Продукты из отходов животноводства и птицеводства

ВВЕДЕНИЕ

История человечества теснейшим образом связана с получением и использованием энергии. Издавна для получения тепла люди использовали дрова, уголь и нефть, энергию воды и ветра преобразовывали в механическую работу. Рост численности населения и повышение уровня жизни способствовали интенсивной добыче природного топлива и увеличению энергопотребления. Дефицит энергии стал причиной изыскания альтернативных источников энергии.Одним из решений этой проблемы стало производство биогаза.

Биогаз - это продукт разложения органических веществ растительного и животного происхождения под воздействием бактерий в анаэробных условиях, который представляет собой смесь газов с основным компонентом -метаном. Метан называется также болотным газом, так как выделяется со дна болот в результате разложения остатков растений при недостатке кислорода воздуха.

Производство биогаза из органических отходов дает возможность решать одновременно пять задач: энергетическую, агрохимическую (получение удобрений) и экологическую, экономическую и социальную.

Рациональное использование отходов сельскохозяйственного производства - большая и важная проблема современности. Она связана, с возможностью использования огромного энергетического потенциала биомассы для получения жидкого и газообразного топлива (биогаза), а также с необходимостью предотвратить загрязнение водоемов, заражение почвы болезнетворными бактериями и гельминтами, содержащимися в навозных стоках животноводческих ферм [3].

В данной работе нам предстоит изучитьспособ его получения, оборудования, используемые в данной технологии, а так же проанализировать возможности реализации биогаза в Республике Башкортостан.

История получения биогаза.

Человечество научилось использовать биогаз давно. В 1 тысячелетии до н.э. на территории современной Германии уже существовали примитивные биогазовые установки. Алеманам, населявшим заболоченные земли бассейна Эльбы, чудились Драконы в корягах на болоте. Они полагали, что горючий газ, скапливающийся в ямах на болотах - это дыхание Дракона. Чтобы задобрить Дракона, в болото бросали жертвоприношения и остатки пищи. Люди верили, что Дракон приходит ночью и его дыхание остаётся в ямах. Алеманы додумались шить из кожи тенты, накрывать ими болото, отводить газ по кожаным же трубам к своему жилищу и сжигать его для приготовления пищи. Оно и понятно, ведь сухие дрова найти было трудно, а болотный газ (биогаз) отлично решал эту проблему.

В XVII веке Ян Баптист Ван Гельмонт обнаружил, что разлагающаяся биомасса выделяет воспламеняющиеся газы. Алессандро Вольта в 1776 году пришёл к выводу о существовании зависимости между количеством разлагающейся биомассы и количеством выделяемого газа. В 1808 году сэр Хэмфри Дэви обнаружил метан в биогазе.

Первая задокументированная биогазовая установка была построена в Бомбее, Индия в 1859 году. В 1895 году биогаз применялся в Великобритании для уличного освещения. В 1930 году, с развитием микробиологии, были обнаружены бактерии, участвующие в процессе производства биогаза [2].

Газообразные выделения в природе известны с глубокой древности. Систематические исследования в этой области были начаты только в конце XVIII и начале XIX веков. Впервые горение болотного газа описал в 1776 г. Вольта. В 1 785 г. Бертолле установил, что «горючий газ из болот» в действительности представляет собой соединение углерода с водородом. В 1804 г. Дальтон установил количественный состав метана, а в 1808 г. Деви получил метан из навоза коров при отсутствии свободного кислорода. В 1895 г. в Англии была создана первая биогазовая установка, а полученный биогаз использовался для освещения улиц.

Практическое использование биогаза началось в XX веке. В 1911 г. в Англии был построен первый крупный завод по переработке сточных вод и по­лучению биогаза, который применялся для выработки электроэнергии.

Наиболее широкое распространение и развитие производства биогаза было в Индии (с 1962 г.) и Китае (с 1972 г.). Китай является лидером по количеству использования биогазовых установок. На сегодняшний день в Китае эксплуатируется более 5 млн. семейных биогазовых реакторов, 600 крупных и средних биогазовых станций, 24 тыс. биогазовых очистительных реакторов по переработке городских отходов и около 190 биогазовых электростанций. Биогазовые технологии нашли широкое применение в Корее (29 тыс. установок), Тайване (10 тыс. установок), а также в Японии, Таиланде, США, Канаде и др. С 1986 г. в Канаде действует компьютерная база данных действующих в стране биогазовых установок.

Биогазовые установки получили распространение и в странах Западной Европы. В таких странах, как Германия, Франция, Италия, Швейцария, Бельгия, Швеция эксплуатируются примерно по 100 установок. В Дании работает 18 централизованных биогазовых заводов.

Первые научные разработки в области биогазовой технологии были сделаны в России более 70 лет назад, а фундаментальные исследования по проблеме метаногенеза проведены в период с 1960 по 1990 гг[1].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Рыночная привлекательность производство биогаза складывается из пяти главных аспектов: экономического; экологического; социального; энергетического и агрохимического.

Энергетическое: получение биогаза, производство экологически безопасной энергии.

