Переработка навоза в биогаз оборудование: биореактор и дополнительные установки, их принцип работы, а также лучшие модели биоустановок для производства газа

насколько выгодно и как сделать

Содержание

• 1 Схемы самодельных биогазовых установок
• 2 Что можно перерабатывать и как добиться хороших результатов
• 3 Расчет объема бункера для переработки
• 4 Юридическое оформление
• 5 Итоги

Биогаз из навоза: насколько выгодно и как сделать

Одна из задач, которую приходится решать в сельском хозяйстве — утилизация навоза и растительных отходов. И это довольно серьезная проблема, которая требует постоянного внимания. На утилизацию уходят не только время и силы, но и приличные суммы. Сегодня есть, как минимум, один способ, позволяющий эту головную боль превратить в статью дохода: переработка навоза в биогаз. В основе технологии лежит природный процесс разложения навоза и растительных остатков за счет содержащихся в них бактерий. Вся задача в создании особых условий для наиболее полного разложения. Эти условия — отсутствие доступа кислорода и оптимальная температура (40-50oC).

Все знают, как чаще всего утилизируют навоз: складывают в кучи, потом, после ферментации, вывозят на поля. В этом случае образовавшийся газ выделяется в атмосферу, туда же улетает и 40% содержащегося в исходном веществе азота и большая часть фосфора. Получающееся в результате удобрение далеко не идеально.

Как можно организовать переработку навоза в биогаз

Для получения биогаза необходимо чтобы процесс разложения навоза проходил без доступа кислорода, в закрытом объеме. В этом случае и азот, и фосфор остаются в остаточном продукте, а газ скопится в верхней части емкости, откуда его легко выкачать. Получаются два источника прибыли: непосредственно газ и эффективное удобрение. Причем удобрение высшего качества и безопасное на 99%: большая часть болезнетворных микроорганизмов и яйца гельминтов погибают, содержащиеся в навозе семена сорных трав теряют всхожесть. Существуют даже линии по расфасовке этого остатка.

Второе обязательное условие процесса переработки навоза в биогаз — это поддержание оптимальной температуры. Содержащиеся в биомассе бактерии, при низких температурах малоактивны. Они начинают действовать при температуре среды от +30oC. Причем в навозе содержатся бактерии двух типов:

Термофильные установки с температурой от +43oC до +52oC являются наиболее эффективными: в них навоз обрабатывается 3 дня, на выходе с 1 литра полезной площади биореактора получается до 4,5 литров биогаза (это максимальный выход). Но на поддержание температуры в +50oC требуются значительные расходы энергии, что не в каждом климате рентабельно. Потому чаще биогазовые установки работают на мезофильных температурах. В этом случае время переработки может составлять 12-30 дней, выход — примерно 2 литра биогаза на 1 литр объема биореактора.

Состав газа меняется в зависимости от сырья и условий переработки, но примерно он следующий: метан — 50-70%, двуокись углерода — 30-50%, а также содержится небольшое количество сероводорода (менее 1%) и совсем небольшой количество аммиака, водорода и соединений азота. В зависимости от конструкции установки в биогазе могут содержаться в значительном количестве пары воды, что потребует их осушения (в противном случае он просто не будет гореть). Как выглядит промышленная установка продемонстрировано в видео.

Это можно сказать целый завод по выработке газа. Но для частного подворья или небольшой фермы такие объемы ни к чему. Простейшую биогазовую установку легко сделать своими руками. Но вот вопрос: «Куда дальше направлять биогаз?» Теплота сгорания получаемого в результате газа от 5340 ккал/м3 до 6230 ккал/м3 (6,21 — 7,24 кВт.ч/м3). Потому его можно подавать на газовый котел для выработки тепла (отопление и горячая вода), или на установку по выработке электричества, на газовую печку и т.д. Вот как использует навоз от своей перепелиной фермы Владимир Рашин — конструктор биогазовой установки.

Получается, что имея хоть какое-то более-менее приличное количество скота и птицы, можно самому полностью обеспечить потребности своего хозяйства в тепле, газе и электричестве. А если установить на автомобили газовые установки, то и топливом для автопарка. Учитывая, что доля энергоносителей в себестоимости продукции 70-80% вы сможете только на биореакторе сэкономить, а потом и заработать множество денег. Ниже приведен скриншот экономического расчета рентабельности биогазовой установки для небольшого хозяйства (по состоянию на сентябрь 2014). Хозяйство мелким не назовешь, но и не крупное однозначно. Просим прощения за терминологию — это авторский стиль.

Это примерный расклад требуемых затрат и возможных доходов Схемы самодельных биогазовых установок

Возможно, вам будет интересно прочитать о том, как использовать солнечную энергию для отопления дома.

Схемы самодельных биогазовых установок

Простейшая схема биогазовой установки — это герметичная емкость — биореактор, в который сливается подготовленная жижа. Соответственно есть люк загрузки навоза и люк выгрузки переработанного сырья.

Простейшая схема биогазовой установки без «наворотов»

Емкость заполняется субстратом не полностью: 10-15% объема должно оставаться свободным для сбора газа. В крышку бака встраивается труба для отведения газа. Так как в полученном газе содержится довольно большое количество водяных паров, гореть в таком виде он не будет. Потому необходимо его для осушения пропустить через гидрозатвор. В этом нехитром устройстве большая часть водяного пара сконденсируется, и газ уже будет хорошо гореть. Потом газ желательно очистить от негорючего сероводорода и только потом его можно подавать в газгольдер — емкость для сбора газа. А оттуда уже можно разводить к потребителям: подавать на котел или газовую печь. Как сделать фильтры для биогазовой установки своими руками              смотрите в видео.

Большие промышленные установки размещают на поверхности. И это, в принципе, понятно — слишком велики объемы земельных работ. Но в небольших хозяйствах чашу бункера закапывают в землю. Это во-первых, позволяет снизить затраты на поддержание требуемой температуры, а во-вторых, на частном подворье и так достаточно всяких устройств.

Емкость можно взять готовую, или в вырытом котловане сделать из кирпича, бетона и т.д. Но придется в этом случае позаботиться о герметичности и непроходимости воздуха: процесс анаэробный — без доступа воздуха, потому необходимо создать непроницаемую для кислорода прослойку. Сооружение получается многослойным и изготовление такого бункера длительный и затратный процесс. Потому дешевле и проще закопать готовую емкость. Раньше это обязательно были металлические бочки, часто из нержавейки. Сегодня с появлением на рынке емкостей из ПВХ можно использовать их. Они химически нейтральны, имеют низкую теплопроводность, длительный срок эксплуатации, и стоят в разы дешевле нержавеек.

Биореактор не обязательно закапывать. Это очень неплохой вариант, и обслуживать его удобно. Но зимой придется еще дополнительные меры по утеплению принимать. А газ отводится в специальные мешки-газгольдеры

Но описанная выше биогазовая установка будет иметь малую производительность. Для активизации процесса переработки необходимо активное перемешивание массы, находящейся в бункере. В противном случае на поверхности или в толще субстрата образуется корка, которая замедляет процесс разложения, газа на выходе получается меньше. Перемешивание проводится любым доступным способом. Например, таким, как продемонстрировано в видео. Привод при этом можно сделать любой.

Есть еще один способ перемешивания слоев, но немеханический — барбитация: вырабатываемый газ под давлением подают в нижнюю часть емкости с навозом. Поднимаясь вверх, пузырьки газа будут разбивать корку. Так как подается все тот же биогаз, то никаких изменений условий переработки не будет. Также этот газ нельзя считать расходом — он снова попадет в газгольдер.

