Если вы счи­та­е­те, что элек­три­че­ство и теп­ло – един­ствен­ные про­дук­ты, кото­рые мож­но полу­чить на выхо­де био­га­зо­вой уста­нов­ки, то вы оши­ба­е­тесь. Эффек­тив­ная пере­ра­бот­ка отхо­дов уста­нов­ки может стать не толь­ко источ­ни­ком допол­ни­тель­ных дохо­дов, но и про­из­вод­ства цело­го ряда дру­гой полез­ной продукции.

Управление биогазовой установкой

После ухуд­ше­ния усло­вий про­из­вод­ства элек­три­че­ства из био­га­за био­энер­ге­ти­ки заду­ма­лись о пере­ра­бот­ке отхо­дов бро­же­ния. Осо­бен­но вос­тре­бо­ван­ны­ми ста­ли тех­но­ло­гии пере­ра­бот­ки жид­кой фрак­ции био­шла­ма с целью про­из­вод­ства попу­ляр­но­го товар­но­го про­дук­та – удоб­ре­ния. Несмот­ря на то что в насто­я­щее вре­мя почти все­гда отхо­ды био­га­зо­вой уста­нов­ки исполь­зу­ют­ся как орга­ни­че­ские удоб­ре­ния, эффек­тив­ность их вне­се­ния в поч­ву, как пра­ви­ло, ниже по срав­не­нию с исполь­зо­ва­ни­ем мине­раль­ных удоб­ре­ний, обла­да­ю­щих более целе­на­прав­лен­ным дей­стви­ем. Тем не менее отхо­ды бро­же­ния содер­жат боль­шое коли­че­ство пита­тель­ных веществ, извле­че­ние кото­рых может при­не­сти не толь­ко допол­ни­тель­ный доход для био­га­зо­вых ком­па­ний, но и поль­зу для сель­ско­го хозяй­ства за счет исполь­зо­ва­ния обо­га­щен­ных цен­ны­ми эле­мен­та­ми удобрений.

Извлечь все ценное

Уче­ные Инсти­ту­та инже­не­рии и био­тех­но­ло­гии Фра­ун­го­фе­ра (IGb) в Штут­гар­те раз­ра­бо­та­ли уста­нов­ку для извле­че­ния фос­фо­ра и азо­та из жид­кой фрак­ции био­шла­ма. Конеч­ным про­дук­том уста­нов­ки явля­ют­ся эле­мен­ты в виде порош­ка, кото­рым в даль­ней­шем в слу­чае необ­хо­ди­мо­сти мож­но обо­га­щать мине­раль­ные удоб­ре­ния и про­да­вать на рынке.

В про­цес­се окис­ле­ния отхо­дов после пред­ва­ри­тель­ной филь­тра­ции выде­ля­ют­ся не толь­ко азот и калий, но и фос­фор в жид­кой фрак­ции. Веще­ства в твер­дых фрак­ци­ях под­ле­жат даль­ней­шей суш­ке пере­гре­тым паром, а затем отде­ля­ют­ся в про­цес­се мик­ро­филь­тра­ции. Далее мож­но полу­чить фос­фор и азот. Остав­ша­я­ся после извле­че­ния пита­тель­ных веществ вода бога­та кали­ем, поэто­му в рас­те­ние­вод­стве ее мож­но исполь­зо­вать для полива.

Таким обра­зом, на выхо­де из уста­нов­ки мож­но полу­чить три про­дук­та: «Р-соль» с высо­ким содер­жа­ни­ем фос­фо­ра, «N-соль», бога­тую азо­том и серой, а так­же мели­о­рант, в состав кото­ро­го вхо­дят все эти эле­мен­ты в кон­цен­тра­ции менее одно­го процента.

«За счет исполь­зо­ва­ния тех­но­ло­гии уда­ет­ся извлечь 90% фос­фо­ра и азо­та из отхо­дов био­га­зо­вой уста­нов­ки», – гово­рит д-р Джен­ни­фер Биль­бао из Инсти­ту­та Фра­ун­го­фе­ра. Эффек­тив­ность при­ме­не­ния обо­га­щен­ных удоб­ре­ний сопо­ста­ви­ма, а в неко­то­рых слу­ча­ях даже выше, чем тра­ди­ци­он­ных хими­че­ских удоб­ре­ний. Поле­вые испы­та­ния, про­ве­ден­ные уче­ны­ми Уни­вер­си­те­та Хоэн­хайм, дока­за­ли более высо­кую эффек­тив­ность вне­се­ния удоб­ре­ния в посе­вах куку­ру­зы по срав­не­нию с трой­ным суперфосфатом.

После удач­но­го завер­ше­ния испы­та­ний пилот­ную уста­нов­ку, пере­ра­ба­ты­ва­ю­щую один кубо­метр био­шла­ма в час, пла­ни­ру­ет­ся запу­стить в бли­жай­шее вре­мя на био­га­зо­вом пред­при­я­тии, рас­по­ло­жен­ном вбли­зи ком­му­ны Купферцелль.

