Перспективы создания биоэнергетической индустрии переработки сельскохозяйственных отходов

Традиционные способы использования отходов животноводства и растениеводства, применяемые в настоящее время в сельском хозяйстве России, ограничиваются получением из них путем естественного перегнивания органических удобрений в виде перегноя. Свиноводческие отходы до сих пор не находят квалифицированного применения даже в виде удобрений и создают значительные экологические и технические сложности при их хранении и утилизации.

Расчетные данные показывают, что на территории России ежегодно образуется значительное количество отходов растениеводства и животноводства. Только отходы животноводства (около 650 млн т/г) по своей удобрительной ценности эквивалентны 65 % объема удобрений, необходимых для сельского хозяйства страны. Однако этот огромный потенциал используется не более чем на 25 %. При этом образующиеся отходы наносят значительный вред окружающей природной среде.

Одним из наиболее перспективных, если не сказать единственным, на сегодняшний день вариантом решения этой проблемы является биотехнологическая переработка сельскохозяйственных отходов в высококачественные экологически чистые удобрения и топливный биогаз.

В процессе сбраживания в анаэробных условиях отходы превращаются в высококачественные удобрения, в которых потери азота сокращаются с 50-60 % (при традиционном способе) до 1-2 %. При этом значительная часть трудно усвояемых соединений азота переходит в доступную для питания корневой системы растений форму, вследствие чего коэффициент использования азота достигает 80 % по сравнению с 25-30 % для перегноя. Одновременно с этим происходит полная минерализация фосфора и обеспечивается сохранность калия, за счет чего урожайность зерновых и картофеля повышается на 25-30 %, а многолетних трав с 28-30 до 45-50 ц/га. Помимо этого, высушенный и гранулированный биошлам содержит аминокислоты и витамины группы В и может быть использован в качестве кормовой добавки.

При метановом сбраживании отходов в условиях термофильного режима уничтожаются семена сорных растений и возбудители инфекционных заболеваний и фитофторы, что способствует очищению полей от сорняков, а также улучшению санитарно-гигиенического состояния животноводческих хозяйств.

Одновременно с получением удобрений из 1 т сухого навоза при оптимальных условиях можно получить 350 м3 метансодержащего (60-65 % СН4) биогаза, что в пересчете на одну голову крупного рогатого скота составляет около 2,5 м3/сут, а в течение года — 900 м3 газообразного экологически чистого топлива. В пересчете на традиционное моторное топливо одна корова кроме молока позволяет получать ежегодно около 600 л бензина.

Еще одним ценным видом продукции, которую можно получать из биогаза, является так называемый биометан. Использование биометана, получаемого путем очистки биогаза от СО2, в качестве газообразного топлива для двигателей внутреннего сгорания показало, что выброс токсичных веществ по сравнению с бензином снижается: по СО в 5-10 раз, оксидам азота в 1,5-2,5 раза.

Отсутствие технологий обеззараживания животноводческих отходов приводит не только к загрязнению окружающей природной среды, но и к распространению инфекционных заболеваний среди людей и животных. По данным ФАО, экономический ущерб, причиняемый болезнями скоту в разных странах, составляет: в Германии — 12,5; США — 15,4; Англии — 15,7; Франции — 15,1, а Италии даже 19,0 % от годовой стоимости продукции животноводства. Вероятно, что в России эти показатели не меньше.

За рубежом проблеме получения и использования биогаза уделяют большое внимание. В качестве сырья для получения биогаза используют навоз крупного и мелкого рогатого скота, свиной навоз и птичий помет, органические бытовые отходы, стоки городских канализаций и даже человеческие экскременты. Во многих странах мира имеется значительное количество мелких и крупных промышленных установок по производству биогаза и их количество постоянно увеличивается. Так, если в 1980 году таких установок по получению биогаза насчитывалось около 8 млн штук (с суммарной мощностью около 3 млрд м3/г), то в настоящее время эти показатели соответствуют производительности только одной страны — Китая.

Во многих странах мира эксплуатируется широкий спектр установок, перерабатывающих органические отходы: от индивидуальных фермерских хозяйств (2-3 животных) до биоэнергетических комплексов для крупных животноводческих хозяйств (до 110 тыс животных). Биогазовые установки для фермерских хозяйств обеспечивают их потребность в энергии на 100 % летом и на 50 % зимой. Производительность биоэнергетических комплексов позволяет обеспечивать тепло- и электроэнергией не только собственные нужды, но и реализовывать их другим потребителям.

Перечисленные факторы позволяют сделать вывод о значительном экономическом и экологическом эффекте от внедрения технологий биопереработки отходов животноводства и растениеводства в сельскохозяйственном секторе России.

Актуальность поставленной задачи обусловлена необходимостью улучшения экологического и энергетического положения, повышения социально-экономического уровня и качества жизни и перспективного развития агропромышленного комплекса России.

Решение данной проблемы возможно только на основе комплексного научно-обоснованного подхода и при безусловной поддержке на региональном и федеральном уровне. Создание индустрии биопереработки органических отходов должно быть ориентировано на конкретного потребителя и разрабатываться на основе комплексного анализа имеющихся объемов и региональной плотности распределения отходов, необходимой номенклатуры и типоразмеров, а также структуры и емкости рынка биоустановок и биоэнергетических комплексов.

Создание индустрии биотехнологической переработки сельскохозяйственных отходов позволит решить следующие взаимосвязанные проблемы:

1. Экологическую — обеззараживание отходов животноводства и растениеводства.
2. Экономическую — получение высококачественных удобрений.
3. Энергетическую — производство топливного биогаза, биометана и электроэнергии.
4. Социальную — обеспечение занятости населения при производстве, строительстве и эксплуатации биоустановок и биоэнергетических комплексов.

Дата публикации: 26.01.2012

Похожие записи:

• Расширение области применения возобновляемых источников энергии и биотехнологий в рамках частно-государственно партнёрства
• Энергоэффективность и альтернативная энергетика одна из основных точек роста российской экономики в целом
• Перспективы использования виэ в томской области
• Об управлении ростом «культурной биогеохимической» (по вернадскому) или «цивилизационной» энергии человечества в 21-м веке
• Применение метода дорожного картирования для развития возобновляемой энергетики красноярского края
• Концептуальный подход к формированию программ развития биотехнологий в регионе