газ | это… Что такое Био-газ?
Метантанк биогазовой установки
Биогаз — газ, получаемый метановым брожением биомассы. Разложение биомассы происходит под воздействием трёх видов бактерий. В цепочке питания последующие бактерии питаются продуктами жизнедеятельности предыдущих. Первый вид — бактерии гидролизные, второй — кислотообразующие, третий — метанообразующие. В производстве биогаза участвуют не только бактерии класса метаногенов, а все три вида.
Содержание
|
такжеСостав и качество биогаза
50—87 % метана, 13—50 % CO2, незначительные примеси H2 и H2S. После очистки биогаза от СО2 получается биометан. Биометан — полный аналог природного газа, отличие только в происхождении.
Поскольку только метан поставляет энергию из биогаза, целесообразно, для описания качества газа, выхода газа и количества газа все относить к метану, с его нормируемыми показателями. Объем газов зависит от температуры и давления. Высокие температуры приводят к растяжению газа и к уменьшаемому вместе с объемом уровню калорийности и наоборот. Кроме того при возрастании влажности калорийность газа также снижается. Чтобы выходы газа можно было сравнить между собой, необходимо их соотносить с нормальным состоянием (температура 0°C, атмосферное давление 1,01325 bar, относительная влажность газа 0%). В целом данные о производстве газа выражают в литрах (л) или м3 метана на кг oрганического сухого вещества (оСВ), это намного точнее и красноречивее нежели данные в м3 биогаза в м3 свежего субстрата
Сырьё для получения
Перечень органических отходов, пригодных для производства биогаза: навоз, помет, зерновая и меласная послеспиртовая барда, пивная дробина, свекольный жом, фекальные осадки, отходы рыбного и забойного цеха (кровь, жир, кишки, каныга), трава, бытовые отходы, отходы молокозаводов — соленая и сладкая молочная сыворотка, отходы производства биодизеля — технический глицерин от производства биодизеля из рапса, отходы от производства соков — жом фруктовый, ягодный, овощной, виноградная выжимка, водоросли, отходы производства крахмала и патоки — мезга и сироп, отходы переработки картофеля, производства чипсов — очистки, шкурки, гнилые клубни, кофейная пульпа.
Выход биогаза зависит от содержания сухого вещества и вида используемого сырья. Из тонны навоза крупного рогатого скота получается 50—65 м³ биогаза с содержанием метана 60 %, 150—500 м³ биогаза из различных видов растений с содержанием метана до 70%. Максимальное количество биогаза — это 1300 м³ с содержанием метана до 87% — можно получить из жира.
Различают теоретический (физически возможный) и технически-реализуемый выход газа. В 1950-70-х годах технически возможный выход газа составлял всего 20-30% от теоретического. Сегодня применение энзимов, бустеров для искусственной деградации сырья (например, ультразвуковых или жидкостных кавитаторов) и других приспособлений позволяет увеличивать выход биогаза на самой обычно установке с 60% до 95%.
В биогазовых расчётах используется понятие сухого вещества (СВ или английское TS) или сухого остатка (СО). Вода, содержащаяся в биомассе, не даёт газа.
На практике из 1 кг сухого вещества получают от 300 до 500 литров биогаза.
Чтобы посчитать выход биогаза из конкретного сырья, необходимо провести лабораторные испытания или посмотреть справочные данные и определить содержание жиров, белков и углеводов. При определении последних важно узнать процентное содержание быстроразлагаемых (фруктоза, сахар, сахароза, крахмал) и трудноразлагаемых веществ (например, целлюлоза, гемицеллюлоза, лигнин). Определив содержание веществ, можно вычислить выход газа для каждого вещества по отдельности и затем сложить.
Раньше, когда не было науки о биогазе и биогаз ассоциировался с навозом, применяли понятие «животной единицы». Сегодня, когда биогаз научились получать из произвольного органического сырья, это понятие отошло и перестало использоваться.
Кроме отходов биогаз можно производить из специально выращенных энергетических культур, например, из силосной кукурузы или сильфия, а также водорослей. Выход газа может достигать до 500 м³ из 1 тонны.
Свалочный газ — одна из разновидностей биогаза. Получается на свалках из муниципальных бытовых отходов.
