Vấn đề sản xuất khí mê-tan được những chủ trang trại tư nhân chăn nuôi gia cầm, lợn và nuôi gia súc quan tâm. Theo quy định, những trang trại như vậy sản xuất một lượng đáng kể chất thải hữu cơ hoạt động quan trọng của động vật, chúng có thể mang lại những lợi ích đáng kể nhờ trở thành nguồn nhiên liệu rẻ tiền. Mục tiêu của vật liệu này– cho chúng tôi biết cách sản xuất khí sinh học tại nhà bằng cách sử dụng chất thải này.
Khí sinh học tại nhà, thu được từ nhiều loại phân và phân gia cầm, chủ yếu bao gồm khí mê-tan. Ở đó có từ 50 đến 80%, tùy thuộc vào chất thải của ai được sử dụng cho sản xuất. Cùng một loại khí mê-tan đốt cháy trong bếp lò và nồi hơi của chúng ta, và đôi khi chúng ta phải trả rất nhiều tiền theo chỉ số trên đồng hồ.
Để đưa ra ý tưởng về lượng nhiên liệu có thể được tạo ra về mặt lý thuyết khi nuôi động vật ở nhà hoặc trong nước, chúng tôi trình bày một bảng có dữ liệu về sản lượng khí sinh học và hàm lượng khí mêtan nguyên chất trong đó:
Như bạn có thể thấy từ bảng, để sản xuất khí hiệu quả từ phân bò và chất thải ủ chua, bạn sẽ cần khá nhiều một số lượng lớn nguyên liệu thô. Sẽ có lợi hơn nếu chiết xuất nhiên liệu từ phân lợn và phân gà tây.
Phần còn lại của các chất (25-45%) tạo nên khí sinh học hộ gia đình đến từ khí cacbonic(lên tới 43%) và hydro sunfua (1%). Nhiên liệu cũng chứa nitơ, amoniac và oxy, nhưng với số lượng nhỏ. Nhân tiện, chính nhờ giải phóng hydro sunfua và amoniac mà đống phân phát ra mùi “dễ chịu” quen thuộc như vậy. Về hàm lượng năng lượng, về mặt lý thuyết, 1 m3 khí metan có thể giải phóng tới 25 MJ (6,95 kW) năng lượng nhiệt khi đốt cháy. Nhiệt dung riêng của quá trình đốt cháy khí sinh học phụ thuộc vào tỷ lệ khí metan trong thành phần của nó.
Để tham khảo. Trong thực tế, người ta đã xác minh rằng để sưởi ấm một ngôi nhà cách nhiệt ở Lối đi giữa, cần khoảng 45 m3 nhiên liệu sinh học cho mỗi 1 m2 diện tích cho mỗi mùa sưởi ấm.
Thiên nhiên sắp đặt sao cho khí sinh học từ phân chuồng được hình thành một cách tự phát và không phụ thuộc vào việc chúng ta có muốn nhận hay không. Một đống phân sẽ thối rữa trong vòng một năm đến một năm rưỡi, chỉ cần để ngoài trời và thậm chí ở nhiệt độ dưới 0. Trong suốt thời gian này, nó thải ra khí sinh học, nhưng chỉ với số lượng nhỏ, vì quá trình này kéo dài theo thời gian. Nguyên nhân là do hàng trăm loại vi sinh vật được tìm thấy trong phân động vật. Nghĩa là, không cần gì cả để bắt đầu quá trình tiến hóa khí; nó sẽ tự xảy ra. Nhưng để tối ưu hóa quá trình và tăng tốc độ, sẽ cần có thiết bị đặc biệt, điều này sẽ được thảo luận thêm.
Bản chất của sản xuất hiệu quả là đẩy nhanh quá trình phân hủy tự nhiên của nguyên liệu thô hữu cơ. Để làm được điều này, vi khuẩn trong đó cần tạo ra điều kiện tốt nhấtđể tái tạo và tái chế chất thải. Và điều kiện đầu tiên là đặt nguyên liệu thô vào thùng kín - lò phản ứng, nếu không - máy tạo khí sinh học. Chất thải được nghiền nát và trộn trong lò phản ứng với một lượng nước sạch được tính toán cho đến khi thu được chất nền ban đầu.
Ghi chú. Nước tinh khiết cần thiết để đảm bảo các chất ảnh hưởng xấu đến đời sống của vi khuẩn không xâm nhập vào chất nền. Kết quả là quá trình lên men có thể chậm lại rất nhiều.
Nhà máy sản xuất khí sinh học công nghiệp được trang bị hệ thống gia nhiệt nền, phương tiện trộn và kiểm soát độ axit của môi trường. Khuấy được thực hiện để loại bỏ lớp vỏ cứng trên bề mặt, xảy ra trong quá trình lên men và cản trở việc giải phóng khí sinh học. Khoảng thời gian Quy trình công nghệ– ít nhất 15 ngày, trong thời gian đó mức độ phân hủy đạt 25%. Người ta tin rằng hiệu suất nhiên liệu tối đa xảy ra khi phân hủy sinh khối lên tới 33%.
Công nghệ này cung cấp khả năng thay mới chất nền hàng ngày, đảm bảo sản xuất nhiều khí từ phân bón; trong các cơ sở công nghiệp, lượng khí này lên tới hàng trăm mét khối mỗi ngày. Một phần khối lượng chất thải, chiếm khoảng 5% tổng khối lượng, được loại bỏ khỏi lò phản ứng và cùng một lượng nguyên liệu sinh học tươi được nạp vào vị trí của nó. Phế thải được sử dụng làm phân bón hữu cơ cho đồng ruộng.
Khi sản xuất biogas tại nhà không thể tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật như ở sản xuất công nghiệp. Và trước hết, tuyên bố này liên quan đến việc tổ chức sưởi ấm máy phát điện. Như đã biết, điều này đòi hỏi phải tiêu tốn năng lượng, dẫn đến chi phí nhiên liệu tăng đáng kể. Hoàn toàn có thể kiểm soát việc tuân thủ môi trường hơi kiềm vốn có trong quá trình lên men. Nhưng làm thế nào để sửa nó trong trường hợp sai lệch? Chi phí một lần nữa.
