Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Біогаз — газ, отримуваний метановим бродінням біомаси (орга­нічні сполуки різноманітних відходів). Розкладання біомаси відбу­вається під впливом трьох видів бактерій. У ланцюжку харчування наступні бактерії харчуються продуктами життєдіяльності попере­дніх. Перший вид — бактерії гідролізний, другий — кислотоутворюю — чі, третій — мєтаноутворюючих. У виробництві біогазу беруть участь не тільки бактерії класу метаногенів, а всі три види. Різні групи бактерій розкладають органічні субстрати, що складаються переважно з води, білка, жиру вуглеводів і мінеральних речовин на їх первинні складові — вуглекислий газ, мінерали і воду. Кінце­вий продукт обміну речовин при якому утворюється суміш газів, що отримала назву біогаз в склад якого входять 50…87 % метану (рисунок 1.1), ІЗ…50 % С02 (рисунок 1.2), незначні домішки Н2 і H2S (рисунок 13). Після очищення біогазу від С02 виходить біоме — тан. Біометан — повний аналог природного газу, відмінність тільки у походженні.

Ht

І І ІОв. ГОрт И^С"И

Рисунок 1.1 — Зображення молекулярної формули метану CJ14

Оскільки лише метан поставляє енергію з біогазу, доцільно, для опису якості газу, виходу газу та кількості газу все відносити до метану, з його нормованими показниками. Обсяг газів залежить від температури і тиску. Високі температури призводять до розтягу­вання газу і до зменшується разом з обсягом рівню калорійності і навпаки. Крім того при зростанні вологості калорійність іазу також знижується. Щоб виходи газу можна було порівняти між собою, необхідно їх співвідносити з нормальним станом (температура 0 °С, атмосферний тиск 1-Ю5 Па, відносна вологість газу 0,0 %).У цілому дані про виробництво газу виражають у літрах (л) або м3 метану на

10

кг органіко сухої речовини (ОСР), це набагато точніше і красномо­вніше ніж дані в м3 біогазу в м3 свіжого субстрату.

0=0=0

Рисунок 1.2 — Зображення молекулярної формули С02

Цей природній процес розкладання можливий лише за відсу­тності проникнення кисню тобто лише в анаеробних умовах. Такий процес розкладання має також назву гниття — його можна спостері­гати в болотах, озерах, трясовині і так далі. При наявності в деяко­му середовищі кисню, в цьому випадку органіку розкладають інші бактерії; у такому разі процес називатиметься компостуванням. Аналогами процесів розкладання є наприклад бродіння, переварю­вання або горіння.

Внаслідок анаеробного процесу звільняється енергія, яка в свою чергу не втрачається як тепло при компостуванні, внаслідок життєдіяльності метанових бактерій ця енергія в подальшому пере­творюється на молекули метану.

Процеси гниття відомі дуже давно, вони вже відбувалися на­віть тоді, коли наша атмосфера мала зовсім інший склад.

Поняття гниття (амоніфікація) — процес розкладання азотовмі­сних органічних сполук (білків, амінокислот), в результаті їх фер­ментативного гідролізу під дією амоніфікувальні мікроорганізмів з утворенням токсичних для людини кінцевих продуктів — аміаку, сі­рководню^ також первинних і вторинних амінів при неповній мі­нералізації продуктів розкладання:

> Трупних отрут (наприклад путресцін і кадаверин)

У Ароматичні сполуки (наприклад скатол, індол-утворюються в результаті дезамінування і декарбоксилювання амінокислоти три­птофану)

її

> Гниття сірковмісних амінокислот (цистеїну, цистину і меті­оніну) призводить до виділення сірководню, меркаптанів, діметіл — сульфоксиду

В свою чергу метанові бактерії належать до найдавніших і найбільш пристосованим живим істотам на планеті Земля. Ці про­цеси мають широке поширення: в лесі морів, річок та озер ("блука­ючий вогник") вони відбуваються так само, як і в трясовині, боло­тах, шарах ґрунту, куди не проникає кисень, на звалищах сміття, в навалах гною, лагунах, відстійниках гною, на ділянках вирощуван­ня рису і в калі жуйних парнокопитних тварин (вони виробляють близько 200 л метану в день). У воді вироблення метану помітно по бульбашкам газу, що піднімаються на поверхню. В залежності від місця походження, мова може йти про болотний газ, гнильний газ, газ стічних вод, рудний газ, звалищний газ або, як його прийнято називати в сільському господарстві, про біогаз.

