Для производства биогаза в перспективе должна использоваться конкретная смесь сырья в виде измельченной смеси, которая будет способствовать оптимальному выходу простейшего углеводорода (метана). Анаэробные биореакторы зависят от пищевых отходов, что значительно может способствовать улучшению состояния окружающей среды. Но при этом пищевые отходы и другая побочная продукция промышленности могут вызвать определенные сложности в стабильности получения необходимого газа, что невыгодно сегодня многим производствам. Тем не менее для аграриев базовое сырье (энергетические и сидеральные культуры) — отличное решение для дополнительного источника доходов на ферме в рамках севооборота для дальнейшей его ферментации и использования для выработки энергии.
- Что такое биогаз?
Биогаз и характеристики ферментации различных культур
Биогаз — это смесь горючих газов (55–75 % метана, 25–45 % углекислого газа и небольшого количества водорода), которую получают за счет метанового или водородного брожения биомассы. Он получается при микробиологическом анаэробном процессе, образуя органические соединения. Это один из альтернативных источников энергии и является одним из наиболее доступных видов альтернативного топлива для фермеров.
Ключевые условия производства биогаза:
- Анаэробные условия
- Влажная среда
- Оптимальная температура (35-40 ℃)
- Эффективное время брожения
- Оптимальный уровень pH
- Рассчитанная подача субстрата
- Подготовка сырья перед подачей в ферментатор
- Стабильность процесса без резких изменений
- Регулярное перемешивание
- Избежание попадания лишних веществ и материалов
Биогаз производится из разных биологических отходов, и от многих факторов зависит эффективность и концентрация самого газа. Это учитывается при выращивании разных энергетических культур. Для максимального выхода метана учитывается использование смеси сырья, которое продемонстрирует эффективное брожение, а также размеры и мощности завода.
Брожение в биореакторе осуществляется в течение 2-60 дней и зависит от конкретного вида сырья. Высокий уровень крахмала и сахара позволяет материалу ферментироваться быстрее, в отличие от сырья с высоким уровнем лигнина и целлюлозы. К примеру, энергетическая свекла будет храниться в биореакторе меньше, чем растительная масса зерновых культур или кукурузы. Сама же кукуруза достаточно эффективна в плане количества выделяемого метана, но это сырье выделяет газ медленнее.
Характеристики разных культур
| Урожайность сырья(т/га) | Выход зеленой массы | Сухое вещество(%) | Конверсия выхода биогаза(м3/т) | Метан(%) | Выход метана(м3/т) |
| Силос из энергетической кукурузы | 45-60 | 27-31 | 200 | 53 % | 105 |
| Засилосованная свекла | 70-100 | 22-24 | 180 | 55 % | 99 |
| Свежая свекла | 70-100 | 22-23 | 170 | 51 % | 86 |
| Растительная масса зерновых культур | 35-45 | 33-36 | 200 | 54 % | 108 |
| Гибридная рожь | 35-45 | 33-36 | 200 | 54 % | 108 |
| Силос из зерновых культур | 25 | 25-28 | 160 | 53 % | 90 |
| Силос из подсолнуха | 12 | 22-26 | 105 | 57 % | 60 |
| Навоз крупного рогатого скота | – | 8-10 | 24 | 40 % | 12 |
Преимущества и недостатки конкретного сырья
- Энергетическая кукуруза имеет высокий выход метана на гектар, ее легко хранить и загружать в реактор, но при этом у нее относительно медленное время удержания энергии.
- Энергетическая свекла имеет короткое время удержания в реакторе и наибольший возможный урожай на гектар. Среди недостатков стоит отметить необходимость в бережном хранении культуры.
- Зерновые имеют высокое содержание сухого вещества, но при этом выход газа на тонну массы на 20 % ниже, чем у другой растительной массы.
- Гибридная рожь отличается высокой урожайностью и большим содержанием сухого вещества. Подходит для засушливых регионов и хорошо сочетается с кукурузой. Но при каждом сборе урожая ее необходимо коротко сечь, что затрудняет процесс заготовки.
- Гной является отличным стартером и подходит для смеси компоста. Но при этом имеет низкий уровень выхода метана и не подходит для крупных заводов.
Самой эффективной смесью для получения максимального выхода метана считается кукуруза и растительная масса. Вместе с энергетической свеклой (10-30 %) можно добиться лучших результатов на выходе.
Стоит обязательно позаботиться о том, чтобы вязкость смеси не мешала надлежащему функционированию завода. “Мокрые” и “сухие” производства указывают в планах конкретное сырье для оптимального времени содержания и буферной способности.
Смеси сырья на основе сельскохозяйственных культур
| Пример смеси сырья | Выход метана, м3/т(зеленая масса) | Выход метана, м3/га(зеленая масса) |
| Кукуруза 100 % | 105 | 6300 |
| Кукуруза 90 % + Свекла 10 % | 100 | 6360 |
| Кукуруза 70 % + Свекла 30 % | 96 | 6480 |
| Кукуруза 70 % + Гибридная рожь 30 % | 112 | 5544 |
| Кукуруза 40 % + Гибридная рожь 30 % + Свекла 30 % | 106 | 5724 |
Синергия от свеклы имеет некоторые преимущества, но при этом европейская практика демонстрирует, что смеси растительной массы с кукурузой дают более высокий выход на тонну материала.
Кукуруза является самым популярным ресурсом для биогаза. У нее нет географических ограничений и при соблюдении рекомендованной плотности стояния для гибридов с оптимальным ФАО (индекс скороспелости) можно добиться необходимых результатов.
Упаковка и хранение силоса из кукурузы для биогаза
Кукурузный сенаж консервируют в специальных ямах и траншеях. Для укрытия используют силосную пленку, которая обеспечивает оптимальные условия для ферментации растительной массы (отсутствие доступа кислорода).
Для обеспечения максимальной эффективности и качества силосования хозяйства используют профессиональные многослойные пленки. Они защищают продукцию от проникновения воздуха, влаги и от негативных механических воздействий. Это прочные материалы с УФ-стабилизатором для возможности хранения массы до 24 месяцев.
Силосная пленка Siloflex от Манупакеджинг создана для надежного укрытия ям, траншей и курганов. Имеет многослойную структуру и высокие показатели прочности. Siloflex предлагает три пленки: ультратонкая (вакуумная), черная и боковая. Каждый материал выполняет свои функции для полноценной защиты и правильной ферментации кукурузного силоса.
Преимущества и особенности пленок Siloflex:
- Сертифицированный продукт
- Защита от УФ-излучений
- Высокая прочность на разрыв
- Длительная эксплуатация
- Идеальные анаэробные условия для силоса
- Защита от внешней среды
- Удержание СО2
- Контроль температуры верхнего шара
Многие хозяйства Украины и Европы используют этот материал для укрытия силосных ям. Для детальной консультации относительно продуктов Siloflex можно обратиться через форму обратной связи на сайте.