Chủ các trang trại tư nhân muốn sản xuất khí sinh học bằng tay của mình nên chế tạo một lò phản ứng có thiết kế đơn giản từ các vật liệu sẵn có, sau đó hiện đại hóa nó theo khả năng của mình. Cần phải làm gì:
Dưới đây là sơ đồ của một công trình khí sinh học nằm dưới mặt đất:
1 – máy tạo nhiên liệu (thùng chứa bằng kim loại, nhựa hoặc bê tông); 2 - phễu để đổ chất nền; 3 – hầm kỹ thuật; 4 – bình làm kín nước; 5 - cửa xả chất thải; 6 – Ống lấy mẫu khí sinh học.
Hoạt động đầu tiên là nghiền chất thải thành một phần có kích thước không quá 10 mm. Điều này giúp việc chuẩn bị chất nền dễ dàng hơn nhiều và vi khuẩn sẽ dễ dàng xử lý nguyên liệu thô hơn. Khối lượng thu được được trộn kỹ với nước, số lượng của nó là khoảng 0,7 lít trên 1 kg chất hữu cơ. Như đã đề cập ở trên, chỉ nên sử dụng nước sạch. Sau đó, một trạm khí sinh học tự chế được đổ đầy chất nền, sau đó lò phản ứng được bịt kín.
Nhiều lần trong ngày bạn cần phải ghé thăm thùng chứa để trộn các chất bên trong. Vào ngày thứ 5, bạn có thể kiểm tra sự hiện diện của khí và nếu nó xuất hiện, hãy định kỳ bơm khí ra bằng máy nén vào xi lanh. Nếu việc này không được thực hiện kịp thời, áp suất bên trong lò phản ứng sẽ tăng lên và quá trình lên men sẽ chậm lại, thậm chí dừng hẳn. Sau 15 ngày, cần dỡ bỏ một phần giá thể và bổ sung cùng một lượng giá thể mới. Bạn có thể tìm hiểu thêm bằng cách xem video:
Rất có thể việc lắp đặt khí sinh học đơn giản nhất sẽ không đáp ứng được mọi nhu cầu của bạn. Tuy nhiên, với chi phí tài nguyên năng lượng hiện nay, điều này sẽ giúp ích đáng kể cho hộ gia đình vì bạn không phải trả tiền nguyên liệu thô. Theo thời gian, tham gia chặt chẽ vào quá trình sản xuất, bạn sẽ có thể nắm bắt được tất cả các tính năng và thực hiện các cải tiến cần thiết cho quá trình cài đặt.
Than bánh nhiên liệu làm từ phân bón có thể là một sự bổ sung tốt và thậm chí là sự thay thế tốt cho khí đốt, than và củi đắt tiền.
Than bánh làm từ phân bón hay còn gọi là phân, cháy tốt, không gây hại cho môi trường và quan trọng nhất là bạn không phải tốn nhiều tiền cho chúng: ai có bò, cừu, hay ít nhất là gà cũng có thể làm được chúng tôi. Đối với những người chưa có nguồn gas chính, việc nghĩ đến việc sử dụng phân là điều hợp lý.
Trong bài viết này chúng ta sẽ xem xét:
Phân là phân trộn với rơm rạ rồi ép thành viên gạch nhỏ. Có lẽ điều này, vào những năm 70 của thế kỷ trước gần như đã được thay thế hoàn toàn bằng than, một lần nữa đáng được quan tâm và sẽ trở thành con đường dẫn đến ai đó.
Volodaris FORUMHOUSE Thành viên
Có gas, củi không đắt, nhưng mỗi năm trên thế giới có sự thay đổi, bạn phải trả một phần đáng kể tiền lương cho tiền gas, giá sẽ tiếp tục tăng, củi thông thường cũng không hề rẻ. Và không có gì ngăn cản bạn đơn giản là không trả tiền cho những kẻ độc quyền trong một năm đẹp trời mà hãy sử dụng số tiền đó để mua thứ gì đó hữu ích cho bản thân.
Trong hộp lửa, phân hoạt động gần giống như than củi, cháy với ngọn lửa được gọi là âm ỉ và “giữ ấm” trong thời gian dài - đó là lý do tại sao nó thường được sử dụng để nướng bánh mì và bánh nướng trong lò nướng ở Nga.
Ưu và nhược điểm của phân
mnwmnw1975 Thành viên FORUMHOUSE
Trong lúc sương giá mùa thu và khi sưởi ấm nhà tắm, những chiếc than bánh này cho thấy chúng là một lựa chọn thay thế tốt không chỉ cho củi mà thậm chí cả than. Theo cảm nhận chủ quan thì nó gần giống như than nâu.
Công nghệ sản xuất than bánh nhiên liệu từ phân bón đã được những người sống ở vùng thảo nguyên nước ta khi còn nhỏ biết đến. Cho đến những năm 70, than rất hiếm ở đó, nhưng ở mọi trang trại nông thôn đều có rất nhiều gia súc, và thậm chí ở Siberia, Lãnh thổ Altai, Vùng Omsk, v.v. chúng có thể sưởi ấm suốt mùa đông chỉ bằng phân. Đúng vậy, những ngôi nhà đều nhỏ và hệ thống sưởi ấm bao gồm một bếp lò khổng lồ của Nga.
Cách dễ nhất để làm than bánh nhiên liệu là từ phân cừu– chúng được coi là hiệu quả nhất, đốt cháy tốt và cung cấp nhiều nhiệt hơn. Sử dụng công nghệ này, cừu được nằm trên giường ấm suốt mùa đông và phân không bị loại bỏ. Phía sau những tháng mùa đông các loài động vật nén phân thành một tấm cứng và dày đặc. Vào đầu mùa hè từ đó với một chiếc rìu sắc bén Những viên gạch có kích thước khoảng 30x50 cm được cắt ra trên một tay cầm dài (một ống kim loại dài được hàn thay vì rìu) hoặc bằng một công cụ khác (đã có những nỗ lực sử dụng cưa máy).
