Кажется, уже все признали, что навоз – ценное сырьё, а не отход производства. Ранее мы писали о том, как из отходов фермы можно получать удобрение или биоуголь. А что, если мы расскажем ещё об одном способе обработки отходов, позволяющем одновременно получать удобрения и энергоресурсы, которые сразу можно использовать на своей ферме? Звучит заманчиво, но давайте разберёмся, так ли это на самом деле?
Что такое биометан?
Биометан – это газ, полученный в результате брожения органической массы при отсутствии кислорода. Это аналог природного газа, и используется он похоже: для приготовления пищи, отопления помещений, а также в двигателях внутреннего сгорания автомобилей.
В среднем с одной тонны навоза можно получить около 50 м3 биогаза и даже больше. Температура его возгорания аналогична природному газу – 650-750°С, а его теплотворная способность в среднем составляет около 6500 ккал/м3. И хотя этот показатель почти на 1500 ккал меньше, чем у природного газа, стоит понимать, что биометан производят из отходов, от которых в противном случае пришлось бы избавляться менее выгодным способом или даже платить сторонним организациям за их вывоз и утилизацию.
В общих чертах, биогаз мало отличается от природного газа, а его характеристики напрямую зависят от состава отходов и выбранного способа сбраживания.
Тепло и влага – главные условия брожения
Биогаз производят путём анаэробного (метанового) сбраживания органической биомассы, то есть путём брожения без доступа кислорода. Образование биометана происходит при работе трёх разных видов бактерий: гидролизных, кислотообразующих и метанообразующих, каждые из которых питаются продуктами жизнедеятельности предыдущих.
Самыми рабочими температурными режимами для метанирования признаны мезофильный (30-40°С) и термофильный (50-60°С) режимы, поскольку при более низких температурах процесс получения биогаза сильно затягивается, а его качество снижается.
Предпочтительный режим обработки отходов – мезофильное сбраживание, при котором весь процесс занимает 10 -20 дней. Конечно, при термофильном режиме метанирование идёт гораздо быстрее и занимает от трёх до пяти дней, но вот поддерживать соответствующую температуру в реакторе достаточно сложно. Для этого необходима качественная теплоизоляция биогазовой установки и более интенсивный подогрев резервуара, что иногда может требовать даже больше энергии, чем можно получить от сжигания произведённого метана.
У отходов два пути: мокрый и сухой
Сейчас существует два основных способа получения газа из отходов. Мокрый способ метанирования является наиболее популярным как в небольших хозяйствах, так и в промышленных масштабах, например, при очистке городских сточных вод. Такой способ обработки не требует сушки сырья, так как его влажность в биореакторе должна составлять около 90%.
Работа реактора идёт практически непрерывно: органические отходы постепенно поступают в резервуар, а сброженная биомасса удаляется из него. В процессе брожения содержимое реактора перемешивается, но изредка необходима остановка, чтобы свежая партия сырья отделилась от уже перебродивших отходов. При этом в реакторе постоянно должна поддерживаться стабильная температура для нормальной работы бактерий.
Есть и сухая технология получения биометана, при которой можно обрабатывать твёрдые отходы, даже если в них содержатся неорганические фракции (по-простому, бытовой мусор). Для сухого сбраживания достаточная влажность отходов составляется 50%. При таком методе масса в реакторе не перемешивается, а свежие партии отходов не поступают.
Этот способ получения биогаза менее популярный и эффективный, но он отлично подойдёт в случаях, когда неорганические и органические отходы складируются вместе. При этом важно понимать, что перебродившую массу в смеси с бытовым мусором ни при каких условиях нельзя использовать как удобрение.
Сбраживать можно не только навоз
Одна из главных особенностей получения биогаза в том, что в процессе можно использовать совершенно любые органические компоненты: растительные остатки, пищевые отходы, продукты переработки рыбы, продукты жизнедеятельности птиц и животных, в том числе и человека. Это означает, что при применении сбраживания на своём участке можно избавиться абсолютно от всех органических отходов и даже минимизировать нагрузку на септики, получая на выходе ещё больше энергоресурса.
По опытным данным, больше всего энергоресурса можно получить от метанирования навоза крупного рогатого скота. Куриный помёт даёт несколько меньше биогаза (особенно в смеси с подстилкой), а растительные и пищевые отходы являются антилидерами по отдаче этого топлива. И всё же, анаэробное сбраживание растительных остатков будет эффективнее, чем обычное компостирование, поскольку оба метода позволяют получить удобрение, но при образовании компоста традиционным способом сбор биогаза не происходит.
Что делать с биомассой после сбраживания?
После окончания процесса перебродившая органическая масса остаётся в биореакторе или накапливается в отдельном резервуаре. Она уже прошла температурную обработку, а значит готова к использованию в качестве удобрения. Важно отметить, что при температуре мезофильного сбраживания могут погибнуть не все патогенные организмы, поэтому всегда есть некоторый риск распространения заболеваний, если отходы были изначально заражены.
Биогаз – удовольствие не для каждого
При сравнении метанового сбраживания и более привычного всем компостирования первый способ обработки отходов кажется более эффективным и предпочтительным. Это действительно так, но есть ряд нюансов, которые сильно ограничивают производство биогаза из отходов.
Во-первых, метановое сбраживание – это потенциально опасный и технически непростой процесс, поэтому разработку или подбор, а также установку оборудования для сбраживания лучше доверить профессиональным компаниям.
Во-вторых, как вы уже знаете, процесс производства метана из отходов происходит при подогреве реактора и постоянной температуре. Климат основной территории России усложняет поддержание температурных условий в холодное время года. Даже при мезофильном сбраживании весь процесс может стать убыточным, поскольку на поддержание температуры реактора может потребоваться больше тепла, чем вырабатывается при сжигании биогаза.
В-третьих, полученный при сбраживании отходов биогаз не является готовым к использованию. Для этого необходим ещё один этап – очистка газа от нежелательных примесей, что непросто организовать без специального оборудования и знания процесса.
В-четвёртых, для установки биореактора необходимо получить разрешение на строительство и согласовать проект с профильными ведомствами. Кроме этого, если вы планируете продавать произведённый биогаз, придётся получить соответствующую лицензию на обращение с отходами.
В целом, производство биогаза может стать отличным способом утилизации животных и растительных отходов, которое сведёт к минимуму расходы на топливо и даже станет источником дохода при продаже излишков газа и удобрений. С другой стороны, сбраживание отходов менее предпочтительно для личных подсобных хозяйств, а также для небольших фермерских хозяйств, в которых образуется слишком мало навоза для постоянной выработки больших объёмов биометана. Скорее всего, затраченные средства и усилия никогда не окупятся в таких хозяйствах, в отличие от более крупных ферм.
Читайте также:
Молочные реки: может ли стартап на молоке стать бизнесом мечты?
На грани исчезновения: 12 аборигенных пород коров России
США теряют статус царицы полей