CC BY
28
УДК: 620.91: 504.062
Макмшко Л.М., здобувач © Лье1еський нацюнальний утеерситет еетеринарног медицины та бютехнологт ¡мет С.З.Гжицького
ШЛЯХИ ПОКРАЩЕННЯ ЕКОЛОГ1ЧНО1 ОБСТАНОВКИ З ВИКОРИСТАННЯМ ЕНЕРГП СОНЦЯ, В1ТРУ I ВОДИ, А ТАКОЖ Б1ОГАЗУ, ЯК АЛЬТЕРНАТИВНИХ ДЖЕРЕЛ ЕНЕРГП
Розглянуто питання еичерпност1 енергоресурае, таких, як нафта, природний газ, кам'яне еугыля.
Зазначено, що епроеадження альтернатиених джерел енергп сприяють покращенню екологгчног ситуацп, передоеам зеернуто уеагу на запроеадження бюгазоеих установок для отримання б1огазу та оргашчного добриеа.
Ключовi слова: Поена або часткоеа замша природних енергоресурае альтернатиеними джерелами енергп.
Запаси природних ресурав обмежеш i виснажеш. З кожним роком !х видобуток загострюе проблему дефщиту ресурав. Вщомий юбернетик, професор Массачусетського технолопчного шституту, спещалют в галузi системно! динамжи, член Римського клубу Д.Медоуза, вважае, що вiдомi ниш запаси корисних копалин будуть вичерпаш протягом найближчих десятирiчь.(14).
За даними авторитетного мiжнародного аналiтичного центру Римського клубу ( дослщження 2001.), поклади нафти будуть вичерпанi за 50, а природного газу - за 49 роюв. Час, коли вичерпуються запаси руд металiв i паливно-енергетичних ресурсiв, дуже близький - вш спiввимiрний змiнi вiд 2-3 до 5-6 поколшь.(14). Згiдно статистищ потреба в енергоресурсах подвоюеться через кожш 10-15 рокiв. Прирiст продукцп тваринництва на 1% потребуе збшьшення енергозатрат на 2-3%.(16). Тому на даний час актуальним е питання застосування альтернативних джерел енергп, яю сприяють покращенню еколопчно! ситуацп i зменшують використання природних ресурЫв. На даний час вiдомi таю альтернативш джерела енергп: сонячна енерпя, вiтрова, енергiя води (гiдроенергiя), енерпя вiдпливiв i припливiв.
Сонячна енерпя - це юнетична енергiя випромшювання ( в основному свiтла), що утворюеться в результатi реакцiй у надрах Сонця. Оскiльки И запаси практично невичерпш (астрономи пiдрахували, що Сонце буде «гор^и» ще кшька мiльйонiв рокiв), И вiдносять до поновлюваних енергоресурсiв.
У природних екосистемах лише невелика частина сонячно! енергп поглинаеться хлорофшом, що мiститься у листках рослин, i використовуеться для фотосинтезу, тобто утворення оргашчно! речовини з вуглекислого газу i води. Пщраховано, що приблизно такого вщсотка сонячно! енергi! цiлком достатньо для забезпечення потреб транспорту, промисловостi i нашого побуту не тiльки тепер,
© Науковий кер1вник - доктор бюлопчних наук,професор Малик О.Г. Максшко Л.М., 2011
але й достатньому для огляду майбутньому. Св^лове випромшювання можна вловлювати безпосередньо, коли воно досягае Землi. Це називаеться прямим використанням сонячно! енерги. По-перше, при змш нею видобутого палива зменшуеться забруднення повiтря i води. По-друге, замша видобутого палива означае скорочення iмпорту палива, особливо нафти. По-трете, замшюючи атомне паливо, ми знижуемо загрозу поширення атомно! збро!. Нареши, сонячнi джерела можуть забезпечити нам деякий захист, зменшуючи нашу залежшсть вiд безперебiйного постачання паливом. Для того, щоб будiвництво в^роелектростанци виявилося економiчно виправданим, необхiдно, щоб середньорiчна швидкiсть вiтру в даному райош складала не менш 6 метрiв за секунду. У нашiй кра!ш вiтряки можна будувати на узбережжях Чорного i Азовського морiв, у Степових районах, а також у горах Криму i Карпат. Вщм^имо, що при довжинi крила 30 м, в^ер зi швидкiстю 50 кiлометрiв за годину забезпечуе виробництво електроенерги у 26 разiв бшьше, нiж вiтер зi швидкiстю 17 кiлометрiв за годину. Саме тому шженери схиляються на користь великих в^родвигушв i прагнуть перехопити в^ер на великiй висотi. Двигуни звичайно встановлюють на високих вежах, щоб пропелери були вiдкритi бiльш сильним в^рам, що дмуть на великш висотi. Ближчi до поверхнi землi будинки, дерева, невеликi пагорби i т.п. стримують i послабляють в^ер. Бiльш важка проблема регулювання вае! системи електростанцiй. Тут бувають перюди, коли генератори виробляють мало енерги чи зовсiм И не виробляють. У такий час необхiдно десь збшьшити вироблення струму звичайною електростанщею, щоб покрити потреби в ньому.