Một điểm quan trọng: phân phải được sấy khô tốt, vì vậy để sản xuất chúng, hãy chọn môi trường ổn định thời tiết nóng. Những viên gạch phân đã cắt trước tiên được đặt phẳng ở nơi được sưởi ấm bởi ánh nắng mặt trời và được gió thổi bay, sau vài ngày, mỗi viên được lật trên mép, sau đó “trên gót chân”, v.v. cho đến khi than bánh khô. ở mọi phía.
Sau đó, tại nơi chúng được phơi khô, những viên gạch phân được đặt thành các kim tự tháp nhỏ, gợi nhớ đến yurt - bên trong phải có sự trống rỗng.
Và gần đến mùa thu, chúng được đưa vào một căn phòng đặc biệt, giống như một nhà chứa củi, hoặc xếp thành hàng dưới tán cây.
Việc làm than bánh nhiên liệu từ bất kỳ loại phân nào khác sẽ khó khăn hơn. Trong suốt mùa đông, phân lỏng trộn với chất độn chuồng được thu gom thành một đống lớn ở một nơi. Khi mùa hè bắt đầu, vào một ngày nắng nóng, chúng bắt đầu tạo phân. Rơm được thêm vào phân, toàn bộ hỗn hợp được phân thành hình tròn phẳng, chiều cao của lớp phân khoảng 40 cm.
Tiếp theo là phần khó nhất: đổ đều hỗn hợp với nước vào và khuấy đều cho đến khi mịn. Khối lượng thu được sẽ giống với bột. Cách dễ nhất là thuê ngựa của ai đó để làm việc này; nó sẽ trộn phân nhanh chóng và dễ dàng, nếu không cả gia đình sẽ phải đi ủng và trộn thành phần làm than bánh bằng chân.
Dung từ khối này được làm bằng máy; chúng tôi sẽ cho bạn biết về cấu trúc của nó bên dưới. Phân làm sẵn, giống như phân cừu, được bày ở nơi có nắng, phơi khô các mặt, ủ trong kim tự tháp cho đến khi chín hoàn toàn và chuyển vào phòng bảo quản.
Panda_I Thành viên của FORUMHOUSE
Ký ức thời thơ ấu: vùng Astrakhan, từ nhiên liệu tự nhiên - chỉ có lau sậy khô. Dì tôi trộn phân với rơm từ chất độn chuồng bằng chân rồi dùng tay điêu khắc đơn giản trên bức tường ván của chuồng, hướng về phía Nam. Sau đó, phân được thu vào túi, lưới cũ rồi treo dưới tán cây. Họ cũng sưởi ấm bếp mùa hè. Khói thơm rất dễ chịu.
Thành viên của cổng thông tin của chúng tôi mnwmnw1975đã nghĩ ra cách làm phân thay thế của riêng mình: trong mùa đông, anh ấy làm những bức tường từ hỗn hợp phân và lớp lót rơm xung quanh chu vi của cái gọi là chuồng, chuồng nhốt động vật vào ban ngày vào mùa đông, để bảo vệ chúng. từ gió.
Khi trời ấm lên, các bức tường khô đi. Người dùng của chúng tôi cắt chúng thành than bánh và phơi khô hoàn toàn trong mùa hè.
Tuy nhiên, theo truyền thống, phân được đúc bằng cách sử dụng cái gọi là máy - một loại khuôn trong đó có thể tạo ra một hoặc nhiều viên than bánh.
Máy xúc một phân là khung có tay cầm 50x70 cm, cao khoảng 25 cm, có một tấm thép ở phía dưới để khối nhiên liệu không rơi ra ngoài khi đổ. Cần có tay cầm để vận chuyển máy.
Cấu trúc của máy rất dễ hiểu từ bức ảnh.
Máy bón phân được chế tạo như sau: một tấm ván nhẵn được đặt cạnh đống phân đã trộn, trên đó đặt chiếc máy có phần hẹp, chứa đầy phân đã chuẩn bị sẵn, đưa đến nơi phơi khô rồi lật lại. Nhờ hình dạng hình nón của máy nên phân dễ dàng trượt ra khỏi máy.
Bây giờ phân được sử dụng chủ yếu để sưởi ấm nhà kính, hoặc sưởi ấm nhà vào mùa xuân hoặc mùa thu, rồi ném vào nhà tắm thay vì củi. Nếu tính đến chi phí nhiên liệu rắn, điều này vẫn mang lại .
Nông dân hàng năm phải đối mặt với vấn đề xử lý phân. Số tiền đáng kể cần thiết để tổ chức di dời và chôn cất nó đang bị lãng phí. Nhưng có một cách cho phép bạn không chỉ tiết kiệm tiền mà còn khiến sản phẩm tự nhiên này phục vụ bạn vì lợi ích của bạn.
Các chủ sở hữu tiết kiệm từ lâu đã áp dụng công nghệ sinh thái giúp thu được khí sinh học từ phân và sử dụng kết quả làm nhiên liệu.
Do đó, trong tài liệu của chúng tôi, chúng tôi sẽ nói về công nghệ sản xuất khí sinh học và chúng tôi cũng sẽ nói về cách xây dựng một nhà máy năng lượng sinh học.
Thể tích của lò phản ứng được xác định dựa trên lượng phân bón hàng ngày được sản xuất tại trang trại. Cũng cần phải tính đến loại nguyên liệu thô, nhiệt độ và thời gian lên men. Để quá trình lắp đặt hoạt động hoàn toàn, thùng chứa phải được đổ tới 85-90% thể tích, ít nhất 10% phải còn trống để khí thoát ra ngoài.
Quá trình phân hủy chất hữu cơ trong môi trường ưa nhiệt ở nhiệt độ trung bình Nhiệt độ 35 độ kéo dài từ 12 ngày, sau đó cặn lên men được loại bỏ và lò phản ứng được lấp đầy phần chất nền mới. Vì chất thải được pha loãng với nước tới 90% trước khi đưa đến lò phản ứng nên lượng chất lỏng cũng phải được tính đến khi xác định tải lượng hàng ngày.