Как говорилось выше, для хорошей производительности необходима повышенная температура. Чтобы не особенно тратиться на поддержание этой температуры необходимо позаботиться об утеплении. Какого типа теплоизолятор выбирать, конечно, дело ваше, но сегодня самый оптимальный — пенополистирол. Он не боится воды, не поражается грибками и грызунами, имеет длительный срок эксплуатации и отличные показатели по теплоизоляции.

Для увеличения температуры субстрата подойдет любая технология обогрева. Важно добиться требуемой температуры. От этого зависит эффективность установки

Формы биореактора могут быть разные, но чаще всего встречается цилиндрическая. Она неидеальна с точки зрения сложности перемешивания субстрата, но используется чаще, потому что у людей накоплен большой опыт построения подобных емкостей. А если такой цилиндр разделить перегородкой, то можно использовать их как два отдельных резервуара, в которых процесс смещен по времени. При этом в перегородку можно встроить нагревательный элемент, таким образом решив проблему поддержания температуры сразу в двух камерах.

Если обычный цилиндр разделить вертикальной перегородкой, получить можно две камеры для переработки

В самом простом варианте самодельные биогазовые установки — это прямоугольной формы яма, стенки которой сделаны из бетона, а для герметичности обработаны слоем стеклопластика и полиэфирной смолы. Такая емкость снабжается крышкой. Она крайне неудобна в эксплуатации: трудно реализуется и подогрев, перемешивание и отведение сбродившей массы, добиться полной переработки и высокой эффективности невозможно.

Биогазовая установка своими руками: чертежи установки траншейного типа

Чуть лучше обстоит дело с траншейными биогазовыми установками переработки навоза. Они имеют скошенные края, что облегчает загрузку свежего навоза. Если сделать дно под уклоном, то в одну сторону самотеком будет смещаться сбродившая масса и отбирать ее будет проще. В таких установках нужно предусмотреть теплоизоляцию не только стен, но и крышки. Подобная биогазовая установка своими руками реализуется несложно. Но полной переработки и максимального количества газа в ней не добиться. Даже при условии подогрева.

С основными техническими вопросами разбирались, и вы теперь знаете несколько способов того, как построить установку для получения биогаз из навоза. Остались технологические нюансы.

Что можно перерабатывать и как добиться хороших результатов

В навозе любого животного имеются необходимые для его переработки организмы. Было обнаружено, что в процессе сбраживания и в выработке газа участвует более тысячи различных микроорганизмов. Важнейшую роль при этом играют метанобразующие. Также считается, что все эти микроорганизмы в оптимальных пропорциях находятся в навозе КРС. Во всяком случае, при переработке этого вида отходов в сочетании с растительной массой выделяется самое большое количество биогаза. В таблице приведены усредненные данные по наиболее распространенным видам сельскохозяйственных отходов. Примите во внимание, что такое количество газа на выходе можно получить при идеальных условиях.

Количество биогаза, которое можно получить из различного сырья

Для хорошей продуктивности необходимо поддерживать определенную влажность субстрата: 85-90%. Но воду при этом нужно использовать не содержащую посторонних химических веществ. Негативно на процессы влияют растворители, антибиотики, моющие средства и т.д. Также для нормального протекания процесса в жиже не должны содержаться крупные фрагменты. Максимальные размеры фрагментов: 1*2 см, лучше более мелкие. Потому если вы планируете добавлять растительные ингредиенты, то необходимо их измельчать.

Важно для нормальной переработки в субстрате поддерживать оптимальный уровень рН: в пределах 6,7-7,6. Обычно среда имеет нормальную кислотность, и лишь изредка кислотообразующие бактерии развиваются быстрее метанобразующих. Тогда среда становится кислой, выработка газа снижается. Для достижения оптимального значения в субстрат добавляют обычную известь или соду.

В таблице указаны составы, повышающие количество выделяющегося газа

Теперь немного о времени, которое необходимо на переработку навоза. Вообще время зависит от созданных условий, но первый газ может начать поступать уже на третьи сутки после начала сбраживания. Наиболее активно газообразование происходит при разложении навоза на 30-33%. Чтобы можно было ориентироваться по времени, скажем, что через две недели субстрат разлагается на 20-25%. То есть, оптимально переработка должна продолжаться месяц. В этом случае и удобрение получается наиболее качественным.

Расчет объема бункера для переработки

Для небольших хозяйств оптимальной является установка постоянного действия — это когда свежий навоз поступает небольшими порциями ежедневно и такими же порциями удаляется. Для того чтобы процесс не нарушался доля ежесуточной загрузки не должна превышать 5% от перерабатываемого объема.

Самодельные установки по переработке навоза в биогаз — не вершина совершенства, но достаточно эффективны

Исходя из этого, вы легко определите требуемый объем резервуара для самодельной биогазовой установки. Вам нужно суточный объем навоза с вашего хозяйства (уже в разведенном состоянии с влажностью 85-90%) умножить на 20 (это для мезофильных температур, для термофильных придется умножать на 30). К полученной цифре нужно добавить еще 15-20% — свободное пространство для сбора биогаза под куполом. Основной параметр вы знаете. Все дальнейшие расходы и параметры системы зависят от того, какая схема биогазовой установки выбрана для реализации и как вы все будете делать. Вполне можно обойтись подручными материалами, а можно заказать установку «под ключ». Заводские разработки обойдется от 1,5 млн. евро, установки от «Кулибиных» будут дешевле.

Юридическое оформление

Согласовывать установку придется с СЭС, газовой инспекцией и пожарниками. Вам понадобятся:

• Технологическая схема установки.
• План размещения оборудования и составляющих с привязкой самой установки, местом установки теплового агрегата, места прокладки трубопроводов и энергомагистралей, подключения насоса. На схеме должны быть обозначены громоотвод и подъездные пути.
• Если установка будет находиться в помещении, то необходим также будет план вентиляции, которая будет обеспечивать не менее чем восьмикратный обмен всего воздуха в помещении.

Как видим, без бюрократии и тут не обойтись.

Имея источник энергии им грех не воспользоваться

Напоследок немного о производительности установки. В среднем за сутки биогазовая установка выдает объем газа в два раза превышающий полезный объем резервуара. То есть, 40 м3 навозной жижи дадут в сутки 80 м3 газа. Примерно 30% уйдет на обеспечение самого процесса (главная статья расходов — подогрев). Т.е. на выходе вы получите 56 м3 биогаза в день. Для покрытия потребностей семьи из трех человек и на отопление среднего по размерам дома требуется по статистике 10 м3. В чистом остатке у вас 46 м3 в день. И это при небольшой установке.

Итоги

Вложив некоторое количество средств в устройство биогазовой установки (своими руками или под ключ), вы не только обеспечите собственные нужды и потребности в тепле и газе, но и сможете продавать газ, а также получающиеся в результате переработки высококачественные удобрения.

Оборудование для переработки навоза в биогаз

Исследования показывают, что организм животных усваивает корм только на 35-40%, тогда как остальная часть этой массы превращается в навоз – отходы жизнедеятельности животных и птиц. Навозные массы представляют собой совокупность сложных органических и неорганических веществ, ферментов, различных бактерий и микроорганизмов. Особенность навозной массы заключается в том, что она содержит большое количество полезных элементов, поэтому из нее можно производить ценные минеральные удобрения.

