”тил≥зац≥¤ в≥дход≥в рослинництва за допомогою метод≥в б≥отехнолог≥њ

ѕоб≥чна продукц≥¤ рослинництва використовуЇтьс¤ здеб≥льшого в тваринництв≥ на корм ≥ п≥дстилку. ѕри велик≥й концентрац≥њ тварин на тваринницьких комплексах виникаЇ еколог≥чна проблема, бо нав≥ть на звичайних тваринницьких фермах виробл¤ють в середньому по 8Ч10 т гною на одну умовну голову.  р≥м сан≥тарно-г≥г≥Їн≥чноњ проблеми, потр≥бно багато деф≥цитного пального дл¤ вивезенн¤ ≥ внесенн¤ гною в грунт.  р≥м гною на пол¤х залишаЇтьс¤ багато соломи, ¤ка при тривалому збер≥ганн≥ Ї м≥сцем концентрац≥њ мишовидних гризун≥в.

√н≥й ≥ солома озимих хл≥б≥в Ч це не лише орган≥чн≥ добрива. ѕри рац≥ональному використанн≥ з њх маси можна мати б≥огаз, бактер≥альний протењн ≥ еколог≥чно чисте добриво дл¤ еколог≥чно чистих технолог≥й вирощуванн¤ польових культур. “ому пор¤д з традиц≥йним використанн¤м гною ≥ решток ≥ншоњ б≥омаси, зокрема соломи, важливо њх утил≥зувати з виробництвом б≥огазу Ч ц≥нного топлива та бактер≥ального протењну. “ак≥ способи використанн¤ поб≥чноњ продукц≥њ рослинництва економ≥чно б≥льш виг≥дн≥ й еколог≥чно чист≥.

Ѕ≥олог≥чна маса (б≥омаса) належить до в≥дновлюваних джерел енерг≥њ. ѕотенц≥йн≥ можливост≥ одержанн¤ б≥олог≥чноњ сировини велик≥.

” с≥льськогосподарському виробництв≥, зокрема в рослинництв≥, ¤к уже зазначалось, основним джерелом б≥огазу Ї гн≥й ≥ поб≥чна продукц≥¤ рослинництва Ч солома зернових, хл≥б≥в, стебла кукурудзи, гичка цукрових бур¤к≥в, картопл¤не бадилл¤. ѕонад 90 % ц≥Їњ орган≥чноњ речовини припадаЇ на солому.

ѕри утил≥зац≥њ б≥омаси одержують б≥огаз, ¤кий Ї нетрадиц≥йним енергонос≥Їм.  р≥м того, залишаЇтьс¤ нерозщеплена м≥кроорган≥змами орган≥чна маса (шлам) та р≥дина, ¤ку називають надосадною. ќсад можна використовувати ¤к добриво.

ѕри проектуванн≥ або вибор≥ проекту б≥огазовоњ установки треба мати дан≥ про х≥м≥чний склад б≥омаси, њњ к≥льк≥сть, динам≥ку надходженн¤. “ак, гн≥й надходить з тваринницьких комплекс≥в р≥вном≥рно, солома Ч сезонно, хоч запаси њњ можуть бути значними ≥ використовувати њњ можна прот¤гом року. ќсновою виробництва б≥огазу Ї метаногенез Ч процес ферментац≥њ б≥омаси, у тому числ≥ гною, за допомогою природноњ метаногенноњ м≥крофлори. ѕроцес триваЇ 26Ч30 д≥б (≥нод≥ довше). « 1 кг сухоњ речовини гною залежно в≥д ¤кост≥ мають близько 0,2Ч0,7 м3 б≥огазу. « гною великоњ рогатоњ худоби його одержують 0,2Ч0,4, свин¤чого Ч 0,3Ч0,7, з кур¤чого посл≥ду Ч 0,8Ч1,2 м3.

