Биогаз: что это такое, состав и способы производства

Биогаз получают из навоза, органических остатков и птичьего помёта. Этот вид газа используется как альтернативный источник машинного топлива. Производство биогаза из отходов позволяет утилизировать излишки навоза на фермерских предприятиях. Возможно использование биогаза для получения электроэнергии и отопления жилых помещений.

Что такое биогаз?

В сельском хозяйстве избыток навоза – проблема, решить которую возможно с помощью монтажа биогазового оборудования. Биогаз образуется в процессе брожения навозных масс. Метанобразующие, гидролизные и кислотообразующе бактерии питаются остатками жизнедеятельности предыдущих бактерий.

Процесс формирования газа состоит из 4 стадий:

1. Гидролизная фаза.
2. Кислотообразующая фаза.
3. Ацетогенная фаза.
4. Метаногенез.

Для производства биометана деятельность бактерий регулируется искусственным путём. Навозные массы размещают в специальных резервуарах, где перекрыт доступ к кислороду. Аэробные микробы способствуют получению чистых форм азота, калия и фосфора. В процессе брожения выделяется газ, повышается качество переработанных удобрений.

Технология производства биогаза

В ёмкости для производства биогаза из отходов животноводства поддерживается температура 35-38 градусов по Цельсию, контролируется атмосферное давление. Необходимо соблюдать условия хранения и периодически перемешивать загруженное сырьё. Перемешивание позволяет избавиться от корки, образующейся на поверхности навоза.

На образование газа из отходов животноводства потребуется некоторое время. Через 10 дней после появления биометана в резервуар загружают новое сырьё. Последующие процессы образования газа будут происходить быстрее.

Из 1 куб.м. удобрений получают 2-3 куб.м. биометана. Факторы, влияющие на качество продукта:

• кислотность и химический состав загруженного сырья;
• влажность в резервуаре;
• введение стимулирующих добавок;
• температура в биореакторе.

Процесс производства биометана безопасен для окружающих. После прохождения очистки биогаз подают в котлы или электрогенераторы.

Для изготовления биологического газа без специального оборудования сырьё измельчают, смешивают с водой и помещают в герметичную ёмкость. Резервуар необходимо заполнять на 85-90%. Возможно размещение ёмкости в подземном котловане, но тепловая изоляция должна располагаться в верхней части. Стены котлована для подземной установки заливают керамзитобетоном.

В установленную конструкцию монтируют устройство для перемешивания навоза. Перемешивать содержимое ёмкости необходимо ежедневно. Через 5 дней проверяют наличие биогаза в резервуаре. Образовавшийся газ компрессором откачивают в баллоны. Каждые 15 суток загружают новое сырьё для переработки.

Экологическая ценность производства биогаза

Биогаз, образованный в результате брожения отходов животноводства, служит заменителем топлива. Переход на топливо из биологического газа сокращает выбросы метана в атмосферу. Метан – газ, высокая концентрация которого в земной атмосфере приводит к образованию парникового эффекта и ведёт к изменению климата. Переработка биогаза – экологически безопасный метод использования метана.

На промышленных сельскохозяйственных предприятиях хранение отходов животноводства бывает затруднительным. Навоз сохраняет свои свойства в среде, где поддерживается определенная температура. Скопление навоза в неподготовленных местах лишает сырьё азота – важного компонента сельскохозяйственных удобрений.

За неутилизацию удобрений законом предусмотрены штрафы. Синтетические удобрения содержат опасные химические соединения, наносящие ущерб окружающей среде. Переработка навоза в биогазовых реакторах позволяет обрабатывать значительные объёмы сырья, сохраняя его свойства.

Перечень используемого сырья для производства биогаза

Помимо навоза, возможно использование другого сырья для получения биометана:

• Отходы, образованные в процессе производства биодизеля из рапса;
• Органические бытовые отходы;
• Продукты рыбного, молочного и мясного производства;
• Пивная дробина;
• Зерновая барда;
• Свекловичный жом;
• Кофейная пульпа.

Устройство и особенности оборудования для производства биогаза

Переработка биологического газа происходит в специальных установках. Оборудование установки состоит из:

• Биореактора;
• Приёмника отходов;
• Резервуара для хранения;
• Автоматизированной системы подачи навоза;
• Механизма для перемешивания сырья;
• Оборудования, помогающего поддерживать необходимые температурные условия.

Дополнительные элементы оборудования ускоряют процесс производства и повышают качество получаемого продукта. Возможна установка системы безопасности.

Частные фермеры используют упрощённые устройства для переработки биогаза. Вместо биореактора применяют топливные цистерны или метантенки. Объём ёмкостей – 50 куб. Подогрев упрощённых устройств осуществляется при помощи средств отопления.

Состав биологического газа

После завершения всех этапов переработки биологический газ состоит из 50-87% метана и 13-50% диоксида углерода. Присутствуют водородные и сероводородные примеси. Очистка от примесей позволяет создать биометан.

Использование продуктов биогазовой установки в качестве автомобильного топлива сокращает количество вредных выхлопных газов и увеличивает срок службы двигателей внутреннего сгорания. Себестоимость биометана ниже, чем стоимость других типов топлива. Переработка биотоплива необходима странам, в которых отсутствуют месторождения природного топлива.

Применение биогаза получило широкое распространение в странах Европы – Дании, Германии и др. Биогазовые установки строятся в Китае, Индии, Непале. В России в соответствии с действующим правительственным указом внедрение и совершенствование методов переработки биологического газа – приоритетное направление развития биотехнологий.