История
Человечество научилось использовать биогаз давно. Во 1 тысячелетии до н. э. на территории современной Германии уже существовали примитивные биогазовые установки. Алеманам, населявшим заболоченные земли бассейна Эльбы, чудились Драконы в корягах на болоте. Они полагали, что горючий газ, скапливающийся в ямах на болотах — это дыхание Дракона. Чтобы задобрить Дракона, в болото бросали жертвоприношения и остатки пищи. Люди верили, что Дракон приходит ночью и его дыхание остаётся в ямах. Алеманы додумались шить из кожи тенты, накрывать ими болото, отводить газ по кожанным же трубам к своему жилищу и сжигать его для приготовления пищи. Оно и понятно, ведь сухие дрова найти было трудно, а болотный газ (биогаз) отлично решал эту проблему.
В XVII веке Ян Баптист Ван Гельмонт обнаружил, что разлагающаяся биомасса выделяет воспламеняющиеся газы. Алессандро Вольта в 1776 году пришёл к выводу о существовании зависимости между количеством разлагающейся биомассы и количеством выделяемого газа.
Первая задокументированная биогазовая установка была построена в Бомбее, Индия в 1859 году. В 1895 году биогаз применялся в Великобритании для уличного освещения. В 1930 году, с развитием микробиологии, были обнаружены бактерии, участвующие в процессе производства биогаза.
Экология
Производство биогаза позволяет предотвратить выбросы метана в атмосферу. Метан оказывает влияние на парниковый эффект в 21 раз более сильное, чем СО2, и находится в атмосфере 12 лет. Захват метана — лучший краткосрочный способ предотвращения глобального потепления.
Переработанный навоз, барда и другие отходы применяются в качестве удобрения в сельском хозяйстве. Это позволяет снизить применение химических удобрений, сокращается нагрузка на грунтовые воды.
Производство
Существуют промышленные и кустарные установки. Промышленные установки отличаются от кустарных наличием механизации, систем подогрева, гомогенизации, автоматики.
Наиболее распространённый промышленный метод — анаэробное сбраживание в метантенках.
Хорошая биогазовая установка должна иметь необходимые части:
- Емкость гомогенизации
- Загрузчик твердого (жидкого)сырья
- Реактор
- Мешалки
- Газгольдер
- Система смешивания воды и отопления
- Газовая система
- Насосная станция
- Сепаратор
- Приборы контроля
- КИПиА с визуализацией
- Система безопасности
Принцип работы установки
Отходы периодически подаются с помощью насосной станции или загрузчика в реактор. Реактор представляет собой подогреваемый и утепленный железобетонный резервуар оборудованный миксерами. В реакторе живут полезные бактерии, которые питаются отходами. Продуктом жизнедеятельности бактерий является биогаз. Для поддержания жизни бактерий требуется подача корма — отходов, подогрев до 35 °С и периодическое перемешивание. Образующийся биогаз скапливается в хранилище (газгольдере), затем проходит систему очистки и подается к потребителям (котел или электрогенератор).
Для сбраживания некоторых видов сырья в чистом виде требуется особая двухстадийная технология. Например, птичий помет, спиртовая барда не перерабатываются в биогаз в обычном реакторе. Для переработки такого сырья необходим дополнительно реактор гидролиза. Такой реактор позволяет контролировать уровень кислотности, таким образом бактерии не погибают из-за повышения содержания кислот или щелочей.
Факторы, влияющие на процесс брожения
- Температура
- Влажность среды
- Уровень рН
- Соотношение C : N : P
- Площадь поверхности частиц сырья
- Частота подачи субстрата
- Замедляющие вещества
- Стимулирующие добавки
Температура
Метановые бактерии проявляют свою жизнедеятельность в пределах температуры 0-70ºС. Если температура выше они начинают гибнуть, за исключением нескольких штаммов, которые могут жить при температуре среды до 90ºС. При минусовой температуре они выживают, но прекращают свою жизнедеятельность.
В литературе как нижнюю границу температуры указывают 3-4ºС.
Площадь поверхности частиц сырья
Принципиальным является, что чем меньше частички субстрата, тем лучше. Чем больше площадь взаимодействия для бактерий и чем более волокнистый субстрат, тем легче и быстрее бактериям разлагать субстрат. Кроме того, его проще перемешивать, смешивать и подогревать без образования плавающей корки или осадка. Измельченное сырье имеет влияние на количество произведенного газа через длительность периода брожения. Чем короче период брожения, тем лучше должен быть измельчен материал.
