CC BY
139
УДК 574:504.75 UDC 574:504.75
ЭФФЕКТИВНЫЕ СПОСОБЫ THE EFFECTIVE WAYS UTILIZING OF
УТИЛИЗАЦИИ СЕЛЬСКИХ ОТХОДОВ RURAL WASTE THROUGH BIOGAS
ПРИ ПОМОЩИ БИОГАЗОВЫХ TECHNOLOGIES ТЕХНОЛОГИЙ
Мамадалиева Зульфия Mamadalieva Z.M.
Махмуджановна Uzbekistan, Namangan Institute of
Независимый исследователь Engineering and Technology Наманганский инженерно-технологический институт, Узбекистан
В статье описываются положительные This article describes the positive trends of
тенденции внедрения технологических technological innovations into economic
инноваций в хозяйственную activitiy of agrobusiness subjects in of the
деятельность субъектов Republic of Uzbekistanthe, use of
агропромышленного комплекса application of which has an important
Республики Узбекистан, economic,ecologial and social aspect. Being
использование и применение которых alternative to traditional technologies biogas
имеет важный экономический, technology is designed to serve as a
экологический, а также социальный leading factor in the development of the
аспект. Являясь альтернативой village. традиционных технологий, биогазовая технология призвана служить одним из ведущих фактором развития села.
Ключевые слова: утилизация отходов Key words: utilizing of rural waste, emission
сельских хозяйств, выброс парниковых of greenhouse gas, biogas technology,
газов, биогазовая технология, economic efficiency, ecological importance,
экономическая эффективность, organic fertilizers экологическая значимость, органические удобрения
Полное и бесперебойное энергоснабжение сельскохозяйственного производства уже в настоящее время, а тем более в ближайшем и отдаленном будущем, невозможно без использования возобновляемых источников энергии и альтернативных энергоносителей.
Узбекистан обладает значительным потенциалом возобновляемой энергетики, на данный момент на долю использования ВИЭ приходится около 1 % от общего потребления энергии, из которого около 99 % приходится на солнечную энергию. Потенциал солнечной энергии республики оценивается в 176,8 млн т н.э., из которых освоено только 0,6 млн т н.э. Общая площадь установленных солнечных коллекторов
л
составляет около 40 тыс. кв. м '.
Потенциал ветровой энергии составляет 0,5 млн т н.э. Главным исходным сырьем для биомассы служат стебли хлопчатника и отходы сельского хозяйства. Ресурсы 650 рек, протекающих по территории Узбекистана, многочисленных ирригационных каналов и водохранилищ обеспечивают высокий потенциал для строительства малых гидростанций.
Во всем мире даже при скачках научно-технического прогресса существует проблема утилизации отходов. Жилищные блоки забиты мусорными баками, различные предприятия пищевой и агропромышленной отрасли не могут справиться с увеличивающимся потоком отходов производства. Существующие в настоящее время пути утилизации или переработки органических отходов на корма, продукты питания для человека и производства основных компонентов для косметических средств находятся на краю своих возможностей. К хранению органических отходов подход очень реструктивный. Мусоросжигательные заводы требуют первичной сортировки и в результате её отсутствия работают эпизодически. Во многих регионах и на сегодняшний день существует ряд фермерских хозяйств со стойловым содержанием скота. Весь навоз от скота складируется в отстойниках или в навозных кучах до его полного перегноя. Это создает условия для анаэробного брожения, при котором образуется и выбрасывается в атмосферу метан (СН4). Выбросы метана от неэффективной системы управления отходами во всем мире составляют примерно 1/4 от всех выбросов парниковых газов. В сельскохозяйственной практике нет спроса на использование сильно загрязненных промышленных сточных вод, плохо утилизуются отходы домашнего хозяйства, агропромышленности и пищевой промышленности, а также ландшафтного дизайна. Многие из этих отходов, такие как жиры, укосы лужаек, отходы овощей, старый хлеб, барда, гидросмесь (пульпа), мороженое, повидло и мясные продукты, не подходят для компостирования в силу слишком большой концентрации питательных веществ.
