГУ були спробою імітації природних процесів розкладання органічної речовини в болотах із виділенням болотного газу, що містить метан.

В Індії акцент було зроблено на сімейні й громадські біогазові установки. До 1993 р. там налічувалося близько 1,85 млн БГУ. Програма децентралізації виробництва енергії, ініційована урядом Індії в 1995 р., забезпечила підтримку проектів з виробництва енергії у сільських громадах з використанням біогазу одиничною потужністю від 10 до 15 МВт.

Широко розвинулося сімейне й громадське одержання біогазу в Китаї. Наприкінці 1978 р. там функціонувало 7,15 млн БГУ. У 1995 р. сімейні БГУ Китаю виробляли 1,3 млрд м3 біогазу. Але, крім сімейних,у країні є ще 600 великих і середніх БГУ, що використовують відходи від тваринництва і птахівництва, а такаж від виноробних і спиртових виробництв. Китай — єдина країна у світі, що має спеціалізований науково-дослідний інститут (м. Ченду). При інституті функціонує навчальний центр з підготовки спеціалістів для країн Азії і тихоокеанського басейну.

В Європі нині діють близько 6400 БГУ різних типів. На них виробляють 10,37 ТВт·ч електро- і 36,53 ПДж теплової енергії на рік. Зокрема, у Німеччині на сільгоспвідходах працюють близько 400 БГУ з об’ємами метантенків до 600–800 м3. У період з 1995 до 1998 рр. було побудовано 8 централізованих БГУ, і сумарна місткість усіх працюючих метантенків досягла 190 тис. м3. Досить широко поставлена справа одержання енергії за допомогою БГУ у Великобританії, Австрії, Італії, Данії, Швеції, Голландії.

На Американському континенті БГУ одержали менше поширення, ніж у Європі. У США на спеціалізованих комплексах ВРХ і свинофермах експлуатуються понад 10 великих установок, які характеризуються великою продуктивністю за вихідною сировиною: 500 і більше м3/добу. Для Канади характерні дрібніші установки, оскільки там законодавчо обмежена велика концентрація поголів’я тварин. Характерною для США і Канади є та обставина, що біогазова технологія переважно розглядається як локальний природоохоронний захід і меншою мірою як енергетичний. У США останнім часом виявляють інтерес до систем очищення біогазу від двоокису вуглецю і доочищення стоків після метанового зброджування, про що свідчить факт закупівлі комплексу устаткування з очищення біогазу в Україні (Сумське об’єднання ім. М.В. Фрунзе в 2001 р. поставило до США дослідний зразок такої установки).

Розвиток біогазових технологій в Україні почався зі спорудження у 1959 р. у Запорізькій філії Всесоюзного науково-дослідного інституту електрифікації сільського господарства установки, розрахованої на переробку гною від 150 дійних корів і 20 свиноматок. З 1984 р. в галузі технології метанового зброджування працює Українське науково-проектне об’єднання “УкрНДІагропроект”, а також Інститут мікробіології і вірусології АН України (Київ). На основі їхніх робіт було створено дві дослідно-промислові БГУ. Одну — на птахофабриці “Київська” (об’єм метантенка — 20 м3, продуктивність — до 60 м3 біогазу з 2 м3 посліду за добу); друга — у свинорадгоспі “Росія”, Черкаська область (об’єм метантенка — 160 м3, продуктивність за біогазом — 200–250 м3/добу). Промислові зразки БГУ були створені Запорізьким конструкторсько-технологічним інститутом сільськогосподарського машинобудування (“КОБОС-1”, 1983 р.) і Сумським машинобудівним об’єднанням ім. М.В. Фрунзе (“Біогаз 301С”, 1984 р.). Установка “КОБОС-1” з об’ємом метантенка 250 м3 була установлена в с. Гребінки Київської області, і ще кілька аналогічних БГУ продано в Росію. Установка “Біогаз 301С” 20 років пропрацювала в підсобному господарстві Сумського НПО ім. М.В. Фрунзе. За розробкою Сумського ВНДІКомпресормаш створено установку “Біогаз 2-401С” продуктивністю 20 м3/добу за вихідною сировиною для підсобного господарства Уфімського машинобудівного заводу.

На рівні дослідницьких і експериментальних робіт БГУ займається низка установ України, як-от:
— Інститут технічної теплофізики НАН України;
— Інститут електродинаміки НАН України;
— Український інститут досліджень навколишнього середовища і ресурсів;
— Український державний лісотехнічний університет;
— Український науковий центр технічної екології (Донецьк).

Деякі установи і підприємства мають власні експериментальні зразки БГУ. Зокрема, фастівське ВАТ Машинобудівний завод “Червоний Жовтень” разом із київською науково-виробничою фірмою “Альтек” створили малогабаритну біогазову установку з об’ємом метантенка 2–4 м3, призначену для переробки відходів ВРХ. Дніпропетровське ЗАТ “Об’єднана інжинірингова компанія" розробляє і виготовляє БГУ з об’ємами метантенків 3 і 6 м3 для індивідуальних господарств.

За проектом Сумського НВО ім. М.В. Фрунзе і донецького Українського наукового центру технічної екології (УкрНТЕК) у Харківській області (с. Н-Мажарове) будується установка “Біогаз 5–61С”. Вона призначена для переробки відходів ВРХ, її продуктивність за вихідною сировиною — 50 т/добу. Одержуваний біогаз має використовуватися для виробництва 640 Гкал/рік теплової енергії, тверда фракція — як органічне добриво, а рідкі стоки — для зрошення. БГУ впроваджується за фінансової підтримки Комітету енергозбереження України.

УкрНТЕК розробив також проекти установок “Біогаз 6 МГС3”, “Біогаз 15 МГС1”, “Біогаз 50 МГС1” для малих фермерських господарств Донецької і Сумської областей. Установку "Біогаз 6 МГС3" у 2003 р. змонтовано і запущено в одному з фермерських господарств поблизу міста Лімасол на Кіпрі.

Отже, в Україні біогазова технологія перебуває нині в стадії переважно експериментальних зразків і пілотних проектів.

І. Семененко,
канд.техн.наук, провід. наук. співробітник УкрНТЕК (Донецьк),
В. Кравець,
канд.техн.наук, провід. наук. співробітник УкрНТЕК (Донецьк),
Т.Чеботар,
ст. викладач Миколаївського ДАУ
А.Кравець,
студент ДНТУ.
Далі буде >>>

 

Інтерв'ю
Ірина Чернишова
Зараз стрімкі зміни, передусім у технічній сфері, охопили навіть аграрний сектор, який має репутацію чи не найконсервативнішої галузі економіки. Не дивно, що часто зусилля власників господарств, спрямовані на впровадження змін, зустрічають... Подробнее
Валентина Болоховська, лауреат Державної премі України в галузі науки й техніки, один із засновників "БТУ-Центр"
«БТУ-Центр» — один із найвідоміших в Ук­раїні вітчиз­ня­них ви­роб­ників біологічних про­дук­тів для сільсько­го гос­по­дар­ст­ва. Ком­панія пра­цює з 1999 ро­ку, й звідтоді на ри­нок ви­ве­де­но чи

1
0