ТЕХНОЛОГІЧНІ АСПЕКТИ ОТРИМАННЯ БІОГАЗУ ТЕХНОЛОГІЧНІ АСПЕКТИ ОТРИМАННЯ БІОГАЗУ Виконала: студентка 4 курсу, 1 групи факультету захисту рослин, біотехнологій та екології Кузьомко Надія

Біогаз це суміш метану і вуглекислого газу, що утворюється в спеціальних реакторах, метантенках, влаштованих і керованих так, щоб забезпечити максимальне виділення метану. Що називають біогазом ? Добувають із відходів тваринництва, харчової промисловості, стічних вод та твердих побутових відходів (відсортованих, без неорганічних домішок, та домішок неприродного походження). Тобто застосовувати можна будь-які місцеві природні ресурси. Склад газу нестабільний і залежить від багатьох факторів.

Органічні добрива гній, послід, змивка від тварин Сільськогосподарські відходи солома, кукурудзяний силос, бурякове і картопляне бадилля, листя Агропромислові відходи рослинна олія, яблучна, кукурудзяна барда, меляса, відходи від виробництва спирту, біоетанолу, трави, очистки овочів, фруктів, жом Відходи від забою сільськогосподарських тварин жир, нутрощі, кістки, флотаційні залишки Комунальні біовідходи Сировина

ЗАГАЛЬНИЙ ВИГЛЯД ВІДХОДІВ (А) ТА ВИХІД БІОГАЗУ З РІЗНИХ СУБСТРАТІВ (Б): 1 – РІДКИЙ ГНІЙ ВІД СВИНЕЙ; 2 – РІДКИЙ ГНІЙ ВІД КРУПНОЇ РОГАТОЇ ХУДОБИ; 3 –БАРДА; 4 – ОРГАНІЧНІ ВІДХОДИ; 5 – ВІДХОДИ БОЙНІ ХУДОБИ; 6 – КУКУРУДЗЯНИЙ СИЛОС

стадія гідролізу складних біополімерних молекул (білків, ліпідів, полісахаридів та ін.) на простіші мономери: амінокислоти, вуглеводи, жирні кислоти та ін.; стадія ферментації (бродіння) мономерів, що утворилися, до ще простіших речовин - нижчих кислот і спиртів, при цьому утворюються також вуглекислота і водень; ацетогенна стадія, на якій утворюються безпосередні попередники метану: ацетет, водень, вуглекислота; метаногенна стадія, яка веде до кінцевого продукту розщеплювання складних органічних речовин - метану. Анаеробне перетворення практично будь-якої складної органічної речовини на біогаз проходить через чотири послідовні стадії:

Примітивна схема метаногенезу

Повна схема метаногенезу

Технологічний процес Схема виробництва біогазу з попереднім нагрівом

Технологія отримання біогазу, складу будівельних споруд та обладнання біогазової установки відрізняється в залежності від сировини і специфіки проекту. Існують двостадійні і одинстадійні біогазові комплекси. Одностадійна технологія використовується для більшості субстратів і таку технологію можна вважати базовою. Двостадійна технологія використовується для субстратів, які швидко розщеплюються, через що мають схильність до окислення. Технологія отримання біогазу в дві стадії відрізняється від одностадійної наявністю додаткового реактора гідролізу. У базовій комплектації біогазові установки складаються з наступних вузлів і споруд :

Біомаса періодично подаються за допомогою насосної станції або завантажувача в реактор. Реактор являє собою резервуар, який підігрівається. Він обладнаний міксерами. Будматеріалом для промислового резервуара найчастіше слугує залізобетон або сталь з покриттям. У малих установках іноді використовуються композиційні матеріали. У реакторі містяться корисні бактерії, які споживають біомасу. Продуктом життєдіяльності бактерій є біогаз. Для підтримки життя бактерій потрібна подача корму, підігрів до ° С і періодичне перемішування. Утворений біогаз накопичується у сховищі (газгольдері), потім проходить систему очищення і подається до споживачів (котел або електрогенератор). Реактор працює без доступу повітря. Для зброджування деяких видів сировини в чистому вигляді потрібна особлива технологія.

Україна має значний потенціал біологічних ресурсів для виробництва біогазу, використання якого дасть змогу задовольнити 4–7% річних енергетичних потреб країни. Потенціал біологічних ресурсів для виробництва біогазу З 1 т біоресурсів можна отримати 25–500 куб. м біогазу, до 0,9 т біодобрив, а при повному спалюванні біогазу – по 50–1000 кВт електричної та теплової енергії.