Ѕ≥огаз не збер≥гають. ѕроблема його збер≥ганн¤ поки що не вир≥шена. …ого недоц≥льно ≥ згущувати, бо окрем≥ компоненти б≥огазовоњ сум≥ш≥ мають неоднаков≥ ф≥зичн≥ показники. ≈нергетичну ц≥нн≥сть 1 м3 б≥огазу при зм≥ст≥ метану 50 % можна прир≥вн¤ти до енергетичноњ ц≥нност≥ 1 кг сухоњ речовиниЧ 17,8 ћƒж. якщо вм≥ст метану зб≥льшуЇтьс¤ до 70 %, показник енергоЇмкост≥ п≥двищуЇтьс¤ до 25 ћƒж. ќтже, середн≥й показник дор≥внюЇ приблизно 21 ћƒж.

ѕроцес метаногенезу в≥дбуваЇтьс¤ в анаеробних умовах. –озр≥зн¤ють 3 етапи метаногенезу. Ќа першому етап≥ високомолекул¤рн≥ б≥опол≥мерн≥ сполуки (вуглеводи, особливо кл≥тковина, б≥лки, нуклењнов≥ кислоти та л≥п≥ди, жири, жиропод≥бн≥ речовини (фосфогл≥цериди, гл≥кол≥п≥ди, стероњди, в≥ск та ≥н.) розкладаютьс¤ до низькомолекул¤рних орган≥чних речовин Ч моно- та ол≥госахарид≥в, ам≥нокислот ≥ пептид≥в, пуринових ≥ п≥рим≥динових азотистих основ, гл≥церину, карбонових кислот, д≥оксиду вуглецю ≥ водню. ќрган≥чн≥ сполуки розкладаютьс¤ за допомогою г≥дролаз (фермент≥в, ¤к≥ зд≥йснюють г≥дрол≥з сполук, розщеплюють складн≥ орган≥чн≥ сполуки з приЇднанн¤м води). ¬они синтезуютьс¤ анаеробними м≥кроорган≥змами, ¤к≥ не утворюють спор.

Ќа другому етап≥ метаногенезу з одержаних на першому етап≥ за допомогою кислотоутворюючих м≥кроорган≥зм≥в утворюютьс¤ р≥зн≥ орган≥чн≥ кислоти. ÷≥ кислоти окислюютьс¤ переважно до ацетату ≥ д≥оксиду вуглецю. ”творюютьс¤ також водень, ам≥ак, с≥рководень.

Ќа третьому етап≥ за участю фермент≥в, що њх продукують споров≥ ≥ неспороутворююч≥ сарцинов≥ ≥ сарцинопод≥бн≥ м≥кроорган≥зми, орган≥чн≥ речовини перетворюютьс¤ на метан ≥ д≥оксид вуглецю.

Ѕ≥огаз, одержаний з б≥омаси з великим вм≥стом кл≥тковини, м≥стить майже однакову к≥льк≥сть метану ≥ д≥оксиду вуглецю, а при утил≥зац≥њ б≥омаси, ¤ка м≥стить азотовм≥сн≥ сполуки ≥ жири, в б≥огаз≥ б≥льше метану ≥ менше —ќ2. ¬≥н маЇ б≥льшу теплотворну здатн≥сть. ¬исокоенергетичний б≥огаз м≥стить близько 75 % метану.

¬иробництво б≥огазу передбачаЇ вир≥шенн¤ таких завдань: нагромадженн¤ ≥ п≥дготовка б≥омаси, перетворенн¤ њњ в б≥огаз за рахунок метанового брод≥нн¤, рац≥ональне використанн¤ продукц≥њ метанового брод≥нн¤ Ч б≥огазу й органом≥нерального добрива.

¬ ”крањн≥ щороку можна використовувати 80Ч100 млн т гною ≥ в≥дход≥в рослинництва, що екв≥валентно 24Ч30 млн т умовного топлива. ÷е Ї величезним резервом у паливно-енергетичному баланс≥ ”крањни.

¬икористанн¤ гною, соломи та ≥ншоњ б≥омаси даЇ можлив≥сть вир≥шити не лише енергетичну проблему в ”крањн≥, а й пол≥пшити еколог≥чн≥ умови агроландщафт≥в, виготовл¤ти високо¤к≥сн≥ добрива.