Dựa trên các chỉ số đã cho, thể tích của lò phản ứng sẽ bằng lượng chất nền được chuẩn bị hàng ngày (phân với nước) nhân với 12 (thời gian cần thiết để phân hủy sinh khối) và tăng thêm 10% (thể tích tự do của thùng chứa).
Bây giờ hãy nói về cách cài đặt đơn giản nhất cho phép bạn có được nó với chi phí thấp nhất. Xem xét việc xây dựng hệ thống ngầm. Để làm nó, bạn cần phải đào một cái hố, nền và tường của nó được lấp đầy bằng bê tông đất sét nở gia cố.
Các lỗ vào và ra được đặt ở hai phía đối diện của buồng, nơi các ống nghiêng được lắp để cung cấp chất nền và bơm khối lượng chất thải ra ngoài.
Ống thoát có đường kính khoảng 7 cm phải được đặt gần như ở dưới cùng của hầm, đầu kia của nó được gắn trong một bể bù hình chữ nhật để chất thải sẽ được bơm vào. Đường ống cung cấp chất nền được đặt cách đáy khoảng 50 cm và có đường kính 25-35 cm. Phần trên của ống đi vào khoang tiếp nhận nguyên liệu.
Lò phản ứng phải được niêm phong hoàn toàn. Để loại trừ khả năng không khí lọt vào, thùng chứa phải được phủ một lớp chống thấm bitum
Phần trên của hầm là bình chứa khí, có hình vòm hoặc hình nón. Nó được làm bằng tấm kim loại hoặc tôn lợp. Bạn cũng có thể hoàn thiện cấu trúc bằng gạch, sau đó được phủ bằng lưới thép và trát. Bạn cần làm một nắp đậy kín phía trên bình xăng, tháo ra ống dẫn khíđi qua phớt nước và lắp van để giảm áp suất khí.
Để trộn chất nền, bạn có thể trang bị cho hệ thống lắp đặt hệ thống thoát nước hoạt động theo nguyên tắc sủi bọt. Để làm điều này, hãy cố định theo chiều dọc bên trong cấu trúc ống nhựa sao cho cạnh trên của chúng nằm phía trên lớp nền. Tạo nhiều lỗ trên chúng. Khí dưới áp suất sẽ rơi xuống và bốc lên, các bọt khí sẽ trộn lẫn sinh khối trong thùng chứa.
Nếu không muốn xây hầm bê tông, bạn có thể mua thùng nhựa PVC làm sẵn. Để bảo quản nhiệt, nó phải được bao quanh bởi một lớp cách nhiệt - bọt polystyrene. Đáy hố được đổ một lớp bê tông cốt thép dày 10 cm. Có thể sử dụng bể làm bằng polyvinyl clorua nếu thể tích lò phản ứng không vượt quá 3 m3.
Bạn sẽ học cách thực hiện cài đặt đơn giản nhất từ thùng thông thường nếu bạn xem video:
Lò phản ứng đơn giản nhất có thể được chế tạo trong vài ngày bằng chính đôi tay của bạn, sử dụng các vật liệu sẵn có. Nếu trang trại rộng thì tốt nhất nên mua đồ lắp đặt sẵn hoặc liên hệ với chuyên gia.
Trên thế giới.
"Thông thường người ta nhìn thấy một đống phân thì chỉ thấy một đống phân. David Elbers, đồng sở hữu của Vintage Dairy, một trang trại 5.000 con bò gần Fresno, cho biết: “Chúng tôi coi đây là cơ hội cho nông dân, cho các tiện ích và cho toàn bộ California”. sự phát triển mới Dự án khí sinh học sữa cổ điển.
Khi phân bò phân hủy, nó thải ra khí mê-tan, một loại khí nhà kính có hại hơn cả carbon dioxide. Các nhà khoa học cho biết việc kiểm soát lượng khí thải mêtan từ bò và các vật nuôi khác sẽ đóng vai trò rất lớn trong việc ngăn chặn biến đổi khí hậu.
Khí mê-tan có thể được thu hồi và sử dụng để sản xuất khí tái tạo, có thể dùng thay than để tạo ra điện: phân của một con bò có thể tạo ra 100 watt năng lượng.
Mặc dù các trang trại khác ở California đã đang khai thác khí tự nhiên từ phân bò, lần đầu tiên khí được sản xuất theo cách này được vận chuyển qua đường ống đến PGE tiện ích.
Đường ống này sẽ cho phép PGE cung cấp điện cho 1.200 ngôi nhà hàng ngày ở khu vực nông thôn của California." - .
Ngày nay, 44% số nhà máy phân hủy kỵ khí trên thế giới tập trung ở châu Âu, ở Bắc Mỹ- 14%. Các nhà máy khí sinh học công nghiệp đang hoạt động ở các nước EU có thể được chia thành nhiều nhóm dựa trên nguồn gốc chất thải được sử dụng. Ba nhóm chính là: nhóm nông nghiệp thực phẩm (67,5%), nhóm công nghiệp phi thực phẩm (15%) và nhóm phi công nghiệp (9,6%).
Ở Đan Mạch, tính đến tháng 10 năm 1999, đã có 20 nhà máy khí sinh học tập trung được vận hành từ năm 1984 đến năm 1998.
Khái niệm về các nhà máy (nhà máy) khí sinh học tập trung cung cấp khả năng vận chuyển sinh khối từ một số nhà cung cấp - các trang trại xung quanh, cũng như một phần từ thành phố và doanh nghiệp công nghiệp. Một nhà máy như vậy cung cấp nơi lưu trữ tập trung phân và bùn đã được phân hủy. Bùn đã phân hủy được nông dân thu gom vào mùa xuân và mùa thu để sử dụng làm phân bón. Trong số 20 nhà máy, chỉ có 4 nhà máy hoạt động thua lỗ: 2 nhà máy do thiết kế không thành công, không cho phép vận hành bền vững và phát sinh chi phí vận hành cao, còn lại là do phải trả khoản vay lớn để xây dựng lại. Cần lưu ý rằng chính phủ Đan Mạch phê duyệt và hỗ trợ tài chính cho việc xây dựng các nhà máy như vậy (trợ cấp của chính phủ trung bình khoảng 20% ngân sách xây dựng). Ngoài các nhà máy khí sinh học tập trung, từ năm 1994, khái niệm xây dựng trang trại quy mô nhỏ với thể tích phân hủy 150-200 m3 đã được phát triển.