Можна зауважити що з будь-якої органіки в умовах відсутнос­ті кисню можна добути біогаз. Бактерії які беруть участь у процесі повинні лише мати достатню кількість часу, щоб впоратися з мате­ріалом, який складно розкладається, яким можуть бути, наприклад здерев’янілі рослини. Цей процес цілеспрямовано використовують при очищенні стічних вод який являє собою комплекс заходів з ви­далення забруднень, що містяться в побутових і промислових стіч­них водах, щоб розкласти органічні сполуки шкідливих речовин. Звичайно здійснюється в спеціальних установках (рисунок 1.4).

Очищення відбувається в кілька етапів:

> механічний

> біологічний

> фізико-хімічний

Р іноді дезінфекція стічних вод.

Однак деякі види органічних речовин виявилися не придатни­ми для такого процесу. Текучі, кашоподібні та взагалі субстрати, що затримують значну кількість води, найкращим чином підходять для процесу бродіння, оскільки в них можна легко витримати анае­робні умови, в той час як матеріал із великих суцільних шматків як деревина краще перероблювати компостуванням або іншими мето­дами. Газ метан, що міститься в біогазовій суміші, має енергетичну цінність від 10 кВт на м3 (стосовно до чистого метану) і є таким же газом, як і природний газ, на рисунку 1.5 показано схема для отри­мання одного кубометру біогазу. Якщо суміш газів переводити в електричний струм за допомогою генератора, то при його ефектив­ності, наприклад, 35 % з 10 кВт брутто утворюється 3,5 кВт елект­ричного струму, який можна безпосередньо подавати в мережу еле­ктричного живлення.

Енергія, отримана з біогазу, належить до альтернативної, оскі­льки відновлюється з органічного поновлюваного субстрату. Фак­том є те, шо первинні енергоносії на Землі закінчуються та існує необхідна потреба в інших джерелах енергії найбільш актуальними у наш час є альтернативних джерелах, що додає ще більшого зна­чення виробництву біогазу на біогазових установках. Крім того, енергетичне використання біогазу в порівнянні зі спалюванням природного газу, зрідженого газу, нафти та вугілля є нейтральним по відношенню до С02, оскільки С02, що виділяється перебуває в межах природного кругообігу вуглецю і споживається рослинами протягом вегетаційного періоду. Таким чином, концентрація С02 в атмосфері в порівнянні з використанням твердого палива не збіль­шується (рисунок 1.6).

Однак метан теж має свої недоліки: при попаданні в повітря він дуже повільно окислюється на двоокис вуглеводу і воду під впливом сонячних променів, озону і так званих радикалів (молеку­ли ОН-, які швидко вступають у реакцію). Метан після двоокису вуглеводу (на 50 % викликає парниковий ефект) є найбільш поши-

реним забруднювачем повітря і на 20 % викликає явище парнико­вого ефекту. Крім того, при окислюванні він споживає озон і цим самим робить свій внесок у збільшення озонової діри в стратосфері. Газовий факел, за допомогою якого в аварійних випадках спалюють газ до безпечного двоокису вуглеводу, має велике значення також з цієї причини.

До періоду індустріалізації виробництво метану і його розще­плення перебували в рівновазі. Сьогодні цей баланс в значній мірі порушений: при видобутку вугілля, нафти і природного газу виді­ляється величезна кількість неспаленого метану в атмосферу. До цього додається ще велика кількість газу, що виникає у всьому світі від вирощування рису і тваринництва. За останні десятиліття це призвело до постійного зростання метану в атмосфері Землі. З цієї ж причини також споживання біогазу в технічних цілях має особ­ливе значення, оскільки, таким чином, зменшується емісія метану.

Комментарии запрещены.