Одним из таких вариантов ВИЭ, позволяющим наиболее значительное сокращение выброса парниковых газов от отходов агропромышленного сектора, является биогазовая технология. Экологическая ценность установки состоит в том, что вместо метана биологического происхождения, обладающего парниковым эффектом, в атмосферу выбрасываются продукты его сгорания — углекислый газ и водяной пар. Углекислый газ обладает в 21 раз меньшей парниковой активностью, чем метан. Принцип работы данной технологии, основан на переработке ежедневных органических отходов животноводства, остатков кормов, бытового мусора и получения в процессе этого биогаза. Получающиеся в результате этого процесса продукты— биогаз и перебродившая полужидкая масса — представляют собой большую ценность как газообразное топливо и органическое удобрение. Производство биогаза в процессе метанового брожения - одно из возможных решений энергетической проблемы сельскохозяйственных районов. Перспективы этого направления весьма многообещающие. Действительно, если 300 млн т сухого вещества, содержащегося в навозе, превратить в биогаз, то выход энергии составит 33 млн т нефтяного эквивалента. Производство можно также увеличить за счет
таких сельскохозяйственных отходов, как солома, жом сахарного тростника и др. Для пищевой и агроперерабатывающей промышленности, гастрономии, больших ресторанов, учреждений общественного питания и предприятий по переработке пищевых отходов технология производства биогаза предоставляет шанс дешевой утилизации органических отходов и остатков продуктов питания в биогазовых установках с пользой для сельского хозяйства (табл. 1) [1].
Таблица 1 — Образование биогаза из разных типов сырья
Тип сырья Выход газа, м3 на тонну сырья
Навоз КРС 38-52
Свиной навоз 52-88
Птичий помет 47-94
Конский навоз 30-46
Овечий навоз 46-94
Отходы бойни 500-900
Гнилое зерно 400-500
Силос 200-400
Трава 300-500
Глицерин 400-600
Спиртовая барда 60-90
Свекольный жом 30-40
В настоящее время и в Узбекистане, как и в ряде других развивающихся стран, начался период перехода от исследовательских работ в области получения энергии из биогазовых установок к их широкому внедрению. Поскольку эта технология позволяет получать энергию, то, по сравнению с компостированием она имеет однозначные преимущества, а, кроме того, таким образом аэробный и анаэробный методы идеально взаимодополняются с технической, экономической и экологической точек зрения. Более широкое внедрение существующих лучших практик и технологий в области питания, здоровья и контроля над органическими удобрениями, а также широкое применение недоиспользуемых технологий, таких как использование генераторов биогаза и энергосберегающих технологий, может помочь аграрному сектору сократить свои выбросы парниковых газов на целых 30 процентов.
Получение биогаза экономически оправдано и выгодно, когда перерабатывается постоянный поток отходов (стоки животноводческих ферм, скотобоен, поток растительных отходов и т.п.). Экономичность состоит в том, что нет необходимости предварительно собирать отходы и управлять их подачей, при этом видно, когда и сколько будет получено отходов. количество при сжигании древесной щепы при той же полезной энергии.
Биогаз можно получать в установках различных размеров. Особенно выгодно использовать биогаз в агропромышленных
комплексах, где возможен полный экологический цикл. Его используют для освещения, отопления, приготовления пищи, для приведения в действие различных механизмов, транспорта, электрогенераторов.
Биогаз образуется при анаэробном сбраживании органических веществ (в отсутствие кислорода). Биогаз включает в себя смесь из 65% метана, 30% углекислого газа, 1% сероводорода и малого количества азота и водорода (табл. 2)[3].
