На мусорных полигонах из органических отходов выделяется свалочный газ. Такой газ является экологически чистым топливом и называется «биогаз». В этой статье мы расскажем, как добывают биогаз и какова область его применения.
Свалочный газ в виде метана попадает в атмосферу, что приводит к парниковому эффекту. Но ученые нашли способ решения этой проблемы, положительный не только для экологии, но и дающий возможности бизнесу на отходах.
Биогаз образуется в процессе гниения органических отходов, под действием следующих видов бактерий:
- гидролизных;
- кислотообразующих;
- метанообразующих.
Еще в XVII физиолог, врач и мистик Ян Баптист Ван Гельмонт узнал, что в результате разложении биомассы, выделяются воспламеняющиеся газы. В 1776 году итальянский физик, химик и физиолог Алессандро Вольта обнаружил зависимость между объемом биомассы и количеством выделяемого газа из нее. А в 1808 году британский химик, физик и изобретатель Хэмфри Дэви нашел метан в биогазе.
В 1859 году в Индии официально появилась первое оборудование для получения биогаза. Чуть позже биогаз стали использовать в Великобритании для уличного освещения. И только в 1930 году наравне с развитием микробиологии обнаружили бактерии, способствующие образованию биогаза.
В 1954 году в России появилась первая биогазовая установка. В 1981 были разработаны и построены 10 установок при программе развития биогазовой отрасли.
Состав свалочного газа
Биогаз может состоять на 50-87% из метана, 13-50% из диоксида углерода и незначительных примесей H2 и H2S. Качество и количество биогаза зависит от содержания в нем метана, так как именно он поставляет энергию.
Также в биогазе могут присутствовать различные органические соединения:
- кетоны;
- терпены;
- спирты;
- хлор;
- алканы и др.
Добыча свалочного газа
Добыть биогаз можно из следующих видов отходов:
- птичий помет, навоз, фекальные осадки;
- отходы пивоваренного производства;
- отходы виноделия;
- отходы забойного и рыбного цеха (кишки, жир, кровь и т.д.);
- отходы с молочных заводов;
- отходы производства соков;
- травы и очистки;
- бытовые отходы.
Объемы выделяемого газа зависит от сырья и сухого вещества, которое содержится в этом сырье. При том, что ежегодно в стране образуется 300 млн тонн отходов, можно было бы получать 90 млрд куб метров биогаза.
Добывают биогаз при помощи специальных установок.
Цена — от 200 000 рублей, в зависимости от комплектации.
Работа начинается с насосной подачи органических отходов в обогреваемый герметичный реактор, который оборудован миксерами. В реакторе находятся бактерии, которые питаются биомассой. В ходе жизнедеятельности бактерий образуется биогаз.
Для поддержания жизни бактерий, необходимо поддерживать температуру 35-38С и постоянно их помешивать с помощью миксера. Газ поступает в газгольдер, затем проходит систему очистки и подается для потребления в котел или электрогенератор.
Некоторым видам сырья для сбраживания необходимы химические добавки. Например, для кислой мелассной барды применяют щелочь. Также на процесс брожения влияют следующие факторы:
- температурный режим;
- влажность среды;
- стимулирующие добавки;
- уровень pH.
Область применения биогаза
Биогаз можно использовать для производства:
- электроэнергии;
- тепла;
- топлива для автомобилей.
Биогазовые установки выгодно размещать на сахарных и спиртовых заводах, птицефабриках и мясокомбинатах и перерабатывать отходы производства в ценный ресурс.
Помимо этого, биогаз можно получать непосредственно на свалке. Для этого вырывают котлован глубиной около 100 м. Дно застилают специальным гидроизоляционным материалом, который защищает почву и грунтовые воды. Поверх материала насыпают слой глины в 1 м. Отходы ежедневно укладываются в специальные ячейки, а в конце дня укатывают и покрывают очередным слоем глины около 30 см.
Мусорный полигон оборудуют сооружением в виде проложенных под землей труб и насосных установок. Биогаз идет по трубам сразу к области применения. Такой полигон имеет срок службы до 12 лет.
Еще существуют неорганизованные полигоны. Они не имеют закладки специальных труб и гидроизоляции. Глубина котлована около 40 м. При накоплении отходов бурят скважины и устанавливают вертикальные трубы. Биогаз собирается в газовых коллекторах, проходит очистку от примесей, компримируется и отправляется в генератор. Полученный газ можно сжигать в установках для теплоснабжения. Без очистки свалочный газ можно применять для получения пара или тепла.
Биогаз можно реализовывать и получать прибыль. Он экологически чистый и имеет широкую область применения. Газ можно использовать в пиролизных и мусоросжигательных печах, в сооружениях очистных вод. Установка вблизи школ, больниц и других подобных заведений позволит вырабатывать газ для электроснабжения.
Свалочный газ имеет пять основных способов переработки и утилизации:
- Прямое сжигание — используется для производства тепла для котельных, сушильных установок и т.д.
- Получение топлива для автомобилей на газовых двигателях, паровых и газовых турбинах.
- Факельное сжигание — для устранения запаха на свалках и снижение возможного возгорания.
- Получение тепла и электроэнергии в когенерационном оборудовании для отопления или охлаждения.
- Использование свалочного газа для газовой сети, где в составе содержание метана 94-95%.