При достаточно длительном периоде брожения количество выработанного газа снова увеличится. При использовании измельченного зерна этого уже удалось достичь через 15 дней.
Применение
Автобус, работающий на биогазе, Берн, Швейцария
Биогаз используют в качестве топлива для производства: электроэнергии, тепла или пара, или в качестве автомобильного топлива.
Биогазовые установки могут устанавливаться как очистные сооружения на фермах, птицефабриках, спиртовых заводах, сахарных заводах, мясокомбинатах.
Среди промышленно развитых стран ведущее место в производстве и использовании биогаза по относительным показателям принадлежит Дании — биогаз занимает до 18 % в её общем энергобалансе. По абсолютным показателям по количеству средних и крупных установок ведущее место занимает Германия — 8000 тыс. шт. В Западной Европе не менее половины всех птицеферм отапливаются биогазом.
Развивающиеся страны
В Индии, Вьетнаме, Непале и других странах строят малые (односемейные) биогазовые установки. Получаемый в них газ используется для приготовления пищи.
Больше всего малых биогазовых установок находится в Китае — более 10 млн (на конец 1990-х). Они производят около 7 млрд м³ биогаза в год, что обеспечивает топливом примерно 60 млн крестьян. В конце 2006 года в Китае действовало уже около 18 млн биогазовых установок. Их применение позволяет заменить 10,9 млн тонн условного топлива.
В Индии с 1981 года до 2006 года было установлено 3,8 млн малых биогазовых установок.
В Непале существует программа поддержки развития биогазовой энергетики, благодаря которой в сельской местности к концу 2006 года было создано более 100 тысяч малых биогазовых установок.
Автомобильный транспорт
Volvo и Швейцарии: Берн, Базель, Женева, Люцерн и Лозанна. По прогнозам Швейцарской Ассоциации Газовой Индустрии к 2010 году 10 % автотранспорта Швейцарии будет работать на биогазе.
Муниципалитет Осло в начале 2009 года перевёл на биогаз 80 городских автобусов. Стоимость биогаза составляет €0,4 — €0,5 за литр в бензиновом эквиваленте. При успешном завершении испытний на биогаз будут переведены 400 автобусов[1].
Потенциал
Россия ежегодно накапливает до 300 млн т в сухом эквиваленте органических отходов: 250 млн т в сельскохозяйственном производстве, 50 млн т в виде бытового мусора. Эти отходы могут быть сырьём для производства биогаза.
Потенциальный объём ежегодно получаемого биогаза может составить 90 млрд м³.
В США выращивается около 8,5 миллионов коров. Биогаза, получаемого из их навоза, будет достаточно для обеспечения топливом 1 миллиона автомобилей[2].
Потенциал биогазовой индустрии Германии оценивается в 100 миллиардов кВт·ч энергии к 2030 году, что будет составлять около 10% от потребляемой страной энергии[3].
Литература
Биогаз. Теория и практика. В.Баадер, Е. Доне, М.Бренндерфер
Biogas Praxis. Barbara Eder. Heinz Schulz. 2006. перевод на рус. Биогазовые установки. Практическое пособиеНастольная книга биогазовой компании.
См. также
- Биореактор для производства водорода
- Свалка
Ссылки
- Биогаз своими руками
- фотографии
- Передвижной генератор превращает мусор в спирт и электричество, Компьюлента
- Портал новостей о производстве и применении биогаза
- Видео и 3D модели биогазовых установок
Источники
- ↑ Norway or the Highway: Poo Powers Oslo Buses
- ↑ http://www.
greencarcongress.com/2005/10/biomethane_from.html - ↑ The German biogas industry
greencarcongress.com/2005/10/biomethane_from.htmlБиогаз что это такое и как его получают
Биогаз получают в результате брожения биомассы. Для его изготовления используют навоз крупного рогатого скота, птичий помет, отходы с некоторых видов производств. Специальное оборудование позволяет использовать его для получения электроэнергии, тепла, пара и пр.
