БИОМАССА Как источник энергии

Небольшие установки для производства метана из биомассы

М. Бриле1)

Поиск решения проблем, обусловленных, с одной стороны, энергетическим кри­зисом, а с другой стороны, загрязнением окружающей среды, привел к созданию установок для производства топливного газа из биомассы, который может быть использован в промышленности и сельском хозяйстве. Наряду с крупными про­мышленными установками для анаэробного перегнивання органических отходов внедряются небольшие установки, предназначенные для удовлетворения энерге­тических потребностей животноводческих и молочных ферм, и в частности уста­новки для производства метана из экскрементов (навоза) рогатого скота.

Метан из биомассы может быть получен путем ее анаэробного перегнива­ння (ферментацией), гидрогазификации или пиролиза [1-7]. При анаэробном перегнивании органические вещества (естественные отходы) разлагаются в от­сутствие кислорода. Согласно работам [8-10], этот процесс протекает в три ста­дии с участием двух различных групп бактерий, составляющих сообщество. На первой стадии сложные органические соединения (жирные кислоты, протеины, углеводы) в результате ферментационного гидролиза превращаются в более простые соединения. На второй стадии простые соединения подвергаются воз­действию группы факультативных анаэробных (или кислотообразующих) бакте­рий, что приводит к образованию главным образом летучих жирных кислот. На третьей стадии органические кислоты под действием строго анаэробных (или метанообразующих) бактерий превращаются в диоксид углерода и метан. Полу­чаемый на этой стадии обогащенный метаном газ (биогаз) имеет теплоту сгора­ния порядка 5340-6230 ккал/м3.

Использование биомассы, в том числе сельскохозяйственных продуктов и отходов, для решения проблем, связанных с недостатком энергии, постепенно становится повсеместным [42-48]. Наиболее значительным достижением в этой области является создание в Бразилии установки стоимостью 1 млрд. долл., предназначенной для переработки сахарного тростника в этанол, который мо­жет быть использован в качестве транспортного топлива [49].

Международное энергетическое агентство (Париж) уделяет особое внимание сбору и распространению информации относительно получения топлива из био­массы. Исследовательские и проектные работы по получению топлива из био­массы, проводимые в США, все в большей степени привлекают внимание мини­стерства энергии (Вашингтон). Институт газовой технологии в Чикаго занимается исследованием процессов анаэробной ферментации биомассы [2, 3, 49], а фирма Calorific Recovery Anaerobic Process (CRAP) ввела в строй новую установку по производству топливного газа из биомассы (шт. Оклахома) [49]. Установка рассчитана на переработку 7230 т сухого навоза в год и производство 18 125 тыс. м3 метана в год и, кроме того, 181 т/сут ила, который может быть использован в качестве удобрения. Подобную установку намерена создать фир­ма Biogas of Colorado (Denever).

11 Michael R. Brule, School of Chemical Engineering and Materials Science, University of Oklahoma, Norman.

Достижения в области изучения процесса анаэробного перегнивання био­массы рассматриваются в работах [8-29, 36, 39, 41], а оптимальные параметры процесса-в работах [19, 25, 29-40].