CC BY
0Процессы и машины агроинженерных систем
УДК 628.381 Код ВАК 4.3.1
ПЕРСПЕКТИВЫ УТИЛИЗАЦИИ ОТХОДОВ ЖИВОТНОВОДСТВА В БИОЭТАНОЛ С ЦЕЛЬЮ
ПОЛУЧЕНИЯ ВОЗОБНОВЛЯЕМОГО ВИДА ЭНЕРГИИ Садов А.А.1, Баженов А.А.1*, Потетня К.М.1 ХФГБОУ ВО Уральский ГАУ, Екатеринбург, Россия *E-mail: 333bazhenov333@gmail.com
Аннотация
В процессе производства любой продукции имеются свои отходы. При разведении и содержании домашних животными и птиц в процессе работы появляются животноводческие отходы. К таким отходам можно отнести навоз для КРС и свиней, а также помет от птиц. Поэтому на сельскохозяйственных предприятиях им уделяется отдельное внимание, так как их утилизация является проблемной. Утилизация животноводческих отходов позволяет уменьшать их количество на фермах, тем самым сохранить плодородные почвы и окружающею среду в целом. Способы утилизации разнообразны, так утилизировать их можно переработкой в удобрения (компостные ямы), переработка для производства твердого топлива (пеллеты), изготовление теплоизоляционных материалов. производства в биогаз, получение биоэтанола при помощи процесса перегонки навозной браги. Полученный биоэтанол может использоваться в качестве первичного сырье в обеззараживающих препаратах, изготовление лакокрасочных материалов, но первостепенной задачей является применение биоэтанола в качестве возобновляемого вида энергии.
Ключевые слова: утилизация. животноводческие отходы, брожение, навоз, помет, процесс перегонки, целлюлоза, федеральный закон, кодекс РФ
PROSPECTS FOR RECYCLING ANIMAL HUSBANDRY WASTE INTO BIOETHANOL IN ORDER TO OBTAIN RENEWABLE ENERGY A.A. Sadov1, A.A. Bazhenov1*, K.M. Potetnya1 1Ural State Agrarian University, Yekaterinburg, Russia *E-mail: 333bazhenov333@gmail.com
Abstract. The production process of any product there are its own waste. When breeding and keeping pets and birds, animal waste appears in the process of work. Such waste can include manure for cattle and pigs, as well as droppings from birds. Therefore, special attention is paid to them at agricultural enterprises, since their disposal is problematic. Utilization of animal waste allows to reduce their amount on farms, thereby preserving fertile soils and the environment as a whole. Disposal methods are diverse, so they can be disposed of by processing into fertilizers (making compost pits), processing for the production of solid fuel (pellets),
manufacturing of thermal insulation materials. production into biogas, production of bioethanol by means of the process of distillation of manure. The resulting bioethanol can be used as a primary raw material in disinfection preparations, the manufacture of paint and varnish materials, but the primary task is the use of bioethanol as a renewable energy type.
Keywords: disposal. animal waste, fermentation, manure, manure, distillation process, cellulose, federal law, code of the Russian Federation
Постановка проблемы (Introduction).
Разведение и содержание домашних животных (КРС, свиней, птиц) влечет появление животноводческих отходов на ферме. Утилизация данного вида отходов затруднена, так как их длительное хранение негативно влияет на окружающую среду. Животноводческие отходы представляют собой многокомпонентную смесь, состоящую из твердых (экскременты, кормовые остатки) и жидких компонентов (моча), а также данные отходы содержат большое количество минеральных удобрений (азот, фосфор, калий, кальций, кремний, сера, хлор, магний, бор, марганец, кобальт, медь, цинк, молибден) [1].
При длительном хранении такие отходы могут негативно влиять на почву, а именно за счет большого количества минеральных удобрений почва окисляется и плодородность почвы резко ухудшается.
Так же при открытом хранении в процессе перегнивания остатков отходов вырабатываются газы (основная часть газов — это метан 60-70%, двуокись углерода 30-40% и остаточными газами являются сероводород, азот аммиак).
Поэтому процесс утилизации животноводческих отходов на прямую зависит на сохранение окружающей среды и плодородность почв.
Для сохранения окружающей среды в российском законодательстве имеются свои нормативные документы, позволяющие проводить контроль процессов утилизации животноводческих отходов.
В качестве нормативных документов могут использоваться Федеральные законы и кодексы.