Виды удобрений из навоза

Используя специализированное оборудование для переработки навоза в удобрение, можно получить следующие продукты:

• перегной;
• сапропель;
• минерализованную воду;
• гранулированный помет или навоз;
• жидкую подкормку.

Навозный перегной

Перегной получается в процессе естественного перегнивания органических веществ. Основой процесса является действие бактерий и микроорганизмов. При этом, меняя с помощью специализированного оборудования условия протекания реакции (температуру, влажность, доступ кислорода), можно получить итоговый продукт различных свойств. Основой перегноя является гумус – вещество, благодаря которому растения получают дополнительные углеводороды и азот, а почва становится более рыхлой, проницаемой для воды и воздуха.

Способы получения перегноя

1. Естественный процесс. Навоз формируют в бурты или складывают в компостные ямы и оставляют на длительный период времени (не менее полутора лет). Ворошение навоза немного ускоряет процесс, тем не менее естественное перегнивание занимает очень много времени. Кроме того, в результате этого процесса получается удобрение с малой концентрацией азота и углерода.
2. Быстрое перегнивание происходит в течение 15-60 дней. Для этого навоз формируют в бурты или складывают в компостные ямы послойно, пересыпая (проливая) слои специальными составами для ускорения процесса естественного разложения. При этом всю массу необходимо регулярно ворошить – примерно один раз в 3-5 дней. Это позволяет улучшить доступ кислорода и атмосферного азота к аэробным бактериям. Такой способ позволяет существенно уменьшить потери азота и углерода в получаемом перегное.
3. Перегнивание под скотом. В данном случае происходит перегнивание навоза вперемешку с подстилками животных, при этом сами животные осуществляют перемешивание образующейся массы. Основное преимущество данного способа – отсутствие необходимости регулярной уборки мест содержания животных. Это достаточно делать раз в 1-3 года, не нарушая при этом санитарных норм. Однако такой процесс позволяет получить перегной очень низкого качества.

Сапропель

Такое удобрение можно получить только если процесс гниения протекает в условиях высокой влажности и с минимальным доступом кислорода. Поэтому для получения сапропеля используют специальные биореакторы и лагуны закрытого типа. Особенность сапропеля в том, что он содержит меньше углерода, но при этом намного больше микроэлементов, поэтому отлично улучшает структуру почв, повышает их плодородность.

Минерализованная вода

Минеральная вода – источник множества полезных элементов, которые необходимы растениям для нормального роста. Для применения минеральная вода разводится обычной водой в необходимом соотношении.

Гранулированное удобрение

Гранулы не являются готовым удобрением. Это лишь заготовка, которую перед применением заливают водой с добавлением бактерий для того, чтобы они превратились в перегной.

Жидкая подкормка

Жидкая подкормка представляет собой разбавленную водой смесь сапропеля и органики, где еще продолжаются процессы гниения. Обработка листьев и поливка растений таким раствором улучшает структуру почвы, обеспечивает растения питательными веществами и минералами.

Оборудование для гранул

Исходное состояние навозной массы определяет то, какой тип продукта можно получить при переработке навоза. В зависимости от этого определяется, какое оборудование для этого необходимо.

Так, чтобы получить гранулированное удобрение, используется оборудование для переработки навоза в гранулы. Технология гранулирования не сильно сложная. Заранее подготовленную смесь обезвоживают с помощью сепаратора до 60-70% влажности, а потом в вакуумной установке или барабанной печи понижают влажность смеси до 25-35%. Из получившейся смеси гранулятор формирует гранулы (или пеллеты).

Равномерное перегнивание навозной массы обеспечивается ее периодическим перемешиванием и переворачиванием. Для этого используется оборудование для ворошения буртов.

Для получения минерализованной воды используется специальное устройство – сепаратор. Он производит разделение чрезмерно увлажненной навозной массы. Для этого в конструкции сепаратора предусмотрена специальная решетка, проходя через которую навозная масса разделяется на жидкую и твердую фракции. Твердая фракция применяется в создании компоста, а жидкая представляет собой минеральную воду. Однако она очень концентрированная, поэтому ее нужно дополнительно очищать или сильно разбавлять, чтобы не сжечь корни и листья растений.

С помощью биореактора или лагуны можно получить также минеральную воду, жидкую подкормку или сапропель.

Некоторые линии имеют вакуумные комплексы со специальными грануляторами либо самостоятельное оборудованием для производства топливных пеллет.

Сегодня есть возможность купить следующее оборудование:

• Шнековый сепаратор SEPRA
• Пресс для брикетов VELOS
• Гранулятор для органического сырья GORON
• Инсинераторы
• Оборудование для производства биодизеля EXON

Оборудование для получения удобрения

Различные методы переработки используют различное оборудования. Вы можете купить в производственный цех:

• центрифугу
• фильтр для отжима удобрения;
• сушильную камеру с подачей тепла.

Часто на производстве можно встретить вакуумную технологию переработки навоза в удобрение. На линии установлены:

подающий массу скребковый конвейер;
вакуумный реактор.

Данное оборудование более эффективно, так как даёт на выходе более богатое полезными веществами удобрение. Метод требует реактора и особых условий работы. Низкое давление и температуру ниже 100°C.

Оборудование для переработки навоза в газ

Отдельное направление переработки навозных масс – биоэнергетика – переработка навоза в газ. Оборудование, позволяющие получить из органических отходов ценные продукты (биогаз и минеральное удобрение) становятся все более популярными. Получаемый биогаз может быть использован для получения тепловой энергии, электроэнергии, газомоторного топлива.

Принцип работы биогазовых установок состоит в следующем. В приемный отсек загружается биомасса (отходы животноводства, сельского хозяйства, пищевой промышленности и прочие органические отходы). Далее биомасса смешивается с водой и перемещается в биореактор. Здесь под действием температуры и специальных бактерий биомасса начинает бродить и разлагаться. В результате образуется основной продукт – биогаз. По газоотводной трубке он перемещается в газгольдер. Получаемый биогаз – это смесь нескольких газов: примерно 63 % метана, около 33% углекислого газа, примерно 2% сероводорода и 1% аммиака. Процентное содержание газов в зависимости от используемого сырья может меняться, но незначительно.

Производительность установки для получения биогаза зависит от качества используемых отходов и характеристик самой установки. Небольшие установки емкостью 100 литров позволяют получить около 1 куб. м. биогаза и порядка 100 литров удобрения в сутки. Мощные промышленные комплексы позволяют получать ежедневно более 1 500 куб.м. биогаза.

Переработка навоза

Навозные массы любого типа можно использовать для получения того или иного удобрения. Однако определенный состав, влажность, физические или химические свойства навоза может быть оптимальным условием для получения какого-либо конкретного вида удобрения. Использование массы оптимального состава, подходящего под определенный тип оборудования для переработки навоза, позволяет эффективно переработать навоз и получить максимально полезное удобрение с высокой концентрацией необходимых веществ.

Бесподстилочный навоз КРС, собранный механизированным или ручным способом, имеет влажность 80-90%, поэтому он наиболее подходит для получения перегноя.

Птичий помет, бесподстилочный свиной и навоз КРС и мелкого рогатого скота, убранные смывным способом, имеют влажность 95-99%, поэтому оптимально подходят для получения сапропеля, жидкой подкормки, минеральной воды.

Птичий помет, подстилочный свиной и навоз КРС и мелкого рогатого скота, собранные механизированным или ручным способом, любые виды конского навоза, благодаря наличию в массе растительных остатков и влажности 75-90%, хорошо подходят для получения гранул или перегноя.

