Ефективні добрива та біогаз два в одному
Біогазові установки демонструють рекордну для технологічного обладнання окупність – 1-2 роки, а застосування зброженого залишку як добрива обіцяє справжній прорив у підвищенні врожайності.
У Європі щонайменше половини всіх птахоферм опалюються біогазом. В Індії з 1981 року було встановлено 3,8 млн. малих біогазових установок. У Китаї діє близько 20 млн. біогазових установок (як правило, побутових). Їхнє застосування дозволяє замінити 10,9 млн. тонн умовного палива.
Отримання біогазу, можливе в установках різних масштабів, особливо ефективно на агропромислових комплексах, де існує можливість повного екологічного циклу. Сировиною для біогазу служать всілякі органічні відходи: гній тварин і птахів, відходи боєнь, консервних заводів, м'ясопереробних підприємств тощо.
Альтернативною базою для виробництва біогазу та добрив є рослинництво. У Європі із 15 тис. біогазових станцій половина працюють на кукурудзяному силосі. В Австрії кукурудзу для біогазових установок вирощують навіть у горах. І зЩороку площ під енергетичні культури стає дедалі більше. Якщо підприємство не має відходів, але є великі земельні площі, рослинництво може стати дуже ефективним джерелом сировини. З погляду виходу газу практично всі зелені рослини у свіжому чи силосованому вигляді дають високі результати.
Силосна кукурудза на сьогоднішній день — один із найефективніших видів рослинної сировини для переробки. Вона дає хороший урожай з гектара та великий вихід газу з 1 т (220 куб. м). Витрати на виробництво кукурудзи відносно невеликі, а техніка для її посіву, збирання та подальшої обробки є практично у кожному господарстві. Хороша альтернатива кукурудзі – буряк. З 1 т бадилля виходить 200 куб. м біогазу. Тонна різних видів трав дає 250 куб. м біогазу.
При анаеробному зброджуванні в біогазовій установці органічні речовини розкладаються без кисню. Цей процес включає два етапи. На першому етапі складні органічні полімери (клітковина, білки, жири та ін.) під дією природної спільноти різноманітних видів анаеробних бактерій, розкладаються до більш простих з'єднань: летких жирних кислот, нижчих спиртів, водню та окису вуглецю, оцтової та мурахи метилового спирту. На другому етапі метанообраеуючі бактерії перетворюють органічні кислоти на метан, вуглекислий газ і воду.
Первинні анаероби представлені різноманітними фізіологічними групами бактерій: клітиноруйнуючими, вуглецевими речовинами, що розкладають жири і т.д. та тваринного походження , що є однією знайважливіших особливостей метанової спільноти. Тісний зв'язок між цими групами бактерій забезпечують достатню стабільність процесу.
Інша, і дуже важлива перевага процесу полягає в тому, що метод анаеробного зброджування найбільш прийнятний для переробки тваринницьких відходів з точки зору гігієни та охорони навколишнього середовища, оскільки забезпечує найбільше знезараження залишку та усунення патогенних мікроорганізмів.
У відходах переробки біомаси – біошламі міститься значно менше хвороботворних мікроорганізмів, ніж у вихідному матеріалі. Він містить значну кількість поживних речовин і може бути використаний як добрива та кормові добавки.
Склад залишку, отриманого при анаеробній переробці тваринницьких відходів, залежить від хімічного складу вихідної сировини, що завантажується в реактор. У разі, сприятливих для анаеробного зброджування, зазвичай розкладається близько 70% органічних речовин, а 30% міститься у залишку.
Гумусні матеріали, що утворюються при зброджуванні, покращують фізичні властивості ґрунту: аерацію, водоутримуючу та інфільтраційну здатність ґрунту, а також швидкість катіонного обміну.
Крім того, біошлам є джерелом енергії та поживних речовин для діяльності корисних бактерій. Це сприяє підвищенню розчинності важливих хімічних поживних речовин, що містяться в ґрунті, і призводить до кращого засвоєння вищими рослинами. У низці країн (Данія, Німеччина, Індія, Китай) з 90-х років минулого століття було проведено низку випробувань, результати яких свідчать про суттєве збільшення врожайності при використанні шламу як добрива.
