Производство биогаза
30 апреля 2007 г. — Молоко & Корма. Менеджмент №2 (15) 2007, Кестутис Навицкас, Гитис Вишняускас

Технология анаэробной переработки органических отходов известна человечеству уже несколько тысячелетий. Миллионы небольших семейных биогазовых установок (емкостью 3-10 куб. м) работают в Китае, Индии и Африке. Простые биогазовые станции обеспечивают потребности семей и мелких хозяйств в энергии. В последние годы отмечается активное строительство биогазовых установок в странах Западной Европы. На долю навоза на таких предприятиях приходится 80% всей перерабатываемой биомассы, что обусловлено высокой концентрацией животноводства в этих странах.

В этом номере журнала мы публикуем первую статью о технологии получения биогаза.

Проблемы утилизации органических отходов

В понятие «органические отходы» входит навоз свиноводческих и скотоводческих ферм, павшие животные, кожные жиры, отходы мясоперерабатывающих заводов, непригодные для употребления в пищу продовольственные продукты, отходы пищевой промышленности, остатки пищи из ресторанов и столовых. Органические отходы можно перерабатывать в добавки для комбикормов, в биотопливо или биогаз, помещать на свалки, сжигать, вывозить на поля, компостировать.

Применение отходов для приготовления кормов ограничивается значительным риском распространения заболеваний, передаваемых с загрязненными отходами. Другая проблема связана с тем, что отходы очень неоднородны по составу и качеству. Это затрудняет приготовление полноценных и безопасных кормов для скота, свиней и птиц. В Литве и странах Западной Европы отходы пищевых заводов используются для приготовления кормов только малыми экстенсивными хозяйствами. Европейское законодательство запрещает применять мясные продукты для приготовления кормов (регламент ЕC 1774/2002) и определяет допустимые и возможные способы переработки и использования этих отходов.

Традиционно некоторые заводы пищевых продуктов и предприятия общественного питания вывозят отходы на свалки. Но стоимость такого депонирования органических отходов в последнее время резко увеличилась, и в дальнейшем намечается ее дальнейшее повышение. Это связано с ограничением использования земельных участков для свалок, особенно около больших городов, и протестами населения. Технологии сжигания органических отходов в основном используются для утилизации твёрдых отходов – древесины, бумаги, ткани. Масштабы сжигания органических отходов ограничены из-за сильного загрязнения воздуха и больших затрат на инвестиции в системы фильтрации отходящих газов. Особенно велики выбросы опасных веществ при сжигании органических отходов, в состав которых входят жиры и белки (например, отходов мясоперерабатывающих производств, кожевенных предприятий, предприятий общественного питания).

Европейское законодательство (директива 96/61/EEB) очень жёстко регламентирует деятельность больших животноводческих предприятий (более 2000 свиней и 40000 птиц) и заводов по переработке сельскохозяйственных продуктов (свыше 200 т/сутки молока, 50 т/сутки мяса, 300 т/сутки растительной массы). Ограничения введены с целью уменьшения производственных отходов указанных предприятий, расхода сырья и энергетических ресурсов, ограничения выброса опасных газов в атмосферу, уменьшения загрязнения воды и почвы. Директива определяет не только нормы выделяемых опасных веществ, но и систему контроля.

На заводах, перерабатывающих сельскохозяйственную продукцию, также накапливается большое количество разнообразных органических отходов. В большинстве случаев эти отходы вывозят на свалки, но при этом пропадает ценное сырье для удобрений и получения энергии. Переработку и использование производственных органических отходов затрудняет значительная неоднородность состава, риск распространения заболеваний. Применение сельскохозяйственных отходов для удобрения полей также затруднено, например, вследствие сезонности их внесения.

В связи с этим в последнее время все шире применяются анаэробные процессы переработки органических отходов сельхозпредприятий (навоза), бойни, отходов пищевой промышленности, производства пищевых жиров растительного происхождения, рыбной промышленности, стоков канализации.

Образование биогаза — сложный процесс, при котором органические вещества подвергаются воздействию различного вида бактерий. При этом сложные органические соединения разлагаются на элементарные, которые с помощью метаногенных бактерий превращаются в биогаз (смесь метана, двуокиси углерода и др.).

Для производства биогаза используются жидкие, быстро разлагающиеся органические вещества. Большую часть в данном сырье составляет навоз животных (крупного рогатого скота, свиней, птиц).

Биогазовая энергетика

Биогазовые станции, которые перерабатывают смеси сельскохозяйственных и производственных органических отходов, вырабатывают биогаз - хороший источник энергии для производства электричества и тепла.

Переработанная биомасса используется для удобрения полей и производства компоста. Таким образом, создаётся система замкнутого цикла: растения - корма (пищевые продукты) – отходы - растения. Такая система обеспечивает сельское хозяйство удобрением и кормами, производство – сырьём и энергией. При этом не загрязняется окружающая среда, уменьшается использование минеральных источников энергии и выделение газов, вызывающих парниковый эффект.

Цены на переработку органических отходов постоянно растут и в настоящее время достигают 100-125 евро за тонну. Иногда расходы на приобретение и монтаж биогазовых установок делят между собой несколько хозяйств, предприятий и местные жители, что выгодно всем: предприятия и жители за небольшое вознаграждение сдают отходы на переработку, а хозяйства получают удобрения и энергию. Биогазовые станции строят фермеры, предприятия пищевой промышленности, муниципалитеты городов и посёлков, специализированные компании и кооперативы. Во всех случаях эти инвестиции выгодны, так как вырабатываемая энергия приносит прибыль, и при этом утилизируются органические отходы.

В последнее время в этой отрасли произошли определенные изменения. Местные власти все чаще запрещают вывоз навоза на поля. Те, кто получают такие разрешения, должны делать это при определенных погодных условиях, соблюдая требования к предельной допустимой концентрации нитратов и принимая меры к уменьшению неприятных запахов после вывоза навоза на поля. Наличие таких запретов привело к созданию предприятий, собирающих навоз в ближайших хозяйствах, перерабатывающих и распределяющих его другим хозяйствам, не имеющим собственных животных. Такая система удобна и тем сельскохозяйственным предприятиям, которые расширяют животноводческую отрасль, но при этом имеют ограниченные земельные наделы и возможности для вывоза навоза.

Бурному росту биогазовой энергетики способствовало принятие в 1997 году Европейским Советом программы развития нетрадиционных источников энергии, так называемой «Белой Книги»: «Энергетика будущего – возобновляемые источники энергии», и введение более жестких требований к защите окружающей среды. В рамках этой программы все страны ЕС приняли обязательства по развитию альтернативной энергетики, в том числе и «зелёной» энергетики. Каждая страна ввела собственную систему поощрения производителей сырья и предприятий, занимающихся производством и монтажом энергетических установок, были введены специальные тарифы и акцизы на выработанную энергию. Это дало ощутимые результаты: за 10 лет в Европе построено более 3000 биогазовых станций мощностью около 2000 мегаватт. В 2005 году все биогазовые станции ЕС выработали более 15 млрд. киловатт-часов электрической энергии и около 25 млрд. киловатт-часов тепловой энергии.

Кестутис Навицкас, заведующий кафедрой агроэнергетики Литовского сельскохозяйственного университета

Гитис Вишняускас, генеральный директор ЗАО «VYRYBALT»

В следующем мониторинге читайте статью об устройстве биогазовых установок.

Более подробную информацию по этому вопросу можно получить в ЗАО «Vyrybalt», Литва,

тел. + 370 45 58 47 92, факс + 370 45 58 47 91, info@vyrybalt.lt