Стан виробництва біогазу в Україні

У державній програмі виробництва машин і технологічного обладнання для сільського господарства України на 1996–2005 рр. передбачено виготовлення комплектів обладнання для анаеробної переробки гною з реакторами від 3 до 3000 м3 . 



У сільській місцевості України експлуатуються та на стадії будівництва знаходяться близько 20 біогазових установок різної продуктивності з реакторами місткістю від 1 до 500 м3. Цього вкрай недостатньо за сучасних потреб країни щодо використання нетрадиційних джерел енергії. Певний досвід розробки БГУ в Україні мають підприємства УкрНДІагропроект, «Стелком», «Альтек» та інші, в яких є відповідна проектно-технічна документація. Проте, на жаль, з різних причин (переважно фінансових) великих БГУ, що їх використовували б комерційно, наразі в Україні немає. На великих біогазових установках можна отримати достатню рентабельність, організувати механізацію та автоматизацію процесу анаеробного зброджування, досягти цілорічного споживання біогазу. Нині запропонована концепція, яка передбачає спорудження в Україні насамперед великих біогазових установок (з об’ємом метантенка від 800 м3 ). Такі установки можуть бути побудовані на фермах ВРХ з поголів’ям від 600 голів, на свинофермах з поголів’ям від 6000 голів, на птахофабриках з поголів’ям від 200 тис. голів. Для забезпечення рентабельності вміст сухої речовини у гнойових стоках має становити 8–10 % (8–12 %), а органічної речовини – 85 %. Це, як правило, забезпечують скребкові (транспортерні) системи прибирання гною, і, навпаки, – не забезпечують системи гідрозмивання та гідросплавлення. Г. Гелетуха, С. Кобзарь (2001) визначили потенціал гною (ВРХ, свиней, птиці), придатного для анаеробного зброджування в Україні (табл. 22.7).

В Кам’янець-Подільському районі Хмельницької області (Крушневич Т. та ін., 2000) розпочато будівництво біоенергетичного комплексу, що має принципово нову технологію метанового зброджування посліду птахофабрик і гною великої рогатої худоби та свиней, яка поляга в додатковій обробці продуктів зброджування для збагачення і зв’язування азоту (Інститут газу НАН України, ТОВ «Альтек»). Технологією передбачено компримірування, охолодження та очищення біогазу. Товарний біогаз використовуватиметься як паливо в газодизельних електроагрегатах з виробленням електроенергії, а надлишок біогазу постачатиметься іншим споживачам чи використовуватиметься для підігрівання води. Для технологічних потреб енергокомплексу використовуватиметься тепло відпрацьованих газів двигунів і тепло системи їх охолодження. Проведені розрахунки свідчать, що на базі тваринницького комплексу на 1200 голів великої рогатої худоби можна одержати 65 м3 біогазу/год, за добу – 1560 м3 , а за рік – 569400 м3 . За теплотворною здатністю ця кількість біогазу еквівалентна відповідно 42,10 та 367920 м3 природного газу і 315,4 т дизельного пального (за рік). З виробленого біогазу можна одержати за рік 1314000 кВт/год електроенергії. Орієнтовні витрати на створення біоенергетичної установ ки – $ 246000. Будівництво установки виконано майже на 50 %, але роботи припинені через відсутність фінансування (рис. 22.13). Запропонований біоенергетичний комплекс дає змогу розв’язати такі завдання: забезпечення електроенергією власного господарства; підвищення родючості ґрунтів (на 15–25 %); експорт високоякісного екологічно чистого органічного добрива; забезпечення охорони навколишнього середовища; забезпечення належного санітарно-гігієнічного стану ферм. Велика БГУ побудована на свинофермі компанії «АгроОвен» у селі Оленівка Магдалинівського району Дніпропетровської області (рис. 22.14) в рамках проекту технічної допомоги уряду Королівства Нідерландів. Обладнання компанії BTG (Нідерланди), а проектні роботи, шефмонтаж, налаголження і навчання виконували УкрНДІагропроект, НТЦ «Біомаса». Установка призначена для переробки 80 т/добу гнойових стоків зі свиноферми з 15-тисячним поголів’ям.

