Что такое биогаз

Так как биогаз на 2/3 состоит из метана – горючего газа, составляющего основу природного газа, его энергетическая ценность (удельная теплота сгорания) составляет 60-70% энергетической ценности природного газа, или порядка 7000 ккал на м3. 1м3 биогаза эквивалентен 1,5 – 2,2 кВтч электроэнергии и 2,8 – 4,1 кВтч тепла или 0,6 л дизельного топлива.

Биогаз широко применяется как горючее топливо в ЕС, Китае и других странах. Он используется как возобновляемый источник энергии, подается в газораспределительные сети, используется в бытовых целях и в качестве моторного топлива. Несколько десятков биогазовых станций было построено в Советском Союзе, главная задача которых состояла в переработке отходов АПК, водоканалов и спиртовых заводов.

 

Общее число промышленных биогазовых станций в европейских странах превысило 18300, суммарная установленная мощность превышает  10,5 ГВт, что указывает на распространенность и надежность данной технологии.

 

Сегодня начинается широкое внедрение безотходных технологий и трансформация биогазовой индустрии от чисто энергетической отрасли к бизнесу по утилизации отходов.

 

В частности 4 крупные станции построены в 2009-2017 гг. на станциях аэрации Москвы, Иваново, Екатеринбурга, на стадии реализации проекты в других городах.

 

Несколько десятков биореакторов были реализованы  крупными международными компаниями (в их числе PepsiCo, Cargill, Sun InBev, Efes) в последние годы в России на предприятиях пищевой промышленности с целью повышения степени очистки сточных вод.

 

Перечень отходов, которые можно утилизировать с помощью технологии:

 

• Отходы городских очистных сооружений, в том числе осадки сточных вод и избыточный активный ил.

• Отходы растениеводства и животноводства, в том числе навоз КРС, свиной навоз, птичий помет, отходы бойни, отходы тепличных хозяйств

• Отходы пищевой промышленности, в том числе сточные воды, отходы пивоваренных, спиртовых, сахарных, молочных, хлебобулочных, крахмалопаточных, маслоэкстракционных заводов.

• Отсортированная органическая часть бытовых отходов, отходы продуктовых и ресторанных сетей

Биогаз | Ecodevelop

Биогаз — газ, получаемый водородным или метановым брожением биомассы. Метановое разложение биомассы происходит под воздействием трёх видов бактерий. В цепочке питания последующие бактерии питаются продуктами жизнедеятельности предыдущих. Первый вид — бактерии гидролизные, второй — кислотообразующие, третий — метанообразующие. В производстве биогаза участвуют не только бактерии класса метаногенов, а все три вида. Одной из разновидностей биогаза является биоводород, где конечным продуктом жизнедеятельности бактерий является не метан, а водород.

Состав биогаза

50—87 % метана, 13—50 % CO₂, незначительные примеси H₂ и H₂S. После очистки биогаза от СО₂ получается биометан. Биометан — полный аналог природного газа, отличие только в происхождении.

Поскольку только метан поставляет энергию из биогаза, целесообразно, для описания качества газа, выхода газа и количества газа все относить к метану, с его нормируемыми показателями. Объём газов зависит от температуры и давления. Высокие температуры приводят к расширению газа и к уменьшаемому вместе с объёмом уровню калорийности и наоборот. Кроме того при возрастании влажности калорийность газа также снижается. Чтобы выходы газа можно было сравнить между собой, необходимо их соотносить с нормальным состоянием (температура 0 °C, атмосферное давление 1,01325 bar, относительная влажность газа 0%). В целом данные о производстве газа выражают в литрах (л) или кубических метрах (м³) метана на 1 кг органического сухого вещества (ОСВ), это намного точнее и красноречивее, нежели данные в м³ биогаза в м³ свежего субстрата.

Сырье для получения

Перечень органических отходов, пригодных для производства биогаза: навоз, птичий помёт, зерновая и мелассная послеспиртовая барда, пивная дробина, свекольный жом, фекальные осадки, отходы рыбного и забойного цеха (кровь, жир, кишки, каныга), трава, бытовые отходы, отходы молокозаводов — соленая и сладкая молочная сыворотка, отходы производства биодизеля — технический глицерин от производства биодизеля из рапса, отходы от производства соков — жом фруктовый, ягодный, овощной, виноградная выжимка, водоросли, отходы производства крахмала и патоки — мезга и сироп, отходы переработки картофеля, производства чипсов — очистки, шкурки, гнилые клубни, кофейная пульпа.

Кроме отходов биогаз можно производить из специально выращенных энергетических культур, например, из силосной кукурузы или сильфия, а также водорослей. Выход газа может достигать до 300 м³ из 1 тонны.

Выход биогаза зависит от содержания сухого вещества и вида используемого сырья. Из тонны навоза крупного рогатого скота получается 50—65 м³ биогаза с содержанием метана 60 %, 150—500 м³ биогаза из различных видов растений с содержанием метана до 70 %. Максимальное количество биогаза — это 1300 м³ с содержанием метана до 87 % — можно получить из жира.

Различают теоретический (физически возможный) и технически-реализуемый выход газа. В 1950-70-х годах технически возможный выход газа составлял всего 20-30 % от теоретического. Сегодня применение энзимов, бустеров для искусственной деградации сырья (например, ультразвуковых или жидкостных кавитаторов) и других приспособлений позволяет увеличивать выход биогаза на самой обычной установке с 60 % до 95 %.

В биогазовых расчётах используется понятие сухого вещества (СВ или английское TS) или сухого остатка (СО). Вода, содержащаяся в биомассе, не даёт газа.

На практике из 1 кг сухого вещества получают от 300 до 500 литров биогаза.

Чтобы посчитать выход биогаза из конкретного сырья, необходимо провести лабораторные испытания или посмотреть справочные данные и определить содержание жиров, белков и углеводов. При определении последних важно узнать процентное содержание быстроразлагаемых (фруктоза, сахар, сахароза, крахмал) и трудноразлагаемых веществ (например, целлюлоза, гемицеллюлоза, лигнин). Определив содержание веществ, можно вычислить выход газа для каждого вещества по отдельности и затем сложить.

Раньше, когда не было науки о биогазе и биогаз ассоциировался с навозом, применяли понятие «животной единицы». Сегодня, когда биогаз научились получать из произвольного органического сырья, это понятие отошло и перестало использоваться.

Свалочный газ — одна из разновидностей биогаза. Получается на свалках из муниципальных бытовых отходов.

Поделиться в социальных сетях

Откуда берется биогаз, что это такое и из чего он состоит?

Доброго времени суток всем! Этот пост продолжает тему альтернативной энергетики для вашего.

В нем я вам расскажу о биогазе и его использовании для обогрева жилища и приготовления пищи.

Наиболее эта тема интересна фермерам, у которых есть доступ к разнообразному сырью для получения этого вида топлива.

Давайте для начала разберемся в том, что такое биогаз и откуда он берется.

Что такое биогаз и как его получают?

Биогаз — горючий газ, возникающий как продукт жизнедеятельности микроорганизмов в питательной среде.

Этой питательной средой может быть навоз или силос, который закладывается в специальный бункер.

В этом бункере, который называется реактором, и происходит образование биогаза.

Внутри реактор будет устроен следующим образом:

Биогаз технология

Для ускорения процесса брожения биомассы необходим ее подогрев.

Для этого может быть использован ТЭН или теплообменник, подключенный к любому отопительному котлу.

Нельзя забывать и о хорошей теплоизоляции, чтобы избежать лишних затрат энергии на подогрев.

Кроме подогрева, бродящую массу необходимо перемешивать. Без этого КПД установки может значительно снижаться.

Перемешивание может быть ручным или механическим. Тут все зависит от бюджета или имеющихся в наличии технических средств.

Самое главное в реакторе — это объем! Маленький реактор просто физически не способен выдать большое количество газа.

Химический состав газа сильно зависит от того какие процессы протекают в реакторе.

Чаще всего там происходит процесс метанового брожения, в результате которого образуется газ с большим процентным содержанием метана.

Но вместо метанового брожения вполне может происходить процесс с образованием водорода.

Но по моему мнению, для обычного потребителя водород не нужен, а может даже и опасен.

Вспомните хотя бы гибель дирижабля Гинденбург. Теперь давайте разберемся из чего можно получать биогаз.

Из чего получают биогаз?

Газ можно получать из различных видов биомассы.

Давайте перечислю их в виде списка:

• Отходы пищевых производств — это могут быть отходы от забоя скота или молочного производства. Подойдут отходы от производства подсолнечного или хлопкового масла. Это далеко не полный список, но для передачи сути достаточно. Данный вид сырья дает наибольшее содержание метана в газе (доходит до 85%).
• Сельскохозяйственные культуры — для получения газа в некоторых случаях выращивают специальные виды растений. Например, для этого подойдет силосная кукуруза или морские водоросли. Процент содержания метана в газе держится в районе 70%.
• Навоз — чаще всего применяется на больших животноводческих комплексах. Процентное содержание метана в газе, при использовании навоза в качестве сырья, обычно не превышает 60%, а все остальное это будет двуокись углерода и совсем немножко сероводород и аммиак.