1. Федеральный закон от 14 июля 2022 г. N 248-ФЗ "О побочных продуктах животноводства и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации" [1].
2. КОАП РФ Статья 8.2 «Несоблюдение экологических и санитарно-эпидемиологических требований при обращении с отходами производства и потребления, веществами, разрушающими озоновый слой, или иными опасными веществами» [2].
3. ФЗ от 10.01.2002 N 7-ФЗ (ред. от 26.03.2022) "Об охране окружающей среды" Статья 1 «Основные понятия» [3].
Данные документы помогают определить, что является животноводческими отходами, как необходимо правильно их утилизировать, какое негативное влияние они оказывают на окружающею среду, какие санкции будут применены к предприятию за их неисполнения.
Все животноводческие и птицеводческие предприятия подчиняясь законодательству РФ стараются сохранить свою окружающею среду применяя различные технологии по утилизации животноводческих отходов.
Методология и методы исследования (Methods).
При написании статьи использовался сравнительно-аналитический метод, зарубежной и отечественной литературы.
Результаты и обсуждение (Results).
Выбор технологии утилизация зависит напрямую количества голов на предприятии и какой основной деятельностью оно занимается.
А также выход навоза зависит от возраста и массы животного, интенсивности кормления, вида применяемых кормов [4].
Примерное количество навоза, полученное от одного животного за сутки, можно определить по выражению:
Чсут = (1 + Кк + Кв) *Цэк + П кг/сут, (1)
где Кк, Кв -коэффициенты, учитывающие попадание в навоз остатков корма и технологической
воды;
П - количество подстилки на одно животное, кг, его можно определить по выражению:
Чэк = 2 * 2 Кс.в. кг, (2)
где Ксв - количество сухого вещества кормов, потребленное животным за сутки; 2 - коэффициент, учитывающий влажность экскрементов и усвояемость сухого вещества. Из данных взятых из литературных источников [4]. Можно составить таблицу суточного выхода навоза от КРС, свиней.
В таблице 1 представлен суточный выход навоза от животных за сутки. Таблица 1 Суточный выход навоза от животных
Группы животных Количество экскрементов кг/сут
Коровы 55
Телята до 4 месяцев 7,5
Молодняк КРС на откорме 26
Хряки 11,1
Свиноматки 15,3
На основании представленной таблицы можно сделать вывод, что при разведении, содержании КРС, свиноводства на производстве может скапливаться значительная часть животноводческих отходов, которые необходимо правильно утилизировать.
Технологии по утилизации животноводческих отходов могут быть направлены, как на уменьшение их общего количества на предприятии, так и в процессе утилизации получение различного сырья и энергии.
Существуют несколько способов утилизации животноводческих отходов:
1. Переработка в сухие удобрения в виде гранулов. Гранулированный навоз улучшает структуру почвы, делает ее более рыхлой, помогает удерживать в ней влагу, создает благоприятную среду для развития полезных почвенных микроорганизмов, превращающих органические отходы в питательные вещества для растений [5].
2. Переработка с целью получения утеплителя для постройки домов, так как прессованные блоки из навоза имеют в 2 раза лучшую теплопроводность в отличии с кирпичом.
3. Утилизация в перегной и компосты для использования в качестве удобрений в почву, так как они содержат большое количество органических и минеральных веществ необходимых для роста растений [6].
4. Переработка навоза для производства топлива в виде пеллетов (Кизяки).
5. Производство биогаза так же является путем утилизации навоза, но данная система требует сложной и дорогой инфраструктуры, оборудования для использования и хранения [7].
6. Переработка для получения биоэтанола. Полученный биоэтанол может применяться в основном качестве биотоплива в качестве возобновляемого вида энергии, который можно использовать как на самом предприятии, так транспортироваться на другие предприятия для получения энергии [8].
7. С точки зрения экономики переработка животноводческих отходов в биоэтанол позволяет получить дорогостоящий продукт с низкой себестоимостью.
В качестве примера рассмотрим получение биоэтанола из коровьего навоза.
В качестве выходных данных можно проанализировать результаты исследований, представленные в статье «Получение биоэтанола из органического сырья» авторов С.Б. Чачина, А. В. Двоянова [9].