Подстилочный свиной навоз, собранный механизированным или ручным способом, также хорошо подходит для изготовления гранул или перегноя.

Кизяк свиней, мелкого и крупного рогатого скота отлично подходит для гранулирования. Он имеет низкую влажность, поэтому не придется использовать сепаратор для его отжима.

biogas.su

Наш проект посвящён популяризации и продвижению биогазовой энергетики и экологичной утилизации биологических отходов на территории Российской Федерации, Белоруссии, Казахстана и Кыргызстана.

Related posts

виды, способы, получение биогаза. МЗ ПОТОК

• Решения по отраслям
• МЗ ПОТОК
• Статьи
• Переработка и утилизация навоза: основные этапы и технологии

---

---

23. 03.2017 М.В. Леонов, И.В. Щеголева

Способы переработки навоза зависят от характера его дальнейшего использования. Он может применяться в качестве сельскохозяйственного удобрения, как в неразделенном виде, так и в виде фракций навоза, так и перерабатываться на биологическое топливо с последующим использованием получаемого эффлюента также в качестве удобрения. В зависимости от вида и предназначения конечного продукта, методы его подготовки хранения и дальнейшей утилизации существенно различаются. Кроме того, важно, от каких именно видов животных образуются биологические отходы. Для навоза свиней и крупного рогатого скота есть различия по ветеринарно-санитарным требованиям его подготовки к использованию в качестве удобрения. Может различаться и применение продуктов переработки навоза, так твердая фракция навоза крупного рогатого скота может использоваться для производства подстилки для животных.

Виды навоза

В зависимости от способа содержания животных навоз получается подстилочным или бесподстилочным. В первом случае в состав собранной субстанции наряду с экскрементами животных входит существенная по массе доля частиц подстилки. Преобладание подстилочных или бесподстилочных компонентов зависит от условий содержания животных на предприятиях. На свиноводческих комплексах содержание животных бесподстилочное на щелевых полах, только в единичных случаях встречается содержание свиней на откорме на глубокой подстилке, а на комплексах КРС встречаются оба способа содержания животных и соответственно получаемые виды навоза.

Бесподстилочный навоз различается по влажности, и она сильно зависит от количества поступающей технологической воды в экскременты животных. Также свойства навоза во многом определяются и количеством и качеством используемого для скота подстилочного материала.

Способы утилизации навоза из животноводческих помещений

Разная по своему составу смесь требует разных методов удаления из животноводческих помещений и переработки навоза.

Навоз из животноводческих помещений в зависимости от его влажности, утилизируют из животноводческих помещений и направляют в зоны накопления:

• бульдозерами и скребками;

• гидравлическими насосами;

• комбинированным способом.

Компостирование

Компостированию подвергают подстилочный навоз, твердую фракцию навоза, помет влажностью не более 75%. Если влажность массы выше, то требуется добавление влагопоглощающих материалов – соломы, торфа, опилок и др.Но следует отметить, что навоз влажностью более 92% компостировать не рекомендуется, так как это экономически не выгодно.

С целью переработки навоза в удобрение и последующей утилизации, его хранят таким образом, чтобы произошло биотермическое обеззараживание. Органическое вещество укладывают в виде буртов так, чтобы при его разложении естественным образом росла температура. Это создаёт необходимые условия для ферментации. После субстанцию трамбуют плотнее с целью не утратить необходимый сельскохозяйственным культурам азот. Такой процесс называется компостированием.

Технологические методы ускоренного компостирования

Для ускоренной переработки помета и навоза, их необходимо должным образом складировать и обеспечивать доступ воздуха.Для этого применяются самоходные ворошители буртов. Модели ворошителей буртов различаются по ширине захвата и производительности.

Ворошитель компоста позволяет получать высококачественное органическое удобрение за 45-60 дней, которое можно упаковывать и продавать.

Особенно это важно для крупных животноводческих комплексов и птицефабрик, где образуются большие объемы твердых видов отходов жизнедеятельности животных.

Сушка

Другой вид переработки и утилизации навоза — сушка его твердой фракции.Сушка твердой фракции навоза осуществляется на установках БРУ (аббревиатура используемая в лексиконе специалистов), которые представляет собой барабан для пастеризации и компостирования, который существенно ускоряет процессы обеззараживания и аэробной ферментации. Это происходит благодаря тому, что температура внутри достигает 63-75°, а также создаются идеальные условия для размножения аэробных бактерий присутствующих в органических отходах.

Эта технология применяется при производстве подстилки для животных на основе твердой фракции навоза и при необходимости быстрого получения качественного компоста.

Бактериальный метод

Эффективным методом переработки навоза является бактериальный. В общих чертах он сводится к тому, что в навоз или помет добавляются препараты с эффективными микроорганизмами.Добавление препаратов может происходить в ванны в производственных помещений на свиноводческих предприятиях, в лагуны или в компостируемую массу. Они активно перерабатывают навоз и помет до уровня безвредных органических соединений, которые легко усваивают сельскохозяйственные культуры. А главное использование биопрепаратов решает проблему снижения концентрации загрязняющих веществ в воздухе. В связи с этим эта методика наиболее востребована на свиноводческих и птицеводческих предприятиях.

Получение биогаза

Сторонники технологии переработки навоза для производства биогаза ссылаются на распространение данной технологии за рубежом. Но посмотрим, как оценивается применение биогазовых установок для анаэробной переработки навоза в странах ЕС, так в документе «Европейская комиссия. Справочный документ по наилучшим доступным технологиям (НДТ) для интенсивного выращивания домашней птицы и свиней» эта технология относится к условной НТД, т.е. рекомендуемой только при наличии определенных условий, когда существует рынок для «зеленой» энергии и в случае если местные законы позволяют совместное использование других органических отходов, в том числе пищевых.

Для развития биоэнергетики необходимо иметь возможность подключения к сетям и продажи энергии в периоды ее излишек для собственного производства.Производительность биогазовых установок на чистом навозе невелика, для повышения выхода газа и уменьшения срока окупаемости капитальных вложений следует использовать органические добавки – отходы боен, растительные отходы и др.

Положительным моментом технологии метанового сбраживания навоза следует отметить получение обеззараженного удобрения с пониженным запахом.

Автор:  М.В. Леонов, И.В. Щеголева

Сбраживание навоза для получения биогаза из коровьего/свиного/куриного помета

Биогаз представляет собой легковоспламеняющийся газ, получаемый в результате сбраживания органических веществ, таких как коровий навоз, кухонные отходы и промышленные стоки. Технология включает в себя направление исходного сырья в биореактор, в котором часть его преобразуется в метан. Большинство фермеров занимаются производством биогаза из коровьего навоза, хотя жизнеспособной альтернативой являются куриные и свиные отходы.

Биогаз из коровьего навоза

Молочные отходы являются одним из наиболее распространенных источников сырья для варочных котлов. Например, 100 коров ежедневно производят 6,25 тонны отходов. Однако биогаз из коровьего навоза имеет высокое содержание воды. Микробы в метантенке превращают 20-30% летучих соединений в биогаз. Вы можете использовать коровий навоз в качестве единственного сырья для вашего варочного котла.

Биогаз из свиного навоза

Взрослая свинья производит около 5 кг навоза каждый день. Эти отходы на 90% состоят из воды и на 7% из летучих твердых веществ, из которых ежедневно может производиться 4,8 кубических фута биогаза. Не рекомендуется использовать только свиной навоз, так как в нем высокое содержание азота и мало углерода. Он также очень щелочной, а это означает, что он может подавлять рост бактерий, производящих метан. Метаногены предпочитают кислую среду. Однако вы можете улучшить производство биогаза из свиного навоза, смешав его с коровьим навозом или биомассой.