Волокна для лесопрома

О тех­но­ло­гии пере­ра­бот­ки остат­ков бро­же­ния заду­ма­лись и уче­ные Немец­ко­го иссле­до­ва­тель­ско­го цен­тра (Dbfz) в Лейп­ци­ге. Сов­мест­но с пред­при­я­ти­я­ми уче­ные рабо­та­ют над извле­че­ни­ем воло­кон из отхо­дов с целью их исполь­зо­ва­ния в каче­стве ДСП (дре­вес­но-стру­жеч­ные пли­ты) или изо­ля­ци­он­но­го мате­ри­а­ла. По мне­нию спе­ци­а­ли­стов, отхо­ды био­га­зо­вой уста­нов­ки – это бога­тый постав­щик раз­лич­но­го вида сырья для сель­ско­го хозяй­ства и лесо­про­мыш­лен­но­го ком­плек­са. К при­ме­ру, из 108 млн тонн био­шла­ма, полу­ча­е­мо­го в Гер­ма­нии, мож­но про­из­ве­сти от 4,5 до 6,8 млн т волок­на для дере­во­пе­ре­ра­ба­ты­ва­ю­щей промышленности.

«Наш парт­нер – ком­па­ния Kronspan – оце­ни­ва­ет свою потреб­ность в сырье в раз­ме­ре 80 тысяч тонн. Таким коли­че­ством сырья пред­при­я­тие могут обес­пе­чить био­га­зо­вые уста­нов­ки, рас­по­ло­жен­ные в ради­у­се 120 км», – сооб­ща­ет Вели­на Дени­сен­ко, спе­ци­а­лист иссле­до­ва­тель­ско­го центра.

Оцен­ка репро­дук­ции гуму­са при извле­че­нии орга­ни­че­ской мас­сы из хозяй­ствен­но­го обо­ро­та с точ­ки зре­ния устой­чи­во­сти пока­за­ла, что при воз­де­лы­ва­нии энер­ге­ти­че­ских сель­хоз­куль­тур, уве­ли­чи­ва­ю­щих объ­ем гуму­са, пере­ра­ба­ты­вать волок­на из био­шла­ма мож­но без нару­ше­ния устой­чи­во­сти систе­мы гуму­са почв сель­ско­хо­зяй­ствен­но­го использования.

Просчитать последствия

Для пере­ра­бот­ки отхо­дов на рын­ке пред­ла­га­ют­ся раз­лич­ные уста­нов­ки. Сде­лать обзор всех систем затруд­ни­тель­но, поэто­му док­тор Себастьян Вульф из Управ­ле­ния по тех­ни­ке и стро­и­тель­ству в сель­ском хозяй­стве ФРГ (KTBL) реко­мен­ду­ет про­во­дить срав­ни­тель­ный ана­лиз уста­но­вок – от прес­со­во­го шне­ко­во­го сепа­ра­то­ра, рас­про­стра­нен­ных тех­но­ло­гий суш­ки в пото­ке воз­ду­ха до мем­бран­ной филь­тра­ции и отгон­ки паром содер­жа­щих амми­ак жид­ких отхо­дов – с точ­ки зре­ния рен­та­бель­но­сти и воз­мож­ных послед­ствий для окру­жа­ю­щей сре­ды. За осно­ву рас­че­тов сле­ду­ет брать раз­лич­ные вари­ан­ты исполь­зо­ва­ния выде­ля­е­мо­го теп­ла и транс­порт­ные рас­хо­ды. «Затра­ты и воз­дей­ствие на окру­жа­ю­щую сре­ду непо­сред­ствен­но свя­за­ны с полу­че­ни­ем теп­ла, вклю­чая воз­мож­ное про­из­вод­ство пита­тель­ных веществ или их ути­ли­за­цию», – гово­рит С. Вульф.
При реги­о­наль­ном избыт­ке фос­фо­ра целе­со­об­раз­ным будет при­ме­не­ние тех­но­ло­гий суш­ки. Транс­пор­ти­ру­е­мость азо­та улуч­ша­ет­ся в слу­чае про­из­вод­ства удоб­ре­ния – суль­фа­та аммо­ния. А если тре­бу­ет­ся ути­ли­за­ция отхо­дов бро­же­ния, сто­ит заду­мать­ся о при­да­нии им ком­пакт­но­сти с целью сни­же­ния рас­хо­дов на транспортировку.

Удаление примесей

В пере­ра­бот­ке отхо­дов, осо­бен­но орга­ни­че­ских, боль­шое вни­ма­ние уде­ля­ет­ся уда­ле­нию при­ме­сей. На этом как раз и спе­ци­а­ли­зи­ру­ет­ся ком­па­ния Finsterwalderumwelttechnik GmbH & co. kG (fItEc). «Мас­штаб опре­де­ля­ет пред­пи­са­ние о мине­раль­ных удоб­ре­ни­ях, кото­рое уста­нав­ли­ва­ет допу­сти­мые уров­ни содер­жа­ния при­ме­сей в про­дук­тах бро­же­ния», – гово­рит руко­во­ди­тель пред­при­я­тия Тоби­ас Фин­стер­валь­дер. Напри­мер, доля пласт­мас­со­вых частиц раз­ме­ром свы­ше двух мил­ли­мет­ров не долж­на пре­вы­шать 0,1 %.

