Биогаз - продукт анаэробной ферментации | AccordБиогаз - продукт анаэробной ферментации

Биогаз - продукт анаэробной ферментации

Два основных продукта анаэробной ферментации - это возобновляемый источник энергии биогаз и дигестат - органическое удобрение, применение которого, как правило, регулируется соответствующим национальным законодательством.

Биогаз может использоваться по - разному. Его можно сжигать без дальнейшей переработки для получения пара, горячей воды и /или электроэнергии. Можно очищать до биометана и замещать им природный газ, закачивая в газовые магистрали или используя в качестве моторного топлива.

Дигестат, как правило, используется в качестве органических удобрений, поскольку содержит весь спектр питательных веществ, имеющихся в исходных органических субстратах. . Хотя может также использоваться для последующего приготовления компоста и в качестве кормовых добавок для сельскохозяйственных животных.

С экономической точки зрения, для средних ( 0,3-1,0 Мвт) ) и больших (> 1,0 Мвт) биогазовых комплексов в Украине 2018 года из биогаза наиболее целесообразно производить электрическую энергию и продавать ее государству по существующему зеленому тарифу. 
Для строительства небольших биогазовых установок основным мотивирующим фактором может быть вопрос оптимальной утилизации токсичных органических отходов и независимость от внешнего энергоснабжения.

Полноценное использование дигестата анаэробной ферментации в качестве органического удобрения требует квалифицированного с ним обращения на стадиях производства, хранения и внесения.

Возможность использоваться в качестве удобрения обычно регулируется национальным законодательством и определяется, в первую очередь, содержанием различных веществ и микрорганизмов, вредных для человека, растений и животных. К ним относятся тяжелые металлы (Pb, Cr, Cd, Hg), патогенная микрофлора (бактерии сальмонеллы, нематоды, стафилококков, микобактерий, стрептококков и др.), семена сорняковых растений и химические вещества, содержащиеся в средствах для дизенфекции и ветеринарных преппаратах, в различных промышленных пищевых добавках и др.

Наиболее ценными для использования в качестве удобрений являются продукты анаэробной ферментации отходов животноводства, поскольку содержат весь набор макро- и микро-элементов, имевшихся в исходных кормах.

В процессе переваривания животными усваивается лишь небольшая их часть, а большая выделяется в составе экскрементов. Исследования показали, что в них содержится от 55% до 95% количества исходного азота и большая часть фосфора и калия. Определяющими факторами при этом являются устройство системы пищеварения и используемая диета. Дополнительными - вид, порода и возраст животных.

Количества питательных веществ в дигестате полностью отображают их состав в исходном сырье, однако в процессе анаэробной ферментации происходят химические реакции, изменяющие химическую структуру соединений, в которых они содержатся. При этом меняется также уровень их доступности (возможность усвояемости растениями). Так, некоторая часть органического азота в процессе ферментации переходит в аммонийную (минеральную) форму и доля аммонийного азота увеличивается, хотя общее количество азота в дигестате не изменяется и такое же, как в исходном сырье. Именно аммонийный азот усваивается растениями сразу после внесения. Нужно учитывать, что сразу после внесения на поверхность почвы часть аммонийного азота улетучивается в атмосферу. Поэтому его полезность (усвояемость растениями) во многом зависит от времени и способа внесения.
Если вносить дигестат, как и любое другое удобрение, во времена года, когда растения испытывают низкую потребность в питательных веществах ( осенью и зимой), это может привести к их потерям и просачиванию в почву и грунтовые воды. Проведенные Канадским правительством полевые исследования через 2 года после внесения показали лишь незначительные потери азота, если дигестат вносился в почву весной. И, наоборот, количество азота, которое вымывалось дождями, было в несколько раз выше при осеннем внесении.
Таким образом, важно не только знать состав дигестата, но и правильное время его использования.

Еще одним существенным фактором полноценного использования дигестата является правильное его хранение. Дигестат производится в течение всего года и хранить его следует до времени интенсивного роста растений.
Для небольших биогазовых станций, перерабатывающих относительно небольшие количества исходного сырья, это не представляет особой проблемы. Проблемой это является для больших биогазовых комплексов, на которых объемы дигестата составляют десятки и сотни тысяч тонн. 
Возьмем, например, действующие биогазовые комплексы таких агрохолдингов, как Мироновский Хлебопродукт, Астарта, Украина - 2001. Куда деваются сотни тысяч тонн жидкого дигестата, не знает никто. Скорее всего, круглый год вывозятся на собственные поля. Благо, они у них имеются. Насколько это рационально? У меня имеются обоснованные сомнения. Результат? В атмосферу выделяются большие количества метана, двуокиси углерода, соединений азота. Не будучи усвоенными растениями, азот и фосфор попадают в грунтовые и подземные воды, нанося вред людям и экологии. Если я не прав, то готов извиниться, но не ранее, чем увижу собственными глазами герметически укрытые сооружения, будь то лагуны, пометохранилища или другие специальные сооружения.

Разумеется существуют специальные технологии, позволяющие очищать жидкий дигестат до качества технической воды, которую можно безопасно использовать для собственных нужд или сливать в местные водоемы. Но они очень дороги и редко используются даже за рубежом.

Во время хранения дигестат, в отличие от жидкого навоза, не образует на поверхности твердую корку. Поэтому для минимизации потерь аммония его рекомендуется накрывать плавающим слоем пластиковых материалов или измельченной соломы толщиной 10-20 см. Еще лучшим способам является накрытие емкостей для хранения жидкого дигестата воздухонепроницаемыми мембранами. В некоторых странах (Германия, Дания и Австрия) для сокращения выбросов метана на это даже выделяются специальные субсидии.

Часто дигестат после ферментации разделяют на твердую и жидкую фракции. Для этого используются различные методы сепарации (ленточные и винтовые пресса и декантеры).
Твердая фракция имеет обычно 25-35 % сухого вещества, имеет порошкообразную консистенцию и хранится до внесения в крытых хранилищах. Занимает умеренный объем и требует экономически оправданной логистики. 
При отсутствии необходимых площадей может подвергаться дальнейшей сушке и даже грануляции. В случае проведения сертификации и грамотной маркетинговой стратегии может стать ликвидным продуктом на внутреннем рынке органических удобрений