Экологическое: полная утилизация отходов животноводства; уменьшается загрязнение окружающей среды и пахотных земель; оздоровление среды обитания в местах дислокации животноводческого предприятия; восстановление плодородия почвы до равновесного состояния экосистемы «Почва-Вода-Воздух»; внедрение щадящих технологий обработки почвы, отказ от использования химических средств повышения урожайности; вовлечение в хозяйственный оборот животноводческих отходов сельхозпроизводства.

Агрохимическое: получение экологически чистого органического удобрения

Социальное: увеличение занятости сельского населения в производительном труде; производство дополнительных объемов животноводческой продукции для продовольственного обеспечения и реализации на сторону; появление дополнительного источника доходов; совершенствование инфраструктуры, связи, экономической грамотности и коллективного взаимодействия, вызванное реализацией проекта; частичное решение проблемы безработицы.

Экономическое: затраты на утилизацию навоза и отходов включают только расходы хозяйства на переработку; возникает и формируется широкая сеть дешевой животноводческой продукции и сотрудничество на взаимовыгодных условиях; замена дорогих минеральных удобрений на более дешевые и эффективные органоминеральные удобрения и повышение качества почвы позволяет при тех же затратах получить больше продуктов растениеводства и сформировать дешевую кормовую базу; снижение затрат на производство кормов за счет уменьшения обработки почвы, закупки минеральных удобрений; уменьшение суммы штрафов за экологические нарушения, связанные с хранением и вывозкой навоза; снижение себестоимости продукции на животноводческих предприятиях.

ВВЕДЕНИЕ

История человечества теснейшим образом связана с получением и использованием энергии. Издавна для получения тепла люди использовали дрова, уголь и нефть, энергию воды и ветра преобразовывали в механическую работу. Рост численности населения и повышение уровня жизни способствовали интенсивной добыче природного топлива и увеличению энергопотребления. Дефицит энергии стал причиной изыскания альтернативных источников энергии.Одним из решений этой проблемы стало производство биогаза.

Биогаз - это продукт разложения органических веществ растительного и животного происхождения под воздействием бактерий в анаэробных условиях, который представляет собой смесь газов с основным компонентом -метаном. Метан называется также болотным газом, так как выделяется со дна болот в результате разложения остатков растений при недостатке кислорода воздуха.

Производство биогаза из органических отходов дает возможность решать одновременно пять задач: энергетическую, агрохимическую (получение удобрений) и экологическую, экономическую и социальную.

Рациональное использование отходов сельскохозяйственного производства - большая и важная проблема современности. Она связана, с возможностью использования огромного энергетического потенциала биомассы для получения жидкого и газообразного топлива (биогаза), а также с необходимостью предотвратить загрязнение водоемов, заражение почвы болезнетворными бактериями и гельминтами, содержащимися в навозных стоках животноводческих ферм [3].

В данной работе нам предстоит изучитьспособ его получения, оборудования, используемые в данной технологии, а так же проанализировать возможности реализации биогаза в Республике Башкортостан.

История получения биогаза.

Человечество научилось использовать биогаз давно. В 1 тысячелетии до н.э. на территории современной Германии уже существовали примитивные биогазовые установки. Алеманам, населявшим заболоченные земли бассейна Эльбы, чудились Драконы в корягах на болоте. Они полагали, что горючий газ, скапливающийся в ямах на болотах - это дыхание Дракона. Чтобы задобрить Дракона, в болото бросали жертвоприношения и остатки пищи. Люди верили, что Дракон приходит ночью и его дыхание остаётся в ямах. Алеманы додумались шить из кожи тенты, накрывать ими болото, отводить газ по кожаным же трубам к своему жилищу и сжигать его для приготовления пищи. Оно и понятно, ведь сухие дрова найти было трудно, а болотный газ (биогаз) отлично решал эту проблему.

В XVII веке Ян Баптист Ван Гельмонт обнаружил, что разлагающаяся биомасса выделяет воспламеняющиеся газы. Алессандро Вольта в 1776 году пришёл к выводу о существовании зависимости между количеством разлагающейся биомассы и количеством выделяемого газа. В 1808 году сэр Хэмфри Дэви обнаружил метан в биогазе.

Первая задокументированная биогазовая установка была построена в Бомбее, Индия в 1859 году. В 1895 году биогаз применялся в Великобритании для уличного освещения. В 1930 году, с развитием микробиологии, были обнаружены бактерии, участвующие в процессе производства биогаза [2].

Газообразные выделения в природе известны с глубокой древности. Систематические исследования в этой области были начаты только в конце XVIII и начале XIX веков. Впервые горение болотного газа описал в 1776 г. Вольта. В 1 785 г. Бертолле установил, что «горючий газ из болот» в действительности представляет собой соединение углерода с водородом. В 1804 г. Дальтон установил количественный состав метана, а в 1808 г. Деви получил метан из навоза коров при отсутствии свободного кислорода. В 1895 г. в Англии была создана первая биогазовая установка, а полученный биогаз использовался для освещения улиц.

Практическое использование биогаза началось в XX веке. В 1911 г. в Англии был построен первый крупный завод по переработке сточных вод и по­лучению биогаза, который применялся для выработки электроэнергии.