Насколько велика промышленная биогазовая установка?

Биогазовые установки во всем мире различаются по размеру. Самый большой из них может производить более 1 000 000 тонн органического материала. Они могут генерировать около 1 000 000 мегаватт-часов электроэнергии в год. Тем не менее, завод по производству биогаза будет настолько большим, насколько этого требует потребность и спрос. Не менее важным является наличие биомассы для использования в качестве субстрата. Любая конструкция установки для обработки биогаза должна также учитывать транспортировку и пополнение биомассы. Размеры метантенка зависят не только от количества субстрата, но и от того, сколько времени он удерживается в резервуаре. Таким образом, несмотря на то, что в мире есть несколько внушительных биогазовых электростанций — от Колорадо до Мексики, от Дании до Израиля — существует множество небольших установок, производящих энергию и служащих цели охраны окружающей среды.

Биогаз из куриного помета

Куриный помет является подходящим сырьем для варочных котлов, поскольку из 100 кг помета образуется примерно 20 м3 биогаза. Однако птичьи отходы имеют высокое содержание азота, который микробы на биогазовой установке с трудом переваривают. Вы можете улучшить качество биогаза птицы, смешивая куриные отходы с богатыми углеродом материалами, такими как биомасса или коровий навоз.

Процесс производства биогаза

В настоящее время все навозогенераторы на рынке перерабатывают органические вещества в виде суспензии. Хотя переваривать сухой навоз можно, ферментация протекает очень медленно и делает систему неэкономичной. Добавление воды увеличивает площадь поверхности, доступную для микробов, расщепляющих азот до метана.

Сбор метана из коровьего навоза

На ферме фермер собирает навоз и помещает его в резервуар для сбора. Внутри резервуара находится смеситель, который перемешивает его для достижения гомогенизации. Затем смешанная жидкость проходит через измельчитель, который измельчает ее на мелкие частицы. Гомогенизированная паста, называемая шламом, подается в анаэробные метантенки для производства биогаза.

Внутри навозогенератора микробы расщепляют органическое вещество на метан и закись азота. Чтобы поддерживать метантенк в хорошем состоянии, вы должны часто добавлять органические вещества. Вы можете собирать отходы животноводства с других ферм и заводов и добавлять их в навозную жижу, чтобы увеличить производство навозного газа.

Повышение эффективности метантенка

Биогазовые метантенки наиболее эффективны при работе с органическими отходами с нейтральным pH. Оптимальная температура составляет около 35°С, тогда как отношение углерода к азоту в сырье должно быть между 20:1 и 30:1. Большинство навоза домашнего скота находится в диапазоне 25:1, что делает его идеальным для производства биогаза. Концентрация твердого вещества также должна быть низкой, чтобы улучшить перемешивание и доступ микробов.

Биогаз из коровьего навоза содержит двуокись углерода, метан и сероводород. Сероводород (h3S) обладает высокой коррозионной активностью и должен быть удален для защиты варочного котла от повреждений. Большинство современных варочных котлов имеют блок десульфурации. Система пропускает воздух в эту камеру, чтобы специальная группа аэробных бактерий могла преобразовать h3S в серу.

Потребление биогаза

Наиболее эффективные метантенки производят биогаз, состоящий из 60% метана и 40% двуокиси углерода. Биогаз из навоза имеет 60% энергетической емкости природного газа. Таким образом, он может заменить традиционные виды топлива в системах электроэнергетики и централизованного теплоснабжения. Сравнительные исследования показывают, что он конкурентоспособен по сравнению с большинством ископаемых видов топлива и почти не уступает сжиженному нефтяному газу и природному газу. Если вы собираетесь использовать биогаз из навоза для отопления котлов и приготовления пищи, удалите водяной пар, установив ловушки для конденсата вдоль газопроводов.

Обращение с отходами

Только 25% исходного сырья преобразуется в биогаз, а это означает, что после удаления летучих твердых веществ у вас будет много стоков. Вы можете использовать дигестат в качестве удобрения. Этот тип удобрения более питательный, чем сырой навоз, потому что он имеет высокую концентрацию азота. Кроме того, сельскохозяйственным культурам гораздо легче усваивать его, чем сырой навоз.

Варочный котел преобразует более 80% азота в отходах в нитрат аммония, что намного выше, чем 25% и 50%, содержащиеся в подстилке и навозной жиже. Эта форма азота намного легче усваивается растениями. Однако аммиак склонен к утечке, поэтому отходы, которые вы не собираетесь использовать, следует сразу помещать в герметичный контейнер. Вы также можете прижать субстрат, чтобы удалить лишнюю воду перед его сушкой и кондиционированием для производства гранул удобрений.

Биогаз повышает эффективность фермы

Биогазовые установки повышают устойчивость животноводства, производя газ из коровьего навоза. Это позволяет фермерам экономить на затратах энергии как для домашнего хозяйства, так и для управления фермой. Например, молочные фермеры могут использовать метан из коровьего навоза для переработки молока, а птицеводы могут использовать его для инкубации яиц.

Переработка биогаза из коровьего навоза также снижает количество метана, который ваша ферма выбрасывает в атмосферу, преобразовывая большую его часть в углекислый газ. Углекислый газ в 25 раз менее вреден для озона, чем метан. Отходы из варочного котла производят меньше зловония, чем от сырого навоза.

Заключительные замечания

Существуют различные типы биогазовых котлов, каждый из которых подходит для определенной категории сырья. Всегда ищите тот, который подходит для отходов животноводства, когда устанавливаете завод по производству навоза на своей ферме. Большинство поставщиков варочных котлов предоставляют исчерпывающие рекомендации по смешиванию различных видов сырья.

Ваша установка также должна соответствовать местным правилам техники безопасности, поскольку биогаз легко воспламеняется и при определенных условиях может вызвать взрыв. Он также может вызвать удушье, если человек подвергнется его воздействию в помещении без достаточной циркуляции воздуха.

Что такое биогаз? Руководство для начинающих

Вернуться к основному блогу

Центр знаний

Биогаз — это вид биотоплива, который естественным образом производится при разложении органических отходов. Когда органические вещества, такие как пищевые отходы и отходы животноводства, разлагаются в анаэробной среде (без кислорода), высвобождается смесь газов, в основном метан и углекислый газ.

Преобразование отходов в энергию

Упомянутое выше разложение происходит в анаэробной среде, поэтому процесс, приводящий к образованию биогаза, также известен как анаэробное сбраживание — естественная форма преобразования отходов в энергию, в которой для расщепления используется процесс ферментации. органическая материя. Навоз животных, пищевые отходы, сточные воды и сточные воды являются примерами органических веществ, которые могут образовывать биогаз в результате анаэробного сбраживания. Из-за высокого содержания метана (обычно 50-75%) биогаз легко воспламеняется, поэтому дает темно-синее пламя и может использоваться в качестве источника энергии.

ЧТО ТАКОЕ БИОГАЗ И КАК ОНО РАБОТАЕТ?

Биогаз представляет собой смесь метана, двуокиси углерода и небольшого количества других газов. Соединение может быть успешно использовано в качестве возобновляемого источника энергии. Биогаз является побочным продуктом анаэробного сбраживания биомассы (органических материалов).

ИЗ ЧЕГО СДЕЛАНО БИОГАЗ?

