Фермерский навоз может стать жизнеспособным источником возобновляемой энергии для сокращения выбросов парниковых газов, которые вызывают глобальное потепление.
Исследователи из Университета Ватерлоо разрабатывают технологии для производства возобновляемого природного газа из навоза, поэтому его можно добавить к существующей системе энергоснабжения для отопления домов и энергетических отраслей. Это позволит устранить особенно вредные газы, выделяемые естественным разложением навоза, когда он распространяется на фермерских полях в качестве удобрения и частично заменяет ископаемый природный газ, что является существенным фактором глобального потепления.
«Существует несколько способов использования этого единого подхода, - сказал Дэвид Симаков, профессор химического машиностроения в Ватерлоо, - Потенциал огромен».
Симаков сказал, что технология может быть жизнеспособной с несколькими видами навоза, особенно навозом коровы и свиньи.
В дополнение к использованию в промышленности и домах возобновляемый природный газ может заменить дизельное топливо для грузовых автомобилей в транспортном секторе, что является основным источником выбросов парниковых газов.
Чтобы проверить концепцию, исследователи построили компьютерную модель фактической молочной фермы на 2000 голов в Онтарио, которая собирает навоз и превращает его в биогаз в анаэробных варочных котлах. Часть этого биогаза уже используется для производства электроэнергии путем сжигания ее в генераторах, что снижает воздействие навоза на окружающую среду, а также дает от 30 до 40 процентов своего энергетического потенциала.
Исследователи хотят, чтобы эти преимущества стали значительным шагом вперед, путем модернизации или преобразования биогаза с навоза в возобновляемый природный газ. Это предполагает смешивание его с водородом, а затем его запуск через каталитический нейтрализатор. Химическая реакция в конвертере даст метан из двуокиси углерода в биогазе.
Известный как метанизация, для этого процесса требуется электричество для производства водорода, но эта мощность может быть создана на месте с помощью возобновляемых ветровых или солнечных систем, или взята из электрической сети в периоды низкого спроса. Конечным результатом будет возобновляемый природный газ, который дает практически весь энергетический потенциал навоза, а также эффективно хранит электроэнергию, но имеет лишь часть воздействия навоза на парниковый газ, используемого в качестве удобрения.
«Именно так мы можем сделать переход от энергии, основанной на ископаемых, к возобновляемым источникам энергии, используя существующую инфраструктуру, что является огромным преимуществом», - сказал Симаков, который сотрудничает с другим ученым-химиком Майклом Фоулером.
Исследование по моделированию показало, что инвестиции в систему метанирования на ферме Онтарио в размере 5 млн. Долл. США с государственными субсидиями на цены на возобновляемый природный газ имеют примерно пятилетний срок окупаемости.