CC BY
108
БИОГАЗ - АЛЬТЕРНАТИВНОЕ ТОПЛИВО БУДУЩЕГО
© Синькевич А.Н.*
Орский гуманитарно-технологический институт (филиал) Оренбургского государственного университета, г. Орск
В настоящее время в связи с сокращением запаса топлива и повышением его стоимости, возрастает актуальность использования альтернативных источников энергии. Одним из таких является биогаз. В статье рассмотрен способ получения и использования биогаза в качестве альтернативного топлива.
Ключевые слова альтернативный источник энергии, топливо, биогаз, биогазовая установка, метан, биомасса.
Аграрные комплексы имеют бесценные источники энергии, такие как: навоз, помет, пивная дробина, свекольный жом, фекальные осадки и огромное количество других органических отходов, из которых после определённого технологического процесса получают биогаз. Этот вид топлива является экономичным, так как по теплоте сгорания 1 м3 биогаза эквивалентен: 0,8 м3 природного газа, 0,7 кг мазута или 1,5 кг дров.
Биогаз может быть использован как обычный природный газ для технологических целей, выработки электроэнергии, обогрева. Получение такого газа это способ преобразования трудно обрабатываемых отходов в ценные органические удобрения. Биогаз, как и природный газ, относится к наиболее чистым видам топлива. Его производство предотвращает выбросы метана в атмосферу. Переработанный навоз используется в качестве удобрения в фермерском хозяйстве, что сокращает применение химических удобрений, и снижает нагрузку на грунтовые воды.
Человечество научилось использовать биогаз ещё в древние времена. В 1-2 тысячелетии до н.э. на территории современной Германии уже существовали примитивные биогазовые установки. Алеманам, населявшим заболоченные земли бассейна Эльбы, чудились Драконы в корягах на болоте. Они полагали, что горючий газ, скапливающийся в ямах на болотах - это дыхание Дракона. Чтобы задобрить Дракона, в болото бросали жертвоприношения и остатки пищи. Люди верили, что Дракон приходит ночью и его дыхание остаётся в ямах. Алеманы додумались шить из кожи тенты, накрывать ими болото, отводить газ по кожаным трубам к своему жилищу и сжигать его для приготовления пищи. Оно и понятно, ведь сухие дрова найти было трудно, а болотный газ (биогаз) отлично решал эту проблему [7].
И так, биогаз - это газ, получаемый водородным или метановым брожением биомассы. Газовая смесь состоит в основном из метана (содержание
* Студент.
Энергоснабжение предприятий АПК
227
от 55 до 75 %), углекислого газа (содержание от 15 до 50 %) и прочих газов в гораздо меньшем процентном содержании. После очистки метана от углекислого газа, получается биометан. Биометан аналог природного газа, отличие заключается только в его происхождении.
Технология получения сырого биогаза несложная и доступная каждому сельскохозяйственному и деревообрабатывающему производству операция.
Факторы, влияющие на процесс брожения:
- температура;
- влажность среды;
- уровень рН;
- соотношение С: N Р;
- площадь поверхности частиц сырья;
- частота подачи субстрата;
- замедляющие реакцию вещества;
- стимулирующие добавки.
Различают промышленные и кустарные установки. Промышленные установки отличаются от кустарных наличием механизации, систем подогрева, гомогенизации, автоматики. Они приспособлены для работы на различных отходах, занимают малые площади, не требуют большого расхода электроэнергии. Наиболее распространенный промышленный метод - анаэробное сбраживание в метантенках.
Рис. 1. Принципиальная схема работы биогазовой установки
На схеме биогазовой установки показаны: 1 - ферма; 2 - резервуар для хранения навоза; 3 - насос; 4 - метантанк; 5 - газгольдер; 6 - теплообменник; 7 - котел; 8 - хранилище удобрения.
Принцип работы биогазовой установки. Биомасса периодически подаётся с помощью насосной станции или загрузчика в реактор (метантенк). Реактор представляет собой подогреваемый и утепленный резервуар (желе-
228
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ И АГРОПРОМЫШЛЕННЫЙ КОМПЛЕКС
зобетонный или стальной с покрытием), оборудованный миксерами. В малых установках иногда используются композиционные материалы. В реакторе живут полезные бактерии, питающиеся биомассой. Продуктом жизнедеятельности бактерий является биогаз. Для поддержания жизни бактерий требуется подача корма, подогрев до 35-38 °С и периодическое перемешивание. Образующийся биогаз скапливается в хранилище (газгольдере), затем проходит систему очистки и подается к потребителям (котел или электрогенератор). Очищать биогаз от азота возможно, но энергоёмко и нецелесообразно. Очистка от сероводорода необходима. Реактор работает без доступа воздуха, герметичен и неопасен.
Биогаз используют в качестве топлива для производства: электроэнергии, тепла или пара, или в качестве автомобильного топлива. Биогазовые установки могут устанавливаться как очистные сооружения на фермах, птицефабриках, спиртовых заводах, сахарных заводах, мясокомбинатах. Получение биогаза экономически оправдано при переработке постоянного потока отходов.
И так, технология производства хорошо отработана и отделение биогаза от сырья не составляет особого труда. Очистка биогаза от СО2 и сероводорода осложняет крупномасштабное производство, но эту проблему можно решить. Для его производства используется практически любые органические отходы. После производства биогаза отходов не остается, так как продукт переработки биомассы, по сути, является органическим удобрением. Биогаз является полностью возобновляемым ресурсом. Полностью возобновляемым ресурсом с наиболее простой технологией получения является биогаз.
Список литературы:
1. Баадер В., Доне Е. Биогаз: теория и практика. - М.: Колос, 1982. - 184 с.
2. Четошникова Л.М. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии. - Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ 2010. - 70 с.
3. Магомедов А.М. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии. - М.: Юпитер, 1996. - 245 с.
4. Германович В., Турилин А. Альтернативные источники энергии. - М.: Наука и техника, 2011. - 320 с.
5. Фролов А. В. Новые источники энергии. - Тула: Тульский государственный университет, 2011. - 368 с.
6. Чернышева Е. Биогаз в сельском хозяйстве: сетевой журн [Электронный ресурс]. - 2012. - Режим доступа: http://www.agroxxi.ru/zhivotnovodstvo/ intervyu/biogaz-v-selskom-hozjaistve.html.
7. Биогаз [Электронный ресурс] // Википедия: свободная энциклопедия. -2011. - Режим доступа: http://m.wikipedia.org/wiki/Биогаз.