Данные исследования позволили получить:
Рисунок 1. Выходные данные
На основании трудов С.Б. Чачина, А. В. Двоянова можно сделать вывод, что использования навоза для производства спирта может быть одним из вариантов по его утилизации с целью улучшения окружающей среды и получения биоэтанола в качестве сырья для использования в качестве возобновляемого вида энергии.
Преимуществами использования биотоплива в качестве добавки к топливу на основе нефтепродуктов:
1. Уменьшение вредных выбросов в атмосферу при процессе горения в ДВС (оксиды азота);
2. Снижение температуры сгорания топливовоздушной смеси, что позволит снизить качество материалов для ДВС;
3. Уменьшения количества использования нефтепродуктов.
Утилизация животноводческих отходов может стать перспективной деятельностью для животноводческих и птицеводческих предприятий, так как утилизация имеет свои преимущества:
1. Уменьшение количества отходов при работе с домашними животными и птицами;
2. Переработка отходов с целью получения различных биоудобрений и сырья для других сфер производства;
3. Снижение вредных выбросов в атмосферу;
4. Увеличение плодородных почв;
5. Получение дополнительного вида энергии;
6. Получение дорогого конечного продукта с низкой себестоимостью для предприятия;
Обсуждение и выводы (Discussion and Conclusion)
В заключении можно сделать вывод, что утилизация животноводческих отходов позволит сохранить окружающею среду и получить дополнительный доход и энергию для животноводческих и птицеводческих предприятий.
Библиографический список:
1. Федеральный закон «О побочных продуктах животноводства и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» [Электронный ресурс]. - Режим доступа https://rg.ru/documents/2022/07/19/document-apk.html
2. КОАП РФ Статья 8.2 [Электронный ресурс]. - Режим доступа https://www.consultant.ru/document/cons doc LAW 34661/5d94a3e5987f4b54531d0d8bad631b120c42b594/
3. Федеральный закон от 10.01.2002 N 7-ФЗ Статья 42 [Электронный ресурс]. - Режим доступа https://www.consultant.ru/
4. Нормы выхода навоза [Электронный ресурс]. - Режим доступа https://studwood.net/1679700/agropromyshlennost/normy vyhoda navoza
5. Гранулирование навоза в качестве удобрений [Электронный ресурс]. - Режим доступа https://bioso.ru/vidy-othodov/granulirovanie-ptichego-pometa.html
6. Компостирование [Электронный ресурс]. - Режим доступа https://greenomak.ru/rodstvo-s-prirodoj/metody -pererab otki -navoza.html
7. Биогаз [Электронный ресурс]. - Режим доступа https://biogas.su/what-is-biogas/
8. Процесс перегонки спирта из навоза [Электронный ресурс]. - Режим доступа https://chacha-puri.ru/krepkij-alkogol/samogon-na-kurinom-pomete-recept.html
9. Статья «Получение биоэтанола из органического сырья» [Электронный ресурс]. - Режим доступа https://cyberleninka.ru/article/n/poluchenie-bioetanola-iz-organicheskogo-syrya/viewer
References
1. Federal law "On by-products of animal husbandry and on amendments to certain legislative acts of the Russian Federation" [Electronic resource]. - Access mode https://rg.ru/documents/2022/07/19/document-apk.html
2. Code of Administrative Offenses of the Russian Federation Article 8.2 [Electronic resource]. - Access mode
https://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_34661/5d94a3e5987f4b54531d0d8bad631b120c4 2b594/
3. Federal Law of 10.01.2002 N 7-FZ Article 42 [Electronic resource]. - Access mode https://www.consultant.ru/
4. Manure output rates [Electronic resource]. - Access mode https://studwood.net/1679700/agropromyshlennost/normy_vyhoda_navoza
5. Manure granulation as fertilizers [Electronic resource]. - Access mode https://bioso.ru/vidy-othodov/granulirovanie-ptichego-pometa.html
6. Composting [Electronic resource]. - Access mode https://greenomak.ru/rodstvo-s-prirodoj/metody-pererabotki-navoza.html
7. Biogas [Electronic resource]. - Access mode https://biogas.su/what-is-biogas/
8. The process of distillation of alcohol from manure [Electronic resource]. - Access mode https://chacha-puri.ru/krepkij-alkogol/samogon-na-kurinom-pomete-recept.html
9. Article "Obtaining bioethanol from organic raw materials" [Electronic resource]. - Access mode https://cyberleninka.ru/article/n/poluchenie-bioetanola-iz-organicheskogo-syrya/viewer