Установка для получения биогаза

Для того, чтобы наилучшим образом понимать как работает установка для получения биогаза давайте рассмотрим следующий рисунок:

Установка для производства биогаза

Устройство биореактора было рассмотрено выше, поэтому о нем говорить не будем. Рассмотрим другие составные части установки:

• Приемник отходов — это некая емкость, в которую попадает сырье на первом этапе. В ней сырье может смешиваться с водой и измельчаться.
• Насос (после приемника отходов) — фекальный насос, при помощи которого биомасса перекачивается внутрь реактора.
• Котел — отопительный котел на любом топливе, предназначенный для обогрева биомассы внутри реактора.
• Насос (рядом с котлом) — циркуляционный насос.
• «Удобрения» — емкость, в которую попадает перебродивший ил. Он, как понятно, из контекста может использоваться как удобрение.
• Фильтр — устройство, в котором происходит доведение биогаза до кондиции. В фильтре убираются лишние примеси газов и влаги.
• Компрессор — осуществляет сжатие газа.
• Газовое хранилище — герметичная цистерна, в которой готовый к применению газ может хранится сколь угодно долго.

Биогаз для частного дома своими руками

Многие владельцы небольших ферм задумываются об использовании биогаза для внутренних нужд.

Но разузнав по-подробнее о том, как все это работает большинство оставляет эту затею.

Связано это с тем, что оборудование для переработки навоза или силоса стоит огромных денег, а выход газа (в зависимости от сырья)может получиться небольшим.

Это в свою очередь делает установку оборудования невыгодным.

Обычно, для частных домов фермеров устанавливают примитивные установки, работающие на навозе.

Они, чаще всего, способны обеспечить газом только кухню и маломощный настенный газовый котел.

При этом на сам технологический процесс придется затратить немало энергии — на подогрев, перекачку, работу компрессора.

Дорогостоящие фильтра тоже нельзя исключать из поля зрения.

Биогаз для частного дома: плюсы и минусы

В общем, мораль тут такая — чем больше сама установка, тем выгоднее ее работа.

А для домашних условий это практически всегда невыполнимо. Но это не значит, что домашних установок никто не делает.

Предлагаю вам посмотреть следующее видео, чтобы увидеть как это выглядит из подручных материалов:

Биогаз: плюсы и минусы

Биогаз — отличный способ полезной переработки органических отходов.

На выходе получается топливо и полезное удобрение в виде перебродившего ила.

Данная технология работает тем эффективней, чем больший объем сырья перерабатывается.

Современные технологии позволяют серьезно увеличить выработку газа при помощи применения специальных катализаторов и микроорганизмов.

Главным минусом всего этого является высокая цена одного кубометра.

Для обычных людей чаще всего будет гораздо дешевле покупать газ в баллонах, чем делать установку по переработке отходов.

Но, конечно, из всех правил есть исключения, поэтому перед тем, как принять решение о переходе на биогаз стоит посчитать цену кубометра и сроки окупаемости.

На этом пока все, пишите вопросы в комментариях

Биогаз что это такое и как его получают

Биогаз получают в результате брожения биомассы. Для его изготовления используют навоз крупного рогатого скота, птичий помет, отходы с некоторых видов производств. Специальное оборудование позволяет использовать его для получения электроэнергии, тепла, пара и пр.

Промышленная революция, начавшаяся в Европе триста лет назад привела к революционным изменениям взаимоотношения Человека и Природы. Главными причинами этого явились все большая добыча и использование углеводородного топлива, и увеличение количества отходов мировой экономики. Поэтому в последние десятилетия стали ускоренными темпами развиваться ресурсосберегающие технологии и альтернативная энергетика. Биогаз в ряду этих инноваций занимает не последнее место.

С газом, выходящим над поверхностью болот и со дна заросших водоемов человек знаком с доисторических времен. Получение и практическое использование этого газа началось гораздо позже.

Биогаз — это результат деятельности анаэробных бактерий, перерабатывающих органические соединения животного и растительного происхождения, без доступа воздуха. По-научному этот процесс называется метаногенез или метановое брожение, в результате которого выделяется метан. Не путать с аналогичным процессом с участием аэробных бактерий, называемым компостированием, с выделением углекислого газа, теплоты и получением биокомпоста в качестве удобрения.

Биотехнология

Процесс производства биологического метана принципиально очень прост. Органические отходы, разбавленные водой до необходимой консистенции, помещаются в герметичную емкость-биореактор. Здесь метанообразующие бактерии, поедая их, выделяют метан, углекислый газ и сероводород. Газ собирается в верхней части емкости и через фильтры отводится для практической реализации.

Для обеспечения максимальной скорости выделения метана должен соблюдаться оптимальный температурный режим в диапазоне 30-45 °С. В этом случае основная масса загруженного «топлива» перерабатывается за 12-15 дней. Снижение температуры до 15 °С увеличивает время работы биореактора на одной загрузке в 3-4 раза. Этим объясняется ограниченный интерес к таким инновациям в северных регионах, так как существенную часть до 60% получаемого газа надо сжигать для подогрева рабочего процесса.

Сопутствующим результатом биогазовой технологии является получение эффлюента-удобрения с высоким содержанием легко усваиваемых растениями форм азота, фосфора, калия и других микроэлементов. По экономическому эффекту этот продукт ничем не уступает энергетической составляющей биогаза, так как позволяет увеличивать урожайность различных сельскохозяйственных культур на 20-30%.

Необходимое сырье

В качестве сырья для биореактора используются отходы животноводства-навоз крупного рогатого скота (КРС), свиной навоз и птичий помет. Пригодны отходы молочных и рыбоперерабатывающих заводов, мукомольного, пивного и винного производства. Кроме отходов газ можно получать из специально выращиваемых зеленых культур-силосной кукурузы, свеклы и картофеля вместе с ботвой.

Можно использовать твердые бытовые отходы (ТБО). В этом случае должно выполняться условие-сортировка мусора с целью отделения органических составляющих от минеральных. Организация раздельного сбора мусора может дать новый толчок развитию инновационной биотехнологии.

Перспективным направлением является использование канализационных стоков населенных пунктов, что позволяет решить экологическую проблему больших городов с полями фильтрации, делающими безжизненными тысячи гектар полезной площади.

Качество газа

Широкий спектр биологического сырья влияет на качество, получаемого из него биогаза. Оно характеризуется процентом выхода метана и количеством газа, выделяемого из единицы объема сухого вещества отходов.

Доля метана в газе для различных отходов колеблется в пределах 40-70%, остальное углекислый газ, 2-3% сероводорода и около 1% водорода и остальных газов. Выход биогаза от 250 л/кг сухого вещества для навоза и канализационных стоков до 600 л/кг для кукурузного силоса и отходов сахарного производства.

Содержание сероводорода ограничивает применение газа в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания. В двигателе он превращается в серную кислоту и приводит к повышенному износу деталей. Во избежание этого ставят фильтры, что значительно повышает себестоимость биогаза. Технология очистки совершенствуется в направлении применения керамических молекулярных мембран, пропускающих метан и задерживающих все остальное, и водяного обогащения газа за счет разности растворимости в воде углекислого газа и метана.

Область применения

Биогазовые технологии давно уже признаны и широко применяются в мировой практике. По данным Европейской Ассоциации Биогаза (ЕВА) в 2018 году в Европе работают 18200 биогазовых установок с общей мощностью 11000 МВт и выработано с их помощью 63500 ГВт*час электроэнергии. Лидерами производства являются Германия, Дания, Нидерланды и Швеция. При этом сектор производства чистого метана вырос до 660 заводов, производящих 2,28 млн. м³ газа.

Подробнее о том, как биогаз используется в Германии рассказывает местный фермер на канале Agro Import:

Себестоимость биогаза в пересчете на метан зависит от сырья. По данным Международного Агентства Возобновляемых Источников Энергии (IRENA) для ориентированных на навоз установок она составляет 220-400 $/ тыс. м³, для ориентированных на промышленные отходы 110-300 $/ тыс. м³. Средняя цена газа, проданного на экспорт Газпромом в 2019 году-240 $/ тыс. м³ при себестоимости около 20 $/ тыс. м³. Поэтому для того, чтобы сделать биогаз конкурентоспособным, необходимо снижать себестоимость. 

Многие фирмы стали выпускать оборудование для биогаза различной мощности. Крупные промышленные установки по капитальным затратам на строительство, составляющим около 2000 $ за 1 кВт мощности, находятся на уровне тепловых электростанций. При их строительстве ключевым вопросом становится бесперебойная поставка отходов.

Большой популярностью в странах с теплым климатом стали пользоваться бытовые газовые системы, производство которых наладил Китай. Фирма Puxin выпускает ряд таких мини- заводов. Например, модель PX-ABS представляет из себя пластмассовый биореактор объемом 3,4 м³ в стальной раме. Ежедневная загрузка коровьего навоза-60 кг, либо пищевых отходов-25 кг, либо очистки овощей 65 кг.

Расход газа не менее 26 л/мин. Установлен газовый фильтр и насос для периодического перемешивания отходов. Стоит такая установка 1000 $ и вполне доступна для маленькой фермы.

Заключение

Несмотря на то, что себестоимость биогаза намного выше природного газа, надо учитывать, что на выходе этого технологического процесса получаются высокоэффективные удобрения. Их реализация существенно снижает затраты в зависимости от качества сырья.

