РОЗДІЛ 27. Технології продуктування біогазу

Рівень pH (рівень кислотності) свинячого гною трохи нижче ніж гною худоби, в той час як курячий послід має найвищий рівень pH (містить крейду).

Зміст сирих волокон.

За змістом сирих волокон (клітковини), внаслідок раціону їх найбільше міститься в гною худоби. Сирі волокна можна добре розкласти лише після тривалого бродіння. Менш значними є відмінність у змісті сирого протешу і NFE (NFE – азотовмістні екстракти – такі вуглеводи як крохмаль і цукор). Обидва ці види речовин добре розкладаються мікроорганізмами. Сирий протеїн відповідає за зміст сірководню в біогазі. Високий вміст сирого протеїну часто пов'язано з дуже багатою на білок їжею. Азот хоча метановим бактеріям і не потрібен для виробництва газу, але потрібний для утворення їх власної клітинної субстанції (білка).

Сирий жир.

За рівнем вмісту сирого жиру свинячий гній має однозначно найвищі показники. Оскільки жир за високого вмісту енергії та легкої до розпаду має дуже високий вихід газу, можна припустити, що свинячий гній краще підходить для виробництва біогазу, ніж курячий послід і гній худоби. На жаль ця перевага більш ніж згладжується в основому низьким змістом СВ і високим вмістом води.

Вихід газу.

Орієнтовні дані по виходу газу з різних видів сир'я наведені в таблиці 27.19. Гній худоби має найгірші показники по виходу газу. Велика рогата худоба, як жуйні тварини, завдяки особливій флорі шлунка, що містить серед інших і метанові бактерії, а також довгому кишковому тракту і сильному подрібненню легко переварюваних речовин, споживає значну кількість сірої клітковини. Цей недолік гною худоби вирівнюється, однак, високим вмістом сухої субстанції. Свиня, як і людина, відома своїм поганим переварюванням корму, що викликано однокамерним шлунком і коротким кишечником. Тому вихід газу істотно вище ніж у худоби через те, що гній містить безліч нерозчинених поживних речовин. Кури, як і всі птахи, мають короткий апарат перетравлення, що обумовлює їх малу вагу. Перетравлювання є неповним. У посліді міститься ще велика кількість утілізуючихся субстанцій. Тому послід дає найбільший вихід газу. У першу чергу він настільки багатий сухою масою, що, як правило, його необхідно розбавляти водою. Високий вміст N може викликати проблеми з біологічним процесом. Суміш гною худоби, свиней і курей допомагає уникнути недоліків калу окремих видів тварин. Деякі біогазові установки на цьому успішно працюють. Внаслідок спеціалізації в сільському господарстві багато біогазових установок завантажуються гноєм одного виду тварин; в основному це худоба (молочні корови, м'ясні бики, молодняк худоби). Менша кількість установок працює на гною відгодівельних свиней, і лише кілька споживають курячий послід. Використовуючи екскременти одного виду тварин можна мати його різний склад;

• гній молочних корів більш рідкий ніж у молодого худоби або м'ясних биків;

• гній молодої худоби в порівнянні з гноєм м'ясних биків дає на 10 % менше виходу газу через меншої інтенсивності в годівлі, гній молочних корів має значно менший вихід газу порівняно з гноєм биків;

• свіноматки краще засвоюють корм ніж відгодівельні свині, тому гній свиноматок дає на 10 % менше газу ніж гній відгодівельних свиней;

Незалежно від виду тварин чужорідні речовини в субстраті можуть принести проблеми. Гній худоби містить залежно від годування такі частинки корму як ірава, сіно і силос або навіть підстилку. Ці речовини спливають у гної і у випадку неправильного перемішування утворюють плаваючу корку, яка може бути настільки товстою і сплутаною, що їх важко розділити. Крім того при годуванні травою варто врахувати, що глина, пісок або навіть каміння, що потрапляють прямо або через шлунок тварин в гній, таким же чином можуть іуди проникати частинки металу у вигляді шурупів або шматочків від сільськогосподарських машин. Свинячий гній має схильність до утворення осадку, в першу чергу, якщо з нього осідають неперетравлене лушпиння кукурудзи або зерна. Якщо перемішування відбувається неналежним чином, з часом можуть утворитися шари товщиною в кілька дециметрів, від яких можна буде позбутися лише за допомогою кирки. Курячий послід містить пір'я, які схильні до утворення плаваючою корки, в той же час, послід курей містить внаслідок особливостей годівлі велику кількість крейди і піску, тому слід врахувати також випадання осаду.

Відновлювана сировина - енергетичні рослини.

З використанням рослинних культур в біогазових установках, сільськогосподарське виробництво отримало абсолютно новий напрям: якщо раніше сільське господарство в Німеччині і Європі займалося виробництвом продуктів харчування і кормів, то зараз все більшу кількість площ віддається під енергетичні рослини, використовувані в біогазових установках. Часто вирощування енергетичних рослин вважають окремою галуззю виробництва і для деяких фермерів вона є головним джерелом доходу. В якості енергетичних рослин, придатних для використання в біогазових установках, в принципі, можуть виступати лише кілька видів вирощуваних на полях культур. У реальності в основному мова йде про тих культурах, які після переробки в біогазових установках набувають більш високу ринкову вартість. Установки, що використовують лише поновлювану сировину і гній для вироблення електроенергії, отримують за вироблену електроенергію фінансове заохочення. Вихід газу.

З точки зору виходу газу кращий результат дають субстрати з високою концентрацією енергії: відходи зерна, буряк і картопля. Вихід метану, що досягається з їх допомогою може доходити до 350 - 380 л / кг органічного сухого субстрату. Крім цього є велика група, що складається зі свіжої трави, бадилля буряка, силосу трави, кукурудзи та зернових рослин, вихід метану з яких становить від 270 до 330 л / кг органічного сухого субстрату. Самий малий вихід газу нижче 200 л / кг органічного сухого субстрату має солома. Таким чином її можна порівняти з гноєм худоби. В цілому, енергетичні рослини мають швидше малі коливання, так що узагальнюючи, теоретичний вихід газу з енергетичних рослин становитиме 300 л метану на кг органічного сухого субстрату з коливанням ± 30 %.

Істотно більшу різницю проявляють енергетичні рослини при розрахунку виходу з гектара. Якщо вихід з гектара помножити на специфічний вихід метану, то вийде продуктивність метану з одиниці площі для конкретного виду культури. Найвищий вихід метану з сухої маси ми маємо зі буряка і врожайних силосних сортів кукурудзи, який може становити понад 6000 м3 СН4/га. Miscanthus як багаторічна культура хоч і дає хороший урожай біомаси від 200 центнерів / га, але низький вихід метану знижує продуктивність площ до рівня трав і силосу з усіх рослин, що мають у середньому вихід від 4000 м3 метану / га. Зерно і бульби хоч і мають високий особливий вихід газу, але якщо перенести його на вироблену площ, то він буде складати 3000 м3/га, що все таки нижче ніж силос з цілої рослини.

Таблиця 27.20

Вихід газу

Таблиця 27.21.

Вміст субстрату в різних видах енергетичних рослин

їм просто бракує кількості біомаси всієї рослини. Проміжні культури мають найменший виход з площ, нижче 2000 м3 CH4/га, це пов'язано з коротким вегетаційним періодом.