4.Ефективність виробництва та споживання біогазу

Біогаз це суміш газів (переважно метану і вуглекислого газу), отримана біохімічним і мікробіогічним методами переробки біологічної енергетичної сировини.

Сучасні розроблені технології включають отримання біогазу шляхом анаеробної ферментації відходів рослинництва і тваринництва, та видобування його на полігонах твердих побутових відходів та очисних станцій. Найближчими роками інтенсивно розвиватимуться технології використання біогазу саме зі звалищ та очисних станцій, а також із відходів тваринництва і рослинництва.

Маса, що перероблена, - це готові екологічно чисті рідкі або тверді біодобрива без нітратів, насіння бур’янів, патогенної мікрофлори, яєць гельмітів, специфічних запахів. При використанні таких збалансованих добрив врожайність підвищується на 30-50 відсотків.

За розрахунками вчених УААН для забезпечення побутових потреб села в електричній і тепловій енергії необхідно продукувати 10 млрд. м³ біогазу на рік. Таку його кількість можна отримати із відходів рослинництва і тваринництва, відходів молокозаводів, м’ясокомбінатів та інших переробних підприємств, а також за рахунок використання біомаси спеціальних “енергетичних” культур.

Крім того, впровадження біоенергетичних технологій сприятиме як поліпшенню екологічного стану, так і створенню близько 400 тис. нових робочих місць в Україні, радикальному прискоренню інтенсифікації та підвищенню прибутковості сільського господарства.

В Україні вже почалося використання величезних запасів шахтного (пластового) газу.

Крім цього, можна одержувати «звалищний газ» з культивованих «використаних раніше» сміттєзвалищ.

Щодо біогазу, то практично єдина в Україні біогазова установка з виробництвом електроенергії з біогазу працює на свинофермі компанії “Агро-Овен” (с. Оленівка Дніпропетровської обл.).

Розрізняють шість видів ферментації (біохімічні процеси у сільськогосподарських і побутових відходах) біомаси, що проходить одночасно або послідовно: амонієва; азотна; вивільнююча азот, якій підлягають азотні складові сировини; окислювальна; кислотна; метанова, які піддаються вуглеводні із сировини, зокрема целюлоза.

Особливої уваги заслуговує метанова ферментація, що вивільняє горючий газ - метан, а також амонієва, продуктом якої є аміак у вигляді розчинних амонієвих солей.

Зброджування при більш високих температурах проходить швидше, ніж при низьких, і характеризується приблизно подвоєним виходом газу на кожні 5 ^оС.

Ефективний перебіг метанової ферментації органічних речовин потребує виконання чотирьох основних умов:

– безкисневої атмосфери;

– відповідної температури зародження маси;

– слабо лужної реакції середовища;

– присутності бактерій, що виробляють метан.

Виділення метану з речовини, що піддається ферментації, проходить лише в анаеробних умовах, тобто тоді, коли нема доступу кисню (повітря). Тому ферментація повинна проходити у спеціальних резервуарах, закритих ферментаційних камерах та іншому подібному обладнанні.

Дуже важливим фактором ефективного протікання процесу ферментації є температура маси, що зброджується. Метанова ферментація починається при температурі 6 ^оС. При нижчій температурі виділення метану припиняється.

Суттєве значення в процесі бродіння мають мікроорганізми. Для забезпечення метанової ферментації необхідна наявність в речовині метаногенних мікроорганізмів, а саме Bacillus perfringens. Ці мікроорганізми розвиваються лише у сприятливих умовах - в анаеробному середовищі у слабо лужній реакції при температурі 60-70^оС.

Бактеріям необхідно створити відповідні умови, а саме:

– температуру, оптимальну для штаму бактерій;

– час експозиції, визначений за часом притоку сировини до біогазового реактору (його підбирають так, щоб попередити вимивання бактерій із місткості);

– відповідне завантаження порцією додаткових матеріалів (надто високе призводить до перевантаження системи, а надто мале - до згасання реакції);

– вміст інгібіторів процесу, таких як антибіотики або засоби охорони рослин.

Важливими умовами є збереження постійної температури під час протікання процесу в усьому об’ємі резервуару, а також заборона зміни складу та кількості завантаженої маси способом, що не контролюється

У сучасному біогазовому виробництві використовують три основні технології метанової ферментації: безперервну, змінна та періодична.

Безперервна ферментація полягає у постійному або з короткими перервами в часі надходженні сировини (органічних відходів, виділень тварин тощо) до реактора.

Змінна ферментація потребує побудови щонайменше двох ферментаційних резервуарів, які по черзі заповнюються сировиною.

Періодична ферментація відбувається за подібними до змінної ферментації процесом, але з використанням одного ферментаційного резервуару, який періодично заповнюють і після закінчення ферментації звільняють. Ця технологія застосовується за наявності густої сировини, такої як гній.