Промышленная революция, начавшаяся в Европе триста лет назад привела к революционным изменениям взаимоотношения Человека и Природы. Главными причинами этого явились все большая добыча и использование углеводородного топлива, и увеличение количества отходов мировой экономики. Поэтому в последние десятилетия стали ускоренными темпами развиваться ресурсосберегающие технологии и альтернативная энергетика. Биогаз в ряду этих инноваций занимает не последнее место.
С газом, выходящим над поверхностью болот и со дна заросших водоемов человек знаком с доисторических времен.
Получение и практическое использование этого газа началось гораздо позже.
Биогаз — это результат деятельности анаэробных бактерий, перерабатывающих органические соединения животного и растительного происхождения, без доступа воздуха. По-научному этот процесс называется метаногенез или метановое брожение, в результате которого выделяется метан. Не путать с аналогичным процессом с участием аэробных бактерий, называемым компостированием, с выделением углекислого газа, теплоты и получением биокомпоста в качестве удобрения.
Биотехнология
Процесс производства биологического метана принципиально очень прост. Органические отходы, разбавленные водой до необходимой консистенции, помещаются в герметичную емкость-биореактор. Здесь метанообразующие бактерии, поедая их, выделяют метан, углекислый газ и сероводород. Газ собирается в верхней части емкости и через фильтры отводится для практической реализации.
Для обеспечения максимальной скорости выделения метана должен соблюдаться оптимальный температурный режим в диапазоне 30-45 °С.
В этом случае основная масса загруженного «топлива» перерабатывается за 12-15 дней. Снижение температуры до 15 °С увеличивает время работы биореактора на одной загрузке в 3-4 раза. Этим объясняется ограниченный интерес к таким инновациям в северных регионах, так как существенную часть до 60% получаемого газа надо сжигать для подогрева рабочего процесса.
Сопутствующим результатом биогазовой технологии является получение эффлюента-удобрения с высоким содержанием легко усваиваемых растениями форм азота, фосфора, калия и других микроэлементов. По экономическому эффекту этот продукт ничем не уступает энергетической составляющей биогаза, так как позволяет увеличивать урожайность различных сельскохозяйственных культур на 20-30%.
Необходимое сырье
В качестве сырья для биореактора используются отходы животноводства-навоз крупного рогатого скота (КРС), свиной навоз и птичий помет. Пригодны отходы молочных и рыбоперерабатывающих заводов, мукомольного, пивного и винного производства.
Кроме отходов газ можно получать из специально выращиваемых зеленых культур-силосной кукурузы, свеклы и картофеля вместе с ботвой.
Можно использовать твердые бытовые отходы (ТБО). В этом случае должно выполняться условие-сортировка мусора с целью отделения органических составляющих от минеральных. Организация раздельного сбора мусора может дать новый толчок развитию инновационной биотехнологии.
Перспективным направлением является использование канализационных стоков населенных пунктов, что позволяет решить экологическую проблему больших городов с полями фильтрации, делающими безжизненными тысячи гектар полезной площади.
Качество газа
Широкий спектр биологического сырья влияет на качество, получаемого из него биогаза. Оно характеризуется процентом выхода метана и количеством газа, выделяемого из единицы объема сухого вещества отходов.
Доля метана в газе для различных отходов колеблется в пределах 40-70%, остальное углекислый газ, 2-3% сероводорода и около 1% водорода и остальных газов.
Выход биогаза от 250 л/кг сухого вещества для навоза и канализационных стоков до 600 л/кг для кукурузного силоса и отходов сахарного производства.
Содержание сероводорода ограничивает применение газа в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания. В двигателе он превращается в серную кислоту и приводит к повышенному износу деталей. Во избежание этого ставят фильтры, что значительно повышает себестоимость биогаза. Технология очистки совершенствуется в направлении применения керамических молекулярных мембран, пропускающих метан и задерживающих все остальное, и водяного обогащения газа за счет разности растворимости в воде углекислого газа и метана.
Область применения
Биогазовые технологии давно уже признаны и широко применяются в мировой практике. По данным Европейской Ассоциации Биогаза (ЕВА) в 2018 году в Европе работают 18200 биогазовых установок с общей мощностью 11000 МВт и выработано с их помощью 63500 ГВт*час электроэнергии.