Ќайб≥льш прост≥ б≥огазов≥ установки (Ѕ√”) застосовують у крањнах з теплим кл≥матом, де немаЇ потреби п≥д≥гр≥вати ≥ перем≥шувати б≥омасу. ”  итањ д≥Ї дуже багато таких Ѕ√” Ч 7,2 млн. Ѕ≥огаз використовують переважно в побут≥ Ч дл¤ приготуванн¤ њж≥, осв≥тленн¤, а б≥льш потужн≥ (њх понад 35 тис.)Чдл¤ виробництва електроенерг≥њ. јналог≥чн≥ установки широко використовують в ≤нд≥њ.

Ѕ≥льш досконал≥ Ѕ√” типу Ђƒормштадтї. ” них з одиниц≥ б≥омаси одержують у 4 рази б≥льше б≥огазу. Ќайб≥льш досконал≥ Ѕ√” останн≥м часом сконструйован≥ в Ќ≥меччин≥, де це питанн¤ вивчають давно. ¬ таких установках на 1 м3 бродильноњ камери мають до 7,1 м3 б≥огазу, а на простих типу Ђ√аборї ( Ќ–) Ч 0,3Ч0,5 м3.

ѕотужн≥ установки сконструйован≥ в —Ўј, ¬они дають можлив≥сть щодн¤ переробл¤ти близько 500 т гною ≥ виробл¤ти до 43Ч73 тис. м3 б≥огазу.

” ‘ранц≥њ експлуатуЇтьс¤ 60, јнгл≥њ Ч 50, Ўвейцар≥њ Ч 100 Ѕ√”. ќстанн≥м часом в ”крањн≥ та ≤нших крањнах —Ќƒ провод¤тьс¤ досл≥дженн¤ з вир≥шенн¤ прикладних ≥ фундаментальних питань виробництва метану з б≥омаси з тим, щоб одержувати б≥огаз з високим вм≥стом метану.

—творено Ѕ√”, розрахован≥ на м≥кроорган≥зми, що працюють при середньому (мезоф≥льному) ≥ високотемпературному (термоф≥льному) режимах з попередньою п≥дготовкою б≥омаси (подр≥бненн¤м, х≥м≥чною обробкою, витримуванн¤м прот¤гом 8Ч12 год дл¤ поглинанн¤ кисню, ¤кий Ї в б≥омас≥, оск≥льки процес в≥дбуваЇтьс¤ в анаеробних умовах).

” таких установках у процес≥ технолог≥чного циклу можна буде одержувати р≥дк≥ ≥ тверд≥ добрива, кормов≥ добавки та ≥нш≥ продукти безв≥дходноњ технолог≥њ.

¬ивчаютьс¤ питанн¤ створенн¤ активних штам≥в метаногенних бактер≥й, застосовуЇтьс¤ ≥ п≥дб≥р м≥кроорган≥зм≥в дл¤ прискореного введенн¤ установок в д≥ю. ўоб посилити роботу м≥кроорган≥зм≥в, у б≥омасу додають р≥зн≥ речовини Ч целюлозу (або звичайну солому), ацетат, метанол та ≥н.

¬ ”крањн≥ питанн¤ виробництва б≥огазу вивчаютьс¤ ≥ дл¤ широкого впровадженн¤ установок Ї вс≥ умови: висока щ≥льн≥сть погол≥в'¤, поб≥чна продукц≥¤ рослинництва, зокрема соломи.

¬ експериментальних установках дос¤гнут≥ непоган≥ результати. Ќаприклад, у господарств≥ Ђ—в≥танокї «апор≥зькоњ област≥ продуктивн≥сть б≥огазу експериментальноњ Ѕ√” становить 3 м3 на 1 м3 бродильноњ камери. ÷е досить висок≥ показники.

√оловною умовою безперервноњ роботи Ѕ√” Ї регул¤рне подаванн¤ б≥омаси в≥дпов≥дно до об'Їму њњ утил≥зац≥њ. ƒл¤ цього установки об'Їднують у блоки.

Ѕ≥отехнолог≥¤ рослин

Ќа головну