Замкнутый цикл — по бесконечному кругу
Серьезнейшей проблемой для государства является засилье свалок твердых бытовых отходов (ТБО), которые загрязняют природу, занимают плодородные земли. Поэтому в прошлом году в России введен в действие федеральный проект «Экономика замкнутого цикла». Он призван осуществить выполнение задачи президента — в два раза уменьшить захоронения и полностью добиться обработки отходов, ликвидации свалок, существенного снижения пагубного влияния на окружающую среду до 2030 года.
Внедрение нового федерального проекта даст возможность увеличить объем использования вторичных ресурсов: в сельском хозяйстве, например, до 50 %, в строительстве — до 40 %, в промышленности — до 34 %. Так постепенно Россия перейдет к производственной деятельности на основе возобновляемых технологий, к экономике замкнутого цикла, к переработке и многократному использованию отходов.
Кстати, биогаз — это не что-то абсолютно новое. Историки и археологи утверждают, что имели место случаи его использования еще до нашей эры в Персии, Индии, Ассирии. Но наука стала интересоваться данным явлением только в XVIII веке, когда Бенджамин Франклин провел эксперимент, сумев поджечь заболоченное озеро. Установив содержание метана в том болотном газе, определив его химическую формулу, европейские ученые заинтересовались изучением возможного применения биогаза.
В настоящее время не вся территория РФ обеспечивается природным газом, поэтому есть большая необходимость в использовании биогазовых установок. В сырье недостатка нет: это могут быть опавшие листья, сгнившее зерно, навоз, ботва, пищевые отходы. Эксперты считают, что идеально подойдет топинамбур, которым у нас можно засевать до 160 тыс. га земель. Сейчас ущерб от загрязнения воды в стране ежегодно оценивается в 450 млрд руб., а развитие АПК и рост поголовья скота приблизит объем отходов к 1,2 млрд тонн. Уже сейчас свыше 2 млн га в России занято под хранилища навоза. Федеральная служба подсчитала, что в прошлом году 15 млн тонн составил куриный помет, 85 млн тонн — отходы свинопроизводства, 163 млн тонн — отходы КРС. Кстати, куриный помет в необработанном виде может приводить к гибели растений, вызывая у них ожоги. Кроме этого, свалки навоза негативно воздействуют на землю, вызывая ее деградацию, могут приводить к эпидемиям и эпизоотиям, заболеваниям у людей, поэтому правительство ставит задачу вводить инновационные методы утилизации отходов сельхоздеятельности и увеличивать получение сырья для биогаза и органических удобрений.
За рубежом биогазовые установки используются довольно широко, тем более что это поддерживается государствами. В Швеции, Австрии, Финляндии от всей потребляемой энергии использование биоэнергии составляет 15–20 %.
Биогаз получают в анаэробной среде (без доступа кислорода). Его производство основано на брожении, которое в природе встречается в болотах, оно происходит в пищеварительных трактах животных, особенно в коровьем рубце. Производственное получение биогаза осуществляется подобно природному процессу и соответствует принципу экономики замкнутого цикла, где все продукты являются нужными в хозяйстве. Поэтому анаэробная ферментация отходов в биогазовых реакторах считается передовым методом утилизации. К тому же биоэнергетику вполне можно считать альтернативной природному газу, ею можно не только обеспечить потребности хозяйства, но и поделиться с близлежащими предприятиями или населенными пунктами. Причем тепло можно перетрансформировать в холод и использовать для холодильных установок. Преимущество биогазовых установок в том, что они не зависят от каких-либо природных условий, например ветра или солнечного тепла, да и от поставок сырья тоже, поскольку отходы имеются в изобилии и их поступление не прекращается. И еще плюс в том, что биогаз можно хранить и транспортировать, для него не нужны аккумуляторы, линии электропередач. Биогазовые установки не занимают много места, не создают шум и не источают неприятные запахи, они рентабельны как на объемных площадках, так и на небольших. Чтобы использовать биогаз как моторное топливо, из него нужно удалить примеси, в частности излишки CO2 — так мы получим газ, содержащий до 95–98 % метана.
Наша страна владеет немалыми запасами природного газа, поэтому развитие биоэнергетики почти не идет. Зарубежные же государства, в частности Австрия, имеют намерение использовать свой биогаз вместо поставок российского, природного. Но и в РФ растет цена на природные ресурсы, возможны сбои в поставках электроэнергии, поэтому есть смысл предприятиям АПК перейти на возобновляемые технологии, чтобы себестоимость продукции понизить и уменьшить экологическую нагрузку на природу из-за снижения выбросов парниковых газов, а также сократить углеродный след, оставляемый производством энергии из ископаемых видов топлива. Отраслевая программа «Применение вторичных ресурсов и вторичного сырья в сфере сельского хозяйства на 2022–2023 годы» и предусматривает внедрение биогазовых технологий. Так, предприятие, содержащее более 1 тыс. голов КРС, от 750 до 2 тыс. свиней и свыше 40 тыс. голов птицы, может за счет переработки своих отходов в биогаз и получения органических удобрений иметь дополнительный доход более 100 млн руб. в год.
