Существует немало источников энергии, которые могут быть альтернативой ископаемому топливу. Одним из таких ресурсов является биогаз.
Биогаз образуется в результате разложения органических материалов без доступа кислорода. В настоящее время сельское и коммунальное хозяйство производит огромное количество органических отходов, которые не могут быть использованы в качестве энергоресурса непосредственно, т.е. обычным сжиганием. Однако подобные материалы при определённых условиях могут быть подвержены микробиологическому воздействию, в результате чего можно получать биогаз.
СПРАВКА
Биогаз представляет собой смесь газов, основным компонентом которой является метан. Его доля в этой смеси может составлять от 30 до 80%. Метан является самой ценной частью биогаза, так как горит именно он. Чем меньший доступ кислорода имеет место при разложении органики, тем больший выход метана получается. Вторым основным компонентом этой смеси является углекислый газ (СО2). Его содержание может составлять от 60 до 30% и, наоборот, увеличивается при кислородном разложении. Остальными компонентами биогаза являются сероводород, аммиак, азот, кислород и др.
Важно отметить, что и метан, и углекислый газ относятся к категории парниковых газов, которые способствуют климатическим изменениям на планете. Конечно, в количественном соотношении основным парниковым газом считается газ углекислый, однако по способности создавать парниковый эффект метан превосходит его в несколько раз.
Наиболее подходящим сырьём для получения биогаза является навоз сельскохозяйственных животных. Именно поэтому технология получения этого энергоносителя в первую очередь приемлема для крупных животноводческих комплексов. Но в качестве сырья для получения биогаза также могут использоваться трудносжигаемые растительные материалы: сырая ботва, некондиционная продукция, отходы спиртового брожения.
Если описать схематически биогазовую установку, то она представляет собой герметичную ёмкость или помещение, называемое метантенком. В эту ёмкость осуществляется подача сырья, удаление отработанного материала (который является высококачественным органическим удобрением), и создаётся система отвода образующегося биогаза. Но на деле технология, конечно же, сложнее. Например, микробиологические процессы в органических материалах начинаются при температурах 40-500С. И хотя разложение органики приводит к самонагреванию всей этой массы до 700С, в то же время для запуска этого процесса необходим обогрев. Поэтому обычно какая-то часть получаемого энергоносителя идёт на систему обогрева метантенка для поддержания оптимального температурного режима разложения органической массы. А для равномерного процесса разложения, органическая масса нуждается в систематическом перемешивании, что тоже требует соответствующего оборудования.
В целом эффективность производства биогаза во многом зависит от объёма метантенка. Чем большая масса органики разлагается, тем выше эффективность. Это не означает, что биогазовые установки не могут быть использованы в частных домовладениях. Однако здесь может возникнуть вопрос сырья. Дело в том, что для более-менее эффективного процесса получения биогаза объём метантенка должен составлять хотя бы 4-5 куб.м. Промышленное оборудование для этого дела весьма дорогое, а в кустарных условиях создать эффективную биогазовую установку не просто. Хотя, голь на выдумки хитра. Например, в качестве метантенков используют ямы, покрытые воздухонепроницаемой плёнкой.
Мини-биогазовые установки для дач и небольших фермерских хозяйств. Продажа, установка, чертежи для сборки своими руками
В качестве источника биогаза могут использоваться и городские коммунальные стоки. Это одно из наиболее перспективных направлений. Здесь можно использовать крупное промышленное оборудование, специальные штаммы метансинтезирующих бактерий, регулировать условия выделения газа и т.д. Однако реализация этого направления в Украине затруднена тем, что бытовые коммунальные стоки часто не отделяются от стоков промышленных, а это значительно снижает потенциал отходов как сырья для получения биогаза.
В последнее время внедряются технологии по добыче биогаза с законсервированных свалок ТБО. При соблюдении технологии утилизации полигон ТБО покрывается слоем глины, который служит в таком случае воздухоизолирующим слоем. В результате этого в толще бытовых отходов начинается постепенное анаэробное (т.е. без доступа кислорода) разложение органических веществ. Далее добыча биогаза чем-то напоминает добычу газа природного. Производится бурение скважин и с помощью специальных трубопроводов и газосборников осуществляется его добыча. Если толщина слоя ТБО составляет от 8 м и выше, то используется система вертикальных трубопроводов, если толща мусора ниже этого показателя, то внедрение труб осуществляется горизонтально.
Биогаз может быть неплохой альтернативой невозобновляемым источникам энергии. Однако к данной технологии нужно подходить без фанатизма. Ведь она имеет свои недостатки и не может быть исключительной панацеей для решения глобальных энергетических задач. Однако производство биогаза представляет одну из составляющих комплексного подхода по получению альтернативной энергии, наряду с ветровой, солнечной и др. её видами. Поэтому успех применения биогаза во многом определяется теми условиями, в которых она применяется. Так, в холодных регионах эта технология будет иметь небольшую эффективность, так как значительное количество получаемой энергии будет идти на обогрев самого метантенка. В регионах с тёплым климатом или в теплое время года, наоборот, данная технология может быть достаточно эффективной.
Кстати, в таких странах как Индия и Китай технология получения биогаза применяется уже не первое десятилетие, в том числе и в крестьянских хозяйствах. Нетрудно догадаться, что успешному развитию этой технологии в названных странах способствует жаркий климат. Биогаз по своим качествам уступает природному ископаемому газу в связи с наличием негорючих примесей, того же углекислого газа. Особенно данная проблема присуща биогазу, получаемому с полигонов ТБО. В отличие от регулируемого метантенка, на свалке невозможно создать оптимальные контролируемые условия для разложения органики. Поэтому процент углекислого газа и водяного пара иногда может составлять более половины в получаемом объёме биогаза. Разумеется, в таком случае применяются технологии очистки, однако всё это ведёт к снижению эффективности и рентабельности добычи энергоносителя. Относительно экологичности можно сказать, что сжигание биогаза приводит к превращению метана в углекислый газ, который, как уже сказано выше, имеет меньшую способность к созданию парникового эффекта, тем более что такой СО2 относится к естественному кругообороту углекислого газа в природе.
Но, в то же время, соблазн получения биогаза может приводить не только к росту поголовья скота, но и концентрации животноводческого производства, что и в первом, и во втором случае является негативным экологическим фактором. Уже сейчас некоторые эксперты высказываются относительно того, что со временем содержание скота для получения навоза и биогаза может оказаться коммерчески более выгодным, чем для получения молока или мяса. Пока это звучит фантастически, однако рынок энергоресурсов способен преподносить разные сюрпризы. Поэтому всегда нужно помнить и учитывать тот факт, что любая альтернативная и экологичная технология без глобального сокращения потребления превращается в монстра, разрушающего природу.
Отзывы на статью можно прислать на ecologist@ukr.net
Алексей Бурковский