Năm 1997, có 20 trang trại ở Đan Mạch sản xuất cả nhiệt và điện.
Tại Ý, từ cuối những năm 80, thế hệ công trình khí sinh học mới bắt đầu được đưa vào sử dụng nhằm mục đích xử lý chất thải từ các trang trại chăn nuôi lợn. Tính đến năm 1998, đã có 5 công trình khí sinh học tập trung và khoảng 50 công trình trang trại được xây dựng. Để giảm chi phí vốn, các bể bê tông hiện có được sử dụng làm phần thân của bể phân hủy, được bao phủ bởi mái vòm nhựa. Theo quy định, thể tích của một bể phân hủy như vậy là khoảng 600 m3; khí sinh học thu được được sử dụng trong các nhà máy đồng phát để tạo ra khoảng 50 kW/h điện và 120 kW/h nhiệt. Ở Ý hiện chưa có chương trình của chính phủ về phát triển công trình khí sinh học, nhưng công ty điện lực Ý buộc phải mua điện được tạo ra từ khí sinh học với giá cao hơn 80% so với giá bán cho người tiêu dùng.
Ở Đức có khoảng 400 công trình khí sinh học nông nghiệp với thể tích phân hủy 600-800 m3. Từ năm 1995 đến năm 1998, 8 công trình khí sinh học tập trung đã được xây dựng. Vào đầu năm 1998, tổng công suất của tất cả các bể phân hủy đang vận hành là 190 nghìn m3. Theo các chuyên gia, ở Đức cần xây dựng ít nhất 220 nghìn công trình khí sinh học, trong đó 86% có công suất xử lý phân bón. Nếu những kế hoạch này được thực hiện, tỷ lệ khí sinh học có thể đạt tới 11% tổng lượng khí tiêu thụ ở Đức.
Ở Áo, cho đến năm 1997, có 46 công trình khí sinh học chủ yếu ở trang trại đang hoạt động. Năm 1997, 10 cơ sở kiểu trang trại và 5 cơ sở lớn đã được đưa vào hoạt động. Dự kiến sẽ tăng số lượng hầm khí sinh học lên 150.
Ở Áo không có chương trình quốc gia hỗ trợ xây dựng công trình khí sinh học nhưng việc xây dựng được Bộ Nông nghiệp và Môi trường hỗ trợ. Hỗ trợ tài chính được cung cấp bởi các tổ chức nông nghiệp và ngân hàng liên bang.
Do cuộc khủng hoảng năng lượng lan rộng khắp California kể từ mùa thu năm 2000, nông dân địa phương đã bắt đầu sản xuất điện từ phân bón.
Cần lưu ý rằng ở các nước EEC, nguồn vốn đáng kể được phân bổ hàng năm để giải quyết các vấn đề năng lượng sinh học, lên tới 40% tổng số tiền chi cho nghiên cứu khoa học và 30% cho việc trình diễn các phát triển.
Công nghệ khí sinh học đã được phát triển rộng rãi ở Trung Quốc; chúng đang được triển khai tích cực ở một số nước ở Châu Âu, Châu Mỹ, Châu Á và Châu Phi. Ở Tây Âu, chẳng hạn như ở Romania và Ý, hơn 10 năm trước, họ đã bắt đầu sử dụng rộng rãi các công trình khí sinh học quy mô nhỏ với khối lượng nguyên liệu thô đã qua chế biến là 6-12 mét khối.
Ở Ấn Độ, Việt Nam, Nepal và các nước khác, các công trình khí sinh học quy mô nhỏ (dành cho một gia đình) đang được xây dựng. Khí sinh ra trong chúng được sử dụng để nấu ăn.
Số lượng các công trình khí sinh học nhỏ lớn nhất được đặt tại Trung Quốc - hơn 10 triệu (vào cuối những năm 1990). Họ sản xuất khoảng 7 tỷ m3 khí sinh học mỗi năm, cung cấp nhiên liệu cho khoảng 60 triệu nông dân. Vào cuối năm 2010, đã có khoảng 40 triệu công trình khí sinh học đang hoạt động ở Trung Quốc. Ngành công nghiệp khí sinh học của Trung Quốc sử dụng 60 nghìn lao động.
Ở Ấn Độ, 3,8 triệu công trình khí sinh học nhỏ đã được lắp đặt từ năm 1981 đến năm 2006.
Ở Nepal, có một chương trình hỗ trợ phát triển năng lượng khí sinh học, nhờ đó 200 nghìn công trình khí sinh học nhỏ đã được xây dựng ở các vùng nông thôn vào cuối năm 2009.
Ở Nga.
Hàng năm, ngành chăn nuôi gia súc và gia cầm của Nga thải ra khoảng 150 triệu tấn chất thải hữu cơ. Cho đến gần đây, những con số này chỉ đặc trưng cho mức độ nghiêm trọng của vấn đề môi trường. Theo các cơ quan dịch vụ môi trường, hàng triệu tấn chất thải độc hại có thể chảy vào các vùng nước chỉ cung cấp cho thủ đô.
Do đó, để làm cho nước ở Moscow có thể uống được, việc can thiệp bằng hóa chất tốn kém và không vô hại là cần thiết.
Tình hình xung quanh các thành phố lớn và vừa khác ở Nga khó có thể tốt hơn nhiều.