Поскольку биогаз образуется в результате естественного процесса, происходящего в закрытой среде, контроль его состава может быть сложной задачей. Вот почему соотношение метана и углекислого газа может варьироваться. Наиболее распространенное соотношение 60% Ч5 (метан) и 40% СО2 (углекислый газ), но можно ожидать, что биогаз будет содержать метан в пропорции от 45 до 75% и углекислый газ от 55 до 25%.

ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ БИОГАЗА

Производство и использование биогаза, как и все другие источники энергии, имеет свои преимущества и недостатки. Вы должны тщательно учитывать эти практические аспекты при анализе того, стоит ли инвестировать в биогазовую установку.

Среди наиболее популярных преимуществ биогаза можно отметить: 

1. Это возобновляемый, чистый источник энергии, основанный на углеродно-нейтральном процессе, что означает, что при использовании в атмосферу не выбрасывается новое количество углерода. биогаз.

2. Помогает утилизировать пищевые отходы со свалок, положительно влияя на окружающую среду и экономику.

3. Снижает загрязнение почвы и воды навозом животных и человеческими фекалиями, поддерживая здоровую и безопасную окружающую среду для многих сообществ по всему миру.

4. Снижает количество выбрасываемого в атмосферу Ch5 (метана), противодействуя изменению климата с возможным немедленным воздействием на окружающую среду.

Некоторые из недостатков использования биогаза в качестве источника энергии:

1. Производство биогаза зависит от биологического процесса, поэтому его нельзя полностью контролировать.

2. Он лучше работает в теплом климате, а это означает, что биогаз не доступен одинаково во всем мире.

ИЗ КАКИХ ОТХОДОВ МОЖЕТ ПРОИЗВОДИТЬСЯ БИОГАЗ?

Все органические отходы можно использовать для производства биогаза. Вы можете использовать сырье, такое как сельскохозяйственные отходы, бытовые отходы, растительный материал, навоз, человеческие фекалии, сточные воды, садовые (зеленые) отходы или пищевые отходы.

БИОГАЗ ПОЛЕЗЕН ИЛИ ПЛОХ?

Биогаз является отличным источником экологически чистой энергии, а это означает, что он оказывает меньшее воздействие на окружающую среду, чем ископаемое топливо. Хотя биогаз не оказывает нулевого воздействия на экосистемы, он является углеродно-нейтральным. Это потому, что биогаз производится из растительного материала, который ранее связывал углерод из углекислого газа в атмосфере. Поддерживается баланс между углеродом, выделяемым из биогаза, и количеством, поглощаемым из атмосферы.

Экология биогаза

Биогаз известен как экологически чистый источник энергии, потому что он одновременно решает две основные экологические проблемы:

1. Глобальная эпидемия отходов ежедневно приводит к опасным выбросам метана.

2. Мы полагаемся на энергию ископаемого топлива для удовлетворения глобального спроса на энергию.

В процессе производства биогаза используется элегантная тенденция природы перерабатывать вещества в продуктивные ресурсы для преобразования органических отходов в энергию. Генерация биогаза восстанавливает отходы, которые в противном случае загрязнили бы свалки, предотвращает использование токсичных химикатов на очистных сооружениях и экономит деньги, энергию и материалы за счет обработки отходов на месте.

Более того, использование биогаза не требует добычи ископаемого топлива для производства энергии. Вместо этого биогаз берет проблемный газ и преобразует его. В частности, метан, присутствующий в разлагающихся отходах, превращается в двуокись углерода. Газообразный метан обладает примерно в 20-30 раз большей способностью улавливать тепло, чем углекислый газ. Проще говоря, когда гниющая буханка хлеба превращается в биогаз, воздействие буханки на окружающую среду будет примерно в десять раз меньше, чем если бы ее оставили гнить на свалке.

Биогазовые установки

В отличие от выпуска метана в атмосферу, биогазовые установки представляют собой системы, которые перерабатывают отходы в биогаз, а затем направляют этот биогаз для продуктивного использования энергии. Существует несколько типов биогазовых систем и установок, которые были разработаны для эффективного использования биогаза. Хотя каждая модель отличается в зависимости от входа, выхода, размера и типа, биологический процесс, который превращает органические отходы в биогаз, является единым.

В отличие от выброса метана в атмосферу биогазовые метантенки представляют собой системы, которые перерабатывают отходы в биогаз, а затем направляют этот биогаз для продуктивного использования энергии.

Существует несколько типов биогазовых систем и установок, предназначенных для эффективного использования биогаза. Хотя каждая модель отличается в зависимости от входа, выхода, размера и типа, биологический процесс, который превращает органические отходы в биогаз, является единым. В метантенки биогаза поступают органические вещества, которые разлагаются в камере пищеварения. Камера пищеварения полностью погружена в воду, что делает ее анаэробной (бескислородной) средой. Анаэробная среда позволяет микроорганизмам расщеплять органический материал и превращать его в биогаз.

Полностью натуральное удобрение

Поскольку органический материал разлагается в жидкой среде, питательные вещества в отходах растворяются в воде, а поскольку органический материал разлагается в жидкой среде, питательные вещества в отходах растворяются в воде и создают питательную среду. богатый ил, обычно используемый в качестве удобрения для растений. Этот выход удобрений производится ежедневно и, следовательно, является высокопродуктивным побочным продуктом анаэробного сбраживания.

Биоразложение

Органическое вещество сбраживается с помощью бактериальных сообществ с образованием биогаза. Четыре стадии ферментации переводят органический материал из его исходного состава в состояние биогаза.

1. Первой стадией процесса пищеварения является стадия гидролиза. На стадии гидролиза нерастворимые органические полимеры (такие как углеводы) расщепляются, что делает их доступными для следующей стадии бактерий, называемых ацидогенными бактериями.

2. Кислородные бактерии превращают сахара и аминокислоты в углекислый газ, водород, аммиак и органические кислоты.

3. На третьем этапе ацетогенные бактерии превращают органические кислоты в уксусную кислоту, водород, аммиак и углекислый газ. Этот процесс делает последний шаг возможным с помощью метаногенов.

4. Метаногены превращают эти конечные компоненты в метан и двуокись углерода, которые можно использовать в качестве легковоспламеняющейся экологически чистой энергии.

История биогаза

Этот анаэробный процесс разложения (или ферментации) органического вещества происходит повсюду вокруг нас в природе и происходит уже очень давно. Бактерии, расщепляющие органический материал на биогаз, являются одними из древнейших многоклеточных организмов на планете. Использование человеком биогаза, конечно, не зашло так далеко. Неподтвержденные данные прослеживают первые случаи использования биогаза ассирийцами и персами в 10-м и 16-м веках. Совсем недавно 20-й век принес возрождение как промышленных, так и небольших биогазовых систем.

В 18 веке фламандскому химику Яну Баптисе ван Гельмонту стало ясно, что при разложении органических веществ образуется горючий газ. Вскоре после этого Джон Далтон и Хамфри Дэви пояснили, что этим горючим газом был метан. Первая крупная установка анаэробного сбраживания была построена в 1859 году в Бомбее. В 1898 году Великобритания использовала анаэробное сбраживание для преобразования сточных вод в биогаз, который затем использовался для освещения уличных фонарей. В следующем столетии анаэробное сбраживание в основном использовалось для очистки городских сточных вод. Когда цены на ископаемое топливо выросли в 19В 70-х годах популярность и эффективность промышленных установок анаэробного сбраживания возросли.

