Система подготовки биомассы WiseSoil для повышения эффективности переработки органических отходов в биогазовых установках

Авторы: А. А. Смотрицкий, ООО «Биоэнергия», А. В. Смотрицкий, ИТФ УрО РАН

Естественным следствием интенсификации сельскохозяйственного и промышленного производства является накопление разнообразных органических отходов [1]. В частности, ежегодно в российском животноводстве и птицеводстве образуется около 150 млн. т. органических отходов [1,2]. Задача переработки отходов остро стоит перед птицефабриками и животноводческими хозяйствами РФ. Актуальность проблем экологии, в том числе повышения экологичности промышленных производств, признана на государственном уровне – 2017 год был обозначен президентским указом годом экологии. Проблема эффективной переработки органических отходов различного происхождения остро стоит не только в РФ, но и ряде зарубежных стран [3].

Перспективным способом решения проблемы утилизации отходов птицеводства и животноводства является использование биогазовых установок, в которых сырье подвергается процессу анаэробного разложения. В ходе анаэробного сбраживания метанобразующие бактерии образуют метан из субстратов, в качестве которых обычно используются органические отходы (помет, навоз, зеленая масса, пищевые остатки и т.д.). Метаногенез позволяет выделить метан, а переработанную биомассу использовать в качестве удобрения.

Биогазовые установки получили широкое распространение за рубежом: только в ЕС, по данным European Biogas Association [4], действует более 18 тыс. биогазовых установок (далее – БГУ). В то же время, в РФ действующих биогазовых установок – всего лишь несколько десятков, и масштаб объектов в разы скромнее европейских.

Ключевая причина малого количества внедрений БГУ в РФ заключается в низкой экономической эффективности – срок окупаемости классических биогазовых установок в условиях РФ составляет от 5 лет. Это происходит из-за неполной переработки сырья при сбраживании и, как следствие, производства недостаточного количества биогаза. Длительная переработка сырья в реакторе БГУ вынуждает увеличивать время сбраживания и строить реакторы большей вместимости, что повышает стоимость всей системы.

Причина длительной и неполной переработки сырья в БГУ состоит в том, что бактерии, реализующие сбраживание сырья в реакторе, не имеют доступа ко всему объему питательных веществ. Органическая биомасса в исходном состоянии состоит из комплексов клеток, разделенных оболочками, пленками, защитными слоями, поэтому разложение биомассы идет медленно; часть комплексов так и остаются неразрушенными, а биомасса, содержащаяся в них, не переработанной. Таким образом, сформирована потребность в разработке новых технологий и устройств, интенсифицирующих переработку органического сырья.

ООО «Биоэнергия» разработала технологию WiseSoil, позволяющую проводить предварительную подготовку сырья перед подачей в БГУ. В процессе обработки высокочастотное гидродинамическое воздействие фрагментирует волокнистый клеточный материал на мелкие частицы размером 10-50 мкм и разрушает стенки клеточной структуры, высвобождая тем самым большое количество внутриклеточного материала. При этом площадь поверхности, подвергаемой воздействию микроорганизмов в ходе метаногенеза, увеличивается на порядки, что приводит к увеличению скорости переработки биомассы в реакторе, при этом возрастает удельное количество биогаза, произведенного из единичного объема сырья. Таким образом, при использовании системы подготовки WiseSoil обеспечивается поступление в реактор готового субстрата, не нарушающего комфортных для микроорганизмов условий. Для определения влияния обработки сырья системой WiseSoil на эффективность сбраживания в БГУ независимой лабораторией Bioklastr (Чехия) были проведены лабораторные испытания по анаэробному сбраживанию. В качестве субстрата использовалась смесь, состоящая из соломы, воды, кукурузного силоса, и навоза с содержанием сухих веществ 7-8%. После обработки образцы произвели на 20-23% больше биогаза, чем контрольные.

Испытания системы подготовки в промышленных условиях подтвердили лабораторные результаты. На основании полученных данных можно сделать вывод о возможности применения системы для повышения эффективности анаэробного сбраживания органических отходов в биогазовых установках.

Литература:

  1. Щеткин Б.Н. Преобразование отходов производства животноводческих предприятий в товар. Известия УрГЭУ 5 (31) 2010.
  2. Сатликова Д.Ф., 2. Дружакина О.П. Проблемы развития технологий утилизации органических отходов животноводства в России. Современные наукоемкие технологии № 2, 2009. С. 74-75.
  3. Bolan N.S., Szogi A.A., et al. Uses and management of poultry litter World's poultry science journal vol. 66, 2010 no. 4, pp. 673-698.
  4. The European Biogas Association. Annual report 2016.
 
Настоящее Пользовательское соглашение регулирует отношения между Администрацией сайта (Администрация) и Пользователем сайта www.rynok-apk.ru (Рынок АПК), на указанных в Пользовательском соглашении условиях.
Принятием данного предложения Администрации в адрес Пользователя о заключении договора оферты является совершение Пользователем действий, направленных на использование сайта Рынок АПК.
Независимо от факта регистрации или авторизации Пользователя на сайте Рынок АПК, означает согласие Пользователя с настоящим Пользовательским соглашением.
Пользователю необходимо внимательно ознакомиться с условиями настоящего соглашения, которое рассматривается Администрацией как публичная оферта в соответствии со ст. 437 Гражданского кодекса Российской Федерации.
Настоящая Оферта считается акцептованной Пользователем, а Договор между Администрацией и Пользователем заключенным, с момента использования Пользователем услуг сайта.
Договор может быть заключен только с Пользователем, являющимся дееспособным физическим лицом либо юридическим лицом или индивидуальным предпринимателем, возраст Пользователя 16+.
Пользовательское соглашение может быть изменено Администрацией в любое время без какого-либо специального уведомления об этом Пользователя. Новая редакция Пользовательского соглашения вступает в силу с момента ее размещения на сайте Рынок АПК.
Использование сайта после вступления в силу новой редакции Пользовательского соглашения означает согласие с ней Пользователя.

Пользовательское соглашение