Лидерами производства являются Германия, Дания, Нидерланды и Швеция. При этом сектор производства чистого метана вырос до 660 заводов, производящих 2,28 млн. м³ газа.
Подробнее о том, как биогаз используется в Германии рассказывает местный фермер на канале Agro Import:
Себестоимость биогаза в пересчете на метан зависит от сырья. По данным Международного Агентства Возобновляемых Источников Энергии (IRENA) для ориентированных на навоз установок она составляет 220-400 $/ тыс. м³, для ориентированных на промышленные отходы 110-300 $/ тыс. м³. Средняя цена газа, проданного на экспорт Газпромом в 2019 году-240 $/ тыс. м³ при себестоимости около 20 $/ тыс. м³. Поэтому для того, чтобы сделать биогаз конкурентоспособным, необходимо снижать себестоимость.
Многие фирмы стали выпускать оборудование для биогаза различной мощности. Крупные промышленные установки по капитальным затратам на строительство, составляющим около 2000 $ за 1 кВт мощности, находятся на уровне тепловых электростанций.
При их строительстве ключевым вопросом становится бесперебойная поставка отходов.
Большой популярностью в странах с теплым климатом стали пользоваться бытовые газовые системы, производство которых наладил Китай. Фирма Puxin выпускает ряд таких мини- заводов. Например, модель PX-ABS представляет из себя пластмассовый биореактор объемом 3,4 м³ в стальной раме. Ежедневная загрузка коровьего навоза-60 кг, либо пищевых отходов-25 кг, либо очистки овощей 65 кг.
Расход газа не менее 26 л/мин. Установлен газовый фильтр и насос для периодического перемешивания отходов. Стоит такая установка 1000 $ и вполне доступна для маленькой фермы.
Заключение
Несмотря на то, что себестоимость биогаза намного выше природного газа, надо учитывать, что на выходе этого технологического процесса получаются высокоэффективные удобрения. Их реализация существенно снижает затраты в зависимости от качества сырья.
В тему: Производство воды из воздуха.
Развитие технологий получения газа обладает большим потенциалом одновременного решения проблем альтернативной энергетики и экологии с повышением урожайности сельскохозяйственных культур. Они должны быть интегрированы в современные проекты крупных животноводческих ферм, канализационных систем населенных пунктов и мусороперерабатывающих заводов.
преимуществ биогаза | Американский совет по биогазу
Биогазовые системы защищают наш воздух, воду и почву, перерабатывая органические отходы в возобновляемые источники энергии и продукты почвы, сокращая при этом выбросы парниковых газов.
В США существует острая необходимость в управлении миллионами тонн пищи, воды и животных отходов. Основные преимущества биогазовых систем заключаются в том, что они перерабатывают весь этот материал, а также производят возобновляемую энергию и продукты почвы, которые заменяют ископаемое топливо.
Если объединить эти и другие преимущества, мы сможем предотвратить попадание тонн углерода в наш воздух, предотвратить попадание питательных веществ в наши водные пути, создать более здоровые почвы с помощью натуральных удобрений, не основанных на ископаемом топливе, и производить надежные возобновляемые источники базовой нагрузки.
энергия.
- Переработка навоза и уничтожение запахов и патогенов при одновременном производстве возобновляемой энергии и почвенных продуктов
- Помогите естественным циклам переработки превратиться в сельское хозяйство
- Перемещение навоза из открытых лагун в герметичную биогазовую систему снижает выбросы парниковых газов
- Сократить выбросы углерода на транспорте как минимум вдвое по сравнению с ископаемым топливом
- Переработка навоза дает возможность отделить питательные вещества и не допустить их попадания в водоемы
- Использование дигестата может заменить дорогостоящие синтетические удобрения и может увеличить рост растений на 10-30 процентов по сравнению с синтетическими удобрениями
- Растения поглощают питательные вещества из почвы, такие как азот или фосфор, легче, чем сырой навоз. Это позволяет фермерам использовать правильный объем и соотношение необходимых питательных веществ и свести к минимуму дополнительную покупку синтетических удобрений.
- Экономически эффективное решение для превращения дорогостоящего продукта, такого как обработка отходов, в возможность получения дохода для фермеров и сельских общин
- Для компаний, которые хотят уменьшить свой углеродный след, некоторые биогазовые системы являются настолько углеродно-отрицательными, что замена небольшого процента ископаемого газа возобновляемым биогазом или возобновляемым природным газом может помочь достичь нулевых показателей
- Создайте новые потоки доходов в сельской местности Америки, повысив устойчивость к колебаниям цен на сырьевые товары.