У припливах i вiдпливах, що змшюють один одного двiчi на день, також зосереджена величезна енерпя. Припливи - це результат грав^ацшного притягання великих мас води океашв з боку Мшяця i, у меншш степенi, Сонця. При обертанш Землi частина води океану пщшмаеться i якийсь час утримуеться в цьому положеннi гравiтацiйним притяганням. Коли «вал» пщйому води досягае суш^ як це повинно вiдбуватися внаслщок обертання Землi, настае приплив. Подальше обертання Землi послаблюе вплив Мюяця на цю частину океану, i приплив спадае. Припливи i вщпливи повторюються двiчi на добу, бувають в залежност вiд сезону коливання в залежностi вiд сезону i положення Мiсяця. Щороку найбiльш висок припливи бувають тодi, коли Мюяць i Сонце знаходяться майже на однш лшп, так що сумарний грав^ацшний вплив збiльшуе обсяг перемщувано! океансько! води.
Використання будь-якого виду енерги i виробництво електроенерги супроводжуеться утворенням багатьох забруднювачiв води i повiтря. Перелiк таких забруднювачiв на диво довгий, а 1хш кшькост надзвичайно величезнi.
Оскiльки сонячне випромшювання - рушшна сила кругообiгу води в природ^ енергiя води, або гщроенерпя, також вiдноситься до перетворено! енергп Сонця. Вода, яку ще в стародавнi часи використовували для здшснення мехашчно! роботи, дотепер залишаеться добрим джерелом енерги - тепер вже електрично! -для нашо! промислово! цившзаци. Енергiя падаючо! води, що обертае водяне колесо, служила безпосередньо для розмелу зерна, розпилювання деревини i виробництва тканин. Однак млини i люопилки на наших рiчках стали зникати, коли у вiсiмдесятих роках позаминулого столiття почалося виробництво
електроенерги з водоспадiв. Пщвищення цш на нафту i газ послужило головною причиною того, щоб ми знову звернули свою увагу на енергш води, в^ру, Сонця i бiогаз.
Одним iз альтернативних джерел енерги, який себе оправдуе i активно використовуеться у свт е бiогаз, який добувають iз гною, стiчних вод, соломи зернових, з пол^ошв твердих побутових вiдходiв, вiдходiв деревини.
Бiогаз виднеться в процесi метаногенезу. Вiн мютить 60-70% СН4 i 3040% СО2 , залежно вiд використаного субстрату (1,2). Пщ час метанового бродшня зберiгаеться до 83 % енерги зброджувано! глюкози. (1). Такий високий вщсоток свiдчить, що метаногенез е найвигщшшим в енергетичному плат шляхом трансформування енерги органiчних речовин у паливо. Гостро сто!ть проблема гною. Утворення велико! кшькосп фермерських свинних господарств може призвести до значного забруднення зовшшнього середовища, виникнення гнойових лагушв. У деяких регюнах вiдбуваеться процес заборони внесення у грунт непереробленого свинного гною, як джерела збудниюв шфекци, швази, шкщливих канцерогенних речовин, насiння бур'янiв, небезпечних газiв.(3). Перепрiлий свинний гнiй Росшським Федеральним класифiкацiйним каталогом вiдноситься до 4-го класу небезпеки, неперепрiлий до 5-го.(небезпечш вiдходи). На даний час техшчний стан гноесховищ викликае сумшви у !х надiйностi. Як правило, сховища являють собою вщкрит наземш або заглибленi конструкцп, якi тддаються ди атмосферних опадiв, експлуатуються з перевантаженнями, неконтрольованим вивантаженням, при цьому стоки i вiдходи скидаються, вивозяться на поля поблизу об'екив тваринництва, що е загрозою для якост поверхневих i пiдземних вод. Еколопчна небезпека гною визначаеться значною концентращею в ньому токсичних сполук, зокрема амiаку, сiрководню, меркаптану, фенолу, крезолу i iнших. Згiдно з даними Свропейського Союзу бiльше 80% амiаку, що забруднюе атмосферу i 10% метану, який руйнуе озоновий шар, надходить iз гною при несвоечасному закладаннi його у грунт, а також при збер^анш гною у вщкритих накопичувачах.
