Бесплатный биогаз, или Биотехнология для свинофермы

Новости в области экологии

Модератор: Raccoon

Аватара пользователя
johnbob
Administrator
Сообщения: 2501
Зарегистрирован: 11 июл 2006, 02:52
Откуда: Владиговносток
Благодарил (а): 20 раз
Поблагодарили: 54 раза

Бесплатный биогаз, или Биотехнология для свинофермы

Сообщение johnbob » 30 апр 2015, 05:33

Изображение       
Что мы получаем со свинофермы?

С одной стороны, конечно, полезную продукцию — в виде окороков и отбивных. Этой стороны мы, однако, касаться здесь не будем, поскольку, как следует из заголовка, намерены рассказывать о биотехнологии, а такая продукция и без всякой биотехнологии хороша.

К сожалению, есть у свинофермы и другая сторона, совсем не аппетитная, но, увы, не менее существенная. Кроме мяса здесь производятся еще и отходы, причем в количестве, во много раз большем. Суточный привес одной свиньи на откорме измеряется сотнями граммов, а навоза от той же свиньи за те же сутки — пять-восемь килограммов. Современный свинокомплекс, где счет поголовья идет на десятки тысяч, производит огромные количества навоза.

Навоз всегда считался ценным удобрением. Но это, так сказать, классический навоз, по преимуществу конский или коровий, да еще щедро сдобренный соломой из подстилки.

На современной свиноферме навоз совсем другой. Подстилки там и в помине нет — навоз смывают водой, количество стоков от этого увеличивается во много раз, а концентрация сухих веществ — тех, в которых и заключена удобрительная ценность навоза,— уменьшается до нескольких процентов.

Все это гигантское количество жижи приходится где-то хранить — хотя бы от осени до весны, в период, когда удобрения не вносят, Выдерживать навоз нужно еще и для того, чтобы обезвредить всегда присутствующих в нем патогенных микробов, яйца гельминтов и семена сорняков, которые после внесения в почву немедленно пойдут в рост. В итоге, например, в латвийском совхозе «Огре», где и свиней-то всего 20 тысяч с небольшим, пришлось запроектировать навозохранилища объемом 80 тысяч кубометров — даже при трехэтажной высоте они заняли бы целый гектар, а стоили бы почти столько же, сколько сам свинокомплекс. К тому же очень трудно предотвратить просачивание такого жидкого навоза в землю, в подземные воды, в реки. Да и атмосферу он загрязняет зловонием.,. Обезвреживание навозных стоков, особенно со свинокомплексов, превратилось в серьезную проблему в масштабе всей страны.

Одно из решений этой проблемы предложил Институт микробиологии им. А, Кирхенштейна АН Латвийской ССР. И не только предложил, но и внедряет в производство в том самом совхозе «Огре», о котором мы только что упомянули.

ЗАМЕЧАТЕЛЬНОЕ СООБЩЕСТВО

Один микробиологический способ обезвреживания навоза, да и любых других органических остатков, известен давно — это компостирование. Отходы складывают в кучи, где они под действием микроорганизмов-аэробов понемногу разлагаются. При этом куча разогревается примерно до 60 ° С и происходит естественная пастеризация погибает большинство патогенных микробов и яиц гельминтов, а семена сорняков теряют всхожесть.

Но качество удобрения при этом страдает: пропадает до 40 % содержагцегося в нем азота и немало фосфора. Пропадает и энергия, потому что впустую рассеивается тепло, выделяющееся из недр кучи, - а в навозе, между прочим, заключена почти половина всей энергии, поступающей на ферму с кормами. Отходы же от свиноферм для компостирования просто не годятся: слишком они жидкие

Но возможен и другой путь переработки органического вещества — сбраживание без доступа воздуха, или анаэробная ферментация. Именно такой процесс происходит в природном биологическом реакторе, заключенном в брюхе каждой буренки, пасущейся на лугу. Там, в коровьем преджелудке, обитает целое сообщество микробов. Одни расщепляют клетчатку и другие сложные органические соединения, богатые энергией, и вырабатывают из них низкомолекулярные вещества, которые легко усваивает коровий организм. Эти соединения служат субстратом для других микробов, которые превращают их в газы в углекислоту и метан. Одна корова производит в сутки до 500 литров метана; из общей продукции метана на Земле почти четверть — 100—200 млн. тонн в год! — имеет такое «животное» происхождение.

