Свиной навоз и куриный помет, традиционно считающиеся проблемными отходами животноводства, вполне могут использоваться для получения спирта. Присутствующая в них целлюлоза и другие органические вещества открывают путь к производству спирта.
Это не теоретические изыскания! В 90-х знакомый организовал бизнес: открыл фирму по утилизации свиного помета. Свинофермы платили ему за вывоз отходов жизнедеятельности хрюшек.
Так же он открыл небольшой спиртзавод и гнал технический спирт со свиного помета.
Фактически, он перерабатывал отходы за которые ему заплатили в спирт, который поставлял в аптеки и получал доход дважды!
В 00-х годах этот бизнес у него отжали, а потом и закон регламентирующий производство спирта вышел. Так что сейчас, даже технический спирт (для дезинфекции путем протирки) гнать из навоза и пускать его в продажу не выйдет.
Переработка отходов в ценный ресурс — это не фантастика, а современная реальность.
Почему вообще это возможно?
Секрет кроется в химическом составе экскрементов. Навоз и помет богаты растительными волокнами, в основном целлюлозой и лигнином — сложными полисахаридами, которые составляют основу растительной биомассы. После переработки животными значительная часть этой органики остается непереваренной.
Для производства спирта эти сложные цепочки молекул необходимо расщепить до простых сахаров (глюкозы), которые уже могут быть переработаны дрожжами в процессе брожения. Таким образом, хотя исходное сырье может вызывать неприятные ассоциации, на химическом уровне его преобразование в этанол — вполне закономерный процесс.
Технология преобразования: от отходов к спирту
Процесс получения спирта из помета в целом повторяет традиционную схему производства биоэтанола, но с важным дополнительным этапом — предварительной подготовкой сырья.
Подготовка сырья и гидролиз
- Разбавление и гомогенизация: Исходные экскременты разбавляют водой в соотношении примерно 1:3 и тщательно перемешивают до однородной консистенции без комков.
- Кислотный гидролиз: В полученную смесь добавляют серную кислоту (1–5% от общего объема). Важно: кислоту добавляют в смесь, а не наоборот, чтобы избежать бурной реакции и разбрызгивания.
- Термическая обработка: Смесь доводят до кипения. Под воздействием кислоты и высокой температуры сложные полимерные цепочки целлюлозы разрушаются, образуя простые сахара.
- Нейтрализация: После кипячения смесь охлаждают до 30°C и измеряют ее кислотность. Добавляя мел или соду, уровень pH доводят до оптимального для дрожжей значения 4–5.
Брожение
В подготовленный и остывший субстрат вносят спиртовые дрожжи. Для ускорения их активизации можно добавить небольшое количество сахара. Емкость с брагой помещают в темное место с постоянной температурой 24–30°C, оснастив ее гидрозатвором для отвода углекислого газа. Процесс брожения длится от 3 до 10 дней. О его завершении сигнализируют прекращение выделения пузырьков газа и появление беловатого осадка.
Дистилляция и ректификация
Это ключевой этап, определяющий качество конечного продукта. Брагу процеживают и подвергают перегонке.
- Дистилляция: Нагревание браги позволяет отделить спирт (температура кипения 73.4°C) от воды и других компонентов. Однако простой дистилляции недостаточно — она не может полностью отделить метиловый спирт и сивушные масла, а также избавить продукт от характерного запаха.
- Ректификация: Для получения качественного продукта необходима ректификация в специальной колонне, где происходит разделение сложных смесей на фракции по температурам кипения. На выходе получают чистый этиловый спирт, по органолептическим свойствам полностью идентичный спирту из традиционного сырья (зерна, фруктов).
Промышленная очистка
В промышленных масштабах для очистки спирта используются многоступенчатые системы. Например, по патенту RU2300568C1, спирт последовательно очищается в эпюрационной колонне (где удаляются сивушные масла из паровой фазы и органические кислоты с лютерной водой), а затем в ректификационной колонне с отбором различных фракций. Такая сложная система обеспечивает глубокую очистку и получение спирта высшего качества.
Сравнительный анализ сырья
Проблемы и ограничения
Несмотря на кажущуюся простоту, эта технология сталкивается с серьезными проблемами:
- Экономическая целесообразность: Процесс требует значительных энергозатрат, особенно на этапах гидролиза и ректификации. Себестоимость получаемого спирта может быть выше, чем при производстве из традиционного сырья.
Однако, если предприятие не закупает навоз, а получает деньги за его утилизацию, то подобная технология становится более выгодной. - Безопасность: Сырье может содержать патогенные микроорганизмы, остатки антибиотиков и тяжелые металлы. Необходима тщательная очистка не только спирта, но и самих отходов перед переработкой.
- Нормативные барьеры: В России производство спирта регулируется Федеральным законом №171-ФЗ, который предъявляет строгие требования к оборудованию и необходимости лицензирования.
Перспективы и значение технологии
Получение спирта из помета не ставит своей целью создание пищевого продукта. Основные перспективы этой технологии связаны с производством биоэтанола — экологичного топлива. Второе важное направление — утилизация отходов животноводческих комплексов, которые в противном случае загрязняют окружающую среду, выделяя аммиак, сероводород и становясь рассадником патогенной микрофлоры.
В рамках циклической экономики такая переработка решает сразу две проблемы: утилизирует отходы и производит возобновляемое топливо.
Технология получения спирта из свиного навоза и куриного помета — это пример того, как современная наука превращает проблему в ресурс. Несмотря на существующие технологические и экономические сложности, это направление имеет значительный потенциал, особенно в свете глобального стремления к устойчивому развитию и поиска альтернативных источников энергии.
Спасибо тем, кто дочитал до конца.
Не забываем подписываться на канал, дальше - больше полезных и интересных статей! 👍