Розрахунки дійсні за комплектації БГУ нідерландським обладнанням. За часткової комплектації установки українським обладнанням термін її окупності можна знизити принаймні вдвічі. Крім сільськогосподарських підприємств, значний потенціал впровадження БГУ мають підприємства харчової (цукрові, спиртові, молочні заводи, пивоварні тощо), фармацевтичної та ферментної промисловості, станції обробки каналізаційних стічних вод, підприємства громадського харчування, ринки, а також побутові відходи.
 Спиртова промисловість України – одна з провідних галузей щодо утворення відходів і стічних вод. За даними М. Кошель та ін. (2002, УкрНДІспиртбіопрод), в Україні нараховується понад 80 спиртзаводів, на яких протягом року утворюються близько 4 млн м3 мелясної та 3,6–3,8 млн м3 зернової барди, а також близько 8 млн м3 малозабруднених стічних вод. Мелясна барда на більшості заводів не утилізується і без очищення разом зі стічними водами скидається у відстійники, де загниває, забруднюючи ґрунтові води і повітря. В той же час на спиртових заводах найбільш сприятливі умови для організації виробництва біогазу: наявні відходи з температурою 40–50 С, а також вторинні джерела тепла (конденсати, лютерна вода тощо). Усе це дає змогу організувати виробництво біогазу без витрат одержуваного біоенергетичного палива на підігрів середовища у метантенках. УкрНДІспиртбіопрод має досвід проведення метанового зброджування відходів спиртових заводів, оскільки ще у 1970 р. на Андрушівському спиртзаводі за їх участю було введено в експлуатацію цех з виробництва кормового вітаміну В12, продуцентами якого є метаноутворюючі мікроорганізми. Цех працював понад 20 років (до 1991 р.), виробляючи протягом року 250–300 кг вітаміну В12 (у перерахунку на хімічно чисту речовину) і біогаз, спалювання якого в котлах заощаджувало близько 13–15 % палива, що його споживав комбінат у цілому. 
 Відходи спиртових заводів є добрим живильним середовищем для метаноутворюючих бактерій. Вихід біогазу при зброджуванні 1 м3 цих відходів становить 28–30 м3 . На одному спиртзаводі середньої потужності можна одержати за добу 24 тис. м3 газу, а за рік – близько 6 млн м3 . Спалювання біогазу дасть змогу заощаджувати близько 4800 т умовного палива нарік. Тобто економія теплової енергії при виробництві етанолу може сягати 40 %. Особливістю метанового бродіння відходів спиртової промисловості є те, що приблизно 95 % органічних речовин, що розкладаються, трансформуються у біогаз і лише 4–5 % витрачаються на енергетичні та синтетичні потреби бактерій. Тому приріст біомаси бактерій порівняно невеликий, що спричинює велику тривалість метанового зброджування відходів. Скорочення терміну зброджування досягається за рахунок: підвищення концентрації біомаси бактерій шляхом її виділення і повернення в метантенк або іммобілізації бактерій на спеціальних нерухомих носіях, або використання біореакторів з гранульованою біомасою. Для утилізації відходів спиртових заводів УкрНДІспиртбіопрод (Кошель М. та ін., 2002) був запропонований біореактор (рис. 22.15), у верхній частині якого є пристрій (сепаратор біомаси і біогазу), який запобігає винесенню біомаси з реактора і сприяє її грануляції. Завдяки йому в біореакторі досягається велика концентрація біомаси (до 60 г/дм3 ), що дає змогу скоротити тривалість метанового бродіння з 10–17 до 2 діб. На спиртовому заводі середньої потужності найбільш доцільно установити чотири біореактори по 600 м3 . Затрати на їх установку окупляться протягом року за рахунок економії палива. Розроблена також технологія утилізації відходів спиртзаводів, що переробляють зерно, отримуючи, крім біогазу і вітаміну В12, сухий білковий корм (Кошель М. та ін., 2002). Згідно з цією технологією за допомогою центрифуги виділяється дробина, яку потім висушують на паровій сушарці. Фугат зброджується метаноутворюючими бактеріями в анаеробному біореакторі з одержанням біогазу. Вихід біогазу – 15 м3 / м3 фугату. Аеробне доочищення фугату, що пройшов анаеробне зброджування, проводиться в біотенках (аеротенках) іммобілізованими на нерухомому носії мікроорганізмами. Волокнистий носій має велику питому поверхню (1 кг носія – 8–10 тис. м2 площі), високу адгезійну здатність, завдяки чому на ньому закріплюється значна кількість мікроорганізмів, що сприяє інтенсифікації очищення. Крім того, носій є біологічно інертним і може працювати без заміни багато років.

Матерiал Пiдготував: Гладырь Р.Г.
За редакцією доктора біологічних наук, академіка УААН
 В.Г. ГЕРАСИМЕНКА