Виробництво біогазу з відходів первинної продукції

Виробництво біогазу з відходів харчової та переробної промисловості

Виробництво біогазу з гнойових відходів

Біоенергетична установка комбінату "Запоріжсталь" Перша установка була побудована 1993 року на свинофермі "Запоріжсталі". Наступними стали компанії "Агро-овен", "Еліта", "Українська молочна компанія".

Потенціал виробництва біогазу в АПК України

Потенційний ринок біогазових установок в Україні на 2020 р

Виробництво і використання біогазу - це не тільки отримання альтернативного виду енергії, а і вирішення екологічних проблем, пов ' язаних з утилізацією і переробкою відходів АПК і з отриманням органічних добрив, підвищенням врожайності сільськогосподарських культур, відтворенням родючості ґрунтів. АПК України, виробляючи значні обсяги органічних відходів, володіє ресурсами для виробництва біогазу, здатними замістити 1,5 млрд кубометрів газу на рік. При розвитку галузі і широкому використанні рослинної сировини цей потенціал може бути доведений до 18 млрд кубометрів у перерахунку на природний газ. Розвиток біогазових технологій в Україні дозволить у перспективі виробляти щорічно 1,5-6 млрд кубометрів еквіваленту ПГ. Це стане значним внеском у забезпечення енергетичної незалежності держави. Актуальність виробництва біогазу

Проект на Київському полігоні 5, реалізований компанією ЛНК, є найбільш успішним українським біогазовим проектом. На полігоні працює лінійка з п'яти біогазових двигунів компанії TEDOM встановленою потужністю 177 кВт кожний.

Лідером у виробництві біогазу у світі є Євросоюз загалом і Німеччина зокрема. Загальна кількість біогазових установок - БГУ – у Європі перевищує 11 тис, з яких близько 8000 тис в Німеччині. Біогазова установка по обробці механічного біологічних відходів (MBA) в Любеку, Німеччина

Метантенк біогазової установки в Гюссінг, Бургенланд, Австрія

Будівництво біогазової установки в Латвії

Застосування Біогаз використовують як паливо для виробництва : електроенергії, тепла і пари, або в якості автомобільного палива. Біогазові установки можуть встановлюватися як очисні споруди на фермах, птахофабриках, спиртових заводах, цукрових заводах, м ' ясокомбінатах. Біогазова установка може замінити ветеринарно - санітарний завод, так як падаль може утилізуватися в біогаз замість виробництва м ' ясо - кісткового борошна. Також біогазові установки активно використовується у країнах, що розвиваються.

Автобус, який працює на біогазі, Берн, Швейцарія

Використання для виробництва біогазу енергетичних культур піддається критиці з боку зелених, зокрема в Німеччині. До негативних сторін серед іншого вони відносять : Вивільнення парникових газів, пов ' язане з використанням азотних добрив ; Забруднення фосфатними добривами земель і грунтових вод ; Зрошення ; Витіснення виробництва продовольчих культур ; Зростання цін на продукти харчування. Критика

Отже, необхідність виробництва та використання біогазу зумовлюється високим рівнем енергоємності технологічних процесів у аграрній сфері, наявністю в Україні суттєвого потенціалу енергозбереження та ресурсів біомаси для отримання даного виду альтернативного палива, значною потенційною ємністю вітчизняного ринку біогазових установок. В сучасних умовах виробництво біогазу є ефективним у великих аграрних підприємствах, причому для його отримання найбільш доцільним є використання таких видів сировини, як гній ВРХ і свиней. Виробництво біогазу в аграрних підприємствах України перебуває у стадії реалізації експериментальних зразків, пілотних проектів і потребує активізації та прискореного розвитку. Таким чином, виробництво біогазу шляхом біоенергетичного використання ресурсів біомаси є інноваційним напрямом енергозбереження в аграрних підприємствах, оскільки дозволяє поряд з прямими ефектами (одержання біогазу і якісних добрив) отримати ряд опосередкованих ефектів, які ґрунтуються на економічних показниках і загальнодержавних пріоритетах (скорочення частки енергетичних витрат у собівартості аграрно-продовольчої продукції, економія енергоресурсів під час виконання технологічних процесів у аграрному виробництві тощо). ВИСНОВКИ