CC BY
150
УДК 628.385(430.2) ОСОБЕННОСТИ
ПРОИЗВОДСТВА БИОГАЗА В ГЕРМАНИИ
Е.А. Белых, лаборант-исследователь
ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт овцеводства и козоводства»
UDC 628.385(430.2) FEATURES OF BIOGAS PRODUCTION IN GERMANY
Belykh E. A., laboratory assistant All-Russian Research Institute of Sheep and Goat Breeding
В статье описаны анализ The article describes the analysis of производства биогаза на отходах biogas production on the farm фермерского предприятия, business waste, the cost-
экономическая эффективность effectiveness of biogas power using использования биогазовой in animal husbandry, current
энергетики в животноводстве, problems and prospects of biogas актуальные перспективы и development in Russia. This article проблемы развития биогаза в is relevant, as in it the alternative России. Данная статья актуальна, ecological method is resulted. так как в ней приведен альтернативный экологический метод.
Ключевые слова: выработка Key words: biogas production, биогаза, анаэробное anaerobic digestion, animal
сбраживание, животноводство, husbandry, economic and ecological экономическая и экологическая efficiency эффективность
За последнее десятилетие в мире изучали развитие биотехнологий, позволяющих получить энергию из отходов животноводства без ущерба для экологии. Лидером по производству биогаза является Германия. В 1992 году преобладало 139 установок, и это число продолжает увеличиваться [1]. Преимуществом биогазовой энергетики является, прежде всего, экологическая безопасность. В рамках глобальной инициативы защиты окружающей среды по выбросу вредных веществ, органических отходов и газов решают проблему биогазовые установки, которые способствуют преобразованию значительных количеств отходов в ценный источник энергии.
Биогазовая установка осуществляет производство электрической энергии с использованием жидкого и твердого навоза, полученного методами органического животноводства и растениеводства, при котором в качестве второстепенного продукта получаются жидкие и твердые органические удобрения, используемые для подкормки растений. Биогазовые установки применяются в скотоводстве, свиноводстве, птицеводстве. Приведены данные по выходу биогаза на
животноводческих фермах (табл. ).
Таблица - Выход б иогаза на животноводческих фермах Германии
Животные Навоз в расчете на массу Навоз в расчете на энергию
Крупный рогатый скот 7,3% 14,2%
сухой навоз
Крупный рогатый скот 59,2% 52,5%
жидкий навоз
Свиньи 12,5 % 6,2%
Птицы 3,8% 13,8%
Смешанный жидкий 20,2% 13,6%
навоз
Исходя из данных таблицы, можно сделать вывод, что на животноводческих фермах используют в основном жидкий навоз, так как после анаэробной переработки он отвечает требованиям к качеству удобрений, наиболее эффективно его используют на полях для экономии затрат на минеральные удобрения при выращивании кормовых культур.
Подтверждение концепции развития альтернативной биоэнергетики в области животноводства разрабатывалось автором во время прохождения сельскохозяйственной практики по программе Аполло. Фермерское предприятие расположено на юге Германии (федеральная земля Саксония), с поголовьем 1000 голов крупного рогатого скота, где, как правило, применяются самые современные и передовые технологии в области содержания, кормления, доения и переработки органических отходов, что позволяет фермеру получить высокий годовой доход от предприятия (рис.1).
Рис. 1 - Молочно-товарная ферма на 1000 голов
На ферме расположена биогазовая установка, позволяющая перерабатывать до 120 т органических отходов в месяц, где используется метод анаэробного сбраживания, характеризующийся
получением электрической и тепловой энергии, а также получением высокого качества удобрений (рис.2).
Рис. 2-Биогазовая установка в фермерском хозяйстве, Саксония
Биогазовая установка занимает 3 га, включая силосные ямы. Конструкция состоит из реактора (метантенка, ферментатора, биореактора), выполненного из кислотостойкого железобетона, она модульная с диаметром 15 м, высотой 6 м и объемом 1000 м3.
Внутри реактора предусмотрена мешалка (миксер), которая перемешивает субстрат со свежей биомассой. Жидкие биоотходы перекачиваются на биогазовую установку насосом по трубопроводу. Каждый день перекачивают 3,8 тонны навозной жижи. Жидкие биоотходы попадают в емкость, где происходит перемешивание массы, разбавление их до необходимой влажности и подогрев до требуемой температуры. Твердые отходы загружаются с помощью погрузчика в специальный загрузчик твердого сырья - это 6,5 тонн кукурузного силоса и 1 тонна навоза КРС [2,3,4]. Температура внутри реактора составляет 42 градуса Цельсия. Микроорганизмы проделывают работу по сбраживанию биомассы под действием анаэробного процесса, который состоит из 4-х фаз (гидролиз, ацитогенез, ацетогенез и метаногенез). На выходе получаются два продукта: биогаз и биоудобрения. Биогаз сохраняется в емкости для его хранения - газгольдере. Биогаз состоит из 60 % метана (СН4) и 40 % углекислого газа (С02). Из газгольдера по газовой системе происходит непрерывная подача биогаза в генератор. Газовая система включает в себя сушку биогаза - проход биогаза через шахту конденсата, очистку от сероводорода - проход биогаза через фильтр и газоподготовку.