Метанообразующие бактерии — во многом весьма замечательные создания. У них необычный состав клеточных стенок, совершенно своеобразный обмен веществ, свои, уникальные ферменты и коферменты, не встречающиеся у других живых существ. И биография у них особая — их считают продуктом особой ветви эволюции.

Примерно такое сообщество микроорганизмов и приспособили латвийские микробиологи для решения задачи — переработки отходов свиноферм. По сравнению с аэробным разложением при компостировании анаэробы работают медленнее, но зато гораздо экономнее, без лишних энергетических потерь. Конечный продукт их деятельности — биогаз, в котором 60—70 % метана,— есть не что иное, как концентрат энергии: каждый кубометр его, сгорая, выделяет столько же тепла, сколько килограмм каменного угля, и в два с лишним раза больше, чем килограмм дров.

Во всех прочих отношениях анаэробная ферментация ничуть не хуже компостирования. А самое важное — что таким способом прекрасно перерабатывается жидкий навоз со свинофермы пройдя через биореактор, эта зловонная жижа превращается в прекрасное удобрение.

ЭКОЛОГИЯ ПЛЮС НЕМНОГО ТЕПЛА

Опытная установка, производящая биогаз, вот уже четыре года работает на одной из свиноферм совхоза «Огре». Научные основы технологии для нее разработали в Институте микробиологии им. А. Кирхенштейна, а проект сделали в совхозе. («У вас есть свое КБ?» — спросил автор у зам. директора совхоза В. С. Дуброве киса. «Какое КБ?— ответил он.— Сам сидел и рисовал...») Рядом стоит еще один реактор, импортный, пущенный в прошлом году . В общем, как считают в совхозе, можно было обойтись и без импорта: зачем тратить валюту на то, что вполне можно делать своими силами?

Оба реактора, объемом по 75 кубометров каждый, перерабатывают все отходы с фермы на 2500 свиней, давая совхозу остро необходимое всякому хозяйству высококачественное удобрение и по 300— 500 кубометров газа в сутки.

«Для нас дело не в биогазе,— говорит В. С. Дубровекис.— Если бы речь шла только о нем, мы бы и браться не стали. Главное — то, что это единственная технология переработки и обеззараживания отходов свиноводства, которая себя окупает».

Не газом окупает, а экологическим благополучием: иначе пришлось бы строить и навозокранилища, и очистные сооружения, тратить большие деньги и очень много энергии. Кроме того, совхоз получает хорошее удобрение: в нем нет, как в свежем навозе, семян сорняков, способных прорасти, а значит, меньше надо расходовать гербицидов. Опять-таки, экологическая выгода. Биогаз же — как бесплатное приложение: приятно, но не обязательно

Именно поэтому не так просто подсчитать экономическую эффективность подобных разработок. Обычно считают как раз по биогазу. затраты такие-то, газа получено столько-то, соответствующее количество солярки стоит столько-то. Получается в общем тоже выгодно, но сроки окупаемости не рекордные...

Тут есть еще одна тонкость. Бактерии метанового брожения в отличие от аэробов при компостировании сами тепла не выделяют, а работают они только в тепле. Для одних, термофильных, нужно поддерживать температуру около 55 °С, для других, мезофильных — около 37 ° С. Вопрос о том, какой вариант лучше, еще не решен, и даже в Институте микробиологии существуют разные мнения. Возглавляющий это направление исследований академик АН Латвийской ССР М. Е. Бекер считает, что термофильный процесс эффективнее, а лаборатория биотехнических систем, которой руководит кандидат технических наук А. А. Упит, стоит за мезофильный. Но так или иначе, в нашем климате реактор большую часть года приходится подогревать. И если в жаркой Индии и Китае, где биогазовые установки насчитывают миллионами, такой проблемы не возникает, то в совхозе «Огре» на это уходит в среднем около половины биогаза, полученного за год. Это, естественно, ухудшает показатели экономической эффективности, если считать только по сэкономленному топливу. Но даже в таких условиях остающегося биогаза хватает, чтобы обеспечить треть энергетических потребностей фермы: тут и отопление, и горячая вода.