В тему: Производство воды из воздуха.

Развитие технологий получения газа обладает большим потенциалом одновременного решения проблем альтернативной энергетики и экологии с повышением урожайности сельскохозяйственных культур. Они должны быть интегрированы в современные проекты крупных животноводческих ферм, канализационных систем населенных пунктов и мусороперерабатывающих заводов.

делаем деньги из отходов производства. Cleandex

Что такое биогаз?

Биогаз — газ, получаемый метановым брожением биомассы. Биогаз имеет следующий состав 50–87 % метана, 13–50 % CO2, незначительные примеси h3 и h3S. После очистки биогаза от CO2 получается биометан, который является полным аналогом природного газа.

Биогаз может быть получен из практически любых органических отходов: навоз, птичий помёт, зерновая и меласная послеспиртовая барда, пивная дробина, свекольный жом, фекальные осадки, отходы рыбного и забойного цеха (кровь, жир, кишки, каныга), трава, бытовые отходы, отходы молокозаводов — соленая и сладкая молочная сыворотка, отходы производства биодизеля — технический глицерин от производства биодизеля из рапса, отходы от производства соков — жом фруктовый, ягодный, овощной, виноградная выжимка, водоросли, отходы производства крахмала и патоки — мезга и сироп, отходы переработки картофеля, производства чипсов — очистки, шкурки, гнилые клубни, кофейная пульпа и др.

Кроме отходов биогаз можно производить из специально выращенных энергетических культур, например, из силосной кукурузы или сильфия, а также водорослей.

Схема производства биогаза представлена на рисунке 1.

Выход биогаза зависит от содержания сухого вещества и вида используемого сырья. Из тонны навоза крупного рогатого скота получается 50—65 м³ биогаза с содержанием метана 60%, 150—500 м³ биогаза из различных видов растений с содержанием метана до 70%. Максимальное количество биогаза — это 1300 м³ с содержанием метана до 87% — можно получить из жира.

Биогаз может использоваться в качестве топлива для производства электроэнергии, тепла или пара, а также в качестве автомобильного топлива.

Мировой рынок биогаза

86% потребляемой в мире энергии получено из традиционных источников (нефть, газ, уголь). Доля возобновляемых источников в мировом энергопотреблении — менее 9%. С точки зрения динамики и объемов потребления основными сегментами мирового рынка альтернативной энергетики являются биотопливо (биоэтанол и биодизель), солнечная и ветряная энергетика.

Рынок биогаза на сегодняшний момент наиболее развит в Европе, что объясняется тем, что именно развитые страны ЕС первыми внедрили программы перехода к альтернативным источникам энергии и планомерно поддерживали инициативы, направленные на внедрение новых технологий.

В настоящее время европейский рынок биогазовых установок оценивается в 2 млрд долларов, по прогнозам он должен вырасти до 25 млрд к 2020 году.

В европейской практике 75% биогаза производится из отходов сельского хозяйства, 17% — из органических отходов частных домохозяйств и предприятий, еще 8% — канализации (установка в  канализационно-очистных сооружениях).

Сегодня первое место по количеству действующих биогазовых заводов принадлежит Германии — в 2010 году их насчитывается более 9 000. Только 7% производимого данными предприятиями биогаза поступает в газопроводы, остальное — используется  для нужд производителя. В перспективе 10–20% используемого в стране натурального газа может быть заменено биогазом.

С точки зрения масштабов применения биогаза лидирует Дания: данный вид топлива обеспечивает почти 20% энергопотребления страны.

Среди других европейских стран с высокими темпами развития рынка биогаза стоит выделить Великобританию, Швецию, Норвегию, Италию, Францию, Испанию, Польшу и Украину.

Рынок биогаза в США развивается значительно медленнее, чем в Европе. Например, несмотря на наличие большого числа ферм,на территории страны действует всего около 200 биогазовых заводов, работающих на сельскохозяйственных отходов.

При этом в США довольно высокий уровень утилизации биогаза свалок — около 50%, биогаза канализационных стоков — около 10%.

Рынок биогаза в Азии характеризуется меньшими масштабами проектов (в основном, мини-установки для индивидуального использования: для получения газа для приготовления пищи и реже обогрева одного домохозяйства) и меньшей технологичностью используемого оборудования. Тем не менее, темпы роста индустрии в Китае, Индии, Непале, Вьетнаме, некоторых африканских странах впечатляют.

Основной объем биогаза в Азии и Африки подучают из пищевых отходов и отходов жизнедеятельности человека (канализация).

Лидером по использованию биогаза среди развивающихся стран является Китай, где на постоянной основе работает более 20 млн биогазовых установок, размещенных на свалках и канализациях. Весь выработанный газ идет на частное применение, не ведется работ по подключению малых установок к газопроводу. При сохранении текущих темпов роста биогазовой индустрии (а это практически ежегодное удвоение рынка), Китай выйдет в мировые лидеры уже к 2020 году.

В африканских странах сегодня работает 2 млн биогазовых предприятий, которые обеспечивают газом около 10 млн человек. 80% твердого остатка, образуемого в результате работы установок идет на удобрения. По расчетам экспертов, емкость биогазового рынка в Африке — 20 млн установок.

В Непале используются свыше 150 тыс. биогазовых установок, во Вьетнаме — 25 тыс. В программах данных стран внедрение около 2 млн установок к 2020 году.

Российский рынок биогаза

На фоне того, как большинство стран мира обратило свое внимание на развитие альтернативной энергетики, Россия, напротив, продолжает наращивать темпы добычи и экспорта традиционного топлива. В структуре топливно-энергетического баланса страны ведущая роль принадлежит таким энергоресурсам, как газ (53% совокупного потребления энергии) и нефть (18,9%). Кроме того, около 18% энергобаланса приходится на долю твердого топлива (угля и пр. ). Нетопливные источники энергии занимают только 10,4% спроса.

Из 1066,7 млрд кВт-ч выработанной электроэнергии в 2009 году:

• более 68% произведено тепловыми станциями;
• около 15–16% – гидроэлектростанциями;
• около 17% – атомными станциями.

С использованием возобновляемых источников энергии в России ежегодно вырабатывается не более 8,5 млрд  кВт-ч электрической энергии (без учета гидроэлектростанций установленной мощностью более 25 МВт), что составляет менее 1% совокупного объема.

Общая мощность электрогенерирующих установок и электростанций, использующих возобновляемые источники энергии, не превышает 2200 МВт. Основной вклад в производство электроэнергии вносят тепловые электростанции на биомассе (62%) и малые гидроэлектростанции.

Российские электростанции на биомассе в качестве топлива используют древесину, растительные отходы, торфяные брикеты.

На биогазе работают, главным образом, тепловые станции: на них приходится 3% выработки тепловой энергии в России на базе возобновляемых источников, что эквивалентно 1,8 млн Гкал тепла.

Среди крупных производителей биогазовых установок в России можно выделить компании: ЗАО «Центр ЭкоРос», ООО «Гринтек», ОАО «Волжский дизель имени Маминых», ООО «Мелькомпинжинеринг», ООО «Сибирский институт прикладных исследований», ЗАО «Энерг-биогаз», ОАО «Концерн КОНАТЭМ», Корпорация «БиоГазЭнергоСтрой» и др.

Развитию рынка биогаза, а также прочих видов альтернативной энергии, в России препятствуют низкие тарифы на газ и энергию, отсутствие современной системы управления отходами и государственной поддержки, низкая экологическая сознательность населения и предпринимателей.

Тем не существуют и положительные моменты, которые в будущем должны способствовать росту производства и потребления биогаза.

Основные предпосылки для развития рынка биогаза в России

Можно выделить ряд предпосылок для развития рынка биогаза в нашей стране:

• истощение запасов традиционных нефти и газа и возникающий дефицит газа, увеличение стоимости разработки оставшихся месторождений, повышение тарифов на газ и электроэнергию. Данная тенденция является общемировой, но в России проявилась относительно недавно. Сегодня можно наблюдать ежегодный рост тарифов на газ на ~ 25%, на электроэнергию от 10 до 15%. В ближайшие 5–6 лет Россия по величине цен на энергоресурсы приблизится к уровню европейских стран, что, при отсутствии культуры эффективного использования со стороны населения и недостаточном развитии российской промышленности негативно скажется на экономической обстановке в стране.

• наличие в России регионов, которые до сих пор не имеют газоснабжения и постоянного энергоснабжения. Проблема низкой плотности покрытия газовых и электрических распределительных сетей традиционна для нашей страны: многие населенные пункты, даже в центральной России, не имеют газопроводов, отдаленные от центра территории иногда не имеют даже света. Но даже на тех территориях, которые газифицированы и элетрофицированы, подключение к коммуникациям стоит очень дорого. Это, в частности, сдерживает развитие рынка малоэтажного домостроения, сельскохозяйственных частных предприятий, других небольших производств.

• веяние времени. России трудно игнорировать общемировые тенденции к увеличению использования альтернативных источников энергии. Конечно, развитие рынка идет заметно медленнее, чем в других странах, лишенных запасов традиционного топлива, однако, государство все же наметило ориентиры развития отрасли – альтернативные источники энергии должны вырабатывать 2% потребляемой энергии к 2014 году.