Если в одной тонне био­шла­ма содер­жат­ся пище­вые отхо­ды из гастро­но­мии или про­дук­ты пита­ния с истек­шим сро­ком хра­не­ния со сто­рон­ни­ми при­ме­ся­ми, тогда необ­хо­ди­мой мерой будет раз­де­ле­ние отходов.

При гид­ро­ме­ха­ни­че­ском раз­де­ле­нии в так назы­ва­е­мом раз­би­ва­те­ле суб­страт раз­бав­ля­ет­ся с водой, всплы­ва­ю­щие части­цы вычер­пы­ва­ют­ся, а оса­док уда­ля­ет­ся. Такой спо­соб раз­де­ле­ния при­ме­ним для всех видов отхо­дов. Одна­ко из-за боль­шо­го потреб­ле­ния воды он явля­ет­ся более затрат­ным по срав­не­нию с дру­ги­ми способами.

Пред­ва­ри­тель­ная меха­ни­че­ская под­го­тов­ка отхо­дов к пере­ра­бот­ке необ­хо­ди­ма, если в каче­стве суб­стра­та для био­га­зо­вой уста­нов­ки исполь­зо­ва­лись пище­вые остат­ки и упа­ко­ван­ные про­сро­чен­ные про­дук­ты пита­ния. Во вре­мя измель­че­ния в сепа­ра­ци­он­ной мель­ни­це лег­кие части­цы выду­ва­ют­ся пото­ком воздуха.

Влаж­ная меха­ни­че­ская под­го­тов­ка отхо­дов к пере­ра­бот­ке, осу­ществ­ля­е­мая экс­тру­де­ром, поз­во­ля­ет про­во­дить дроб­ле­ние, сме­ши­ва­ние и в неко­то­рых слу­ча­ях зама­чи­ва­ние мате­ри­а­ла. Кон­ди­ци­о­ни­ро­ван­ные отхо­ды, име­ю­щие в соста­ве око­ло 25% сухо­го веще­ства, поме­ща­ют­ся в цилиндр, с одной сто­ро­ны закры­тый решет­кой. Пор­шень выдав­ли­ва­ет жид­кость и пас­то­об­раз­ную мас­су, в резуль­та­те чего на выхо­де обра­зу­ют­ся гра­ну­лы из твер­дых частиц примесей.

Впо­след­ствии Тоби­ас Фин­стер­валь­дер реко­мен­ду­ет про­во­дить обез­за­ра­жи­ва­ю­щую глу­бо­кую очист­ку суб­стра­та. «При повы­ше­нии тем­пе­ра­ту­ры до 70°С изме­ня­ет­ся кон­си­стен­ция суб­стра­та. Это поз­во­ля­ет исполь­зо­вать раз­лич­ное обо­ру­до­ва­ние, напри­мер цен­тро­беж­ный сепа­ра­тор, для даль­ней­ше­го уда­ле­ния при­ме­сей», – сове­ту­ет экс­перт. Если мате­ри­ал сухой, напри­мер прес­со­ван­ные или ком­по­сти­ро­ван­ные рас­ти­тель­ные остат­ки, тогда потре­бу­ет­ся про­ве­де­ние сухой меха­ни­че­ской обра­бот­ки в бара­бан­ном или звезд­ча­том грохоте.

Каж­дый спо­соб име­ет свои пре­иму­ще­ства и недо­стат­ки. Сто­ит учи­ты­вать, что даже несмот­ря на под­го­тов­ку отхо­дов к пере­ра­бот­ке, доля при­ме­сей все рав­но будет состав­лять око­ло двух про­цен­тов. Так, в фер­мен­те­ре био­га­зо­вой уста­нов­ки, еже­днев­но пере­ра­ба­ты­ва­ю­щей 30 тонн пище­вых отхо­дов, оста­ет­ся до 110 тонн при­ме­сей в год.

При­мер­но такое же коли­че­ство под­ле­жит захо­ро­не­нию и регу­ляр­но­му выво­зу. Пере­ра­бот­ка отхо­дов – высо­ко­за­трат­ный про­цесс, поэто­му поиск спо­со­бов сни­же­ния затрат как нико­гда актуа­лен. Пер­спек­тив­ным мето­дом эко­но­мии явля­ет­ся сор­ти­ров­ка мусо­ра насе­ле­ни­ем. «Чем мень­ше при­ме­сей в био­шла­ме, напри­мер поли­эти­ле­но­вых паке­тов и упа­ко­вок, тем луч­ше каче­ство пере­ра­ба­ты­ва­е­мо­го сырья и выше выход энер­гии», – уве­рен Дэвид Уил­кен из Немец­кой био­га­зо­вой ассоциации.