Биогаз представляет собой газ, получаемый в процессе анаэробного сбраживания органических отходов. Основными компонентами биогаза являются метан (55-75%) и диоксид углерода (25-45%).
Одним из перспективных источников сырья для получения биогаза являются отходы животноводства — навоз и помет. По данным Центра энергоэффективности ВШЭ, потенциал производства биогаза из всех видов навоза и помета в России составляет 37 млрд м3 в год.
Преимущества производства биогаза из отходов животноводства
Использование отходов животноводства в качестве сырья для получения биогаза имеет ряд преимуществ:
Утилизация опасных органических отходов
Получение ценного возобновляемого источника энергии
Снижение выбросов парниковых газов, в частности метана
Получение ценного органического удобрения в виде биошлама
Также стоит отметить, что большинство животноводческих хозяйств имеют значительное количество отходов, пригодных для переработки в биогаз. То есть такие хозяйства могут стать энергонезависимыми, производя собственное топливо из отходов.
Технологии производства биогаза из отходов животноводства
Существует две основные технологии производства биогаза из отходов животноводства:
Сухая ферментация
Мокрая ферментация
Сухая ферментация
При использовании технологии сухой ферментации в качестве сырья применяют твердые органические отходы с содержанием сухого вещества 15-50%.
Сырье помещают в герметичные реакторы, в которых оно постепенно перемещается с одного конца в другой. Внутри реактора поддерживается определенная температура, необходимая для жизнедеятельности анаэробных микроорганизмов. В результате их жизнедеятельности происходит брожение сырья и выделение биогаза.
Преимущества сухой ферментации:
Возможность использования твердых органических отходов без предварительной подготовки
Небольшой расход воды
Высокая концентрация сухого вещества в биошламе
Мокрая ферментация
При мокрой ферментации в качестве сырья используют жидкие органические отходы, а также навоз и помет с добавлением воды до получения однородной массы с содержанием сухого вещества менее 15%.
Такая масса помещается в герметичные метантенки, внутри которых установлены перемешивающие устройства. Постоянное перемешивание необходимо для равномерного распределения микроорганизмов в объеме массы.
Основные преимущества мокрой ферментации:
Возможность использования жидких отходов
Более высокая скорость процесса по сравнению с сухой ферментацией
Этапы производства биогаза из отходов животноводства
Процесс производства биогаза из отходов животноводства обычно включает следующие основные этапы:
Сбор и подготовка сырья
Удаление посторонних примесей
Добавление воды (для мокрого способа)
Измельчение
Анаэробное сбраживание сырья в метантенке
Выделение и сбор биогаза
Хранение биогаза
Использование биогаза для получения электроэнергии и тепла
Использование биоудобрений — биошлама
Более подробно основные этапы представлены в таблице:
| Этап | Описание |
| Анаэробное сбраживание | Помещение подготовленной массы в герметичные емкости (метантенки). Происходит выделение биогаза под действием микроорганизмов |
| Выделение и сбор биогаза | Биогаз поступает в газгольдеры, накапливается и хранится там до дальнейшего использования |
| Хранение биогаза | Длительное хранение биогаза в специальных резервуарах под давлением |
| Использование биогаза | Сжигание биогаза в когенерационных установках для выработки электричества и тепла. Использование в качестве моторного топлива |
| Использование биоудобрений | Биошлам, образующийся после сбраживания, является высокоэффективным органическим удобрением, которое возвращают на поля |
Как видно из описания основных этапов, технология производства биогаза из отходов животноводства позволяет решить сразу несколько задач:
Утилизировать опасные органические отходы
Получить ценное удобрение для повышения плодородия почв
Произвести возобновляемое биотопливо для собственных нужд
Поэтому комплексные биогазовые установки на животноводческих фермах и комплексах позволяют значительно повысить их экологическую и экономическую эффективность.
Экономические аспекты производства биогаза из отходов животноводства
Реализация биогазовых проектов с использованием отходов животноводства может быть экономически эффективной благодаря следующим факторам:
Низкая стоимость сырья (отходы)
Возможность использования получаемой электроэнергии и тепла на собственные нужды
Дополнительный доход от реализации избыточной электроэнергии в сеть по «зеленому» тарифу
Повышение урожайности сельхозкультур при использовании биоудобрений
Сокращение затрат на утилизацию отходов
Срок окупаемости биогазовой установки мощностью 500 кВт с использованием отходов крупной фермы может составлять порядка 5-7 лет в зависимости от объемов производства энергии и локальных условий.
