Сировина для біогазу

Для біогазової енергетики сировина - це все. Ну, або — майже все.
Отримувати біогаз можна практично з будь-яких органічних речовин. Хоча, залежно від походження, називатися він може по-різному: просто біогаз, звалищний газ або синтез-газ.

В Європі біогаз отримують з багатьох видів сировини. На думку експерта з біогазу Юрія Епштейна, в Україні цей асортимент значно менший. Поки що.

Сировину можна класифікувати дуже по-різному. Давайте для простоти розділимо її на 2 категорії: «платна» і «безкоштовна».

Платна – така, що коштує грошей, причому немалих.
Безкоштовна – така, що потрібно платити, аби її позбутися.

Платна – це зазвичай сировина рослинного походження, яку потрібно виростити, зібрати й заготовити. Або – просто зібрати й заготовити. Таку сировину можна купити, можна — виростити (заготовити) самому. Якщо, звичайно, є власні (орендовані) землі, необхідні техніка, навички й бажання. В такому випадку вона обійдеться дешевше. В Україні таким видом сировини є силосна кукурудза, яка за останні роки значно подорожчала і середня врожайність зеленої маси якої становить не більше 25 тонн з гектара. Спроби знайти їй гідну альтернативу тривають, хоча поки безуспішно. Наприклад, була спроба використовувати цукрове сорго («Миронівський Хлібопродукт», «Екопрод»). Результат: біогазу - менше, проблем із заготівлею силосної маси - куди більше. Зараз дехто навіть експериментує з амарантом. Прогноз, на мій погляд, невтішний. Значно більший потенціал має нехарчова сировина 2 покоління - солома. Вона також дуже недешева, проте містить значну  кількість (в перерахунку на тонну) органічної сухої речовини, що є  джерелом біогазу. -. Але і тут є свої підводні камені,  основний з яких  — логістика та необхідна для руйнування лігніну структури непроста попередня підготовка.

Отже, основні й потенційні види платної сировини рослинного походження:

• силосна кукурудза;
• цукрове сорго;
• цукровий буряк;;
• солома зернових культур.

Цукрові буряки в цьому переліку опинилися не випадково, оскільки широко використовуються в країнах ЄС через свою високу врожайність і значний показник виходу біогазу. Для цукрових заводів буряк може слугувати  резервною сировиною в роки несприятливих умов для виробництва цукру. Це має свою специфіку (очищення від бруду і каменів, заготівля), з якою успішно справляються багато європейських інжинірингових компаній.

Платна сировина зазвичай використовується  як ко-субстрат до безкоштовної сировини тваринного походження для стабілізації процесів ферментації та, переважно, для підвищення економічної ефективності біогазових комплексів.

Використання платних видів сировини як моно-субстратів неефективне  ні з технологічної, ні з економічної точок зору.

До безкоштовних видів сировини належать такі категорії органічних продуктів (відходів), як:

• тваринництво;
• відходи підприємств харчової промисловості;
• органічна фракція муніципальних побутових відходів (від населення, підприємств торгівлі та побутового обслуговування);
• органічний осад з водоочисних споруд;
• органічна фракція з полігонів ТПВ.

Відходи тваринництва – це відходи великих ферм ВРХ, свинокомплексів та птахоферм. Відразу обмовлюся, що для середніх і невеликих таких господарств будівництво біогазових комплексів в Україні поки що є економічно недоцільним. Що буде завтра – невідомо, хоча саме для таких господарств у багатьох країнах світу їх уряди створили найбільш сприятливі умови для будівництва невеликих біогазових установок. У нас же їх створюють хіба що нечисленні умільці, повідомлення про яких час від часу з’являються на сторінках окремих видань.

Основні види відходів тваринництва:

• коров'ячий гній;
• свинячий гній;
• курячий послід птахокомплексів м'ясного напрямку;
• курячий послід птахокомплексів яєчного напрямку.

Кожен із цих видів відходів має свою специфіку.
Свинячий гній зазвичай має найвищу вологість (~ 5 %) і, відповідно, найнижчий вміст органічного сухої речовини, з якої в процесі анаеробної ферментації і витягується біогаз. Менш вологим (~ 12 %) є коров'ячий гній. Більше органічної речовини міститься в курячому яєчному посліді (~ 25 %). Найбільше органіки у змішаному з підстилкою бройлерному курячому посліді (~ 30 %).

