Внедрение биогазовых технологий в Кыргызстане

Рассматривается история развития биогазовых технологий, выгоды от внедрения данных технологий в Кыргызстане в области энергосбережения, роста производства сельскохозяйственной продукции. 

История биогазовых технологий. XVII веке до нашей эры в Китае, Индии  и Персии использовали примитивные биогазовые технологии. Систематические научные исследования биогаза начались в XVIII веке нашей эры. В 1764 году  Бенджамин Франклин провел эксперимент, в ходе которого он смог поджечь поверхность заболоченного озера в Нью-Джерси, США. Научное обоснование образования воспламеняющих газов в болотах и озерных отложениях дал Александр Вольта (1776 г.), установив наличие метана (СН4) [1]. Влияние температуры на количество выделяемого газа получил Попов в 1875 году. По его данным речные отложения начинают выделять биогаз при температуре около 60С. С увеличением температуры до 500С, количество выделяемого газа значительно увеличивается, не меняясь по составу: 65% метан, 30% углекислый газ, 1-4 % сероводород и другие газы. В.И. Омельянский исследовал процесс анаэробного брожения и участвующие в нем бактерии [2]. В1881-1895 годы проводились опыты по использованию биогаза для обогрева помещений и освещения улиц. В Бомбее

биогаз использовался в качестве моторного топлива. Немецкие ученные Имхофф и Бланк в 1914-1921гг. запатентовали ряд нововведений, которые заключались во введении постоянного подогрева емкостей. В 30 годы 20 столетия Буксвелл провел успешные эксперименты с навозом и другими органическими отходами. Первый крупномасштабный завод по производству биогаза был построен в 1911 году в английском городе Бирменгеме.  Вырабатываемый  биогаз  использовался  для  производства электроэнергии.

Первая биогазовая установка для переработки твердых отходов объемом 10 м3 была разработана Исманом и Дюселье и построена в Алжире в 1938 году[1].

Сегодня биогазовые технологии стали стандартом очистки сточных вод и переработки сельскохозяйственных и твердых отходов и используются в большинстве стран мира. В Финляндии, Швеции и Австрии доля энергии биомассы достигает 15-20% от всей потребляемой энергии [3]. В Англии с помощью биогаза еще в 1940 году удалось покрыть все энергозатраты в сельском хозяйстве. Прогноз роста вклада биомассы как источника возобновляемой энергии в мире, предполагает достижения 23,8 % от общего потребления энергии к 2040 году. К 2015 году ЕС планирует довести этот вклад до 12 %.

Экологические выгоды. Увеличение присутствия в атмосфере парниковых газов (метан, углекислый газ и закись азота) приводит к увеличению температуры земли, изменению климата. Благодаря сбору и переработки навоза и других органических отходов путем анаэробного брожения происходит уменьшение выбросов парниковых газов. Поскольку при этом метан используется для получения тепла и энергии, а биоудобрение улучшает экологическое состояние посевных площадей. Кроме того, использование биогазовых технологий снижает потребление дров и бензина.  Известно, что использование 1м3 биогаза вместо 1,3 кг дров снижает выбросы углекислого газа на 2,6 кг. Снижение выбросов углекислого газа за счет замены использования 1 дм3 бензина на 1м2 биогаза составляет около 1,6 кг. Снижение выбросов метана от переработки от 1 тонны навоза составляет 90 кг эквивалента углекислого газа [4]. Следовательно, снижение выбросов метана более эффективно, чем снижение выбросов углекислого газа.

Количество эмиссий метана от сельского хозяйства составляет около 33% от глобальных выбросов метана, связанных с деятельностью человека. При этом к животноводству соответствует около 21 %, выращиванию риса 12%. Точное количество эмиссий метана зависит от типа животных, их корма и систем хранения навоза. Например, в развитых странах эмиссии от молочных животных составляет 0,32 м3 метана на килограмм сухих навозных веществ, а в развивающих-0,25м3.