Переброженная масса представляет собой субстрат биоудобрения и сохраняется в емкости для хранения, там она периодически перемешивается мешалкой (миксером). Вся система учета автоматизирована, состоит из двух компьютеров, один компьютер следит за работой генератора (теплоэлектрогенератора), а второй за биогазовой установкой в целом.
Приведенные данные свидетельствуют об эффективности использования биогазовой установки в животноводстве, так как биогазовая отрасль производит не один конечный продукт, а целый спектр дорогих и важных продуктов без ущерба для экологии [5]. Для распространения биогазовых установок в России необходимо соблюсти следующие факторы: низкая стоимость биогазовых установок, легкость в эксплуатации, желание получить энергозависимость, покупка государством излишек энергии, введение надбавок производителям биоэнергии. Также существует ряд проблем, который позволяет взглянуть на биогазовые технологии по-другому. Отсутствие норм по утилизации отходов агропромышленного комплекса приводит к проблемам окисления почв и застаиванию сельскохозяйственных земель, загрязнению подземных вод.
В России, в сравнении с другими странами, показатель внесения удобрений значительно ниже, соответственно урожайность на порядок меньше, в связи с этим конкуренция с импортом неизбежна. Биогазовые установки выгодно строить агропромышленным комплексам, очистным сооружениям, лесоперерабатывающим предприятиям, тепличным предприятиям. Биогазовые установки позволяют существенно сократить расходы предприятий за счет утилизации отходов, исключить необходимость в строительстве навозных отстойников, избежать штрафных санкций за загрязнение грунтовых вод и эффективно использовать земельные участки. Такие технологии позволяют в дальнейшем решить проблему органических отходов и оказать существенную помощь окружающей среде [6].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В практике на животноводческих фермах используют в основном жидкий навоз, подвергая его анаэробной переработке, так как он отвечает требованиям к качеству удобрений. Наиболее эффективно используется на полях для экономии затрат на минеральные удобрения при выращивании кормовых культур. Приведенные данные свидетельствуют об эффективности использования биогазовых установок в животноводстве, так как они производят не один конечный продукт, а целый спектр дорогих и важных продуктов без ущерба экологии. Такие технологии необходимы у нас в России, позволяющие в дальнейшем решить проблему органических отходов и оказывать существенную помощь в экологии окружающей среды.
Литература:
1. Вильданов, Ф.Ш. Успехи развития мировой биогазовой индустрии /Ф.Ш. Вильданов, Ф.Н. Латыпова, Р.Р. Чанышев, С.В Николаева //Башкирский химический журнал. -2011. -Т. 18.- № 1. -С. 29-36.
2. Истомин, С.С. Обоснование использования совмещенной анаэробной и термохимической переработки органических отходов животноводческих ферм /С.С. Истомин, Д.А. Ковалёв //ГНУ ВИЭСХ. - Москва, 2004.-С.150.
3. Ковалева, Г.П. Воспроизводительная способность чёрно-пестрого голштинского скота венгерской селекции /Г.П. Ковалева, М.Н. Лапина, В.А. Витол, К.И. Юрченко //Сборник
научных трудов Всероссийского научно-исследовательского института овцеводства и козоводства. - Ставрополь, 2012. -Т. 1. -№5. -С.20-22.
4. Ковалева ,Г.П. Молоко коров голштинской черно-пестрой породы венгерской селекции / Г.П. Ковалева, Н.В. Сулыга // Молочная промышленность. -2009. - №10. -С. 76-77.
5. Ледин, Н.П. Биогазовая установка для переработки навоза /Н.П.Ледин, И.Н. Ледин, А.Г. Черноиванов //Сборник научных трудов Всероссийского научно-исследовательского института овцеводства и козоводства. -2009. -Т. 3.-№4. -С. 75-77.
6. Сулыга, Н.В. Воспроизводительные качества коров голштинской черно-пестрой породы импортной и отечественной селекции /Н.В. Сулыга, М.Н. Лапина, Г.П. Ковалева, В.А. Витол //Сборник научных трудов Всероссийского научно-исследовательского института овцеводства и козоводства. -Ставрополь, 2012. -Т. 3.-№1-1.-С.180-184.
7. Сулыга, Н.В. Морфологический состав и биохимические показатели крови первотелок голштинской черно-пестрой породы венгерской селекции в адаптационный период /Н.В. Сулыга, Г.П. Ковалева //Ветеринарное кормление. -2011. -№4. -С. 21-23.