Конечно, картина получилась бы совершенно иная, если бы к энергетическому эффекту прибавить еще эффект экологический, переведя его в рубли. Но как это сделать, пока еще, кажется, не знает никто.

Во всяком случае, можно сказать одно: работников совхоза «Огре» результаты первого опыта вполне устраивают, и они намерены расширять дело. В этом году начнется строительство биогазовой установки для большого совхозного свинокомплекса — уже не на 2500, а на 20 ООО голов. Ожидается, что эта установка, даже если считать только по газу, окупится за 5—6 лет. И гигантские навозохранилища, о которых говорилось в начале статьи, строить не придется.

ОТ ТПФ ДО СЕМЕЙНОГО БИОРЕАКТОРА

Переработка отходов животноводства — лишь одно из многих направлений исследований, которые ведутся в Институте микробиологии им. А. Кирхенштейна. Еще много интересного и поучительного увидел автор и в его лабораториях, и в хозяйствах — совхозе «Огре» и колхозе «Узвара», где опробуются институтские разработки. И обо всем собирался написать.

В первую очередь — о создаваемых здесь биотехнологических методах производства кормов. В том числе о прошедшей уже производственную проверку несложной, доступной любому хозяйству технологии получения кормового белка из травяного сока с минимальными затратами энергии. И об усовершенствовании процессов силосования и сенажирования, которое позволяет не Просто консервировать корма, но и обогащать их питательными веществами. И об исследованиях по биоконверсии соломы и других богатых целлюлозой отходов. В общем, о всех направлениях, входящих в научно-техническую программу «Трансформация продуктов фотосинтеза» (сокращенно — «ТПФ»), которую вот уже больше десяти лет разрабатывает институт в сотрудничестве с многими научными учреждениями. Генеральная линия программы ТПФ — внедрение в агропромышленный комплекс не просто отдельных биотехнологических процессов, но целых биотехнических систем, что позволит в максимальной степени использовать растительное сырье, резко снизить затраты энергии в сельскохозяйственном производстве, сделать его экологически чистым и безотходным,,.

Но автор успел рассказать лишь об одной части этой программы, а отведенное ему место уже на исходе. Так что придется оставить все это до следующего случая.

Однако, заканчивая разговор о биогазе, нельзя не упомянуть хотя бы вкратце еще об одной идее, над которой работают в Институте микробиологии им. А. Кирхенштейна. Это концепция интегрированной системы переработки отходов и энергоснабжения жилого комплекса, а проще говоря, создания экологически замкнутого хозяйства, которое не будет загрязнять окружающую среду никакими отходами и к которому не нужно будет подводить ни электричества, ни газа: всю необходимую энергию дадут ему солнечный коллектор, тепловые насосы и, конечно же, биореактор, где будут перерабатываться канализационные стоки и отходы. До воплощения этой идеи в жизнь, правда, еще далеко, но архитектор М. Я. Лиспа уже подготовила несколько вариантов эскизного проекта такого экологического домика — получилось красиво...

А один из центральных элементов этой системы — «биореактор для семейной фермы», как его неофициально называют в институте,— уже сейчас может построить для себя каждый желающий.

А. ИОРДАНСКИЙ (Химия и жизнь, 1988 №01)
Чисто там - где убирают

Аватара пользователя
Мастер рекламы
Контактная информация:

Полезная информация

Непрочитанное сообщение EcoAdv »



Вернуться в «Новости»

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: CommonCrawl [Bot] и 0 гостей

Экология и безопасность в техномире : Отказ от ответственности