Перспективы рынка биогаза в России

В случае активизации использования энергии из возобновляемых источников в России, рынок биогаза имеет  большой потенциал для роста: достаточно как сырья для производства биогаза (наша страна имеет значительные сельскохозяйственные площади и высокую численность населения), так и потенциальных потребителей энергии и тепла (многие населенные пункты не имеют централизованного энергоснабжения, газоснабжения, теплосетей).

Общий годовой объём органических отходов в России составляет порядка 625 миллионов тонн, из которых можно получить 31 млн куб.м биогаза, который в свою очередь может быть использован для выработки 69 ГВт энергии или 86 ГВт тепла.

Биогаз — это… Что такое Биогаз?

Метантанк биогазовой установки

Биогаз — газ, получаемый водородным или метановым брожением биомассы. Метановое разложение биомассы происходит под воздействием трёх видов бактерий. В цепочке питания последующие бактерии питаются продуктами жизнедеятельности предыдущих. Первый вид — бактерии гидролизные, второй — кислотообразующие, третий — метанообразующие. В производстве биогаза участвуют не только бактерии класса метаногенов, а все три вида. Одной из разновидностей биогаза является биоводород, где конечным продуктом жизнедеятельности бактерий является не метан, а водород.

История

Человечество научилось использовать биогаз давно. В 1 тысячелетии до н. э. на территории современной Германии уже существовали примитивные биогазовые установки. Алеманам, населявшим заболоченные земли бассейна Эльбы, чудились Драконы в корягах на болоте. Они полагали, что горючий газ, скапливающийся в ямах на болотах — это дыхание Дракона. Чтобы задобрить Дракона, в болото бросали жертвоприношения и остатки пищи. Люди верили, что Дракон приходит ночью и его дыхание остаётся в ямах. Алеманы додумались^{[источник не указан 257 дней]} шить из кожи тенты, накрывать ими болото, отводить газ по кожаным же трубам к своему жилищу и сжигать его для приготовления пищи. Оно и понятно, ведь сухие дрова найти было трудно, а болотный газ (биогаз) отлично решал эту проблему.

В XVII веке Ян Баптист Ван Гельмонт обнаружил, что разлагающаяся биомасса выделяет воспламеняющиеся газы. Алессандро Вольта в 1776 году пришёл к выводу о существовании зависимости между количеством разлагающейся биомассы и количеством выделяемого газа. В 1808 году сэр Хэмфри Дэви обнаружил метан в биогазе.

Первая задокументированная биогазовая установка была построена в Бомбее, Индия в 1859 году. В 1895 году биогаз применялся в Великобритании для уличного освещения. В 1930 году, с развитием микробиологии, были обнаружены бактерии, участвующие в процессе производства биогаза.

В СССР исследования проводились в 40-х годах прошлого века. В 1948—1954 гг. была разработана и построена первая лабораторная установка. В 1981 году при Госкомитете по науке и технике была создана специализированная секция по программе развития биогазовой отрасли. Запорожский конструкторско-технологический институт сельскохозяйственного машиностроения построил 10 комплектов оборудования.^[1]

Состав и качество биогаза

50—87 % метана, 13—50 % CO₂, незначительные примеси H₂ и H₂S. После очистки биогаза от СО₂ получается биометан. Биометан — полный аналог природного газа, отличие только в происхождении.

Поскольку только метан поставляет энергию из биогаза, целесообразно, для описания качества газа, выхода газа и количества газа все относить к метану, с его нормируемыми показателями. Объем газов зависит от температуры и давления. Высокие температуры приводят к расширению газа и к уменьшаемому вместе с объемом уровню калорийности и наоборот. Кроме того при возрастании влажности калорийность газа также снижается. Чтобы выходы газа можно было сравнить между собой, необходимо их соотносить с нормальным состоянием (температура 0 °C, атмосферное давление 1,01325 bar, относительная влажность газа 0%). В целом данные о производстве газа выражают в литрах (л) или кубических метрах (м³) метана на 1 кг органического сухого вещества (ОСВ), это намного точнее и красноречивее, нежели данные в м³ биогаза в м³ свежего субстрата.

Сырьё для получения

Перечень органических отходов, пригодных для производства биогаза: навоз, птичий помёт, зерновая и мелассная послеспиртовая барда, пивная дробина, свекольный жом, фекальные осадки, отходы рыбного и забойного цеха (кровь, жир, кишки, каныга), трава, бытовые отходы, отходы молокозаводов — соленая и сладкая молочная сыворотка, отходы производства биодизеля — технический глицерин от производства биодизеля из рапса, отходы от производства соков — жом фруктовый, ягодный, овощной, виноградная выжимка, водоросли, отходы производства крахмала и патоки — мезга и сироп, отходы переработки картофеля, производства чипсов — очистки, шкурки, гнилые клубни, кофейная пульпа.

Кроме отходов биогаз можно производить из специально выращенных энергетических культур, например, из силосной кукурузы или сильфия, а также водорослей. Выход газа может достигать до 300 м³ из 1 тонны.

Выход биогаза зависит от содержания сухого вещества и вида используемого сырья. Из тонны навоза крупного рогатого скота получается 50—65 м³ биогаза с содержанием метана 60 %, 150—500 м³ биогаза из различных видов растений с содержанием метана до 70 %. Максимальное количество биогаза — это 1300 м³ с содержанием метана до 87 % — можно получить из жира.

Различают теоретический (физически возможный) и технически-реализуемый выход газа. В 1950-70-х годах технически возможный выход газа составлял всего 20-30 % от теоретического. Сегодня применение энзимов, бустеров для искусственной деградации сырья (например, ультразвуковых или жидкостных кавитаторов) и других приспособлений позволяет увеличивать выход биогаза на самой обычной установке с 60 % до 95 %.

В биогазовых расчётах используется понятие сухого вещества (СВ или английское TS) или сухого остатка (СО). Вода, содержащаяся в биомассе, не даёт газа.

На практике из 1 кг сухого вещества получают от 300 до 500 литров биогаза.

Чтобы посчитать выход биогаза из конкретного сырья, необходимо провести лабораторные испытания или посмотреть справочные данные и определить содержание жиров, белков и углеводов. При определении последних важно узнать процентное содержание быстроразлагаемых (фруктоза, сахар, сахароза, крахмал) и трудноразлагаемых веществ (например, целлюлоза, гемицеллюлоза, лигнин). Определив содержание веществ, можно вычислить выход газа для каждого вещества по отдельности и затем сложить.

Раньше, когда не было науки о биогазе и биогаз ассоциировался с навозом, применяли понятие «животной единицы». Сегодня, когда биогаз научились получать из произвольного органического сырья, это понятие отошло и перестало использоваться.

Свалочный газ — одна из разновидностей биогаза. Получается на свалках из муниципальных бытовых отходов.

Экология

Производство биогаза позволяет предотвратить выбросы метана в атмосферу. Метан оказывает влияние на парниковый эффект в 21 раз более сильное, чем СО₂, и находится в атмосфере 12 лет. Захват метана — лучший краткосрочный способ предотвращения глобального потепления.

Переработанный навоз, барда и другие отходы применяются в качестве удобрения в сельском хозяйстве. Это позволяет снизить применение химических удобрений, сокращается нагрузка на грунтовые воды.

Производство

Существуют промышленные и кустарные установки. Промышленные установки отличаются от кустарных наличием механизации, систем подогрева, гомогенизации, автоматики. Наиболее распространённый промышленный метод — анаэробное сбраживание в метантенках.

Хорошая биогазовая установка должна иметь необходимые части:

• Емкость гомогенизации
• Загрузчик твердого (жидкого)сырья
• Реактор
• Мешалки
• Газгольдер
• Система смешивания воды и отопления
• Газовая система
• Насосная станция
• Сепаратор
• Приборы контроля
• КИПиА с визуализацией
• Система безопасности

Принцип работы установки

Биомасса (отходы или зеленая масса) периодически подаются с помощью насосной станции или загрузчика в реактор. Реактор представляет собой подогреваемый и утепленный резервуар, оборудованный миксерами. Стройматериалом для промышленного резервуара чаще всего служит железобетон или сталь с покрытием. В малых установках иногда используются композиционные материалы. В реакторе живут полезные бактерии, питающиеся биомассой. Продуктом жизнедеятельности бактерий является биогаз. Для поддержания жизни бактерий требуется подача корма, подогрев до 35-38 °С и периодическое перемешивание. Образующийся биогаз скапливается в хранилище (газгольдере), затем проходит систему очистки и подается к потребителям (котел или электрогенератор). Реактор работает без доступа воздуха, герметичен и неопасен.

Для сбраживания некоторых видов сырья в чистом виде требуется особая двухстадийная технология. Например, птичий помет, спиртовая барда не перерабатываются в биогаз в обычном реакторе. Для переработки такого сырья необходим дополнительно реактор гидролиза. Такой реактор позволяет контролировать уровень кислотности, таким образом бактерии не погибают из-за повышения содержания кислот или щелочей. Возможна переработка этих же субстратов по одностадийной технологии, но при коферментации (смешивании) с другими видами сырья, например, с навозом или силосом.

