О биогазе
Интерес к биогазовым установкам рос на протяжении всего XX столетия, и сегодня биогазовые технологии стали стандартом очищения сточных вод и переработки сельскохозяйственных отходов. Сегодня в Европе сосредоточено 44% мирового количества установок анаэробного сбраживания, в Северной Америке 14%. Остальные проценты приходятся на Индию, страны Индокитая и Китай. В Советском Союзе единственным центром по разработке конструкций отечественных биогазовых установок (а также прочих машин для переработки отходов аграрного производства) был запорожский Конструкторско-технологический институт сельскохозяйственного машиностроения (КТИСМ). Первые попытки создания в СССР биогазовых установок относятся к 50-м годам минувшего столетия, вторые – к концу 80-х началу 90-х. Но и в первый, и во второй раз из-за большой разницы в себестоимости природного и синтетического продуктов (биогаз получался впятеро дороже) работы дальше опытных образцов не продвинулись. Собранные учеными данные легли в основу создания нескольких лабораторных и опытных установок, однако до государственных приемочных испытаний была допущена только одна конструкция КТИСМ. Установка была успешно испытана на базе опытной молочной фермы-лаборатории и одобрена для серийного выпуска на заводе в г. Шумихе Курганской области (Северный Урал). Завод выпустил 10 комплектов оборудования, однако после распада СССР финансирование прекратилось. Из выпущенных 10 установок три попали на Украину, пять – в Среднюю Азию (две из которых – в Кыргызстан), две – в Россию. Но внедрены они нигде не были.
Мировые научные разработки последних 20 лет позволяют с успехом использовать продукты переработки отходов для удовлетворения потребностей сельского хозяйства в удобрениях, повышения урожайности сельскохозяйственных культур в несколько раз, 8 устранения загрязнений водных бассейнов и атмосферы, получения дешевой энергии для бытовых нужд, топлива для заправки автомашин и сельскохозяйственной техник.
Для производства биогаза могут использоваться различные виды сырья , в том числе твердые коммунальные отходы, отходы промышленного и коммерческого сектора, а также отходы животного и растительного происхождения.
Биогазовая технология основана на естественном процессе, посредством которого органические материалы, такие как органические отходы, остатки пищи или навоз, преобразуются различными группами микроорганизмов в анаэробных (то есть бескислородных) условиях в метан (CH4 ) и эфлюент. В зависимости от типа используемого сырья содержание CH4 в биогазе колеблется от 50% до 70%. Вторым наиболее распространенным компонентом является углекислый газ (CO2 ), который составляет от 30% до 45% биогаза. Присутствуют также небольшие количества других компонентов, таких как вода, кислород, следы соединений серы и сероводорода. В производстве биогаза участвуют четыре последовательных биохимических процесса. При гидролизе сложные и длинноцепочечные соединения, входящие в состав сырья, такие как углеводы, белки и жиры, разлагаются на органические соединения с более низкой молекулярной массой, такие как аминокислоты, сахара и жирные кислоты. Участвующие в процессе гидролиза микроорганизмы выделяют гидролитические ферменты, которые биохимически разлагают материал вне микробных клеток. При ацидогенезе вышеупомянутые промежуточные продукты затем превращаются в низшие жирные кислоты, такие как пропионовая кислота, масляная кислота и уксусная кислота, а также в CO2 и водород, которые являются побочными продуктами процесса разложения. При ацетогенезе ацетогенные бактерии затем превращают пропионовую и масляную кислоты в уксусную кислоту, водород и CO2, которые являются основными материалами для производства CH4 . Наконец, при метаногенезе археи, которые являются одними из древнейших форм жизни на Земле, производят CH4 , комбинируя водород с CO2 или расщепляя уксусную кислоту.
Среди технологий использования возобновляемых источников энергии биогаз является подлинным универсальным средством, обеспечивающим производство электричества, тепла, газа и топлива для автомобилей, работающих на газе. Такая гибкость достигается за счет производства первичного источника энергии, а именно CH4(метан).