Примерно в 1960-х годах Индия и Китай начали разработку небольших биогазовых установок для фермеров. Цель состояла в том, чтобы уменьшить энергетическую бедность в сельских районах и сделать более чистые виды топлива для приготовления пищи более доступными в отдаленных районах. Почти треть населения мира по-прежнему использует дрова и другую биомассу для получения энергии, вызывая разрушительные проблемы со здоровьем и окружающей средой.

В Индии популярна модель с плавающим барабаном, а в Китае предпочтительна модель биогаза с фиксированным куполом.

С тех пор биогазовые установки для всей семьи привлекают все больше внимания и популярности как средство сокращения количества бытовых отходов и обеспечения чистой, возобновляемой энергии для семей во всем мире. За последние 15 лет страны по всему миру приняли программы биогаза, чтобы сделать как бытовые биогазовые системы, так и более крупные установки анаэробного сбраживания доступными, эффективными и удобными. По мере того, как свалки незаконно перегружаются, а выброс метана вызывает все больше беспокойства, преимущества биогазовых систем становятся все более актуальными и важными.

Разнообразие применений биогаза:

Биогаз можно производить из различных типов органических веществ, поэтому существует несколько типов моделей биогазовых реакторов. Некоторые промышленные системы предназначены для очистки: городских сточных вод, промышленных сточных вод, твердых бытовых отходов и сельскохозяйственных отходов.

Небольшие системы обычно используются для переработки отходов животноводства. А новые семейные системы предназначены для переваривания пищевых отходов. Полученный биогаз можно использовать в качестве газа, электричества, тепла и транспортного топлива.

Например, в Швеции сотни автомобилей и автобусов работают на очищенном биогазе. Биогаз в Швеции производится в основном на очистных сооружениях и на свалках.

Еще одним примером диверсифицированного использования биогаза является завод «Первое молоко». Один из крупнейших производителей сыра в Великобритании строит установку анаэробного сбраживания для переработки молочных остатков и их преобразования в биометан для газовой сети. Новые заводы по анаэробному сбраживанию, подобные этим, с увлекательными историями появляются каждый день.

Маломасштабные биогазовые установки

Небольшие или семейные биогазовые установки чаще всего встречаются в Индии и Китае. Однако спрос на такие установки быстро растет благодаря более продвинутым и удобным технологиям, таким как HomeBiogas. Поскольку современный мир производит все больше и больше отходов, люди стремятся найти экологические способы обращения с мусором.

Традиционные системы, обычно встречающиеся в Индии и Китае, ориентированы на отходы животноводства. Из-за нехватки энергии в сельской местности в сочетании с избытком навоза биогазовые установки очень популярны, практичны и даже меняют жизнь. Во многих развивающихся странах биогазовые установки даже субсидируются и поддерживаются правительством и местными министерствами, которые видят различные преимущества биогаза. В дополнение к чистой возобновляемой энергии, которая обеспечивает газ на кухне, многие семьи широко используют побочный продукт удобрений, который производят биогазовые установки.

В африканских странах некоторые потребители биогаза даже получают прибыль, продавая побочный продукт биогазовой суспензии, производимый биогазовыми системами. Эта био-суспензия отличается от жидкого удобрения, которое производится ежедневно. Биошлам относится к наиболее разложившейся стадии органического вещества после того, как оно было разрушено в метантенке. Биошлам опускается на дно биогазовой системы и с помощью современных устройств, таких как HomeBiogas, быстро опорожняется после накопления (обычно ежегодный процесс). Эта биожидкость, по сути, представляет собой ил, богатый питательными веществами, который приносит много пользы почве и может повысить продуктивность огородов.

Биогаз — это технология, которая имитирует способность природы возвращаться. Как промышленные, так и семейные биогазовые установки становятся невероятно популярными и актуальными в современном мире. По мере расширения области применения биогаз может оказать существенное влияние на сокращение выбросов парниковых газов. Биогаз применим как в слаборазвитых, так и в промышленно развитых странах в качестве источника чистой энергии и возобновляемого средства переработки органических отходов.

Нравится? Поделиться!

Вам это может показаться

интересным

Наше влияние

HomeBiogas 2021 Impact & ESG Report

Благодаря широкому портфелю продуктов HomeBiogas помогает компаниям достичь экологических, социальных и управленческих целей (ESG) Критерии, позволяющие им продемонстрировать свою приверженность охране окружающей среды.

Подробнее

Зеленая жизнь

Крошечный дом, большая жизнь

Компания HomeBiogas вместе с нашими клиентами берет на себя ответственность за нашу планету. Они провидцы, творцы перемен и вдохновляющие люди, создающие позитивное будущее для всех нас. Мы благодарны нашим удивительно смелым клиентам и с гордостью делимся их историями.

Подробнее

Зеленая жизнь

Автономные туалеты: полное руководство

Большинство людей воспринимают горячую воду, внутреннюю сантехнику и туалеты со смывом как должное, но не всегда все так просто. Вне централизованной канализации управление отходами и сточными водами может быть проблемой круглый год, а наличие подходящего оборудования может изменить правила игры для домовладельцев. Автономные туалеты и санитарные системы упрощают управление отходами, обеспечивая при этом комфорт и устойчивые решения. Вы можете выбрать одну из нескольких систем: от туалетов со смывом до компостных туалетов и безводных туалетов. Этот пост в блоге расскажет вам все, что вам нужно знать, чтобы принять обоснованное решение для вашей усадьбы.

Подробнее

Зеленая жизнь

Основные советы и рекомендации по регенеративному садоводству

Регенеративное садоводство включает в себя ряд методов регенерации почвы, которые помогают обогатить и оживить почву, оказывая долгосрочное воздействие на ваши культуры и окружающую среду, поскольку они помогают уменьшить углеродный след несколькими способами. . Вот как вы можете начать.

Подробнее

Наше влияние

COP27: HomeBiogas в израильской делегации климатических технологий

Десять стартапов были выбраны для представления Израиля на конференции ООН по изменению климата COP27, которая состоится в Шарм-эль-Шейхе, Египет, в ноябре. Делегация была объявлена ​​на конференции PLANETech World 2022 21 сентября в Тель-Авиве в сотрудничестве с Управлением инноваций Израиля. COP 27 пройдет в Шарм-эль-Шейхе с 6 по 18 ноября 2022 года.

Подробнее

Без категории

Улавливание топлива из навоза животных и растительных отходов

Преобразование отходов животного и растительного происхождения в энергию может иметь тройной эффект: это не только помогает сократить количество отходов, попадающих на свалки или выбрасываемых в виде газа в атмосферу, но и экономит энергию и деньги. Отходы — от навоза для метана до древесной щепы для прямого нагрева и отработанного растительного масла для прямого использования или преобразования в биодизель — также имеют положительный энергетический и углеродный баланс. То есть из топлива извлекается больше энергии, чем тратится на его преобразование. Таким образом, нет чистого CO ₂ генерируется.

Навоз животных

Природа всегда использовала анаэробное сбраживание — бактерии, разрушающие органический материал в отсутствие кислорода — для переработки отходов. Современные системы анаэробного сбраживания на животноводческих фермах работают по тому же принципу: твердые вещества в навозе превращаются бактериями в биогаз, в первую очередь метан, который затем можно использовать для выработки электроэнергии.