Наиболее широкое распространение и развитие производства биогаза было в Индии (с 1962 г.) и Китае (с 1972 г.). Китай является лидером по количеству использования биогазовых установок. На сегодняшний день в Китае эксплуатируется более 5 млн. семейных биогазовых реакторов, 600 крупных и средних биогазовых станций, 24 тыс. биогазовых очистительных реакторов по переработке городских отходов и около 190 биогазовых электростанций. Биогазовые технологии нашли широкое применение в Корее (29 тыс. установок), Тайване (10 тыс. установок), а также в Японии, Таиланде, США, Канаде и др. С 1986 г. в Канаде действует компьютерная база данных действующих в стране биогазовых установок.

Биогазовые установки получили распространение и в странах Западной Европы. В таких странах, как Германия, Франция, Италия, Швейцария, Бельгия, Швеция эксплуатируются примерно по 100 установок. В Дании работает 18 централизованных биогазовых заводов.

Первые научные разработки в области биогазовой технологии были сделаны в России более 70 лет назад, а фундаментальные исследования по проблеме метаногенеза проведены в период с 1960 по 1990 гг[1].

Продукты из отходов животноводства и птицеводства

Биогаз. Основные компоненты и показатели биогаза: метан (55...70%) и диоксид углерода или углекислый газ (27...45%), а также в небольших коли­чествах азот (0...3%), водород (0...1%) и сероводород (0...3%), соотношение которых зависит от исходного сырья и условий переработки. Плотность 1,2 г/л (при 0°С и давлении 760 мм рт. ст.), концентрационный предел воспламе­няемости - 6... 12%, температура воспламенения -650,..75О°С.

Теплотворная способность биогаза составляет 5...7 ккал/м и зависит от концентрации в нем диоксида углерода. Один кубический метр биогаза экви­валентен 4 кВт-ч электроэнергии, 0,62 л керосина, 1,5 кг угля, 3,5 кг дров, 0,43 кг бутана. Биогаз (метан) является топливом с более высокой теплотвор­ной способностью среди углеводородного сырья. Определяющая характери­стика углеводородного сырья - соотношение водорода к углероду макси­мально у метана и равно 4.

Биогаз может заменить не только природный или сжиженный газ, но и использоваться в качестве моторного топлива в двигателях внутреннего сго­рания, производстве электроэнергии и получении тепловой энергии.

Биогаз не единственный и основной продукт микробиологического про­цесса переработки биомассы. Биогазовая технология позволяет одновремен­но с биогазом получать трансформированные продукты. Это ценные удобре­ния и кормовые добавки (витамин В₁₂).

Минеральные удобрения. Отходы животноводства (навоз, помет) со­держат значительное количество питательных элементов (азот, фосфор, ка­лий) и микроэлементов (марганец, молибден, медь, цинк, кобальт). Поэтому их используют в качестве удобрения. Хранение и применение таких отходов приводит к загрязнению почвы, грунтовых и поверхностных вод патогенной микрофлорой (болезнетворные бактерии, яйца гельминтов и т.д.), а также за­грязнению воздушного бассейна газовыми компонентами (аммиак, сероводород).

Анаэробная термофильная переработка хорошо стерилизует жидкий суб­страт (навоз, помет) и уничтожает патогенную микрофлору, семена сорняков, устраняет неприятный запах и трансформирует исходные продукты в продукты с повышенным содержанием азота и фосфора. В переработанном конечном продукте присутствуют практически все вещества, имевшиеся в исходном навозе. Но процентное содержание азота и фосфора возрастает за счет углерода, перешедшего в газообразный метан и диоксид углерода. Азот и фосфор при этом находятся в активной форме и лучше усваиваются растениями.

В процессе переработки наблюдается дезодорация - трансформирован­ный продукт не имеет неприятного запаха. Продукт препятствует распро­странению мух, отложенные в него личинки погибают.

При удобрении трансформированным продуктом (1,5 кг на 10 м²) уро­жайность риса, люцерны, картофеля, капусты, моркови, томатов, клубники и черной смородины повышается на 20.-30%, а в ряде случаев возрастает в не­сколько раз.

Витамин B_i2(C₆₃H9oNi40i4pCo) - кристаллы темно-красного цвета без отчетливной температуры плавления: выше 290°С начинается разложение, больше 300°С - плавление; растворим в воде, ацетоне, спирте, метаноле, бу­тиловом спирте.

Витамин Bi2 устойчив в сухом состоянии и в растворах при значениях рН, равных 4...6; неустойчив на свету; термоустойчив в нейтральной среде. В ки­слой и щелочной среде теряет биологическую активность.

Излечивает злокачественное малокровие и некоторые нервные заболева­ния, способствует образованию эритроцитов (красных кровяных телец) в ко­стном мозгу. Применяется как добавка к кормам в животноводстве. Содер­жится в дрожжах, печени, почках, молоке, сыре, яйцах и др.

В одном литре трансформированного продукта может содержаться 280...300 мкг (1мкг = 0,001мг) витамина В_|2[4].