Заодно с природой биогаз: перейдем на свое топливо

Традиционные виды топлива (уголь, нефтепродукты, газ) год от года дорожают. Как тут не задуматься над использованием других энергоносителей, в частности биогаза! Для производства этого горючего газа используется то, что принято называть сельскохозяйственными отходами: навоз, не нашедшая использования продукция растений, животные жиры и т. п. Но чтобы его получить, нужно соорудить биогазовую установку.
Работают микробы
Биогаз образуется в результате метановой ферментации биомассы (всего того, что образуют в процессе роста и развития животные и растения). Ферментация происходит под воздействием метаногенных микроорганизмов. В биогазовых установках как основное сырье используют навоз и навозную жижу. Биогаз из навоза крупного рогатого скота содержит 55— 75% метана, свиней — 70—80%, птицы — 60—80%. В составе биогаза есть также углекислый газ (25—45%), водород (1—3%), кислород (0,5—1%), сероводород и азот (1—5%).
Из навоза от одного животного крупного рогатого скота молочного направления можно получить за сутки до 1 м3 биогаза, скота мясного направления — 0,35 м3, теленка — 0,15 м3, свиноматки с приплодом — 1,3 м3, свиньи на откорме — 0,12—0,28 м3, птицы — 0,01 м.3 основного сырья может происходить самостоятельно. Вспомогательное сырье — растительные отходы, органические продукты, остатки пищи и др. — добавляют в основное сырье с целью увеличения продуктивности биогазовой установки. Однако это требует резервуара больших размеров, а значит, дороже обойдется его сооружение. Кроме того, в установках для смешанной ферментации может образовываться пена. Правда, этот процесс можно предупредить, интенсивно перемешивая сырье или уменьшив долю в нем вспомогательного сырья.
Эффективная ферментация органического сырья проходит:в бескислородной атмосфере, которую можно создать в герметичных камерах (метантенках);в присутствии метаногенных микроорганизмов (Bacillus perfringens.), которые развиваются только в бескислородной среде при слабощелочной реакции ( рН 6—8) и температуре 6—70 °С. Эти бактерии прививают путем добавления в сбраживаемую массу уже ферментированного субстрата.
При температуре ниже 6 °С выделение метана прекращается. С повышением температуры скорость процесса и количество метана возрастают. Так, при температуре 30 °С выделение биогаза происходит в 12 раз быстрее, чем при 10 °С.
В комфортных условиях
Реакция ферментации происходит с выделением небольшого количества теплоты. Однако ее недостаточно для поддержания оптимальной температуры (30—35 °С) в зоне реакции. Для подогрева биомассы используют полученный в метантенке биогаз. При более высокой температуре реакция идет быстрее, однако на подогрев метантенков потребуется столько газа, что установка может быть неэффективной.
При низкой температуре окружающей среды теплоты от сжигания биогаза бывает недостаточно для успешного протекания реакции, поэтому резервуары метантенков должны иметь хорошую теплоизоляцию. Процесс ферментации весьма длительный. При температуре в метантенке 35—45 °С и прочих оптимальных условиях биомасса разлагается на 90—95% за 35—45 суток. Температуру биомассы нужно поднимать не более чем на 1 °С в сутки, иначе бактерии не успеют приспособиться к меняющимся условиям.
Внимание! Антибиотики, препараты защиты растений, попавшие в метантенк, могут приостановить работу бактерий по выработке метана.
Важным условием успешной ферментации биомассы является периодическое перемешивание, которое способствует выравниванию температуры по всему ее объему и предотвращает возникновение корки на ее поверхности. Для этого резервуары оборудуют мешалками. С этой целью можно также нагнетать в резервуар снизу биогаз, пузырьки которого хорошо перемешивают массу, разрушая корку на ее поверхности.