Молочная ферма Blue Spruce, участвующая в программе Cow Power в Вермонте, использует анаэробный ферментер (на фото) для превращения навоза в метан, который используется для выработки электроэнергии. Фото Верна Грубингера

Анаэробные метантенки традиционно предназначались для крупных стойловых помещений, в результате которых образуется много навоза. Однако потенциал более широкого использования варочного котла побудил производителей изучить возможность уменьшения масштаба технологии для малых и средних ферм. Китай и Индия уже давно продвигают варочные котлы меньшего размера. А в Европе работает около 2000 ферм на фермах, где исследователи пытаются повысить эффективность и рентабельность небольших предприятий, комбинируя пищевые продукты и отходы животноводства.

Дигесторы решают несколько проблем одновременно:

• Когда жидкости и твердые вещества разделяются и обрабатываются, запах уменьшается. Жидкую часть гораздо легче применять в качестве удобрения, и ее часто смешивают непосредственно с поливной водой.
• Твердые вещества без запаха и патогенов можно продавать в виде компоста или повторно использовать в качестве подстилки, создавая новые потоки доходов или экономя деньги производителей на покупке подстилки.
• Популяции мух в системах хранения навоза и вокруг них сокращаются, как и популяции семян сорняков в компосте.
• Биогаз собирают и сжигают для питания фермы и/или выработки электроэнергии для продажи обратно поставщику электроэнергии. Улавливание и использование метана предотвращает его выброс в атмосферу, где его потенциал глобального потепления в 21 раз выше, чем у CO ₂ .

В 1998 году AgSTAR, совместная работа различных федеральных агентств, выбрала семейную ферму Хаубеншильдов площадью 1000 акров недалеко от Принстона, штат Миннесота, где живут четыре поколения, чтобы продемонстрировать эффективность работы варочного котла на ферме. Дигестор Хаубеншильда получает в среднем 20 000 галлонов навоза в день, производя 72 500 кубических футов биогаза, большая часть которого используется для питания генератора мощностью 135 кВт. Отработанное тепло, рекуперируемое из рубашки охлаждения генератора, используется для обогрева коровника. В качестве дополнительного преимущества Хаубеншильды могут поставлять достаточно электроэнергии для дополнительных 70 домашних хозяйств, и к декабрю 2005 года ферма произвела в общей сложности 5,8 миллиона кВтч.

Энергия, производимая варочным котлом, не позволяет сжигать 50 тонн угля в месяц. Поскольку это снижает выброс метана, ферма Хаубеншильда может продавать 90–100 тонн углеродных кредитов в неделю через Корпорацию экологического кредита. Ферма также сэкономила около 40 000 долларов на удобрениях, потому что они используют полученный «дигестат» в качестве удобрения для почвы.

Семья Хаубеншильдов стремится сохранять ресурсы и экономить деньги другими способами. Например, они повторно используют воду для охлаждения молока для питья коров и для мытья пола, а затем повторно используют эту воду для варочного котла. Они также используют четыре тонны переработанных газет в неделю в качестве подстилки, потому что они способствуют прекрасному анаэробному разложению навоза.

Технология варочных котлов многообещающая, но все еще развивается, а затраты на установку и эксплуатацию высоки. Автоклавы очень чувствительны к температуре, щелочности, скорости загрузки отходов и времени гидравлической выдержки. Они требуют постоянного контроля со стороны по крайней мере одного человека. Другие проблемы включают высокие капитальные затраты, низкие оптовые цены на электроэнергию, все еще возникающую поддержку отрасли и подключение к сети. (Дополнительную информацию см. в разделе «Работа с сельскими коммунальными службами: что нового?»).

Уникальное партнерство между коммунальным предприятием, принадлежащим инвестору, и несколькими фермами Вермонта делает «энергию коровы» более доступной для ряда производителей, позволяя клиентам выбирать устойчивую энергию. Тысячи клиентов Central Vermont Public Service (CVPS) подписались на получение части своей энергии в рамках программы CVPS Cow Power. Они платят дополнительно 4 цента за кВт/ч, зная, что 100% надбавки поддерживают молочных фермеров Вермонта, использующих варочные котлы.

В настоящее время требуется около 500 дойных коров, чтобы производить достаточно энергии, чтобы Cow Power была экономически жизнеспособной, поэтому ряд мелких ферм рассматривают возможность комбинирования своего навоза, чтобы получить право на участие.

Растительные отходы

Топливо, изготовленное из растительных отходов, производится в основном либо из отработанного растительного масла (WVO), либо из WVO, преобразованного в биодизельное топливо, дизельное топливо, частично или полностью изготовленное из биологических материалов. За некоторыми исключениями, WVO требует модификации существующего оборудования, в то время как WVO, преобразованный в биодизель, может использоваться в большинстве двигателей, работающих на дизельном топливе.

Майк Коллинз выращивает помидоры в теплице, обогреваемой отработанным растительным маслом. Фото Vern Grubinger

Топливо из отходов или переработанного растительного масла имеет свои плюсы и минусы, но и то, и другое дает много экологических и экономических преимуществ. Отработанное масло содержит почти в два раза больше энергии, чем уголь, и больше энергии, чем мазут № 2. По сравнению с нефтяным дизельным топливом биодизельное топливо производит меньше летучих органических соединений (ЛОС) и твердых частиц, а также меньше CO ₂ , двуокись серы, окись углерода и ртуть. Некоторые исследования показывают, что биодизель производит несколько более высокие уровни загрязнения оксидами азота (NOx), но исследователи изучают новые присадки и дизельные технологии, которые могут значительно снизить эти выбросы.

Майк Коллинз и Ребекка Никсон с фермы «Старые Афины» в юго-восточном Вермонте решили перейти на отработанное растительное масло для обогрева своих трех теплиц после того, как за одну зиму израсходовали 3000 галлонов масла № 2. В каждой теплице теперь есть горелка на отработанном масле, вырабатывающая 350 000 БТЕ на 3 200 квадратных футов.

Коллинз и Никсон, которые выращивают экологически чистые овощи и ягоды для прямых продаж на двух акрах, а также выращивают помидоры, огурцы и баклажаны в теплицах, собирают отработанное масло из близлежащих ресторанов. Рестораны находятся в пределах обычных маршрутов доставки овощей, что экономит время и энергию, связанные с транспортом. Коллинз и Никсон избегают масла с гидрогенизированными жирами, так как оно плохо работает в горелках на отработанном масле.

Масло, обычно хранящееся в емкостях от 5 до 50 галлонов, доставляется на ферму, фильтруется через сито и затем хранится в больших пластиковых баках в теплице. Поскольку оно затвердевает в холодную погоду, любое масло, хранящееся зимой на улице, перед использованием необходимо предварительно подогреть.

Как и все новые энергетические системы, система растительного масла требует первоначальных затрат на запуск. Для Коллинза и Никсона каждая горелка стоила около 5000 долларов и еще 500 долларов на установку. Около четырех часов в неделю требуется для сбора масла и обслуживания нагревателей. Если предположить, что затраты на рабочую силу составляют 10 долларов в час, их система отработанного растительного масла обходится им в дополнительные 2000 долларов в год на оплату труда.

Но расплата быстрая. Отказ от покупки дорогостоящего топлива означал, что в течение вегетационного периода 2005–2006 годов ферма сэкономила почти 7000 долларов на топливе. При ценах на печное топливо чуть выше 2,25 доллара за галлон окупаемость этой системы может составить всего три с половиной года.

Подобно чистому растительному маслу, преобразование WVO в биодизельное топливо может быть рентабельным: менее 1 доллара за галлон материалов плюс рабочая сила. Мэтт Стайман, руководитель проекта по биодизелю в Дикинсон-колледже в Карлайле, штат Пенсильвания, уже давно продвигает его преимущества.