Тоді було підраховано, що використання біогазових технологій для переробки органіки може не лише повністюусунути її екологічну небезпеку, а й щорічно отримати додаткові 95 млн. т умовного палива (близько 60 млрд. м3 метану або, спалюючи біогаз, — 190 млрд. кВт.год. електроенергії), а також понад 140 млн. т високоефективних добрив, що дозволило б істотно скоротити надзвичайно енергоємне виробництво мінеральних добрив (близько 30% усієї електроенергії, що споживається сільським господарством).
Цінність біошламу ще й у тому, що при перепреванні гній втрачає частину нітратів і нітритів, в надлишку домашніх тварин і птахів, що містяться в гною. У процесі ферментації вони зброджуються в аміак та метан. Корисні фосфор, калій і азот, що містяться в зброджуваній масі, повністю залишаються в біошламі.
Через війну зброжений гній проти звичайним в еквівалентних дозах підвищує на 10-20% врожайність сільськогосподарських культур.
Висока рентабельність біогазових технологій забезпечується одночасним виробництвом високоефективних органічних добрив, 1 т яких (за ефектом "на врожай") рівноцінна 70-80 т природних відходів тваринництва та птахівництва. Цим пояснюється швидка (1-2 роки) окупність біогазових установок.
Шлам можна розділити на дві фракції: рідку та тверду. І та й інша є добривом. Рідка фаза гною після анаеробної переробки зазвичай відповідає вимогам до якості стічних вод органами охорони природи. Він може відразу ж використовуватися як добриво для прикореневого підживлення сільськогосподарських культур. Відпрацьована рідка органічна маса надходить через камеру вивантаження в резервуар збродженої маси, а звідти перекачується в цистерни, за допомогою яких вносять на поля звичайну гнойову масу.
Тверду фракцію зручніше фасувати, зберігати та транспортувати. Можливі такожзберігання та грануляризація шламу, після чого він може використовуватися як підживлення для великої рогатої худоби або як добриво.
У натуральних біодобрив є одна дуже корисна властивість: вони вирівнюють кислотно-лужний баланс ґрунту, сприяють меншому виснаженню. На відміну від мінеральних добрив, які засвоюються лише на 35-50%, біодобрива засвоюються майже повністю.
Як показує практика зарубіжних країн, під час використання рідких чи твердих біодобрив урожаї збільшуються на 40–50%. При цьому витрата становить від 1 до 5 тонн замість 60 т свіжого гною для 1 га землі.
Отримані добрива можна використовувати як для власних цілей, так і продавати. У багатьох країнах це дуже вигідний бізнес, оскільки собівартість виробництва одного літра добрив становить максимум 10-15 центів за наявності лінії сушіння та комплектації (якщо не фасувати, собівартість дорівнює нулю), а оптова ціна на внутрішньому ринку – $1-1,5. Установка, що переробляє 100 т гною за добу, дозволяє виробляти 51 т твердих і 43 т рідких добрив.
За підрахунками експертів, за інтенсивного підйому сільськогосподарського виробництва України через кілька років загальний обсяг органічних відходів, що виробляються, може становити 675 млн т (за сухою речовиною). Значення цього фактора зростатиме зі зростанням тарифів на газ і пов'язаного з цим подорожчанням мінеральних добрив (насамперед азотних).
Ринок біодобрив в Україні ще не сформований, але якщо виходити зі світового досвіду та вартості еквівалентних мінеральних добрив, то одна тонна або 1000 літрів нерозбавленого добрива мають коштувати близько 130 USD.
Простий підрахунок показує, що мінімальна установка з реактором 3 куб.м за рік на добривах може принести дохід до 5700 USD, що із запасом перекриває її вартість.
Така мінімальна установка здатна протягом року забезпечити добривами 40-80 га оброблюваної землі з мінімальним підвищенням врожайності 20%. При вирощуванні, наприклад, пшениці, з урахуванням мінімальної закупівельної вартості та норм внесення добрив, додатковий прибуток за мінімального підвищення врожайності становитиме близько 6000 USD, що також окупає біогазову установку із запасом. При вирощуванні більш дорогих культур прибуток може бути збільшений в рази.