Что такое биогаз

Биогаз получают путем анаэробного (без кислорода) брожения биомассы. В качестве биомассы могут выступать свалочные отходы, отходы животноводства (навоз) и сельского хозяйства, отходы скотобоен, некоторые культуры, например, рапс. В результате брожения биомасса разлагается под воздействием гидролизных, кислотообразующих и метанобразующих бактерий. В состав газа входят 55-65% метана, 35-45% углекислого газа и около 1% водорода и сероводорода.

При переработке 1 т свежего навоза крупного рогатого скота и свиней можно получить 45-60 куб.м биогаза, 1 т куриного помета — до 100 куб.м, из различных видов энергетических растений — 100-500 куб.м. По теплоте сгорания 1 куб.м биогаза равен: 0,8 куб.м природного газа, 0,7 кг мазута, 0,6 кг бензина, 1,5 кг дров, 3 кг навозных брикетов. К производству биогаза относят получение лендфилл-газа или биогаза из городских свалок. В штате Айдахо, США, департамент по управлению твердыми отходами использует сеть трубопроводов для сбора газа и распределению его по домам. Система утилизации газа для последующего использования состоит из 13 тыс. м труб, монтирующиеся по мере роста свалки. Прокладывают траншеи, их выстилают тканью и засыпают на несколько сантиметров щебнем, затем укладывают трубы. При разрастании свалки наращиваются новая система трубопроводов и закладывается в землю. Поверх труб насыпаются отходы. Газ поступает в трубы, отсасывается и транспортируется в генераторы для производства электричества. Постепенно свалка может слиться с окружающей природой, образовываться холмы, засаженные растениями. В настоящее время во многих странах создается специальные хранилища для ТБО (твердых бытовых отходов). Из этих ТБО производят биогаз для отопления и электричества. Лидером в производстве биогазового топлива из ТБО является Германия — 33,3 млн Гкал, США — 2,2 млн Гкал, Япония — 1,4 млн Гкал, Швеция — 1,2 Гкал.

Из истории происхождения и изучения биогаза

Были известны отдельные случаи использования биогаза уже до н.э. в Индии, Персии, Ассирии. Научные исследования биогаза и его свойств начались лишь в XVIII веке. В 1764 г. Бенджамин Франклин описал эксперимент, в котором ему удалось поджечь поверхность заболоченного озера. После установления наличия метана в болотном газе и открытия его химической формулы европейские ученые предприняли первые шаги в изучении области практического применения биогаза.

Русский ученый Попов изучил влияние температуры на количество выделяемого газа. Было установлено, что уже при температуре в 6°C речные отложения начинают выделят биогаз, а сростом температуры его объемы увеличиваются.

В 1881 г. европейские ученые провели ряд опытов по использованию биогаза при отоплении помещений и освещения улиц. С 1895 г. В городе Эксетер уличные фонари заправлялись газом, получаемом в результате брожения сточных вод. В Бомбее газ собирался в коллекторы и использовался как топливо в различных двигателях.

Немецкие ученые в 1914-1921 гг. усовершенствовали процесс получения биогаза, что заключалось в использовании постоянного подогрева емкостей с сырьем. Во время Первой мировой войны ощутилась нехватка топлива, что подтолкнуло к распространению биогазовых установок по Европе.

Одним из важнейших этапов в развитии биогазовых технологий явились эксперименты по комбинированию различных видов сырья для установок в 30-х гг. XX века.

В 1911 г. в Бирмингеме был построен завод для обеззараживания сточных вод города, а вырабатываемый биогаз использовался для производства электроэнергии.

Во время Второй мировой войны для пополнения быстро истощающихся запасов энергоносителей в Германии велись разработки на получение биогаза из навоза. Во Франции в это время в эксплуатации находилось около 2 тыс. установок по производству биогаза, их опыт распространялся и в соседние страны. В Венгрии, например, как отмечали советские солдаты, освобождавшие страну, навоз не сваливали в кучи, а загружали в специальные ёмкости, из которых получали горючий газ.

После войны дешевые энергоносители (природный газ, жидкое топливо) вытеснили установки. К ним возвратились лишь в 1970-х гг. после энергетического кризиса. В странах юго-восточной Азии с высокой плотностью населения, теплым климатом, необходимым для эффективной эксплуатации установок, в основу национальных программ легли разработки биогазовых установок.

На сегодняшний день биогазовые технологии стали стандартом очистки сточных вод, переработки отходов во многих странах мира.