Trở lại đầu những năm 90, người ta tính toán rằng việc sử dụng công nghệ khí sinh học để xử lý chất hữu cơ không chỉ có thể loại bỏ hoàn toàn mối nguy hiểm cho môi trường mà còn tạo ra thêm 95 triệu tấn nhiên liệu tương đương hàng năm (khoảng 60 tỷ m3 khí mê-tan hoặc, bằng đốt khí sinh học, - 190 tỷ kWh điện), cũng như hơn 140 triệu tấn phân bón hiệu quả cao, sẽ làm giảm đáng kể việc sản xuất phân khoáng cực kỳ tốn nhiều năng lượng (khoảng 30% tổng lượng điện tiêu thụ cho nông nghiệp). ( )
Sản phẩm thứ hai của cây sinh học rất đáng chú ý (ít nhất là về mặt kinh tế) - phân bón hữu cơ dạng lỏng. Chế độ công nghệ được lựa chọn sao cho hoàn toàn thân thiện với môi trường - không có một chút dấu vết nitrit và nitrat, hệ vi sinh vật gây bệnh và thậm chí cả hạt cỏ dại (so với phân thông thường).
Và hiệu quả của các loại phân bón này (1 tấn tương đương với 60 tấn phân, không tính những ưu điểm đã chỉ ra), được thể hiện trong các cuộc thử nghiệm kéo dài nhiều nhất là 3 năm. các nền văn hóa khác nhau(cà chua, dưa chuột, dâu tây, cà rốt, nho, lý gai, v.v.), thoạt đầu thật khó tin. So với những loại thông thường, chúng tăng năng suất ít nhất 2-4 lần.
Một lời giải thích khoa học cho điều này chỉ được đưa ra vào năm ngoái. Trong một trong những báo cáo tại Hội nghị chuyên đề quốc tế ở St. Petersburg, người ta đã bày tỏ ý tưởng rằng trong lò phản ứng của cơ sở lắp đặt, trong những điều kiện nhất định, cái gọi là auxin - những chất thúc đẩy sự phát triển và tăng trưởng nhanh chóng của thực vật - có thể được tổng hợp. Các nhà khoa học tin rằng nghiên cứu sâu hơn về cơ chế này sẽ mở ra cơ hội sản xuất các loại phân bón cực kỳ hiệu quả được lập trình sẵn. Nhưng một sự thật thú vị hơn vẫn chưa được giải thích: trong khí sinh học, không biết (may mắn thay!) Hydrogen sulfide biến mất ở đâu - người bạn đồng hành không thể thiếu cho quá trình phân hủy chất hữu cơ và là chất tăng tốc ăn mòn mạnh nhất của các cấu trúc kim loại.
Các cơ sở lắp đặt sinh học, hoạt động đồng thời như các nhà máy phân bón, sản xuất tới 70 tấn phân bón mỗi năm, hơn nữa, một tấn là khá đủ để canh tác cả một ha đất. Các nhà máy ở Tula và vùng Kemerovo 65 cài đặt đầu tiên như vậy đã được sản xuất. Theo đó, tại các khu vực này, cũng như khu vực Altai và Moscow, thị trường phân bón đang bắt đầu hình thành. Kinh nghiệm cho thấy rằng thiết bị sẽ tự thanh toán đầy đủ trong vòng sáu tháng.
Theo nghiên cứu thị trường, nhu cầu về công trình khí sinh học loại này, có khả năng hoạt động ở mọi điều kiện khí hậu, riêng ở Nga trong 5 năm tới sẽ có khoảng 50 nghìn chiếc.
Trên thực tế, bất kỳ chất thải hữu cơ nhân tạo và nhân tạo nào đều phù hợp.
Vitamin-khoáng chất
Ngoài quá trình chuyển đổi năng lượng, quá trình chuyển đổi sinh học cho phép chúng ta giải quyết thêm hai vấn đề nữa. Thứ nhất, phân lên men làm tăng năng suất nông nghiệp từ 10-20% so với phân thông thường.
Điều này được giải thích là do trong quá trình xử lý kỵ khí, quá trình khoáng hóa và cố định đạm xảy ra. Với các phương pháp làm phân hữu cơ truyền thống (ủ phân hữu cơ), lượng nitơ thất thoát lên tới 30-40%. Xử lý kỵ khí phân tăng gấp bốn lần - so với phân chưa lên men - làm tăng hàm lượng nitơ amoniac (20-40% nitơ chuyển thành dạng amoni). Hàm lượng phốt pho đồng hóa tăng gấp đôi và chiếm 50% tổng lượng phốt pho.
Ngoài ra, trong quá trình lên men, hạt cỏ dại luôn có trong phân sẽ chết hoàn toàn, các quần thể vi sinh vật và trứng giun sán bị tiêu diệt, đồng thời mùi khó chịu được trung hòa, tức là. hiệu quả môi trường có liên quan ngày nay đã đạt được. - " Vestnik KRSU "
Kết quả là phân bón có hoạt tính sinh học.
Sinh thái học
Sản xuất khí sinh học giúp ngăn ngừa phát thải khí mê-tan vào khí quyển. Khí mê-tan có hiệu ứng nhà kính lớn gấp 21 lần CO2 và tồn tại trong khí quyển tới 12 năm. Thu giữ khí mê-tan là cách ngắn hạn tốt nhất để ngăn chặn sự nóng lên toàn cầu.
Phân đã qua chế biến, phân bón và các chất thải khác được sử dụng làm phân bón trong nông nghiệp. Điều này làm giảm việc sử dụng phân bón hóa học và giảm tải cho nước ngầm.
Cấu trúc và chất lượng của đất được cải thiện, vi khuẩn được nuôi cấy có đặc tính sát trùng và diệt khuẩn, bảo vệ cây trồng khỏi bị hư hại do vi rút, nấm và các bệnh khác.
Vận tải ô tô
Volvo và Scania sản xuất xe buýt chạy bằng động cơ khí sinh học. Những chiếc xe buýt như vậy được sử dụng tích cực ở các thành phố của Thụy Sĩ: Bern, Basel, Geneva, Lucerne và Lausanne. Theo dự báo của Hiệp hội Công nghiệp Khí đốt Thụy Sĩ, đến năm 2010, 10% phương tiện giao thông ở Thụy Sĩ sẽ chạy bằng khí sinh học.
