Биогаз: теория и практика
Рекомендована к изданию Всесоюзным научно-исследовательским институтом электрификации сельского хозяйства
Рациональное использование отходов сельскохозяйственного производства —большая и важная проблема современности. Она связана, с одной стороны, с возможностью использования огромного энергетического потенциала биомассы для получения жидкого и газообразного топлива (биогаза), с другой — с необходимостью предотвратить загрязнение водоемов, заражение почвы болезнетворными бактериями и гельминтами, содержащимися в навозных стоках животноводческих ферм. Оба эти аспекта стали объектом исследований и экспериментов как в зарубежных странах, так и в Советском Союзе; с каждым годом растет число действующих биогазовых установок, в особенности в странах с теплым и жарким климатом. В книге обобщен опыт исследований и эксплуатации биогазовых установок за последние 20 лет в ФРГ и других странах. Авторы охватывают важнейшие проблемы, связанные с теорией метанового брожения, технологическими приемами получения биогаза и его использования. Определенный интерес представляет методика оценки экономичности биогазовых установок в условиях сельскохозяйственных предприятий с учетом комплексного использования биогаза для энергетических целей и удобрений в полеводстве.
Последняя треть XX века характеризуется невиданными темпами роста производительных сил в большинстве стран мира, что привело к резкому увеличению потребления всех видов энергии, в особенности заключенной в ископаемом топливе — угле, нефти и природном газе. В результате этого в ряде стран стала ощущаться нехватка традиционных видов топлива, главным образом такого универсального и удобного, как нефть. Энергетический кризис, захвативший многие капиталистические государства, вызвал огромный рост цены на нефть, превышающей в настоящее время 200 долл. за тонну. Создавшаяся ситуация усилила стремление поставить на службу человеку так называемые нетрадиционные источники энергии — солнечную, ветровую, геотермальную.
Хотя солнечная энергия представляет собой практически неисчерпаемый источник и могла бы удовлетворить энергетические потребности всего населения земли на многие века, ее непосредственное применение связано с большими трудностями. Другой путь — сегодня более перспективный — использовать солнечную энергию, запасенную в биомассе в результате фотосинтезной деятельности растений, для получения жидкого и газообразного топлива. Этому пути уделяется сейчас большое внимание как в промышленно развитых, так и в развивающихся странах. Доля биомассы в энергопотреблении разных стран колеблется в широких пределах. Если в США, например, она еще совсем невелика (~2,5%), то в некоторых развивающихся странах биомасса служит основным источником энергии для отопления жилищ и приготовления пищи.
Наиболее распространенный способ получения энергии из биомассы — анаэробное (без доступа кислорода) сбраживание отходов сельскохозяйственного производства. Получающиеся в результате этого процесса продукты— биогаз и перебродившая полужидкая масса — представляют собой большую ценность как газообразное топливо и органическое удобрение.»
Не менее важная сторона применения биогазовых установок — предотвращение загрязнения воздушного и водного бассейнов, почвы и посевов благодаря утилизации и дезодорации навозных стоков крупных животноводческих ферм и комплексов, получению обеззараженных высокоэффективных органических удобрений.
Все это объясняет большой интерес, проявляемый советской наукой к проблемам метанового сбраживания навозных стоков и других органических отходов. В СССР научно-исследовательские и экспериментальные работы по этой теме велись в таких научных учреждениях, как ГрузНИИМЭСХ, Институт физики АН Молдавской ССР, в Запорожском филиале ВИЭСХа и др. Так, на острове Хортица учеными и специалистами Запорожского филиала ВИЭСХа еще в 1959 г. была сооружена биогазовая установка, рассчитанная на переработку навоза от 150 коров и 20 свиноматок с поросятами. Помимо самой установки, в которую входили бродильные камеры, газгольдер и хранилище для перебродившей массы (шлама), были построены насосная станция для перекачки шлама на поля и электростанция, работающая на биогазе. Десятилетняя эксплуатация установки, включавшая в себя эксперименты по подбору наилучшего состава биомассы и оптимальных режимов брожения, необходимых для получения биогаза, по обеззараживанию навоза, изучению удобрительных свойств получаемого шлама, дала положительные результаты и послужила основой для разработки ряда проектов биогазовых установок для ферм и комплексов с различным поголовьем скота.
Необходимость в развитии нетрадиционных источников энергии, создании новых энергосберегающих технологий, подчеркнутая в решениях XXVI съезда КПСС, проблема обеззараживания и утилизации огромных масс навозных стоков животноводческих ферм и комплексов, имеющая важнейшее природоохранное значение, требуют усиления внимания к современным способам переработки органических отходов. С этой точки зрения предлагаемая читателю книга западногерманских ученых, обобщающая опыт исследований и эксплуатации биогазовых установок в ФРГ и других западных странах за два последних десятилетия, может принести немалую пользу советским специалистам, работающим в данной области. Кроме основ теории метанового брожения, технологических приемов получения биогаза и его использования в сельском хозяйстве, книга содержит экономический анализ производства биогаза и эксплуатации биогазовых установок. Хотя данные этого анализа относятся к условиям частных предприятий и, естественно, не могут непосредственно быть использованы в нашей практике, методика расчетов и некоторые относительные показатели представляют определенный интерес, так как рентабельность эксплуатации биогазовых установок — многосторонняя проблема, имеющая определяющее значение при решении вопроса о сооружении таких установок в условиях конкретных регионов нашей страны.
В списке литературы по тематике книги приводится 150 названий работ авторов из ФРГ и других западных стран за период, оканчивающийся 1977 г. Читателям, интересующимся этой проблемой, рекомендуем обратиться к следующим статьям советских ученых и специалистов, опубликованным в журнале «Механизация и электрификация сельского хозяйства»: П. Н. Листов, Л. Г. Прищеп и П. А. Кучер «Эффективное использование навоза в сельском хозяйстве» — № 1 за 1976 г., с. 21; А. Н. Хитров «Сельскохозяйственная биомасса как источник энергии» —№ 4 за 1980 г., с. 57; И. Г. Васильева «Энергетический потенциал отходов сельскохозяйственного производства» —№ 7 за 1981 г., с. 57. Кроме того, в последнем из перечисленных номеров журнала приводится аннотированный список зарубежной литературы по биогазу и биогазовым установкам, опубликованной в 1979... 1980 гг.
М. И. Серебряный