Хотя технологии анаэробного сбраживания требуют значительных капитальных вложений, по крайней мере, первоначальных инвестиций, в целом они рентабельны и окупаемы.
Специалисты подсчитали, что для переработки отходов России требуется не менее 20 тыс. биогазовых заводов.
Французские фермеры уже давно получают топливо для своих тракторов из коровьего навоза. Биогаз добывается в результате его сбраживания: органическое вещество при отсутствии кислорода расщепляется бактериями. Этот вид топлива выгоден тем, что может производиться непрерывно, поскольку «сырья» для него достаточно. К тому же он является углеродно нейтральным, то есть способствует уменьшению выбросов парниковых газов, а также снижает у аграриев зависимость от традиционных источников энергии.
Кстати, в качестве материала для получения газа могут использоваться даже осадки сточных вод, а главное — внедрение биогазовых установок поможет свести до минимума количество свалок. В странах, где правительство поддерживает использование биогаза, он все больше становится популярным, например во Франции, Норвегии, Швеции, Германии и др. Одной из проблем проблем со внедрением можно назвать затратность установок и их техническое обслуживание.
В стране появляются биогазовые установки, но раньше, когда многие комплектующие биореактора завозились чаще всего из Франции, Швейцарии и других стран, заправка автомобилей биогазом была рентабельной только для крупных животноводческих комплексов и ферм. Сейчас положительно то, что петербургская компания «АгроБиоТех», которая производит и вводит в эксплуатацию установки для получения биогаза из куриного помета, силоса и других отходов, использует недорогие детали российского производства. Такие мини-АГНКС становятся окупаемыми даже в тех хозяйствах, где содержится 10 голов КРС.
В Китае еще в 1949 году биогазовые установки вначале появились в богатых хозяйствах, с 1970-х годов при поддержке правительства ведется исследовательская работа по внедрению биогазовой технологии в сельской местности. Уже более 31 млн семей использует биогаз. Установка объемом 6–8 куб. м дает 300 куб. м газа в год и стоит не более 200–250 долларов, 50 % стоимости компенсирует государство.
В Индии первая биогазовая установка была запущена в 1859 году для переработки твердых и жидких отходов в колонии больных проказой, с 1970-х годов действует государственная поддержка, и теперь в стране работает 3,7 млн установок.
Система утилизации твердых отходов в штате Айдахо, США, состоит из 13 тыс. м труб, которые монтируются постепенно по мере роста свалки: прокладывают траншеи, их выстилают тканью, на несколько сантиметров засыпают щебнем и укладывают трубы. Когда свалка растет, новая система трубопроводов закладывается в землю, сверху насыпают отходы. Газ поступает в трубы, транспортируется в генераторы, которые производят электричество. Так со временем свалка сливается с природой: холмы засаживаются растениями. Таким образом биогазовые установки могут применяться как очистительные сооружения.
Почти 10 лет тому назад кандидат технических и биологических наук, генеральный директор НВФ «Центр АЭ» А. М. Доля предложил: «Не мешало бы построить в каждом регионе демонстрационно-показательную биогазовую установку под патронажем Министерства сельского хозяйства с целью распространения позитивного опыта применения биогазовой установки. А также построить демонстрационный полигон с действующей энергосберегающей теплицей в комплекте с биоэнергетической установкой с целью демонстрации и распространения позитивного опыта организации замкнутой технологической цепочки от утилизации различных видов органических субстратов и выращивания экологической сельхозпродукции за счет жидких биоудобрений, применения биогазовой установки».
А пока вдохновляют положительные примеры. Когда пермский фермер с целью повышения рентабельности своего перепелиного хозяйства разработал и ввел в действие биогазовую установку, показатель сразу повысился до 80 %. На ферму повалили делегации селян, которые просили сделать и им такую же установку. Тогда он начал новый бизнес — открыл предприятие ООО «ЭнергоРежим» по изготовлению установок. Но пока еще широко дело не идет.
«Нет денег у сельхозпредприятий, — говорит фермер, — не хотят они брать кредит. Нахлебались. Президент и премьер сейчас клич кидают: используйте возобновляемые источники энергии. Это правильно, но без субсидирования сельскому хозяйству такое не поднять. Нужно нам создавать собственную структуру, которая будет финансировать эти проекты».
То есть все упирается в главную проблему — финансы.
Наталья Слюсаренко
Подготовлено по материалам сайтов: journal.ecostandard.ru, nia.eco,
techcult.ru, agnks.com, agbz.ru