- Может снизить затраты фермы на подстилку для животных и удобрения и создать новые источники дохода.
- Движущая сила экономического роста и предложение местных рабочих мест в сфере строительства, проектирования, управления проектами и т. д.
Сокращение объема отходов, что означает, что часто снижаются затраты на такие объекты, как очистные сооружения
- Возобновляемый источник энергии, который является прямой заменой невозобновляемых, углеродоемких ископаемых видов топлива
- Производство возобновляемой энергии 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, 365 дней в неделю с уровнем надежности 95 % — для сравнения, средний уровень надежности солнечной энергии составляет 25 %, а энергии ветра — 35 %
- Биогаз поддерживает распределенное производство энергии, что означает снижение затрат на передачу и транспортировку, а также снижение воздействия и повышение надежности электрических сетей
- Системы с хранилищем газа могут обеспечить возобновляемую электроэнергию по запросу за считанные минуты, что снижает потребность в включении электростанций, работающих на ископаемом топливе, для удовлетворения пикового спроса
- Возобновляемый природный газ (RNG), полученный из биогаза, может использоваться взаимозаменяемо с природным газом для отопления, электричества и производства качественного биометана и транспортного топлива
- Покупая RNG, крупные потребители газа поддерживают свои цели ESG, сокращают использование ископаемого топлива и уменьшают свой углеродный след
- Тепловое тепло, необходимое для промышленного производства (которое может поддерживать только газ), является причиной около 11% выбросов в США. Биогаз в настоящее время является наиболее устойчивым способом борьбы с этими выбросами.
Биогаз в настоящее время является наиболее устойчивым способом борьбы с этими выбросами.Статистика биогазовой промышленности
Сегодня в США насчитывается 2300 предприятий по производству биогаза в 50 штатах, в том числе более 300 ферм, 1200 объектов по восстановлению водных ресурсов, 66 автономных систем по переработке пищевых отходов и почти 650 свалок.
В настоящее время в США есть потенциал для строительства более 15 000 новых биогазовых систем, которые принесут значительные экономические, экологические и энергетические преимущества.
Создание биогазовой инфраструктуры США может производить 100 триллионов киловатт-часов электроэнергии в год (90,3 миллиона домов), 33 триллиона БТЕ возобновляемого тепла в час (4,3 миллиона домов) или топлива для транспортных средств, эквивалентного 15,4 миллиарда галлонов в год (32 миллиона автомобилей).
Создание биогазовой инфраструктуры США может принести не менее 45 миллиардов долларов в виде новых капиталовложений в строительную деятельность, в результате чего будет создано 375 000 краткосрочных строительных рабочих мест и 25 000 постоянных рабочих мест.
Выберите каждый шаг ниже, чтобы узнать, как работают биогазовые системы
1Органический материал
2 Дигестор
3aБиогаз
3bПереваренный материал
Шаг 1
1 ОРГАНИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ
Органические материалы являются «входом» или «сырьем» для производства биогаза. система. Некоторые органические материалы усваиваются легче, чем другие.
- Навоз животных
- Пищевые отходы
- Сточные воды Твердые биологические вещества
- Ресторанная смазка
- Органические побочные продукты
Шаг 2
2 МАШИНЫ
Анаэробный метантенк представляет собой систему герметичных резервуаров, которые могут
оборудованный для смешивания и подогрева органического материала.
Микроорганизмы разрушают органический материал в течение 2-4 недель. производство биогаза и дигестата.
Шаг 3а
3aБИОГАЗ
Биогаз состоит в основном из метана и углекислого газа, а также воды. пар и другие микроэлементы (например, силоксаны)
- Тепло
- Биопластики
- Электричество
- Автомобильное топливо
- Возобновляемый природный газ
Некоторое количество биогаза можно использовать для нагрева котла!
Шаг 3b
3b ПЕРЕГРУЖЕННЫЙ МАТЕРИАЛ (ДИГЕСТАТ)
В дополнение к биогазу метантенки производят твердые и жидкие
дигестат, содержащий ценные питательные вещества (азот, фосфор и
калий) и органический углерод.
