CC BY
57
объемов мелассы и жома не хватит. Будет ли производство биоэтанола привлекательным для производителей сахарной свеклы, зависит от закупочных цен, которые предлагают производители сахара. Формирование цен на сахарную свеклу для производства этанола должно ориентироваться на доходы с продажи биоэтанола.
Мы считаем, что в свеклосахарном подкомплексе Липецкой области наилучшим сырьем для производства биоэтанола является сахарная свекла. Проведенные нами расчеты показали, что для производства бензина с добавлением 5% этанола в области необходимо использовать 5,5% от урожая сахарной свеклы или менее половины от объема производства мелассы (табл. 2).
Для определения возможного объема производства смеси бензина было принято 5%-ное содер-
жание в ней биоэтанола, так как при этом не требуется доработки двигателя. Такая смесь наиболее характерна для европейских стран, где действует стандарт BS EN 228, который разрешает добавление в бензин не более 5% этанола. В настоящее время в ЕС обсуждается возможность увеличения содержания этанола до 10%. В Липецкой области для производства биоэтанола мы можем использовать в качестве сырья и сахарную свеклу, и мелассу, и свекольный жом. Однако при использовании же свекольного жома в качестве сырья для производства этанола будет задействована минимальная площадь сахарной свеклы - 2995 га. При этом сухое вещество, оставшееся после выделения сахарного сиропа, будет сжигаться на спиртозаводах для получения тепла, необходимого для производственного процесса.
Таблица 2 - Расчет достаточного объема производства биоэтанола в Липецкой области
(средние значения за 2005-2008 гг.)
Показатели Сахарная свекла Меласса (3,5% от валового сбора сахарной свеклы) Свекловичный жом (80% от валового сбора сахарной свеклы)
Возможный объем производства биоэтанола при использовании всего валового сбора, тыс. л 179740 21945 36449,6
Возможный объем производства смеси биоэтано-ла-бензин (5:95) при использовании всего валового сбора, млн л 3594,8 438,9 729
Объем реализованного бензина в области, млн л 197,5 197,5 197,5
Необходимый объем использования валового сбора сырья: % тыс. т 5,5 115 45 32,9 27 451,4
Необходимая площадь сахарной свеклы для покрытия текущих потребностей в сырье, га 2995 24479 1469,4
В Липецкой области биоэтанол можно производить, используя мощности двух заводов, которые используют свекловичную патоку и мелассу в качестве сырья для производства спирта.
Таким образом, Липецкая область имеет уникальную возможность стать экспериментальной базой России для внедрения этого вида топлива. Использование биоэтанола в области можно признать обязательным, как и в западных странах. Это не только экономический вопрос, но и экологический, и политический. Для его решения необходимо изменить стандарты качества топлива, в которых сделать обязательным замещение метил-бутилового эфира этанолом в качестве присадки к бензину или установить минимальный порог использования этанола в
топливе. Подобные обязательства могли бы создать рынок для этанолового топлива. Налоговые льготы для повышения спроса на этанол могли бы стать значительным стимулом для производства этого вида топлива. В настоящее время для производства биоэтанола можно использовать мелассу (по нашим расчетам, 45% от произведенной в области) до тех пор, пока потребность в биоэтаноле не возрастет.
Из сказанного выше следует, что развитие производства биотоплива в Липецкой области позволит не только экономить бензин и трансформировать свеклосахарный подкомплекс, но и решить проблему использования отходов сахарной промышленности .
ПЕРСПЕКТИВЫ ВВЕДЕНИЯ В ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БИОГАЗОВЫХ УСТАНОВОК В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН
В.Н. Адамовская, студентка Сибайского института фил. Башкирского государственного университета
Обострение экологических проблем, истощение запасов невознобляемых энергоресурсов, рост цен на них, обусловили интерес к разработке и использованию технологии биоконверсии органических отходов для получения энергии.
Известно, что животные плохо усваивают энергию растительных кормов и более половины ее уходит в навоз, который является ценным органическим удобрением и может быть при этом использован в качестве возобновляемого источника энергии.
Концентрация животных на крупных фермах и комплексах обусловили увеличение объемов навоза
и навозных стоков, которые должны утилизироваться, не загрязняя окружающую среду.
Одним из путей рациональной утилизации навоза и навозных стоков является их анаэробное сбраживание, которое обеспечивает обезвреживание навоза и сохранение его как удобрения при одновременном получении биогаза.
При анаэробном сбраживании навоза получается два вида полезных продуктов - биогаз и удобрения. Их свойства представлены в табл. 1 и 3.
Приведенные данные указывают на возможность использования биогаза в качестве топлива.
Один кубический метр биогаза эквивалентен 0,7 м3 природного газа, или 0,8 л мазута.
Выход биогаза зависит как от исходного сырья (табл. 2) так и от технологии переработки.