Vào đầu năm 2009, Chính quyền thành phố Oslo đã chuyển 80 xe buýt thành phố sang sử dụng khí sinh học. Chi phí khí sinh học là € 0,4 - € 0,5 mỗi lít xăng tương đương. Sau khi hoàn thành thử nghiệm thành công, 400 xe buýt sẽ được chuyển đổi sang sử dụng khí sinh học.
Tiềm năng
Nga hàng năm tích lũy tới 300 triệu tấn chất thải hữu cơ khô tương đương: 250 triệu tấn trong sản xuất nông nghiệp, 50 triệu tấn dưới dạng rác thải sinh hoạt. Những chất thải này có thể được sử dụng làm nguyên liệu sản xuất khí sinh học. Khối lượng khí sinh học tiềm năng được sản xuất hàng năm có thể là 90 tỷ m3.
Có khoảng 8,5 triệu con bò được nuôi ở Hoa Kỳ. Khí sinh học được tạo ra từ phân của họ sẽ đủ cung cấp nhiên liệu cho 1 triệu ô tô.
Tiềm năng của ngành khí sinh học Đức ước tính đạt 100 tỷ kWh năng lượng vào năm 2030, chiếm khoảng 10% tổng năng lượng tiêu thụ của cả nước.
Sản lượng khí sinh học phụ thuộc vào hàm lượng chất khô và loại nguyên liệu thô được sử dụng. Từ một tấn phân lớn gia súc Thu được 50–65 m3 khí sinh học với hàm lượng metan 60%, 150–500 m3 khí sinh học từ nhiều loại khác nhau thực vật có hàm lượng mêtan lên tới 70%. Lượng khí sinh học tối đa - 1300 m3 với hàm lượng khí mêtan lên tới 87% - có thể thu được từ chất béo.
Có sản lượng khí lý thuyết (có thể về mặt vật lý) và khả thi về mặt kỹ thuật. Trong những năm 1950-70, sản lượng khí có thể đạt được về mặt kỹ thuật chỉ bằng 20-30% so với lý thuyết. Ngày nay, việc sử dụng enzyme, chất tăng cường để phân hủy nhân tạo nguyên liệu thô (ví dụ, máy tạo bọt siêu âm hoặc chất lỏng) và các thiết bị khác giúp tăng sản lượng khí sinh học ở hầu hết các nhà máy phổ biến từ 60% lên 95%.
Trong tính toán khí sinh học, khái niệm chất khô (DM hoặc TS tiếng Anh) hoặc cặn khô (CO) được sử dụng. Nước chứa trong sinh khối không tạo ra khí.
Trong thực tế, từ 1 kg chất khô thu được từ 300 đến 500 lít khí sinh học.
Để tính toán sản lượng khí sinh học từ một nguyên liệu thô cụ thể, cần tiến hành các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm hoặc xem dữ liệu tham khảo và xác định hàm lượng chất béo, protein và carbohydrate. Khi xác định chất sau, điều quan trọng là phải tìm ra tỷ lệ các chất phân hủy nhanh (fructose, đường, sucrose, tinh bột) và các chất khó phân hủy (ví dụ: cellulose, hemiaellulose, lignin).
Chủ đề hôm nay là về việc tạo ra năng lượng xanh từ phân bón. Tôi sẽ bắt đầu bằng câu trích dẫn: “Các trang trại gia cầm lớn và các khu liên hợp chăn nuôi gia súc tiếp tục là những kẻ gây ô nhiễm môi trường tự nhiên có hại nhất. Ví dụ, chỉ một khu liên hợp chăn nuôi lợn với khoảng 100 nghìn con lợn tạo ra từ 600 đến 1000 tấn (trong điều kiện sử dụng hệ thống xả thủy lực) chất thải phân mỗi ngày, tương đương với mức độ ô nhiễm do một thành phố có dân số 500 nghìn người tạo ra. mọi người."
Trong ảnh: Nền kinh tế đảo chiều. Trạm khí sinh học "Luchki" ở vùng Belgorod. Giá 1 kWh điện là 7 rúp. Để xử lý chất thải nông nghiệp trong khu vực, sẽ cần 130 trạm như vậy. Càng nhiều trạm, tổn thất càng nhiều.
Trong các bài viết nhằm giải quyết vấn đề này, người ta thường đề xuất sử dụng phân làm nguyên liệu thô để sản xuất khí sinh học. Chúng tôi đọc những tiêu đề hấp dẫn: “Sản xuất điện từ phân bón”, “Khí sinh học trên trang trại nông thôn”, “Nhà máy điện phân lớn”, v.v. Tôi đã xem qua nhiều trang web dành riêng cho khí sinh học, nghiên cứu ý kiến của nhiều chuyên gia và không tìm thấy một lý do thuyết phục nào có thể thuyết phục tôi về sự cần thiết phải phát triển lĩnh vực năng lượng thay thế này khi áp dụng cho các trang trại sinh thái.
Tôi không tin vào triển vọng khí sinh học thu được từ phân bón, và tôi coi hướng sản xuất năng lượng này là ngõ cụt, có hại cho sáng kiến kinh doanh và không mang lại lợi nhuận cho nhà đầu tư. Hiểu rằng những điều trên chỉ là ý kiến cá nhân, tôi sẵn sàng. một cuộc trò chuyện sâu sắc hơn về chủ đề này. Cuộc thảo luận về triển vọng của khí sinh học rất quan trọng đối với các doanh nhân, nhà bảo vệ môi trường, nhà đầu tư và những người phải đối mặt với vấn đề xử lý phân (cũng như rác thải và các nguyên liệu thô khác).
Tất nhiên, ý tưởng về khí sinh học đang được thúc đẩy bởi các nhà sản xuất thiết bị khí sinh học đắt tiền, những người sẽ không từ bỏ. Họ không lo lắng về thiệt hại của người tiêu dùng, vì sản xuất thiết bị khí sinh học là một hoạt động kinh doanh rất có lợi nhuận.