Найпростішим для отримання біогазу і найменш з усіх екологічно шкідливим є коров'ячий гній. Особливість системи травлення жуйних тварин зумовлює наявність у гною розвинених колоній анаеробних бактерій, відсутніх в інших видів тварин і необхідних для проходження процесів розкладання органічних речовин в безповітряному середовищі біогазових реакторів. Частина пахучих летючих з'єднань розпадається в шлунку корів у процесі перетравлення корму, внаслідок чого коров'ячий гній менш пахучий, ніж свинячий і пташиний послід. І якщо ферми ВРХ є найбільшими в сільському господарстві джерелами викидів парникового газу метану, то свинокомплекси і птахоферми у великій кількості виділяють аміак, сірководень і близько 300 інших токсичних летючих сполук (сечова і гіпурова кислоти, сечовина, складні ефіри, феноли, крезол та багато іншого). Зміст високих концентрацій фосфору й азоту при розміщенні на полях призводить до зараження ґрунтових вод, водойм і питних джерел. А патогенна флора, що міститься в таких відходах, потрапляє при цьому в ґрунт, а потім — у деякі харчові продукти людей і тварин.

Анаеробна ферментація в біогазових комплексах вважається для таких видів сировини найбільш ефективним методом утилізації, дозволяючи позбавитися від витрат на утилізацію і, як приємний додатковий бонус, отримувати в деяких випадках чималий додатковий дохід.

Підприємства харчової промисловості:

• цукрові заводи;
• спиртзаводи;
• м'ясокомбінати;
• пивзаводи;
• молокозаводи.

Усі вони отримують свої відходи, що мають різний енергетичний потенціал і особливості, про які поговоримо далі. Але є і спільне: усі ці відходи - надзвичайно токсичні та вимагають застосування надзвичайних заходів для їх утилізації. Перелік таких заходів вкрай обмежений, а саме — переробка для подальшої реалізації  як  продукти з доданою вартістю, з організацією відповідних виробництв і, зрозуміло, з великими капіталовкладеннями. На які сьогодні, з різних причин, мало хто готовий.

Альтернатива, до якої сьогодні часто вдаються – нелегальний вивіз і слив злив відходів, розкидання або закопування в різних місцях, таких як навколишні поля, ліси, річки та озера.

І так буде відбуватися доти, поки ціна за знищення природи не перевищить вартості вживання необхідних заходів.

Число свідомих власників згаданих підприємств значно поступається кількості несвідомих. До таких можна безпомилково віднести всі працюючі спиртзаводи, м'ясокомбінати, переважну частину підприємств молочної промисловості. Великі пивзаводи («Сан Бев  Україна», «Карлсберг»), щоправда, утилізують свої відходи (дробину) за допомогою анаеробної ферментації.

Окремої розмови заслуговують цукрові заводи. Їх відходи - цукровий жом -  як  сировина для отримання біогазу займає проміжне місце між вищезгаданими «платними» і «безкоштовними» категоріями.

З одного боку, ці відходи для підприємства безкоштовні і, без відповідної переробки, дуже токсичні та мають вкрай обмежений збут як корми для довколишніх ферм ВРХ. З іншого, їх кількість і потенціал щодо вироблення біогазу дозволяють отримувати високий додатковий прибуток, що часом перевищує прибуток від виробництва цукру.

Саме цим пояснюється той факт, що на кінець 2018 року для роботи на цукровому жомі побудовані 4 і в стадії активного будівництва перебувають ще 4 біогазові комплекси, загальна встановлена потужність яких перевищить 40 МВт.

З іншого боку, в Україні працює близько 40 цукрових заводів, частина з яких також про біогаз подумує та зважує усі за і проти. Зупиняють – необхідні високі капітальні витрати, відсутність беззаставного кредитування і небажання ризикувати. Тим більше, що існує більш проста альтернатива - глибоке пресування, сушка, гранулювання. Безумовно, отримання біогазу - набагато більш економічно ефективне, проте вимагає більш складних і затратних рішень.

Кілька слів про спиртзаводи. Спиртова барда - украй токсичний продукт, з якого можна виготовляти широкий спектр цінних продуктів глибокої переробки або виробляти біогаз. Що вигідніше? Тут уже потрібні детальні економічні розрахунки, тож однозначного рецепта немає.

Та, зрозуміло, приватизація, без якої немислимі будь-які інвестиції.

І, нарешті, численні молокозаводи і сир заводи, які мають велику кількість відходів у вигляді молочної сироватки, яку, переважно, просто зливають у стічну каналізацію. Оскільки контролюючі органи, з усім зрозумілої причини, просто закривають на це очі, що сльозяться..

Отже, підбиваємо підсумок. Кому в Україні сьогодні вигідно будувати біогазові комплекси.

Поза конкуренцією – великі полігони побутових відходів,   у товщі яких вже є біогаз, тож потрібні значно менші капітальні витрати, і терміни окупності проектів рідко перевищують пару років. Їх залишається усе менше.

На другому місці цукрові заводи, з їхніми величезними кількостями також безкоштовної сировини.

На третьому місці - гігантські тваринницькі комплекси.

Усі інші підприємства на сьогодні - в зоні турбулентності, обумовленої недостатньо ефективною політикою стимулювання з боку держави.