ПРЕДИСЛОВИЕ К НЕМЕЦКОМУ ИЗДАНИЮ

Уже в 1947 г. в ФРГ началась интенсивная исследовательская работа в области метанового сбраживания органических отходов сельскохозяйственного производства. Используя фундаментальные труды немецких и зарубежных ученых по микробиологии метанового брожения, целенаправленные лабораторные исследования и опыт эксплуатации многочисленных экспериментальных установок разных систем, построенных за короткий срок, удалось получить необходимые сведения о протекании процесса, условиях его эффективности и, исходя из этого, важные данные для определения параметров и конструирования биогазовых установок. Кураториум по технике и строительству в сельском хозяйстве ФРГ (KTBL) активно поддерживал все эти начинания и обеспечивал необходимую базу для научной работы. Однако благоприятная конъюнктура отпускных цен на энергию в конце 50-х годов привела не только к прекращению активных исследований и практических разработок в рассматриваемой области, но и к «замораживанию» почти всех биогазовых установок. Лишь одна установка из действовавших в тот период еще находится в эксплуатации.

Новые стимулы к решению упомянутой проблемы появились в течение последних четырех лет в связи с развитием мировой экономики в сферах энергетики, сырья и охраны окружающей среды. В открытой дискуссии о возможностях получения энергии из источников, которые до сих пор совсем не использовались или использовались лишь в незначительной мере, биогазу стало придаваться большое значение. Значимость его увеличилась еще и потому, что на основе данных о годовом объеме сельскохозяйственных органических отходов бы-

ли сделаны весьма оптимистические прогнозы о количестве энергии, которое можно получить из этих отходов, превращая их в биогаз. Однако при этом недостаточно учитывали то обстоятельство, что эти отходы различаются между собой не только по виду, составу и состоянию, чем оказывают очень сильное влияние на выход газа, но и (в особенности отходы растениеводства) то, что они поступают в различное время из разных мест и большей частью с неодинаковыми качественными и количественными характеристиками.

На затраты труда и денежных средств, которые необходимы, чтобы превратить органические отходы в субстрат для получения газа биологическим способом, обращали так же мало внимания, как и на повышенные затраты, связанные с иссяканием содержащегося в этих отходах энергетического потенциала.

Промежуточный баланс, подведенный на совещании Кураториума 10 марта 1974 г., вновь указал на узкие границы, в пределах которых и в наши дни возможно экономичное использование биогазового метода в сельском хозяйстве ФРГ. Наше исследование дополняет и подкрепляет полученные к тому времени выводы. С учетом уровня научных данных, имевшихся в немецкой и зарубежной специальной литературе, в первой части книги даны рекомендации по технологии упомянутого метода, в особенности в отношении факторов и взаимосвязей, характеризующих процесс получения газа, и по определяемым ими предпосылкам для выработки биогаза из растительных остатков и отходов сельскохозяйственного производства. Во второй части приведены данные о возможностях использования биогаза в сельском хозяйстве и связанные с этим технические и экономические вопросы производства. Материалы публикуемого обзора должны облегчить оценку биогазового метода в его различных вариантах как средства для утилизации растительных отходов, благоприятного с точки зрения защиты окружающей среды, а также как источника энергии, позволяющего экономить затраты энергоносителей, которые поступают в сельскохозяйственное производство извне.

Исследование представляет собой результат совместной работы Научно-исследовательского института по сельскохозяйственным машинам Федерального центра сельскохозяйственных исследований, Брауншвейг-Фёль-

кенроде (в технологической области, ч. I) и KTBL, Дармштадт (в производственно-технической и экономической областях, ч. II). Авторы приносят большую благодарность г-ну д-ру Титьену из Научно-исследовательского института растениеводства и семеноводства Федерального центра сельскохозяйственных исследований и г-ну д-ру Лоллю из Института водоснабжения, утилизации сточных вод и землеустройства Технического университета Дармштадт за критический разбор рукописи и многочисленные ценные указания.

Упомянутые или рассмотренные в данной работе литературные источники представляют собой лишь часть немецких и зарубежных публикаций на эту тему. Однако от исчерпывающего указателя литературы по биогазовой технологии мы отказались, поскольку он должен вскоре быть выпущен документационным центром «Сельскохозяйственная техника».

Председатель рабочей комиссии KTBL «Сельскохозяйственная техника и защита окружающей среды» проф. д-р-ннж. В. Баадер Апрель 1978 г.

ВВЕДЕНИЕ

К органическим остаткам и отходам сельскохозяйственного производства относятся главным образом экскременты животных и растительные материалы, в особенности солома, а также свекольная и картофельная ботва и другие растительные остатки, если они не используются непосредственно в качестве корма. Содержащиеся в этих органических материалах компоненты в большинстве случаев могут быть вновь использованы как растительные удобрения, что позволит таким образом заменять минеральные удобрения, требующие больших затрат энергии и средств. Благодаря относительно высокой теплоте сгорания (табл. 1) эти материалы обладают также энергетическим потенциалом, который может быть использован различными способами. Один из них — производство газа (биогаза) с высоки.м содержанием энергии путем анаэробного сбраживания.

Данные о ежегодном количестве экскрементов животных, получаемом в сельском хозяйстве ФРГ, приво-

Таблица 1. Теплота сгорания различных органических материалов и видов топлива

Продолжение

Вид топлива

Источник получения

Теплота сгорания Q^, МДж/м

Биога*

Генераторный газ Пиролизный газ

Светильный газ Природный газ Метан

Пропан (газообразный)

Дизельное топливо, котельное топливо, бензин

Пропан (сжиженный) Каменный уголь Дрова

Экскременты животных с добавлением растительных остатков илн без них

Дерево, солома

Экскременты животных

20...25 5...7

18...20

18...20 33...38

36 93

41...45 МДж/кг

46 30...33 14...19

Таблица 2. Поголовье животных, выход и состав экскрементов

(ФРГ, 1975 г.)

• По [Ш]. ** По [9].

*•• Для дойных коров, откармливаемых свиней, кур-несушек.

Таблица 3. Производство важнейших видов продукции

растениеводства и количество соответствующих им отходов в ФРГ за 1975 г., тыс. т [146]

дятся в таблице 2, о количестве важнейших остатков и отходов растениеводства — в таблице 3.

Биологическое разложение преимущественно органических соединений, а также части легколетучих и резко-пахнущих веществ, содержащихся прежде всего в свежих экскрементах животных, приводит к выделению газов и образованию запаха. Неорганические элементы в зависимости от их вида, состава, сроков и места поступления могут вызвать неблагоприятные последствия, например снижение урожайности и качества продукции растениеводства или загрязнение вод. Кроме того, наличие в отходах возбудителей болезней представляет собой потенциальную опасность для людей и животных.

Таким образом, подход к проблеме переработки отходов сельско.хозяйственного производства должен базироваться прежде всего на требованиях защиты окружа-юш,ей среды, куда входят:

—устранение эмиссии неприятных запахов при получении и хранении отходов;

—предотвращение контаминации продукции, заражения людей и животных возбудителями болезней;

—предотвращение перегрузки почвы, воды и растений вредными веществами.

При этом применение анаэробных методов сулит дополнительные преимущества с точки зрения производства сельскохозяйственной продукции и экономии энергии.