Ученые Томского политехнического университета разработали технологию и создали опытную биоэнергетическую установку по переработке органических отходов в биогаз и биоудобрения. Система электроактивации позволяет ускорить процесс метаногенеза до пяти раз, повысить производительность процесса и объемы выхода биогаза.
Принцип действия опытной биогазовой станции основан на анаэробном процессе метанового брожения — превращения биомассы в энергию. Работать она может практически на любых органических отходах, за исключением тех, что содержат лигноцеллюлозу. В Европе такие технологии используются давно и достаточно широко, однако в России работают всего несколько установок: в Белгороде, Калуге, Татарстане.
«Отходы животноводства и птицеводства часто складируют рядом с фермами и предприятиями, это может вызвать появление неприятного запаха и биологическое заражение почвы. Наша технология позволяет не только бороться с этими проблемами, но и получать дополнительные ресурсы. Во‑первых, биогаз, который с помощью биогенераторов можно преобразовывать в тепло и электричество, во‑вторых, два вида удобрений: твердое — перегной и жидкое — рекультивант, восстанавливающий плодородность почв и соответствующий требованиям ГОСТа», — говорит директор Инженерной школы новых производственных технологий ТПУ Алексей Яковлев.
Экспериментальная установка состоит из реактора подготовки емкостью 450 литров, куда помещается отфильтрованное сырье, разбавленное водой, гидравлической системы, гомогенизирующей отходы и подогревающей их до +37,5 °С, основного реактора метанового брожения, оснащенного автоматизированной системой перемешивания, и накопителя. Работа установки максимально автоматизирована. Основное ноу-хау томских ученых — это система электроактивации.
«На данную технологию получен патент. Воздействие электрического тока на органику помогает стабилизировать и ускорить процесс, метаногены начинают работать активнее, поглощают больше органики, увеличивается выход биогаза. В классических установках такой системы нет, — поясняет один из разработчиков, инженер-технолог по биогазовым установкам Инженерной школы новых производственных технологий Алексей Коледов. — Метановое брожение в мезофильном режиме занимает от 20 до 60 суток, это зависит от типа сырья, его влажности и других факторов. Нам уже удалось ускорить процесс в пять раз. Самое длительное брожение занимает десять дней, а самое короткое — четыре».
Наука
Гонконг создал средство, которое убивает микробы в течение 90 дней
Сейчас биоустановка ТПУ работает в формате эксперимента. Ученые загружают в реактор 100 литров подготовленного субстрата в сутки. Сырьем служат отходы жизнедеятельности крупного рогатого скота. Сейчас мощность работы установки составляет порядка 2,5 кубометра биогаза в сутки. Причем политехники планируют еще сильнее ускорить процесс метаногенеза.
«Мы работаем над подбором оптимальных режимов, ежедневно снимаем все параметры. Если в течение 7−10 дней все показатели будут в норме, то мы будем увеличивать нагрузку. В финале мы планируем уменьшить продолжительность процесса до двух суток», — отмечает Алексей Коледов.
По словам разработчиков, биогаз, получаемый в новой установке, имеет повышенное содержание метана (60−70%) и по своим качествам очень близок к природному газу. Кроме того, ученые могут не просто собрать установку с нуля, но и усовершенствовать практически любую действующую биогазовую станцию, которая уже эксплуатируется или только создается. Сейчас научный коллектив находится в поисках инвесторов для дальнейшего развития проекта.
«По сути, фермерские хозяйства могут получать ресурсоэффективный продукт, окупающий их капиталовложения. Такая установка может стать альтернативным источником энергии в сложных климатических условиях Сибири. Уже сейчас в Томской области разрабатываются нормативные акты, регулирующие так называемый зеленый тариф (предназначается для привлечения инвестиций в технологии использования возобновляемых источников энергии — ред.). Мы планируем участвовать в этих проектах и в Томской области, и в других регионах», — сообщил Алексей Яковлев.
Сейчас разработчики ТПУ работают с партнерами, чтобы доказать эффективность технологии. Эксперименты, в частности, проводятся в сотрудничестве с первой в Томской области роботизированной малой фермой в селе Ягодном Асиновского района. Сейчас в хозяйстве 800 коров, что дает достаточно большой объем отходов. Прорабатывается вопрос постройки установки рядом с фермой и поиска инвестора, который мог бы вложить средства в строительство.
Материал предоставлен пресс-службой Томского политехнического университета