Факторы, влияющие на процесс брожения

• Температура
• Влажность среды
• Уровень рН
• Соотношение C : N : P
• Площадь поверхности частиц сырья
• Частота подачи субстрата
• Замедляющие вещества
• Стимулирующие добавки

Температура

Метановые бактерии проявляют свою жизнедеятельность в пределах температуры 0-70ºС. Если температура выше они начинают гибнуть, за исключением нескольких штаммов, которые могут жить при температуре среды до 90ºС. При минусовой температуре они выживают, но прекращают свою жизнедеятельность. В литературе как нижнюю границу температуры указывают 3-4ºС.

Площадь поверхности частиц сырья

Принципиальным является, что чем меньше частички субстрата, тем лучше. Чем больше площадь взаимодействия для бактерий и чем более волокнистый субстрат, тем легче и быстрее бактериям разлагать субстрат. Кроме того, его проще перемешивать, смешивать и подогревать без образования плавающей корки или осадка. Измельченное сырье имеет влияние на количество произведенного газа через длительность периода брожения. Чем короче период брожения, тем лучше должен быть измельчен материал.

При достаточно длительном периоде брожения количество выработанного газа снова увеличится. При использовании измельченного зерна этого уже удалось достичь через 15 дней.

Применение

Биогаз используют в качестве топлива для производства: электроэнергии, тепла или пара, или в качестве автомобильного топлива.

Биогазовые установки могут устанавливаться как очистные сооружения на фермах, птицефабриках, спиртовых заводах, сахарных заводах, мясокомбинатах. Биогазовая установка может заменить ветеринарно-санитарный завод, т. е. падаль может утилизироваться в биогаз вместо производства мясо-костной муки.

Среди промышленно развитых стран ведущее место в производстве и использовании биогаза по относительным показателям принадлежит Дании — биогаз занимает до 18 % в её общем энергобалансе. По абсолютным показателям по количеству средних и крупных установок ведущее место занимает Германия — 8000 тыс. шт. В Западной Европе не менее половины всех птицеферм отапливаются биогазом.

Биогаз в России

Потенциальное производство в России биогаза – до 72 млрд м³ в год. Потенциально возможное производство из биогаза электроэнергии в год составляет 151 200 ГВтч, тепла – 169 344 ГВтч.

Развивающиеся страны

В Индии, Вьетнаме, Непале и других странах строят малые (односемейные) биогазовые установки. Получаемый в них газ используется для приготовления пищи.

Больше всего малых биогазовых установок находится в Китае — более 10 млн (на конец 1990-х). Они производят около 7 млрд м³ биогаза в год, что обеспечивает топливом примерно 60 млн крестьян. В конце 2010 года в Китае действовало уже около 40 млн биогазовых установок. В биогазовой индустрии Китая заняты 60 тысяч человек^[2].

В Индии с 1981 года до 2006 года было установлено 3,8 млн малых биогазовых установок.

В Непале существует программа поддержки развития биогазовой энергетики, благодаря которой в сельской местности к концу 2009 года было создано 200 тысяч малых биогазовых установок^[3].

Автомобильный транспорт

Volvo и Scania производят автобусы с двигателями, работающими на биогазе. Такие автобусы активно используются в городах Швейцарии: Берн, Базель, Женева, Люцерн и Лозанна. По прогнозам Швейцарской Ассоциации Газовой Индустрии к 2010 году 10 % автотранспорта Швейцарии будет работать на биогазе.

Муниципалитет Осло в начале 2009 года перевёл на биогаз 80 городских автобусов. Стоимость биогаза составляет €0,4 — €0,5 за литр в бензиновом эквиваленте. При успешном завершении испытаний на биогаз будут переведены 400 автобусов^[4].

Потенциал

В России агрокомплекс ежегодно производит 773 миллиона тонн отходов, из которых можно получить 66 миллиардов м³ биогаза, или около 110 миллиардов кВт•ч электроэнергии. Общая потребность России в биогазовых заводах оценивается в 20 тысяч предприятий^[5].

В США выращивается около 8,5 миллионов коров. Биогаза, получаемого из их навоза, будет достаточно для обеспечения топливом 1 миллиона автомобилей^[6].

Потенциал биогазовой индустрии Германии оценивается в 100 миллиардов кВт·ч энергии к 2030 году, что будет составлять около 10% от потребляемой страной энергии.

Примечания

Литература

См. также

Ссылки

БИОГАЗ — это… Что такое БИОГАЗ?

биогаз — биогаз …   Орфографический словарь-справочник

БИОГАЗ — смесь газов, в которой преобладают метан (55 65%) и диоксид углерода (35 45%). Б. образуется в процессе анаэробного разложения навоза, соломы и других органических отходов. Как источник энергии Б. получается в специальных установках (метантенках) …   Экологический словарь

Биогаз — смесь газов растительного и животного происхождения, которые образуются при разложении органических отходов, например, на свалках. Биогаз может быть получен в специальных установках и использован в качестве топлива. Источник: Словарь архитектурно …   Строительный словарь

Биогаз — смесь газов метана и углекислого газа с примесями азота, водорода, кислорода, сероводорода и др. Образуется в процессе разложения отходов целлюлозными анаэробными организмами при участии бактерий метанового брожения. На несанкционированных… …   Официальная терминология

Биогаз — – смесь газов растительного и животного происхождения, которые образуются при разложении органических отходов, например, на свалках. Биогаз может быть получен в специальных установках и использован в качестве топлива …   Словарь строителя

БИОГАЗ — образуется в результате метанового брожения различных органических отходов сельского хозяйства, лесообрабатывающей и пищевой промышленности, коммунального хозяйства и др.; состоит из метана (30 75%) и диоксида углерода. Используется как топливо …   Большой Энциклопедический словарь

биогаз — смесь метана (5° 85 %), диоксида углерода (15– 5°%), водяных паров, получаемая из твердых и жидких отходов органической природы в анаэробных условиях за счет деятельности метаногенов. Используется в качестве топлива; теплотворная способность –… …   Словарь микробиологии

биогаз — сущ., кол во синонимов: 1 • газ (55) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 …   Словарь синонимов

БИОГАЗ — Смесь газов, в которой преобладают метан (55 65%) и диоксид углерода (35 45%). Б. образуется в процессе анаэробного разложения навоза, соломы и других органических отходов. Как источник энергии Б. получается в специальных установках (метантенках) …   Словарь бизнес-терминов

биогаз — Смесь газов, состоящая в основном из метана и углекислого газа, образующаяся в процессе метанового брожения органического вещества. [ГОСТ Р 52808 2007] Тематики энергетика биоотходов Обобщающие термины понятия по метановому брожению биоотходов EN …   Справочник технического переводчика

Биогаз — возобновляемый природный газ — Управление энергетической информации США (EIA)

Биогаз из биомассы

Биогаз — это богатый энергией газ, получаемый в результате анаэробного разложения или термохимического преобразования биомассы. Биогаз состоит в основном из метана (Ch5), того же соединения, что и природный газ, и диоксида углерода (CO2). Содержание метана в неочищенном (неочищенном) биогазе может варьироваться от 40% до 60%, при этом СО2 составляет большую часть остатка вместе с небольшими количествами водяного пара и других газов.Биогаз можно сжигать непосредственно в качестве топлива или обрабатывать для удаления CO2 и других газов для использования так же, как природный газ. Очищенный биогаз может называться возобновляемым природным газом или биометаном .

Анаэробное разложение биомассы происходит, когда анаэробные бактерии — бактерии, которые живут без свободного кислорода — поедают и расщепляют или переваривают биомассу и производят биогаз. Анаэробные бактерии естественным образом встречаются в почвах, в водоемах, таких как болота и озера, а также в пищеварительном тракте людей и животных.Биогаз образуется и может собираться на свалках твердых бытовых отходов и в прудах для хранения навоза. Биогаз также можно производить в контролируемых условиях в специальных резервуарах, которые называются анаэробными варочными котлами . Материал, оставшийся после завершения анаэробного переваривания, называется дигестатом, он богат питательными веществами и может использоваться в качестве удобрения.

Термохимическое преобразование биомассы в биогаз может быть достигнуто за счет газификации. Министерство энергетики США поддерживает исследования по газификации биомассы для производства водорода.

Биогаз может квалифицироваться как возобновляемое топливо для производства электроэнергии в соответствии с государственными стандартами портфеля возобновляемых источников энергии. Он также подпадает под стандартную программу США по возобновляемым источникам топлива как передовое или целлюлозное биотопливо и по Калифорнийскому стандарту на низкоуглеродистое топливо как сырье для низкоуглеродного топлива. Почти весь биогаз, потребляемый в настоящее время в Соединенных Штатах, производится в результате анаэробного разложения и используется для производства электроэнергии.

Сбор и использование биогаза со свалок

Свалки твердых бытовых отходов являются источником биогаза.Биогаз вырабатывается естественным путем анаэробными бактериями на полигонах твердых бытовых отходов и называется свалочным газом . Свалочный газ с высоким содержанием метана может быть опасен для людей и окружающей среды, поскольку метан легко воспламеняется. Метан также является сильным парниковым газом. Биогаз содержит небольшое количество сероводорода, вредного и потенциально токсичного соединения в высоких концентрациях.