Екологи Свропи вважають, що основною причиною азотовмюних кислотних дощiв е незадовiльна робота з гноем. В £С прийнятi закони про необхщшсть зберiгання рiдкого гною в закритих накопичувачах анаеробного типу i про обовязкову витримку твердого гною на майданчиках для компостування.
Данi проблеми активно вирiшуються iз застосуванням переробки гною в бюустановках на органiчнi добрива i бюгаз. Господарство виграе на тому, що одержуе цiнне органiчне добриво. Врожайшсть зерна i коренеплодiв зростае на 3540%, порiвняно iз врожаями тих же культур, одержаних на удобрених необробленим рщким гноем полях. Бюгаз може бути використаний у замкнутому цикл1 Так, як бюгаз можна використати для опалення, осв^лення примщень, варшш 1ж1, сушiннi сша. Газ, який виробляе бiоустановка з допомогою генератора перетворюеться в електроенерпю.
Метанове бродшня - це процес, який проходить в результат життедiяльностi мiкроорганiзмiв без доступу кисню i супроводжуеться рядом бiохiмiчних реакцiй. У процеа бродiння утворюються три первинш продукти: зневоднений шлам, бiогаз, рщю стоки. Перший з них тсля буртування немае запаху, патогенно! мжрофлори, вихiд насiння бур'янiв зведений до нуля.
Знезаражений шлам - це висококонцентроване, знезаражене оргашчне добриво, яке приготоване для безпосереднього внесення в грунт, використовуеться як сировина для одержання бюгумусу. Рщю стоки (фугат) - знезаражене, безпечне оргашчне добриво. На першому етат метанового бродшня вщбуваеться гщрол^ичне розщеплення високомолекулярних сполук (полiсахаридiв, бiлкiв, жирiв) до низькомолекулярних органiчних речовин (цукрiв, глщерину, жирних кислот, амiнокислот). На другому етат за участю кислотоутворюючих бактерш високомолекулярнi сполуки перетворюються в оргашчш кислоти (масляну, пропiонову, молочну) та ix солi. При цьому утворюються також спирти, вуглекислий газ, водень, а поим арководень i амiак. Власне метанове бродiння здiйснюеться на третьому етапi, пiд час якого бактери утворюють метан i вуглекислий газ.
Для метанового бродшня потрiбнi таю умови: анаеробне середовище, температура 30-55°С (оптимум 40°), тривалiсть ферментаци 12 дiб, може бути рщкий, звичайний, безпiдстилковий гнiй, герметично закрита емшсть (теплоносiй вода, нагрiта до 50-60°С, пристрiй для вводу i виводу гною i вiдведення газу, взятий об ем гною, бшьш рщкий гнш - бiльшi затрати на пвд^в, надiйна теплоiзоляцiя бiореактора, при запуску вш повинен бути заповнений на 90% субстратом i працювати не мене 12 дiб, тсля чого в бiореактор подаються новi порци субстрату). Бактери метанового бродшня при компостуванш бiосировини тепла не видшяють, процюють тiльки в теплi при оптимальнiй температурi. Для термофшьних - 55°С, мезофiльниx - 37°С. Вологiсть для анаеробного бродiння 7080%, зольнiсть - 15-16%, рН - 6,9-8,0, вмкт жирних кислот - 600-1500 мг/л, лужшсть - 1500-3000мг Са(СО)2/л. Для пiдвищення виходу бiогазу доцiльно до гною додавати рiзнi рослиннi матерiали (кукурудзяну зернострижневу сумш, силосну масу i подрiбнену солому рiзниx злакових культур, зернову масу i т.д.). При додаванш рослинних матерiалiв у спiввiдношенi 50 на 50% вихщ бiогазу збшьшуеться в 8-10 разiв. (1,15).Вiдомо, що одна корова при нормальному харчуванш i використаннi для пiдстилки не менше 4 кг соломи на добу виробляе приблизно 30 кг вiдxодiв, волопсть яких складае 85%. (1). ^ei кiлькостi вiдxодiв достатньо, щоб утворилося за добу приблизно 2 м3 газу. Отже, застосування альтернативних джерел енергп забезпечить заощадження природних ресурсiв, у тому чи^ застосування переробки гною на бюгаз, сприятиме очищенню навколишнього середовища вщ шкiдливиx i парникових газiв, а також знищенню наявно' у гною шфекци та швази.
