Биогазовая установка

Биогазовая установка как источник альтернативной энергии и высокоэффективных органических удобрений

В последнее время во всем мире усилилось внимание к биогазовым установкам. Есть несколько причин, по которым биогазовая установка должна быть неотъемлемой частью любого сельскохозяйственного производства: Одна из главных причин это снижение выбросов продуктов гниения биомассы, в виде газа метана, в атмосферу земли. Метан как продукт жизнедеятельности фауны наносит ущерб экологии планеты, парниковая активность метана примерно в 21 раз выше, чем у углекислого газа. Анализ пузырьков воздуха во льдах, свидетельствует о том, что сейчас в атмосфере Земли больше метана, чем в любое время за последние 400000 лет. Другой немаловажной причиной является быстрая переработка отходов животноводства в высокоэффективные органические удобрения, готовые к применению, при этом эффективность удобрений повышается в 50, а то и в 100 раз по сравнению с исходным продуктом, снижается класс опасности и время брожения биомассы. Уже через 12-20 дней биомасса в биореакторе полностью сбраживается и может применяться как органическое удобрение на полях. И наконец, третья причина это получение дешевого альтернативного источника энергии. Биогаз, как продукт брожения биомассы, может перерабатываться в газовых котлах в тепловую энергию, или в когенерационных установках в электрическую. Биогазовая установка является решающим фактором в снижении себестоимости сельскохозяйственной продукции.

Не смотря на то, что биогазовые установки нашли широкое применение во всем мире, конструкция биореакторов, применяемых в этих установках, не отличается оригинальностью. Дело в том, что в основном в биогазовых установках применяются биореакторы емкостного типа, которые используют отъемно-доливной метод ферментации с параллельным процессом брожения. Суть метода заключается в том, что в термостатирующую герметичную емкость с  мешалкой, периодически загружается биомасса, являющаяся питательной средой для бактерий, при этом одновременно происходит выгрузка перебродившего субстрата, часть неперебродившего субстрата, а вместе с ним семена сорных растений и патогенная микрофлора, попадает на выход. В емкостном  биореакторе работают одновременно, в одном месте, несколько видов бактерий, которые питаются метаболитами друг друга, однако каждый вид бактерий предпочитает индивидуальную среду обитания с определенным температурным режимом и рН (кислотностью), поэтому управлять процессом ферментации в таком биореакторе очень трудно. Модульный биореактор состоит из нескольких модулей, каждый модуль снабжен автономной мешалкой и теплообменником. Модульная конструкция позволяет в каждом модуле поддерживать оптимальную температуру и кислотность среды, а так же корректировать соотношение углерод азот на любом этапе брожения, тем самым оптимизировать процесс брожения. В отличие от емкостных биореакторов, где процесс брожения идет параллельно в трубчатом модульном биореакторе процесс брожения идет последовательно.

Вновь поступающая биомасса и перебродившая, в модульном биореакторе, не перемешиваются между собой, что снижает риск присутствия патогенной микрофлоры и исключает проникновение, в перебродившую биомассу семян сорных растений. Модульные биореакторы позволяют вести процесс брожения в разных температурных режимах одновременно, при этом выход биогаза увеличивается в 3-4 раза по сравнению с биореакторами емкостного типа. Первоначальный запуск биореактора происходит поэтапно, при этом существенно сокращаются энергозатраты и время выхода биореактора на рабочий режим.  Модульный биореактор прост в эксплуатации, процесс ферментации полностью автоматизирован, загрузка и выгрузка биомассы может осуществляться в любой момент времени, так как биореактор не имеет запорной арматуры. Биореакторы могут применяться для утилизации навоза КРС, птичьего помета, пищевых отходов и отходов бойни. Первая модульная малая биогазовая установка успешно работает в Краснодарском крае, в городе Приморско-Ахтарске.

Преимущества модульных биореакторов

1. Загружаемая и перебродившая биомасса в биореакторе, не смешиваются между собой, что исключает попадание в перебродившую биомассу семян сорных растений и патогенной микрофлоры.
2. Процессом брожения можно управлять на любой стадии ферментации изменяя температуру, рН и соотношение углерод-азот, в разных частях биореактора и как следствие повышенная концентрация метана в биогазе.
3. Поэтапный запуск биореактора в работу, при этом существенно снижаются энергозатраты на начальный нагрев биомассы в биореакторе.
4. В экстренном случае любой модуль биореактора можно отключить и отремонтировать, не сливая весь объем.
5. Процесс ферментации полностью автоматизирован.

Недостатки модульных биореакторов

1. Более сложная конструкция и более высокая цена биореактора.