Источник: адаптировано из проекта Национального энергетического образования (общественное достояние)

В США нормы Закона о чистом воздухе требуют, чтобы на полигонах твердых бытовых отходов определенного размера была установлена ​​и эксплуатировалась система сбора и контроля свалочного газа.Некоторые свалки сокращают выбросы свалочного газа за счет улавливания и сжигания или сжигания свалочного газа. При сжигании метана в свалочном газе образуется CO2, но CO2 не является таким сильным парниковым газом, как метан. Многие свалки собирают и обрабатывают свалочный газ для удаления CO2, водяного пара и сероводорода и используют его для выработки электроэнергии или продажи в качестве заменителя природного газа.

По оценкам Управления энергетической информации США (EIA), в 2019 году около 257 миллиардов кубических футов (Bcf) свалочного газа было собрано на 336 U.S. свалки и сжигаются для выработки около 10,5 миллиардов киловатт-часов (кВтч) электроэнергии, или около 0,3% от общего объема выработки электроэнергии коммунальными предприятиями США в 2019 году.

Биогаз от очистки сточных вод и промышленных сточных вод

Многие муниципальные очистные сооружения и производители, такие как бумажные фабрики и предприятия пищевой промышленности, используют анаэробные варочные котлы как часть своих процессов обработки отходов. Некоторые очистные сооружения и промышленные предприятия собирают и используют биогаз, произведенный в анаэробных варочных котлах, для нагрева варочных котлов, что усиливает анаэробный процесс сбраживания и уничтожает патогены, а некоторые используют его для выработки электроэнергии для использования на предприятии или для продажи.По оценкам EIA, в 2019 году 65 таких предприятий по переработке отходов в Соединенных Штатах произвели в общей сложности около 1 миллиарда кВтч электроэнергии.

Анаэробные варочные котлы на очистных сооружениях Линкольна, Небраска

Источник: Линкольн, правительство Небраски (защищено авторским правом)

Анаэробный варочный котел на молочной ферме

Источник: Университет штата Мичиган (защищен авторским правом)

Использование биогаза из отходов животноводства

Некоторые молочные фермы и животноводческие хозяйства используют анаэробные варочные котлы для производства биогаза из навоза и подстилки из коровников.Некоторые животноводы закрывают свои навозные пруды (также называемые навозными лагунами ), чтобы улавливать биогаз, который образуется в лагунах. Метан, содержащийся в биогазе, можно сжигать для обогрева воды и зданий, а также в качестве топлива в дизельных генераторах для выработки электроэнергии для фермы. По оценкам EIA, в 2019 году 25 крупных молочных и животноводческих предприятий в Соединенных Штатах произвели в общей сложности около 224 млн кВтч (или 0,2 млрд кВтч) электроэнергии из биогаза.

Последнее обновление: 4 ноября 2020 г.

Что такое биогаз? Руководство для начинающих | Домашний биогаз

Биогаз — это вид биотоплива, который производится естественным путем при разложении органических отходов.Когда органические вещества, такие как пищевые отходы и отходы животноводства, распадаются в анаэробной среде (среде, в которой отсутствует кислород), они выделяют смесь газов, в первую очередь метана и диоксида углерода. Поскольку это разложение происходит в анаэробной среде, процесс производства биогаза также известен как анаэробное сбраживание.

Анаэробное сбраживание — это естественная форма преобразования отходов в энергию, которая использует процесс ферментации для разложения органических веществ. Навоз, пищевые отходы, сточные воды и сточные воды — все это примеры органических веществ, которые могут производить биогаз путем анаэробного сбраживания.Из-за высокого содержания метана в биогазе (обычно 50-75%) биогаз легко воспламеняется, поэтому производит темно-синее пламя и может использоваться в качестве источника энергии.

Экология биогаза

Биогаз известен как экологически чистый источник энергии, поскольку он одновременно решает две основные экологические проблемы:

1. Глобальная эпидемия отходов, при которой каждый день выделяется опасный уровень газообразного метана.

2. Использование ископаемых видов топлива для удовлетворения глобального спроса на энергию.

Преобразовывая органические отходы в энергию, биогаз использует элегантную тенденцию природы перерабатывать вещества в производственные ресурсы. Производство биогаза восстанавливает отходы, которые в противном случае загрязнили бы свалки; предотвращает использование токсичных химикатов на очистных сооружениях и экономит деньги, энергию и материалы за счет обработки отходов на месте. Более того, использование биогаза не требует добычи ископаемого топлива для производства энергии.

Вместо этого биогаз превращает проблемный газ в более безопасную форму.Более конкретно, метан, содержащийся в разлагающихся отходах, превращается в диоксид углерода. Газообразный метан примерно в 20–30 раз больше улавливает тепло, чем диоксид углерода. Это означает, что когда гниющая буханка хлеба превращается в биогаз, ее воздействие на окружающую среду будет примерно в 10 раз меньше, чем если бы ее оставили гнить на свалке.

Биогазовые котлы

В отличие от выпуска газа метана в атмосферу, биогазовые варочные котлы представляют собой системы, которые перерабатывают отходы в биогаз, а затем направляют этот биогаз, чтобы можно было продуктивно использовать энергию.Существует несколько типов биогазовых систем и установок, которые были разработаны для эффективного использования биогаза. Хотя каждая модель отличается в зависимости от входа, выхода, размера и типа, биологический процесс преобразования органических отходов в биогаз является единообразным. В биогазовые дигестеры поступают органические вещества, которые разлагаются в варочной камере. Камера для разложения полностью погружена в воду, что делает ее анаэробной (бескислородной) средой. Анаэробная среда позволяет микроорганизмам разрушать органический материал и превращать его в биогаз.

Полностью натуральное удобрение

Поскольку органический материал разлагается в жидкой среде, питательные вещества, присутствующие в отходах, растворяются в воде и образуют богатый питательными веществами отстой, обычно используемый в качестве удобрения для растений. Эти удобрения производятся ежедневно и, следовательно, являются высокопродуктивным побочным продуктом анаэробного сбраживания.

Биологический распад

Для производства биогаза органические вещества ферментируются с помощью бактериальных сообществ.Четыре стадии ферментации переводят органический материал из исходного состава в состояние биогаза.

1. Первая стадия процесса разложения — стадия гидролиза. На стадии гидролиза нерастворимые органические полимеры (например, углеводы) расщепляются, что делает их доступными для следующей стадии бактерий, называемых ацидогенными бактериями.

2. Ацидогенные бактерии превращают сахара и аминокислоты в углекислый газ, водород, аммиак и органические кислоты.

3. На третьем этапе ацетогенные бактерии превращают органические кислоты в уксусную кислоту, водород, аммиак и углекислый газ, а на последней стадии — метаногены.

4. Метаногены превращают эти конечные компоненты в метан и двуокись углерода, которые затем можно использовать в качестве горючей зеленой энергии.

История биогаза

Этот анаэробный процесс разложения (или ферментации) органических веществ происходит повсюду вокруг нас в природе и продолжается очень давно.Фактически, бактерии, которые расщепляют органический материал до биогаза, являются одними из самых старых многоклеточных организмов на планете. Использование биогаза человеком, конечно, не происходит так далеко, однако некоторые неофициальные данные прослеживают первое использование биогаза ассирийцами в 10 веке и персами в 16 веке. Совсем недавно 20-й век привел к возрождению как промышленных, так и малых биогазовых систем.

В 18 веке фламандскому химику Яну Баптизу ван Гельмонту стало ясно, что при разложении органических веществ образуется горючий газ.Вскоре после этого Джон Далтон и Хамфри Дэви пояснили, что этим горючим газом был метан. Первый крупный завод по анаэробному сбраживанию был построен в 1859 году в Бомбее. Вскоре после этого, в 1898 году, Великобритания применила анаэробное сбраживание для преобразования сточных вод в биогаз, который затем использовался для освещения уличных фонарей. В течение следующего столетия анаэробное сбраживание в основном использовалось как средство очистки городских сточных вод. Когда в 1970-х годах цены на ископаемое топливо выросли, популярность и эффективность промышленных установок для анаэробного сбраживания возросли.

И Индия, и Китай начали разработку небольших биогазовых реакторов для фермеров примерно в 1960-х годах. Цель состояла в том, чтобы уменьшить энергетическую бедность в сельских районах и сделать более чистые виды топлива для приготовления пищи более доступными в отдаленных районах. Около одной трети мирового населения по-прежнему использует дрова и другую биомассу для получения энергии, вызывая разрушительные проблемы для здоровья и окружающей среды. (Ссылка на сообщение в блоге о развивающихся странах).

В Индии популярная модель известна как варочный котел с плавающим барабаном, а предпочтительная биогазовая модель в Китае называется варочным котлом с фиксированным куполом.

С тех пор биогазовые установки для семейного отдыха приобретают все большее внимание и популярность как средство сокращения бытовых отходов и как средство обеспечения чистой возобновляемой энергией семьи во всем мире. За последние 15 лет страны по всему миру внедряют программы по биогазу, чтобы сделать как домашние биогазовые системы, так и более крупные установки для анаэробного сбраживания доступными, эффективными и удобными. Поскольку свалки незаконно перегружаются, а выбросы метана создают все более тревожные проблемы, преимущества использования биогазовых систем для преобразования отходов в энергию становятся все более актуальными и важными.