Dưới đây là những lập luận và sự thật của tôi:
1. Sản xuất khí sinh học không mang lại lợi nhuận, tức là càng sản xuất nhiều thì nợ càng nhiều. Điều này cần được giải quyết bằng một mức giá cao hơn ba lần so với giá điện thị trường. Thời gian hoàn vốn thậm chí đối với các dự án khí sinh học được trợ cấp cũng dao động từ 7 năm đến vô tận. Đơn giản là không có loại tiền dài hạn như vậy trên thị trường . Nếu tính đến thực tế chi phí, thậm chí ở mức 15% mỗi năm, những khoản đầu tư như vậy không bao giờ mang lại kết quả.
2. Vì sản xuất khí sinh học không mang lại lợi nhuận nên cần có sự hỗ trợ trực tiếp của chính phủ, tức là. nguồn lực hành chính và tài chính ngân sách. Tức là không phải cơ chế thị trường vận hành trong lĩnh vực này. Đây là lãnh địa của quan chức, nơi luôn có thành phần tham nhũng. Điều này có nghĩa là các quy tắc của trò chơi dành cho một doanh nghiệp độc lập, bình thường, cạnh tranh là không thể chấp nhận được.
3. Biogas là chất dễ nổ (thành phần chính là metan), sản xuất phải có giấy phép, và đây cũng là một thành phần tham nhũng . Không có lợi ích nào có thể biện minh cho việc mạo hiểm mạng sống của người lao động.
4. Sản xuất khí sinh học đòi hỏi công nhân có trình độ cao. Ở nông thôn đây là điều kiện gần như không thể thực hiện được, và việc thực hiện nó mang lại thêm chi phí.
5. Chúng tôi lấy dữ liệu tham khảo. 1 tấn phân có thể tạo ra tới 65 mét khối khí sinh học. Giá trị nhiệt lượng của 1 mét khối m khí sinh học là 2 kWh. Trước khi nhân các con số này, chúng ta hãy tính đến mức tiêu thụ khí sinh học để duy trì quy trình công nghệ của nhà máy khí sinh học - 50% tổng cộng 1 tấn phân lợn cung cấp 65 kWh năng lượng nhiệt.
6. Sau khi có được khí sinh học, việc xử lý những gì còn sót lại sẽ tốn kém hơn nữa. Và vì khí sinh học được sản xuất bằng vi khuẩn kỵ khí nên nước dùng còn sót lại sau quá trình lên men có mùi rất khó chịu. Nhiều chi phí hơn.
7. Việc xử lý nước dùng này bằng cách thêm nó vào đất làm phân bón đã nhiều lần dẫn đến ô nhiễm nghiêm trọng đất, sông và thực phẩm, vì nước dùng này là môi trường lý tưởng cho các vi sinh vật gây bệnh.
Kết luận: Sản xuất khí sinh học là một hướng đi xử lý phân bón có nguy cơ đe dọa đến tính mạng, vô nghĩa về mặt kinh tế và không hợp lý về mặt môi trường.
Nhưng phân cần phải được xử lý!
1. Toàn bộ phân chuồng chất lượng cao (chủ yếu là phân bò, dê, cừu, thỏ) đều được xử lý thành phân trùn quế bằng cách sử dụng giun đất Staratel. Chi phí của 1 tấn phân trùn quế, với điều kiện phân được mua với giá 300 rúp mỗi tấn, sẽ vào khoảng 3 nghìn. Giá thị trường từ 10 nghìn đảm bảo sinh lời cao. Việc sản xuất phân trùn quế không gây lãng phí, an toàn và không đòi hỏi lao động có trình độ cao.
2. Tất cả rác và phân có chất lượng thấp (ví dụ, phân lợn sau khi xả nước, v.v.) phải được xử lý thành nhiên liệu rắn, tức là. than bánh nhiên liệu.
1 tấn phân bón xấp xỉ 0,5 tấn than bánh, nhiệt trị của 1 kg trong số đó là khoảng 3,2 kWh, tức là một tấn phân bón cho 1600 kWh. năng lượng nhiệt (chứ không phải 65 kWh như từ khí sinh học). Nghĩa là, năng lượng tăng gấp 25 lần và chi phí cũng thấp hơn tương tự.
Than bánh nhiên liệu làm từ phân bón là một giải pháp tuyệt vời để sưởi ấm người ăn chay sinh học bằng năng lượng mặt trời vào mùa đông, vào những ngày lạnh và nhiều mây. Khi đốt than bánh nhiên liệu rắn từ phân trong lò nhiệt phân, hiệu suất đạt tới 90% (và khi sử dụng thiết bị thu hồi không khí). đến 95% hoặc hơn), chúng ta sẽ có đủ năng lượng nhiệt để duy trì vi khí hậu trong nhà kính và tạo ra điện bằng động cơ Stirling chẳng hạn.
Ngoài ra, chúng ta sẽ luôn có tro - nguồn nguyên tố vi lượng, khoáng chất quý giá cho việc trồng cây có ích.
Cuộc trò chuyện về giá trị năng lượng của phân và chất thải nông nghiệp khác cũng rất quan trọng vì nông dân sinh thái cần các giải pháp đơn giản, tiết kiệm và an toàn trong lĩnh vực năng lượng “xanh”. Ví dụ, vấn đề đảm bảo quyền tự chủ, tự chủ về năng lượng của trang trại, trong đó có trang trại chay sinh học sử dụng năng lượng mặt trời, phải được giải quyết.
Vì không phải lúc nào chúng ta cũng có thể sử dụng năng lượng mặt trời hay năng lượng gió nên cần phải có đủ nguồn năng lượng dự phòng dự phòng. Và về vấn đề này, than bánh nhiên liệu cũng được làm từ phân bón có thể là một giải pháp tốt. Việc tích lũy năng lượng “xanh” trong than bánh nhiên liệu dễ dàng hơn nhiều so với khí sinh học trong các bình chứa khí.
