Перспективы использования БЭУ в Волгоградской области

Каблов В.Ф.Костин В.Е.Комкова И.В.Соколова Н.А.

Распределение органических отходов и потенциальные

возможности производства биогаза по регионам России

3.5 млрд.к.м

12.1 млрд.к.м

24.4 млрд.к.м.

18.33млрд.к.м

3.1 млрд.к.м

11.1млрд.куб. м.

1.18 млрд.к.м

РОССИЯ 73.7 млрд.куб.м

Россия 624.5 млн.т (225 млн.т с.в.)

225.0/36%156.9/25%

96.9/15.5%

95.6/15.3%

27.0/4.3%

23.5/3.8%

8.2/1.3%

Характеристика региона

Волгоградская область самый крупный субъект ЮФО

Площадь – 113 тыс. кв. км.1506 населенных пунктов.39 муниципальных образований:6 городов областного подчинения,33 района.Население 2,7 миллиона человек.Средняя плотность населения 23,3 чел./кв. км.Областной центр – г. ВолгоградНаселение 1 миллион человекСельхозугодий всего 8346,7 тыс. гаиз них:- Пашня 5699,3 тыс. га-сенокосы 189,3 тыс. га-пастбища 2425,3 тыс. га

Агропромышленный потенциал Волгоградской области

Основные направления сельскохозяйственного производства:Животноводство:330,2 тыс. голов КРС, в том числе коров 158,6 тыс. голов В области более ста свиноводческих хозяйств всех форм собственности. Поголовье свиней в составляет около 350 тысяч. Овцеодство 728 тыс. головКоневодство 18 тыс. головПтицеводство: 11 крупных птицефабрик, общее количество птиц 10 миллионов

Агропромышленный потенциал Волгоградской области

РастениеводствоВся посевная площадь 3447,9 тыс. гаЗерновые культуры 2627,1 тыс. га(пшеница, ячмень, рожь, овёс, рис, кукуруза, гречиха, сорго и др.);Зернобобовые культуры 21,3 тыс. га(горох, фасоль, соевые бобы и др.);Овощеводство и бахчеводство 110 тыс. гаКормовые культуры (кормовые травы, силосные культуры, Кормовые корнеплоды, кормовые бахчевые культуры);Технические культуры;Масличные культуры (подсолнечник, горчица, рапс); 711 тыс. гасадоводство

Экологические проблемы сельского хозяйства

•Факторы воздействия растениеводства: сведение природной растительности на сельхозугодиях, распашка земель; применение минеральных удобрений и ядохимикатов; мелиорация земель.•Воздействие на почвы: разрушение почвенных экосистем; потеря гумуса; разрушение структуры и уплотнение почвы; водяная и ветровая эрозия почв. •Факторы воздействия животноводства: перевыпас - выпас скота в количествах превышающих способности пастбищ к восстановлению; непереработанные отходы животноводческих комплексов.•Общие нарушения, вызываемые сельскохозяйственной деятельностью: •загрязнение поверхностных вод и грунтовых вод; деградация лесных экосистем; нарушение водного режима на значительных территориях ; опустынивание.•Уменьшение в продукции растениеводства содержания витаминов и микроэлементов и накопление в продукции, как растениеводства, так и животноводства вредных веществ (нитратов, пестицидов, гормонов, антибиотиков и т. п.). •Низкий коэффициент полезного действия.•Большое количество неиспользуемых отходов

Экологические аспекты

• Утилизация биоорганических отходов

• Получение более экологичного энергоносителя

• Получение эффективных биоудобрений и кормовых добавок

• Снижение антропогенной нагрузки на экосистемы

• Эффективное использование возобновляемых ресурсов

Эффективность сельхозпроизводства

КПД сельхозпроизводства – 3-5%.Использование биомассы в растениеводстве – 20 -30%

Использемаябиомасса

30%

Корм70%

ОстальноеМалоисполь-

зуемыеотходы 70%

Биомасса

16-17% привес

25% -поддержание жизни

58% - навоз---------------Итого на привес3% биомассы

В животноводстве на 1кг. товарной продукции (молоко,яйцо, мясо) производится 10-13кг. навоза или помета

Компенсация низкого кпд: природная рента, экономия на экологии, интенсификация традиционных методов(техника, минудобрения,химпрепараты

1птица -250гпомета

Основные направления исследований

Разработка современных малоотходных технологий утилизации биоорганических

отходов и получения энергии

Экономика Технология Экология

Комплексное использование биогазовых энергетических установок.

Получение дополнительных экономических эффектов

Производимая продукция

Органическиеотходы

Получениебиогаза

Удобрения,кормовые добавки

Биоактивныевещества (гумино-вые кислоты и др.)

Электоэнергия Тепло Более 70 экологически чистых продуктов!

Экономические исследования

• Исследование потенциального рынка потребителей биогазовых установок в регионе

• Оценка имеющихся сырьевых ресурсов для производства в регионе

• Изучение Российского и зарубежного опыта. Проблемы, тенденции и перспективы развития

Экономические аспекты

•Сухие и гранулированные биоудобрения – 350- 500руб. за тонну(1тонна равноценна 70-80тонн естественных отходов)

•Более 70 наименований экологически чистых продуктов

•Общий объем орган. отходов в России –около 675млн.т.