Многие виды использования биогаза:

Многочисленные варианты использования биогаза: Биогаз можно производить из различных типов органических веществ, поэтому существует несколько типов моделей для биогазовых реакторов. Некоторые промышленные системы предназначены для очистки: городских сточных вод, промышленных сточных вод, твердых бытовых и сельскохозяйственных отходов.

Мелкомасштабные системы обычно используются для переваривания отходов животноводства. А новые системы для семейного отдыха предназначены для переваривания пищевых отходов. Полученный биогаз можно использовать несколькими способами, в том числе: газ, электричество, тепло и транспортное топливо.

Например, в Швеции сотни автомобилей и автобусов работают на очищенном биогазе. Биогаз в Швеции производится в основном на очистных сооружениях и на свалках.

Еще один пример разнообразного использования биогаза — завод First Milk. Один из крупнейших производителей сыра в Великобритании строит завод по анаэробному сбраживанию, который будет перерабатывать остатки молочных продуктов и превращать их в биометан для газовой сети. Новые заводы по анаэробному пищеварению, подобные этим, с увлекательными историями появляются каждый день!

Малые биогазовые системы

Мелкомасштабные или семейные биогазовые установки чаще всего встречаются в Индии и Китае.Однако спрос на такие устройства стремительно растет во всем мире благодаря более продвинутым и удобным технологиям, таким как HomeBiogas. Поскольку современный мир производит все больше и больше отходов, люди стремятся найти экологически безопасные способы обращения с мусором.

Традиционные системы, обычно используемые в Индии и Китае, ориентированы на отходы животноводства. Из-за нехватки энергии в сельской местности в сочетании с избытком навоза биогазовые установки очень популярны, полезны и даже меняют жизнь.Во многих развивающихся странах биогазовые установки даже субсидируются и поддерживаются правительством и местными министерствами, которые видят разнообразие выгод, получаемых от использования биогаза. Помимо получения газа на кухне из экологически чистых возобновляемых источников энергии, многие семьи широко используют побочные продукты удобрений, которые вырабатываются биогазовыми метантенками.

В африканских странах некоторые пользователи биогаза даже получают прибыль, продавая побочный продукт биогаза, производимый биогазовыми системами. Этот био-суспензия отличается от жидких удобрений, которые производятся ежедневно.Биологическая суспензия относится к наиболее разложившейся стадии органического вещества после того, как оно было расщеплено в системе. Биошлам опускается на дно биогазовой системы и с помощью современных устройств, таких как HomeBiogas, легко сливается после накопления (обычно это ежегодный процесс). Этот биошлам на самом деле представляет собой насыщенный питательными веществами ил, который приносит много пользы почве и может повысить продуктивность огородов.

Биогаз — это технология, которая имитирует способность природы отдавать.Биогазовые установки промышленного и семейного размера становятся невероятно популярными и актуальными в современном мире. По мере роста сферы применения и повышения эффективности биогаз может оказать значительное влияние на сокращение выбросов парниковых газов. В качестве чистого источника энергии и возобновляемого средства обработки органических отходов биогаз применим как в слаборазвитых, так и в промышленно развитых странах.

Определение биогаза — что такое производство биогаза? Это устойчиво?

Что такое биогаз? Краткое определение

Биогаз — это вид биотоплива, получаемого естественным путем при разложении органических веществ.Когда это органическое вещество подвергается воздействию окружающей среды без кислорода, они освобождают смесь газов. Хотя в основном выделяются метан (от 50 до 75%, в зависимости от количества углеводов, присутствующих в смеси) и диоксид углерода, другие газы также выделяются в меньших количествах.

Поскольку производство биогаза происходит в отсутствие кислорода, этот процесс также называют анаэробным сбраживанием. Проще говоря, существует процесс ферментации, который разрушает органические вещества, превращая то, что когда-то было отходами, в источник энергии, который можно использовать для нагрева, охлаждения, приготовления пищи или для регулярного производства электроэнергии после сгорания.

Что такое биогаз? Видео

Какие органические вещества используются в биогазе?

Как мы уже говорили выше, то, что в основном используется для производства биогаза и помещается в ферментер (специальный контейнер), это:

• Пищевые отходы
• Отходы животноводства
• Шлам с очистных сооружений
• Навоз и полевая биомасса от сельского хозяйства
• Другие биоразлагаемые побочные продукты промышленных предприятий, таких как бойни

Производится ли биогаз естественным путем? Производят ли животные, как коровы, биогаз?

Да, производство биогаза может происходить естественным путем в экосистемах.Либо на рисовых полях, либо на свопах, либо на дне океанов, рек или озер, где отложения подвергаются анаэробным условиям.
Животные тоже могут производить биогаз, особенно метан. Жвачные животные, такие как коровы, олени, овцы, верблюды или ламы, также могут выделять метан в процессе пищеварения, производя пищу в рубце (части желудка этих животных).

Этапы промышленного производства биогаза

Согласно Gasum, процесс производства биогаза работает следующим образом:

1. Биологические отходы измельчают на более мелкие кусочки и суспендируют, чтобы подготовить их к анаэробному процессу разложения.Под суспендированием подразумевается добавление жидкости к биоотходам для облегчения их переработки.
2. Микробам необходимы теплые условия, поэтому биологические отходы нагревают примерно до 37 ° C.
3. Фактическое производство биогаза происходит путем анаэробного сбраживания в больших резервуарах в течение примерно трех недель.
4. На заключительной стадии газ очищается (повышается) за счет удаления примесей и диоксида углерода.

Энергия биогаза и окружающая среда

Биогаз (и биомасса тоже) часто называют CO2-нейтральным источником энергии, который просто утилизирует этот CO2 в биосфере.Это происходит потому, что CO2, выделяемый во время фазы сжигания биогаза, — это тот же самый CO2, который растения в биомассе поглотили во время фотосинтеза, чтобы создать органическое вещество.

В то же время производство энергии с помощью биогаза также может снизить выбросы парниковых газов. Фактически, модельные расчеты показывают , что сбраживание навоза на биогазовой установке снижает выбросы парниковых газов примерно на 5%. 0,3 и 0,6 кг CO2-экв. / Кг органического вещества для навозной жижи свиней и крупного рогатого скота соответственно.При равном соотношении навозной жижи крупного рогатого скота и свиней с содержанием сухого вещества 10 и 5% и сухого вещества 75%, это соответствует сокращению выбросов парниковых газов прибл. 26 кг CO2-экв. / М3 произведено биогаза.

На самом деле, поскольку биогаз используется для замены угля или нефти, во всем мире будет использоваться меньше нефти, а выбросы CO2 снизятся, поскольку мировой спрос на энергию из ископаемых видов топлива снизится. То же самое касается транспортных целей и замены дизельного топлива или бензина.

Производство биогаза путем анаэробного сбраживания также имеет значительные преимущества по сравнению с другими формами производства биоэнергии, и оно было оценено как одна из наиболее энергоэффективных и экологически чистых технологий для производства биоэнергии.Однако это не означает, что энергия биогаза полностью чиста. По сравнению с другими источниками энергии, особенно с ископаемым топливом, это, безусловно, лучшее решение с экологической точки зрения. Однако, если культуры выращиваются специально для использования в производстве биогаза, это пустая трата почвы, энергии и пестицидов. И если бы отходы крупного рогатого скота не существовали в таких больших количествах, это, в первую очередь, означало бы меньше парниковых газов.

Подводя итог, важно, чтобы производство биогаза (возобновляемой энергии) сохранялось и начало становиться неотъемлемой частью экономики.Это отличное решение, позволяющее использовать энергетический потенциал остатков, и оно способствует переработке питательных веществ и органического углерода. Это способ привести человеческий образ жизни в соответствие с естественным и сделать нашу экономику более замкнутой.

Изображение предоставлено биогазу на Shutterstock

Введение в биогаз и биометан — Перспективы биогаза и биометана: перспективы органического роста — Анализ

Производство биогаза в мире было неравномерным, поскольку оно зависит не только от наличия сырья, но и от политики, поощряющей его производство и использование.На Европу, Китайскую Народную Республику (далее «Китай») и США приходится 90% мирового производства.

Европа на сегодняшний день является крупнейшим производителем биогаза. Германия — безусловно, крупнейший рынок, на котором сосредоточено две трети мощности биогазовых установок Европы. Энергетические культуры были основным сырьем, которое поддерживало рост биогазовой промышленности Германии, но в последнее время политика в большей степени сместилась в сторону использования пожнивных остатков, последовательных культур, отходов животноводства и улавливания метана со свалок.Другие страны, такие как Дания, Франция, Италия и Нидерланды, активно продвигают производство биогаза.

В , Китай, , политика поддержала установку бытовых варочных котлов в сельских районах с целью расширения доступа к современной энергии и чистому топливу для приготовления пищи; на эти варочные котлы сегодня приходится около 70% установленной мощности по биогазу. Было объявлено о различных программах в поддержку установки более крупных когенерационных установок (т. Е. Установок, производящих как тепло, так и электроэнергию).Кроме того, в конце 2019 года Китайская национальная комиссия по развитию и реформам выпустила руководящий документ, посвященный индустриализации биогаза и его модернизации до биометана, поддерживая также использование биометана в транспортном секторе.