- Удобрение
- Поправки к почве
- Подстилка для животных
- Другие продукты
- Продукция садоводства
Переваренный материал может быть возвращен для домашнего скота, сельскохозяйственных и использования в саду!
РНГ
ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЙ ПРИРОДНЫЙ ГАЗ
Биогаз, переработанный до газопроводного качества, часто называют биометан, возобновляемый природный газ или RNG.
Что такое биогаз и как его использовать?
Биогазовая установкаИзображение предоставлено: Juergen Faelchle/Shutterstock.com
Это руководство предназначено для того, чтобы ответить на вопросы о том, что такое биогаз, как его производят, а также о его преимуществах и областях применения.
Биогаз является уникальным среди множества вариантов возобновляемой энергии, представленных сегодня на рынке. В отличие от солнечной, водной или ветровой энергии, она опирается на жизненные процессы анаэробных бактерий и, помимо того, что является «зеленой» технологией, также избавляет от обычно нежелательных материалов в виде органических отходов.
В этой статье мы рассмотрим:
- Что такое биогаз и как его производят
- Применение биогаза
- Преимущества биогаза
Что такое биогаз?
Биогаз — это тип газа, получаемого из возобновляемых ресурсов, получаемого путем разложения органического материала анаэробными бактериями. Состав биогаза в основном состоит из метана и двуокиси углерода со следами окиси углерода, водорода, воды и азота. Он существует в природе в болотах, компостных кучах и даже обнаруживается на мусорных свалках. Тем не менее, он также целенаправленно производится из-за его разнообразных преимуществ как в плане избавления от нежелательного материала, так и для получения ценного конечного продукта.
Процесс производства биогаза
Биогаз может производиться как в небольших потребительских масштабах, так и в промышленных масштабах, но все зависит от анаэробных бактерий. Крупные фермы и заводы используют различные типы биогазовых установок, которые переносят жидкие и шламовые отходы в теплую камеру пищеварения (около 95 градусов) с нейтральной кислотностью и без кислорода, где бактерии могут выполнять свою работу.
Отходы разбиты на этапы. Бактерии первой стадии расщепляют нерастворимые органические полимеры (например, углеводы) в отходах. Затем в дело вступают ацидогенные бактерии. Сначала они расщепляют сахар и аминокислоты на органические кислоты, аммиак, водород и углекислый газ. Затем они дополнительно расщепляют органические кислоты на водород, аммиак и углекислый газ, а также на уксусную кислоту. Наконец, третий тип бактерий, называемых метаногенами, берет все, что еще не является углекислым газом, и превращает его в углекислый газ и метан. Также остается побочный продукт, дигестат, который можно использовать в качестве удобрения.
Затем биогаз должен быть обработан для удаления таких веществ, как вода, сероводород и двуокись углерода, прежде чем его можно будет использовать, как правило, с помощью оборудования в системе салазок, которая встроена в установку, как в этом случае. После этого его можно использовать в различных приложениях, которые будут подробно рассмотрены позже.
Типы биогазовых установок
Существует три основных типа варочных котлов: варочные котлы периодического действия, варочные котлы непрерывного действия и полупериодические варочные котлы. Подтипы могут включать в себя стационарный купол, плавающий барабан, крытую лагуну и автоклавы с поршневым потоком, а для небольших потребительских автоклавов существует большее разнообразие типов. Однако здесь мы сосредоточимся только на основных промышленных типах.
Варочные котлы периодического действия забирают навозную жижу партиями, полностью превращая одну партию навозной жижи в биотопливо за один раз.
Затем побочные продукты могут быть удалены и запущена следующая партия. Эти варочные котлы лучше всего подходят для сред, где нет постоянного потока материалов для преобразования или материалы можно обрабатывать только в определенное время (например, растительный материал, который должен обрабатываться машинами). Варочные котлы периодического действия также производят биогаз неравномерно (пик приходится на середину процесса конверсии) и менее эффективны, чем метантенки непрерывного действия, но они также не требуют ежедневного внимания.