Табли ца 2 — Химический состав биогаза_
Химический состав биогаза Химическая Содержание,
формула %
Метан СН4 40-75
Углекислый газ С02 25-55
Водяной пар Н2О 0-10
Азот N2 < 5
Кислород 02 < 2
Водород Н2 < 1
Сероводород Н2Э < 1
Аммиак NH3 < 1
Полученный газ, с помощью электрогенератора, входящего в состав бГу, позволит вырабатывать электроэнергию. Из 1 м3 биогаза в когенерационной установке можно выработать 2,4 кВтч электроэнергии и 2,8 кВтч тепловой. В этих установках газ сгорает, приводя в движение турбину, которая вращает генератор, производящий электроэнергию. При производстве электроэнергии можно использовать и его отходы, а именно газообразные продукты сгорания, которые затем направляются в котел для нагревания воды и получения пара, что можно использовать в промышленности или для дополнительного производства энергии.
Ещё одно преимущество производства биогаза из сельскохозяйственных отходов заключается в том, что они являются средством получения дополнительной прибыли, доступным даже на семейном уровне. Большинство фермеров и дехкан органические отходы своих животноводческих хозяйств вывозят и вносят напрямую в поля, в качестве удобрения, что само по себе эффективно и к тому же гораздо дешевле химических минеральных удобрений. Но непереработанные отходы нужно применять правильно, ведь, несмотря на то, что они являются очень сильным средством по своему биохимическому составу, в таком виде их потенциал неэффективно используется. Как было указано выше, побочным продуктом процесса переработки отходов, является экологически чистое биоудобрение. Его применение, как показала практика хозяйств, внедривших у себя биогазовые технологии, способствует восстановлению структуры почвы, снижению уровня деградации земель, улучшению ее плодородных качеств и повышению урожайности сельскохозяйственных культур до 40 процентов, а сам процесс утилизации способствует поддержанию чистоты в окружающей среде. Основным преимуществом биоудобрений,
по сравнению с традиционными удобрениями, является доступность и сбалансированность всех элементов питания, высокий уровень гумификации органического вещества в виде жижи, внесение которой в поля повышает урожайность сельскохозяйственных и кормовых культур, что очень актуально в условиях постоянной деградации земель. Такое удобрение может использоваться во всех климатических зонах для всех видов почв, повышая их плодородие и улучшая экологическое состояние. Биоудобрения служат хорошим материалом для грунтовых микроорганизмов, поэтому после внесения в почве происходит активизация азотофиксирующих и других микробиологических процессов, использование сбалансированных биоудобрений после биогазовой установки повышает урожайность на 30-50%.
Проблемой биогазовых технологий в Узбекистане является нехватка навыков и условий для использования альтернатив традиционным источникам энергии, поскольку на сегодняшний день нет высококвалифицированных специалистов, которые могут сделать установки биогаза. Проблема отопления, получения газа и электричества из отходов весьма интересует местных фермеров, которые, не имея достаточных знаний о данных технологиях, считают её неосуществимой.
Внедрение биогазовых технологий позволит местному населению решить множество существующих проблем энергоснабжения сельских регионов, что повысит их доходность, создаст дополнительные рабочие места, поможет сохранить местную флору. Всё это в конечном итоге позволит уменьшить выбросы в атмосферу парниковых газов от сжигания традиционных видов топлива и неправильной утилизации отходов. Итак, достоинством биогаза можно считать следующее: возможность получения его из бросового сырья (сельскохозяйственных, промышленных и городских углеродосодержащих отходов), попутное получение при этом высокоэффективных удобрений и кормовых добавок, очистка сточных вод.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Барбара, Эдер Хайнц Шульц . Биогазовые установки, перевод с немецкого / Эдар Хайнц Шульц Барбара //«2огд Biogas», 1996.
2. Мамадалиева, З. Производство биогаза, как один из эффективных способов использования альтернативных источников энергии /З. Мамадалиева // Сборник материалов конференции «Еколопчний штелект - 2014» Днепропетровск, 2014 г.- 83 стр.
3. Северилов, П. Биогаз для чайников,2007.