В США основным путем получения биогаза был сбор свалочного газа, на который сегодня приходится почти 90% производства биогаза. Также растет интерес к производству биогаза из сельскохозяйственных отходов, поскольку на домашние животноводческие рынки приходится почти треть выбросов метана в Соединенных Штатах (USDA, 2016).Соединенные Штаты также занимают лидирующие позиции в мире по использованию биометана в транспортном секторе благодаря поддержке как штата, так и федерального правительства.

Около половины оставшейся продукции приходится на развивающиеся страны Азии, в частности Таиланд и Индия . Вознаграждение через Механизм чистого развития (МЧР) было ключевым фактором, поддерживавшим этот рост, особенно в период с 2007 по 2011 год. Развитие новых биогазовых проектов резко упало после 2011 года, поскольку стоимость кредитов на сокращение выбросов, предоставленных в рамках МЧР, упала.Таиланд производит биогаз из потоков отходов производства крахмала маниоки, биотопливной промышленности и свиноферм. Индия намерена построить около 5000 новых заводов по производству сжатого биогаза в течение следующих пяти лет (GMI, 2019). Аргентина и Бразилия также поддержали биогаз через аукционы; В Бразилии большая часть продукции производится со свалок, но есть потенциал и от барды, побочного продукта производства этанола.

Четкое представление о сегодняшнем потреблении биогаза в Африка осложняется отсутствием данных, но его использование было сконцентрировано в странах с конкретными программами поддержки.Некоторые правительства, такие как Бенин, Буркина-Фасо и Эфиопия, предоставляют субсидии, которые могут покрывать от половины до всех инвестиций, в то время как многочисленные проекты, продвигаемые неправительственными организациями, предоставляют практические ноу-хау и субсидии для снижения чистых инвестиционных затрат. В дополнение к этим субсидиям в некоторых странах были достигнуты успехи кредитные механизмы, в частности недавняя договоренность о сдаче в аренду в Кении, которая профинансировала почти половину установок варочного котла в 2018 году (ter Heegde, 2019)

Определение биогаза от Merriam-Webster

био · газ | \ Bī-ō-ˌgas \

: смесь метана и диоксида углерода, полученная при бактериальном разложении органических отходов и используемая в качестве топлива.

Биогаз — обзор | Темы ScienceDirect

4.6 Утилизация биогаза

Биогаз в основном состоит из метана и углекислого газа, но он также содержит водяной пар и следы азота, сероводорода и других газов. Точный состав зависит от источника биомассы и технологии, используемой для производства и / или извлечения биогаза. Энергия в биогазе поступает из метана — при его сгорании выделяется тепло и выделяются несгоревшие и дымовые газы (например, H ₂ , CO). Биогаз содержит на 30-40% меньше метана (об. / Об.), Чем природный газ, полученный из ископаемого топлива, и, следовательно, имеет пропорционально более низкую теплотворную способность.Однако концентрация метана в биогазе, производимом на некоторых предприятиях, может достигать 70%. Самая высокая концентрация метана и производство биогаза обычно достигаются с помощью систем AD (в отличие от систем утилизации свалочного газа), потому что рабочие параметры строго контролируются и обычно вводится высокопрочное, высокоэнергетическое сырье.

В настоящее время наиболее широко используемые технологии производства энергии, которые подходят для использования в сочетании с установкой анаэробного совместного переваривания для преобразования производимого метанового газа в тепло и / или электричество, включают: комбинированное производство тепла и электроэнергии (ТЭЦ), поршневые двигатели, газовые турбины, микротурбины и т. Д. и топливные элементы, хотя топливные элементы все еще считаются новой технологией.Большинство предприятий по анаэробному перевариванию, которые преследуют цель выработки энергии, подпадают под классификацию объекта распределенного производства энергии, в отличие от традиционно используемой модели централизованной электростанции. Распределенные технологии производства возобновляемой энергии становятся идеальным подходом для включения малых возобновляемых источников энергии в основную энергосистему.

Несколько технологий сравниваются в таблице 4.5. Как показано, поршневые двигатели обладают хорошей эксплуатационной эффективностью и конкурентоспособными по стоимости, но имеют низкую топливную гибкость, высокие затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание и высокие выбросы.Стоимость топливных элементов, работающих на биогазе, то есть фосфорной кислоте и расплавленном карбонате, все еще очень высока. В последнее время возрос интерес к варианту объединения систем AD с твердооксидными топливными элементами (ТОТЭ) из-за их относительно высокой рабочей температуры (номинально 800 ° C), что делает их более устойчивыми к примесям топлива (Cozzolino et al., 2017; Rayner et al., 2017; Rillo et al., 2017).

Таблица 4.5. Сравнение существующих технологий комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ) для биогаза

	Газовые турбины	Микротурбины	Поршневые двигатели	Топливные элементы
700–200 кВт 902 Капитальные затраты (долл. США)	1100–2000	800–1500	1000–5000
Затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание (долл. США / кВт-ч)	0.006–0,011	0,008–0,02	0,008–0,025	0,03–0,04
Электрический КПД (%)	22–36	25–35	22–45	40–60		Выбросы (NOx, SOx, CO 2 , PM и т. Д.)	Существенное	Умеренное	Существенное	Низкое
Гибкость топлива	Удовлетворительное	Удовлетворительное	Высокая

Источники : EERE, 2017.Топливные элементы. Управление энергоэффективности и энергоэффективности Возобновляемая энергия; energy.ca.gov., 2017. Vol. 2017, Энергетическая комиссия Калифорнии; Fuelcells.org., 2017. Топливные элементы 2000, Vol. 2017. http://hfcarchive.org/fuelcells/; USEPA, 2007. Каталог технологий комбинированного производства тепла и энергии на основе биомассы. Агентство по охране окружающей среды США.

В исследовании, проведенном в Соединенном Королевстве, бытовые пищевые отходы были собраны и включены в полномасштабный варочный котел для пищевых отходов (900 м ³ полный реактор смешанного резервуара), из которого собирался биогаз и использовался для производства электроэнергии с использованием Блок комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ) мощностью 195 кВт с предполагаемой эффективностью электрического преобразования 32% при работе на полной мощности и потенциалом рекуперации тепла 53%.Электроэнергия, произведенная блоком ТЭЦ, а также импорт и экспорт в сеть, были измерены. Потребность станции в электроэнергии рассчитывалась следующим образом: счетчик генератора ТЭЦ + счетчик импорта сети — счетчик экспорта сети. Часть тепла, произведенного на ТЭЦ, была повторно включена в процесс (Banks et al., 2011).

Что такое биогаз? | Desotec

Введение: Что такое биогаз?

Биогаз производится путем анаэробного сбраживания (AD) или ферментации органических веществ, включая органические фракции бытовых и промышленных отходов, навоз, осадок сточных вод, энергетические культуры, биоразлагаемые отходы на свалках или любое другое биоразлагаемое сырье в анаэробных условиях.В промышленно развитых странах биогаз производится во время анаэробного сбраживания (AD) органических субстратов в крупномасштабных биогазовых метантенках . Биогаз также производится во время анаэробной деградации на свалках и затем называется свалочным газом.

Анаэробный реактор

Биогаз в основном содержит метан и диоксид углерода, а также небольшие количества других газов и микроэлементов, таких как сероводород, аммиак, силоксаны, кислород, меркаптаны и т. Д.Газ обычно насыщен водой. Валоризация биогаза обычно происходит в газовых турбинах или двигателях внутреннего сгорания, соединенных с генератором переменного тока. Типичная мощность биогаза составляет 1 МВт / 500 Нм³ / ч. В зависимости от конечного использования, источника сырья и местных законодательных требований по охране окружающей среды необходимы различные этапы обработки биогаза .

Что такое биогаз: состав

Во время анаэробного сбраживания органический материал расщепляется в несколько этапов различными типами микроорганизмов.Конечные продукты — это газ, содержащий в основном метан и диоксид углерода, называемый биогазом; и суспензия или твердая фракция, состоящая из того, что осталось от расщепленного субстрата, называемая дигестатом. Состав биогаза и выход биогаза будут зависеть от состава субстрата, используемого во время анаэробного сбраживания.

Компоненты	Бытовые отходы	Осадки очистных сооружений сточных вод	Сельскохозяйственные отходы
Ch5% об.	50-60	60-75	60-75
CO2% об.	30-40	20-30	20-30
h3O% об.	6 (при 40 ° C)	6 (при 40 ° C)	6 (при 40 ° C)
N2% об.	0-5	0–1	0–1
O2% об.	<1	<0,5	<0,5
H 2 S, силоксаны, ароматические соединения, H 2 и т. Д.	Остаток

Таблица1 Состав биогаза

Комплексные биогазовые решения от DESOTEC с активированным углем

Для повышения качества сырого биогаза газ обычно очищают от нежелательных веществ, таких как сероводород, кислород, азот, вода и твердые частицы. Основная причина этого — предотвратить коррозию и механический износ оборудования, в котором используется биогаз.Активированный уголь DESOTEC является лидером в очистке биогаза в сельском хозяйстве и пищевой промышленности, на свалках и на муниципальных станциях очистки сточных вод. Очистка биогаза заключается в удалении соединений сероводорода и силоксанов из фильтруемой среды.

Ищете комплексное решение для обработки биогаза ? Обязательно свяжитесь с нами !

.