Метановое сбаживание навоза обеспечивает его дезодорации, дегельминтизацию, уничтожение способности семян сорных растений к всхожести, перевод удобрительных веществ в легкоусвояемую растениями минеральную форму. При этом питательные (для растений) вещества - азот, фосфор и калий - практически не теряются. Из данных табл. 3 о химическом составе сброженного навоза следует, что при анаэробной обработке навоза фосфор и калий практически полностью сохраняются в сброженной массе. Потери азота, которые при других методах обработки составляют до 30%, в процессе метаногенеза не превышают 5%. При этом значительная часть азота, присутствующего в свежем навозе в форме органических соединений, в сброженном - содержится в аммиачной форме, которая быстро усваивается растениями.
Таблица 1
Показа- тель СН4 Ком по-ненты СО2 Н2 Н2S Смесь 60% СН4 + 40% СО2
Объемная доля 55-70 27-44 1 3 100
Объемная теплота сгорания, МДж/м3 35,8 10,8 22,8 - 21,5
Температура воспламенения, оС 650-750 - 585 - 650-750
Плотность:
нормальная, г/л 0,72 1,98 0,09 1,54 1,20
критическая, г/л 102 408 31 349 320
Таблица 2 - Влияние вида исходного сырья _____________на выход биогаза______________
Исходное сырье Выход биогаза из 1 кг сухого вещества, л/кг Содержание метана в газе, %
Трава 630 70
Древесная листва 220 59
Сосновая игла 370 69
Ботва картофельная 420 60
Стебли кукурузы 420 53
Мякина 615 62
Солома пшеничная 340 58
Солома льняная 360 59
Шелуха подсолнечника 300 60
Навоз КРС 200-300 60
Конский навоз с соломой 250 56-60
Домашние отходы и мусор 600 50
Фекальные осадки 250-310 60
Твердый осадок сточных вод 570 70
На сегодняшний день во многих странах эксплуатируются биоэнергетические установки (БЭУ), позволяющие значительно экономить другие виды топлива, а в некоторых случаях получать полную энергетическую автономию животноводческого комплекса. В Западной Европе не менее половины всех птицеферм отапливаются биогазом, а в Китае до 60% автобусного парка в качестве топлива используют биогаз.
Птицефабрика «Фогтланд» (Германия) оказалась перед угрозой закрытия: 250 тыс. кур-несушек, выделяющие ежедневно 100 м3 помета, грозили «загадить» все окрестности Плауена. Очистительные сооружения не справлялись с такой нагрузкой. Тогда было принято решение - перерабатывать помет в биогаз.
Таблица 3 - Химический состав навоза в зависимости от длительности сбраживания,
% на сы рое вещество
Продолжительность сбраживания, сутки Азот общий, N Азот аммонийный, N^4 P2O5 & ^бщ.
0 (контроль) 0,32 0,13 0,11 0,24 12,2
5 0,31 0,13 0,11 0,24 11,9
10 0,31 0,16 0,11 0,24 10,5
15 0,31 0,16 0,11 0,24 9,6
Построенная в 1987 г. Плауэнская биогазовая установка производит в сутки свыше 3 тыс. м3 горючего газа, который подается в котельную птицефабрики. Это 150 т в год снижает расход других видов топлива, необходимого для обогрева курятников, мастерских и бытовых помещений.
В России в настоящее время работают несколько таких комплексов, среди них: в Подмосковье - птицефабрика «Новомосковская», животноводческая ферма «Поярково» агрофирмы «Искра» Солнечногорского района Московской области, Сер-гачевская птицефабрика в Нижегородской области.
В Республике Башкортостан на сегодняшний день нет действующих промышленных установок по переработке навоза и птичьего помета в удобрение и биогаз. Необходимо принять целевую программу, в которой основными программными мероприятиями энергоснабжения в сельском хозяйстве могли быть:
- выравнивание энергоснабжения участков Республики Башкортостан с различной плотностью населения, в том числе труднодоступных, где сооружение линий электропередачи и газификация эконом ически невыгодны;
- уменьшение доли привозного органического топлива для коммунально-бытового сектора Республики Башкортостан.
Применение БЭУ только на одной птицефабрике позволит получить тепловой энергии - 4323 Гкал/год, при годовом потреблении - 12760 Гкал. Получаемая тепловая энергия позволит на 30% сократить потребность в импортируемом тепле. При общероссийской цене ПЭО - 158 руб./Гкал, годовая экономия денежных средств, расходуемых на теплоснабжение, составит 683 000 руб.
Из куриного помета одной только птицефабрики в год можно получать свыше 100 тыс. т жидких органических удобрений, при минимальной цене -700 руб./т, это составит 70 млн руб.
Использование в хозяйствах республики био-энергитических установок позволит одновременно решить пять важнейших проблем:
- экологическую (полная утилизация навоза);
- энергетическую (получение и утилизация биогаза);
- агрохимическую (получение удобрений);
- социальную (улучшение условий труда и создание новых рабочих мест);
- экономическую (снижение платежей и получение прибыли от реализации удобрений).
Кроме этого имеются технические разработки по использованию биогаза в качестве автомобильного топлива.