Варочные котлы с непрерывным кормлением , с другой стороны, более эффективны, но требуют нового материала один или несколько раз в день, поэтому они лучше всего подходят для сред с постоянным потоком отходов, таких как молочная ферма. Когда новые отходы помещаются в метантенк, биогаз и его побочные продукты выталкиваются на противоположную сторону. В этих типах метантенков биогаз создается с постоянной скоростью. Опасность заключается в том, что если материал недостаточно перемешан, часть его все равно не переработается к тому времени, когда он выйдет из другой стороны варочного котла.
Варочные котлы полупериодического действия сочетают в себе первые две модели для переработки смешанных материалов. Полупериодный варочный котел может непрерывно перерабатывать более быстро перерабатываемые материалы, такие как навоз, а также дважды в год перерабатывать партии более медленно перерабатываемых материалов, таких как солома.
Как используется биогаз?
Биогаз можно использовать в больших масштабах для производства тепла, электричества и топлива, не говоря уже о его неотъемлемых преимуществах при управлении отходами. Он также стал очень популярным в слаборазвитых регионах как независимый источник тепла, топлива и удобрений для отдельных семей в небольших масштабах. Однако в крупных масштабах крупнейшими поставщиками органического материала для биомассы являются свалки, домашний скот и очистные сооружения. Органические отходы от супермаркетов до больниц могут быть использованы для создания материала, но биогаз легче производить в более сельских районах, где легко доступны большие количества органических отходов.
Применение биогаза
Топливо: Биогаз может заменить природный газ в автомобильном топливе или в другом оборудовании, включающем двигатель внутреннего сгорания.
Электричество: В качестве топлива биогаз также может использоваться для запуска генераторов. Одним из его преимуществ как возобновляемого источника энергии является его способность храниться, что делает его ценным резервным ресурсом, особенно для электростанций, которые получают свою основную энергию от ветра или солнца.
Тепло: Как и природный газ, биогаз можно использовать для обогрева. Его можно даже вводить в существующие сети природного газа после обработки, что упрощает и удешевляет интеграцию в существующую инфраструктуру. Это потому, что биогаз и природный газ состоят из одних и тех же компонентов. Просто способ их добычи разный.
Управление отходами: Поскольку биогаз производится на фермах, очистных сооружениях или других органических отходах, он создает возможности для удаления нежелательных загрязняющих материалов.
Это может быть особенно важно для свалок, где накопление природного газа может привести к взрывам или выбросу метана, парникового газа, в атмосферу, если его не выпустить.
Преимущества биогаза
Биогаз имеет несколько преимуществ, как в отношении того, что его производство добавляет, так и того, что он вычитает. Этот материал является дешевым, экологически чистым ресурсом, который помогает поддерживать чистоту окружающей среды и производит эффективное удобрение в качестве побочного продукта.
Биогаз — это вид экологически чистой энергии. Он поступает из переработанных возобновляемых ресурсов, которые в противном случае могли бы оказаться на свалках и внести в атмосферу метан, который является более опасным парниковым газом, чем углекислый газ. Отсутствие зависимости от таких продуктов, как древесина или уголь, означает, что он не использует ограниченные ресурсы и не наносит вред окружающей среде.
Биогаз стоит недорого. Производство биогаза является естественным и не требует много энергии; бактерии делают всю работу.
Это означает, что стоимость установки и обслуживания низкая, равно как и стоимость оборудования. Кроме того, материалы, которые превращаются в биогаз, часто просто утилизируются, поэтому их закупка обходится недорого.
Биогаз чистый. Очевидно, что производство биогаза предотвращает выброс отходов на свалки, а выброс метана в атмосферу. Кроме того, анаэробное сбраживание убивает болезнетворные микроорганизмы и паразиты, а побочный продукт дигестата менее токсичен, чем традиционное удобрение, а также не попадает в грунтовые воды.
Побочный продукт биогаза является ценным удобрением. Дигестат, как упоминалось ранее, ценен как удобрение, но во многих отношениях он лучше, чем традиционное удобрение. Материал имеет меньший запах и лучше усваивается растениями, при этом он дешевле и менее вреден для окружающей среды, чем искусственные удобрения. Это также помогает растениям повысить устойчивость к болезням в дополнение к росту.
Заключение
Биогаз, хотя и является естественным явлением, также является отличным и надежным источником возобновляемой энергии благодаря безопасному удалению вредных отходов, гибкости в применении и простоте настройки и обслуживания.