Потенциал снижения выбросов парниковых газов в Кыргызстане оценивается следующими цифрами – при переработке 5 514 264 тонн навоза в год (это расчетное выделение навоза всеми видами животных в Кыргызстане в год) с помощью биотехнологий будет предотвращен выброс 214 605 000м3 метана в атмосферу.

Широкое внедрение биогазовых технологий в сельскохозяйственный сектор экономики Кыргызстана позволит эффективного и устойчивого снижения нагрузок на окружающую среду.

Внедрение биогазовых технологий. Широкомасштабное внедрение биогазовых технологий требует учета взаимосвязанных факторов: климатических, социальных, экономических и экологических. А также государственной поддержки.

Природные особенности Кыргызстана связаны с горами. Понижение атмосферного давления и температуры воздуха на 100 м соответственно составляет 0,5-0,6 мм.рт.ст. и 0,60С. Кроме того, с увеличением высоты растет количество осадков.

Средне годовая температура в Кыргызстане ниже +150С и биогазовые установки без прогрева и изоляции не могут выдавать биогаз в круглый год. Наиболее эффективно внедрение установок, в реакторе которых поддерживается мезофильная или термофильная температура. Расчетные показатели биогазовых установок (БУ), работающих в мезофильном режиме, рекомендованные для фермерских хозяйств Кыргызстана приведены в таблице 1 

Таблица 1 – Показатели биогазовых установок

   Показатели биогазовых установок

Анализ таблицы 1 показывает, что установки с объемом реактора до 5 м3 окупается чуть более чем за один год, а установки с объемами реакторов более 10м3 окупаются за несколько месяцев работы. Расчетная стоимость установки без стоимости земли составляет 115-120 долларов США на 1м3 реактора. 35-40% общей стоимости составляет стоимость металлического реактора. Стоимость установки на единицу объема реактора снижается с увеличением объема реактора. Для условий Кыргызстана, где предусмотрены установки с подогревом, экономически более выгодно строить установки большего размера.

Потенциал биоудобрений в Кыргызстане. Расчет годового накопления навоза В Кыргызской Республике, исходя из минимального количества навоза и 85% влажности на одно животное приведены в таблице 2.

Таблица 2 – Накопление навоза в Кыргызской республике

 Накопление навоза в Кыргызской республике

Потребность республики в навозе как органическом удобрении при норме   внесения 40 тонн на гектар. Составляет 57 млн.тонн. Как видно из таблицы 2, имеющееся в республике поголовье скота и птицы обеспечивает накопление порядка 5,5 млн.тонн навоза в год. То есть потребность в органическом удобрении за счет навоза покрывается на сегодняшний день лишь на 9,6%.

Переработанный навоз на биогазовых установках может удовлетворить потребности сельского хозяйства республики в органических удобрениях. Поскольку переработка тонны навоза дает одну тонну жидких органических удобрений. Норма внесения которых- от 1 до3 тонн на гектар. То есть переработка отходов животноводства в Кыргызстане позволит получить около 5,51 млн.тонн жидких органических удобрений в год, что покрывает потребность республики в органическом удобрении.

Заключение.

Внедрение биогазовых и энергосберегающих технологий в Кыргызстане обеспечит эффективный рост производства сельскохозяйственной продукции, улучшение жизненного уровня сельского населения и экологической ситуации в республике. Кроме того использование биоудобрений снижает зависимость от внешних поставок минеральных удобрений и создает внешнюю экономию.

 

Литература

  1. Biogas Works, 2012, biogasworks.com
  2. Некрасов В.   Микробиологическая   анаэробная   конверсия   биомассы,    2011,рукопись.
  3. Е. Martinot «Renewables 2005», 2005, Global Status Report, Worldwatch
  4. Итоги учета скота и домашней птицы по категориям хозяйств, в разрезе областей, районов и городов КР. Национальный статистический комитет КР, 2011, -Бишкек.
Фамилия автора: Н.Ы. Темирбаева
Год: 2013
Город: Алматы