•Потенциальное производство биогаза – 225 млн. т.

•Цена 1м куб. биогаза в Европе – 0,2 Евро

•Цена природного газа в Европе – 175 - 500 Евро за 1000м.куб.

Эффективные технологии процесса метанового брожения

Основные направления:• Специальная подготовка

сырья (предварительный гидролиз)

• Микробиология, создание эффективных штаммов для различного сырья

• Аппаратурное обеспечение процессов

Имеющийся задел:

-Исследована эффективность получения биогаза из различного сырья;

- Проектирование и изготовление опытных промыщленных установок для получения биогаза объемом 1,5 – 60 куб. м.

Микробиологические и биохимические аспекты

Три вида метановых бактерий. Источник: AT Information: Biogas, GTZ project Information and Advisory Service on Appropriate Technology (ISAT), Eshborn, Deutschland, 1996г.

Метанопроизводящие бактерии, на 3 этапе, разлагают соединения с низким мол. весом. Субстратами для реализации этих реакций являются водород и углекислота, а также окись углерода и вода, муравьиная кислота, метанол и др.:

4 Н2 + СО2 CH4 + 2 H2O, 4 CO + 2 H2O CH4 + 3 CO2, 4 HCOOH CH4 + 3 CO2 + 2 H2O,4 CH3OH 3 CH4 + CO2 + 2H2O.

Микробиологические и биохимические аспекты

клетчаткоразрушителей-анаэробов на среде Имшенецкого (участвующих в процессе гидролиза растительного сырья), представители рода Clostridium (вероятнее всего – вид Clostridium omelianskii

Methanosarcina

Условия сбраживания

• поддержка анаэробных условий в реакторе - конструкция;

• соблюдение температурного режима:природные условия - 0°C до 97°C психофильный режим до 20 - 25°Cмезофильный от 25°C

термофильный свыше 40°C.

• доступность питательных веществ для бактерий - создание биоудобрений требует достаточного количество азота, серы, фосфора, калия, кальция и магния и некоторого количества микроэлементов - железа, марганца, молибдена, цинка, кобальта, селена, вольфрама, никеля и других ;

• выбор правильного времени сбраживания и своевременная загрузка и выгрузка сырья;

• соблюдение кислотно-щелочного баланса;• соблюдение соотношения содержания углерода и азота;• выбор правильной влажности сырья;• регулярное перемешивание;• отсутствие ингибиторов процесса.

Направления микробиологических и биохимических исследований

•освоение методики оценки сырья для БГУ;

• оптимизация параметров - pH, t, отношения C:N, микрофлоры;

•определении наличия в сырье (навозе и помете) ветпрепаратов, в т.ч. антибиотиков;

• разработка способов повышения выхода биогаза с единицы сырья при разных условиях эксплуатации и разных режимах.

• подбор существующих или создание новых (с применением нанотехнологии) эффективных катализаторов метаногенеза (введение кислородных соединений, высокотонких плёнок или волокон со штаммами микроорганизмов и пр.).

•технологии предварительной подготовки сырья

•Оценка применимости биоудобрений и биодобавок

Этапы создания биогазового производства (БЭУ)

1. Обоснование необходимости создания проекта и выбор производственно технологического объекта2. Финансирование: - открытие кредитования;- кооперирование;- регулирование импорта;- лизинг и перевооружение АПК;- обучение кадров и закрепление молодежи на селе;- программы энергосбережения;- антикризисные программы.- использование Киотского протокола.3. Подготовка технологической документации4. Создание системы логистики поставки сырья и реализации готовой продукции

Цены: 1м.куб. БЭУ30 -320тыс. руб.

Реализация проекта

№Этап

Затраты, тыс. руб.

1. Исследование потенциального рынка потребителей БЭУ, на примере 2-3 районов

100

2. Оценка сырьевых ресурсов, на примере 2-3 районов

100

3. Подготовка бизнес-плана 180

Разработкабиотехнологии

(ВТПЭ, ВХТ)

Менеджментпроекта,

маркетинговыеисследования

(ВЭМ)

Разработкааппаратурногообеспечения

процесса(ВТМ)

Конструкторско-технологическоесопровождение

(ВТО, ВКМ)

РазработкаАСУТП

(ВАЭ и ВТ)

Реализация проекта «Создание демонстрационной опытно-

лабораторной установки (ДОЛУ)»

Изготовление установки:

ферментер, газгольдер• Приобретение дополнительного

оборудования и расходных материалов

• Монтажные и пуско-наладочные работы

• Разработка и создание системы мониторинга и управления на базе микропроцессорной техники –300тыс.руб.

• Прочие расходы - 200 тыс. руб.

Итого: 600 тыс. руб.

Необходимость объединения ресурсов для создания БЭУ

Бизнес

Административный ресурс

Научно-Техническийпотенциал

Биогаз

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!

Волжский политехнический институт, www.volpi/ ru