Что такое биогаз и почему он — «зеленое топливо»?

Биогаз — это газ, получаемый при метановом (водородном) брожении биомассы. Этот процесс был известен уже в XVII веке, когда бельгийский естествоиспытатель Ян Баптиста ван Гельмонт обнаружил, что при гниении/брожении органики выделяется горючий газ.

Установлено, что в состав биогаза входит около 70% метана, около 30% углекислого газа и небольшие примеси водорода и сероводорода. После его очистки получаем биометан.

Сам процесс производства биогаза вовсе не так прост, как кажется. На самом деле в этом процессе задействованы три разных вида бактерий.

• Начинают переработку органики бактерии гидролизные, произведенный ими продукт потребляют бактерии кислотообразующие, а уже произведенное ими бактерии метанообразующие переводят в газ метан.

Почему сейчас столько говорят о биогазе? Изначально дело в теории глобального потепления. Дело в том, что уже больше века средняя температура на Земле постоянно повышается. Предполагается, что в течение XXI века она повысится, по разным подсчетам, на 2,4−4,8 градусов.

Прогнозируется, что такое повышение средней температуры приведет к серьезным климатическим изменениям на планете, огромные территории, на которых сейчас живут миллиарды людей, станут непригодными для сельского хозяйства, начнется нехватка и продовольствия и пресной воды, что может привести к гибели огромного числа людей.

Предполагается, что происходит все это из-за антропогенного увеличения концентрации метана в атмосфере, что вызывает усиление так называемого парникового эффекта — солнечное излучение все больше и больше задерживается атмосферой, разогревая ее.

Сторонники теории глобального потепления, вызванного человечеством, ратуют за уменьшение выбросов метана в атмосферу. Именно этой цели служат программы производства биогаза, ибо если многочисленные органические отходы, производимые человечеством, направить в биореакторы для брожения, то полученный биогаз можно будет использовать как источник энергии и сжигать его в ТЭС, производя электричество и тепло. При этом, к тому же, резко уменьшится расходование природного газа.

Кроме того перегнившие органические остатки, когда биогаз уже перестанет выделяться, представляют собой отличное органическое удобрение, ведь это — перегной.

Таким образом, развиваемая в последние полвека во многих странах мира программа по производству биогаза не только уменьшает концентрацию метана в атмосфере, но и создает столь необходимое топливо и органическое удобрение.

Производство биогаза в мире

Во многих странах мира производится биогаз, для этого используются специальные устройства, биореакторы. Каждый конкретный биореактор настраивают на определенный вид перерабатываемой органики. Где-то это навоз, доставляемый с животноводческих комплексов, где-то жом от рапса, винограда или каких-либо фруктов или ягод, мезга (отходы от производства патоки и крахмала), фекальные осадки, отходы рыбных или забойных цехов.

• Из одного килограмма сухого вещества отходов получают до 500 литров биогаза.

Понятно, что в производстве чего бы то ни было важную роль играет экономика. Биореакторы вместе с газгольдерами и системой труб для газообеспечения стоят денег. При этом чем больше биореактор, чем большие объемы органики обрабатываются в нем, тем меньше стоит выработка одного мегаватт/часа энергии.

• При мощности свыше 10 МВт станции капитальные начальные затраты оцениваются порядка 1500 евро за 1 КВт.
• А при мощности меньше 1 МВт стоимость первоначальных затрат оценивается примерно в 7000 евро за 1 КВт.

Считается, что биореакторы экономически выгодно ставить на комплексах по разведению крупного рогатого скота, если там свыше 8000 животных, на птицефермах — если там более 1 млн. птиц. Для каждого вида отходов свои цифры.

Однако при этом в Индии и странах Юго-Восточной Азии (ЮВА) активно распространены семейные биогазовые установки, которые органические отходы одной семьи превращают в газ, используемый в этой семье для готовки.

В Дании, известной высоким уровнем своего животноводства, производимое биотопливо дает до 18% необходимой стране энергии. Всего в ЕС 49.2% биогаза производится на свалках, до 15% - из канализационных отходов, около 35% - из специально выращиваемых сельскохозяйственных культур. В Италии при переработке органических отходов производится в год 20.000 ГВт/ч (электричество + теплоснабжение).

В Китае ежегодно производится свыше 14 млрд кубометров биогаза. Здесь функционируют не только крупные биореакторы, существуют маленькие устройства, называемые «китайский купол», объем которых около 8 кубометров. Это односемейные установки, их в стране более 10 миллионов и в них в год производится суммарно свыше 7 миллиардов кубометров в год.

Биогаз в России

Увы, но у нас, в России, у биогаза одни только перспективы. Возможно, дело в том, что у нас слишком много дешевого природного газа, потому производство биогаза значительно менее рентабельно, чем в Европе (особенно если сравнить цены на газ в Европе и у нас сегодня).

Экоактивисты утверждают, что наши отходы можно превратить в 14.7 млрд кубометров биогаза, для чего надо построить до 20.000 установок по его производству.

Однако в реале у нас в стране сегодня функционируют всего несколько крупных станций по переработке биологических отходов: две в Белгородской области, одна в Татарстане и одна в Московской области, суммарной мощностью менее 15 МВт.

В последние 100−200 лет на Земле постоянно и регулярно повышается средняя температура. Если она повысится еще градусов на 5, это, по мнению ученых, вызовет сильные климатические изменения, опустынивание многих регионов, голод и нехватку питьевой воды для миллиардов жителей Земли. Одной из причин этого явления может являться антропогенное увеличение концентрации метана в атмосфере.

Ради уменьшения этого и ведутся все программы производства и использования биогаза, в ходе которых миллионы тонн органических отходов превращаются в чистые удобрения и чистую энергию. Во всем мире они идут очень активно, а в России только начинаются и держатся исключительно на энтузиазме некоторых экоактивистов.