Новое исследование определяет потенциал биогаза из навоза скота

Представьте себе ферму, где огромные кучи отходов животноводства больше не являются экологическим бременем, а служат постоянным источником чистой энергии. Это видение достижимо благодаря производству биогаза, когда навоз скота преобразуется в возобновляемое топливо посредством анаэробного сбраживания. Точная оценка выхода биогаза необходима для оптимизации этого процесса и раскрытия его полного потенциала.

Выход биогаза не является фиксированной величиной, а значительно варьируется в зависимости от множества взаимосвязанных факторов:

• Вид животных: Навоз крупного рогатого скота, птицы и свиней имеет различный органический состав, влияющий на потенциал метана.
• Состав корма: Диеты с высоким содержанием белка приводят к образованию богатого азотом навоза с характеристиками переваривания, отличными от кормов с высоким содержанием клетчатки.
• Обращение с навозом: Методы сбора (скребковые или смывные) и условия хранения влияют на содержание летучих твердых веществ.
• Параметры биореактора: Температура (мезофильная или термофильная), время выдержки, баланс pH и эффективность перемешивания критически влияют на микробную активность.

Исследователи используют несколько подходов для прогнозирования выхода биогаза:

Эмпирические модели используют упрощенные расчеты, основанные на нормах производства навоза и установленных коэффициентах преобразования биогаза на единицу животного. Хотя они практичны для планирования в масштабах фермы, они могут упускать из виду специфические условия площадки.

Теоретические модели применяют балансы химического потребления кислорода (ХПК) или стехиометрические уравнения для прогнозирования максимально возможной генерации метана из разложения органического вещества.

Лабораторные испытания путем периодических или непрерывных экспериментов по анаэробному сбраживанию обеспечивают наиболее точную оценку для конкретных типов навоза, измеряя фактический объем биогаза и содержание метана в контролируемых условиях.

Помимо выработки энергии, системы биогаза решают множество задач устойчивого развития:

• Снижает выбросы парниковых газов, предотвращая выброс метана из традиционных хранилищ навоза
• Производит богатый питательными веществами дигестат, который может заменить синтетические удобрения
• Предоставляет децентрализованные энергетические решения для сельских общин

Точная оценка биогаза позволяет правильно подобрать размер систем сбраживания, обеспечивая экономическую жизнеспособность при максимальном увеличении выхода возобновляемой энергии из отходов сельского хозяйства.