Л1тература
1. Куценко О.М., Писаренко В.М. Одержання бюгазу. - К.: Урожай, 1995. - С.218-227.
2. Виробництво бюпалива в Украiнi // Фермер Укра'ни. - 2007. - №11. - С.4.
3. Джигерей В.С., Сторожук В.М., Яцюк Р.А. Основи екологи та охорони навколишнього середрвища.(Еколопя та охорона природи). - Вид. №3-те,доп. - Л.: Афша, - 2001. - 272 с.
4. Смаглш О.Ф., Кардашов А.Т., Литвак П.В. Агроеколопя. - Ки'в.: Вища освпа, 2006. - 671 с.
5. Кирикова.В.О., Башко Ю.А. Современные подходы к технологическому процесу удаления и утилизации навоза на молочно-товарных фермах республикы
Беларусь.//Материалы 3-ей научно-практической конференции по вопросам экологии и сельськохозяйственной техники. - Т.3. - СПб: СЗНИИМЭСХ, 2005. -С.100-103.
6. Афанасьев А.В. Современное состояние органического сельского Хозяйства.//Материалы 3-ей научно-практической конференции по вопросам экологии и сельскохозяйственной техники. - Т.3. - СПб: СЗНИИМЭСХ, 2005. -С.128 - 131.
7. Богун Г. А., Вийль. Технология использования жидкого навоза и защита окружающей среды//Материалы 3-ей научно-практической конференции по вопросам экологии и сельскохозяйственной техники. - Т.3. - СПб: СЗНИИМЭСХ, 2005. - С.128 - 131.
8. Гурова Е.И. Об устойчивости некоторих патогенних микроорганизмов в почве и антагонистическом действии на ний почвенной микрофлоры. - Х.:1957г. -С.1-16.
9. Потенщал галузi рщкого бюпалива - 14 млн. тонн у рш. Ринок бюпалива за малопотужними установками.//АгроПерспектива Фермер Украши №8, 04.042007. - С.7.
10. Ляшенко О. О. Новi технологи тваринництва полшшують еколопю.// Фермер Украши. №19 (148) жовтень 2006р. - С. 3 - 5.
11. Желтов В.А. Стоковые органические загрязнения окружающей среды.// Ветеринария. - № 8.2003р. - С40-45.
12. Демчук М.В., Кравщв Р.Й. Сучасний стан i основш вимоги та тдходи до виробництва еколопчно! продукци тваринництва. // Науковий вюник ЛНАВМ ш.С.З.Гжицького. - Т.7(№2) ч.6.2005. - С.212-223.
13. Бюконверая оргашчних вiдходiв АПК та еколопчно збалансоваш технологи.// Еколопчний вiсник. - 2002. - № 5 - 6. С.6 - 7. 1нтернет даш:
14.http://www.albionwest.com/index.php?option=com_content&view=article&
id=34
15. www.vniimz.ru
16. Ю.1.Панцир. Бiоенергетичнi аспекти енергозбереження в свинарств1// Науковий вiсник Львiвського нацiонального ушверситету ветеринарно! медицини та бiотехнологiй iменi С.З.Гжицького. - Т. 7.(№4).ч1. 1999. - С.- 245 - 252.
Summary
Important is the question of the application of alternative energy sources, which facilitateItries to improve the environmental situation and reduce the use of natural resources, today known as alternative energy sources: solar energy, wind energy, energy of water (Hydro energy). one of the alternative sources of energy, which justifies itself and actively used in the world is a biogas which produce from manure, sewage, straw of cereals, with polygons of solid household waste, waste wood.
Рецензент - д.с.-г.н., проф. Параняк Р.П.
