Мал қалдықтарын энергия ретінде қалай пайдалануға болады
Мал қалдықтары көбінесе проблема ретінде қарастырылады: ол жағымсыз иіс шығарады, суды ластайды, қоғамдық шағымдарды тудырады және аурулардың таралуына әкелуі мүмкін. Дегенмен, мал қалдықтары да жаңартылатын энергияның өте перспективалы көзі болып табылады. Сиырлардың, буйволдардың, ешкілердің, қойлардың және тауықтардың көңі, сондай-ақ қоралардан шығатын сұйық қалдықтар шын мәнінде биогазға, электр энергиясына немесе қатты отынға өңделетін органикалық материалдарға бай. Тиісті басқару арқылы мал өсірушілер энергия шығындарын азайтып, қора гигиенасын жақсартып, органикалық тыңайтқыш сияқты экономикалық тұрғыдан құнды қосалқы өнімдер жасай алады.
Бұл мақалада мал шаруашылығы қалдықтарын энергия ретінде қалай пайдалану керектігі, қолжетімді технологиялар, енгізу қадамдары, артықшылықтары және күтілуі қажет қиындықтар талқыланады.
Неліктен мал қалдықтары энергияға айналуы мүмкін?
Негізінен, мал көңінде көміртек, сутек және басқа да биологиялық ыдырайтын органикалық қосылыстар бар. Белгілі бір жағдайларда, мысалы, оттегісіз (анаэробты) өңделген кезде, микроорганизмдер органикалық заттарды ыдыратып, метан (CH₄) және көмірқышқыл газын (CO₂) өндіреді. Метан биогаздың негізгі құрамдас бөлігі болып табылады және оны жылу өндіру үшін немесе электр энергиясын өндіру үшін генераторды қуаттандыру үшін жағуға болады.
Метаннан басқа, мал қалдықтарын кептіргеннен кейін тікелей жағу арқылы (мысалы, тауық көңі жағдайында) немесе газдандыру және пиролиз сияқты басқа технологиялар арқылы энергия көзі ретінде пайдалануға болады. Технологияны таңдау әдетте мал түріне, бизнестің көлеміне, судың қолжетімділігіне және аймақтың энергия қажеттіліктеріне байланысты.
1) Биогаз: ең көп таралған таңдау және көптеген фермерлер үшін қолайлы.
Биогаз қалай жұмыс істейді
Биогаз анаэробты ашыту арқылы қорытқыш деп аталатын реакторда өндіріледі. Шикізат (жануарлардың көңі) белгілі бір пропорцияда сумен араластырылып, қорытқышқа беріледі. Бұл процесс мыналарды өндіреді:
– Биогаз, әдетте 50–70% метаннан тұрады
– Сұйық/қатты тыңайтқыш ретінде пайдалануға болатын, қоректік заттарға бай, ашыту қалдықтары, суспензия/қорыту
Биогазды пайдалану
Биогазды келесі мақсаттарда пайдалануға болады:
– Пісіру (сұйытылған газды алмастырғыш)
– Суық аймақтарда су жылытқыш немесе торлы жылытқыш
– Қораны, су сорғыларын және тұрмыстық қажеттіліктерді жарықтандыруға арналған электр генераторы (биогаз генераторы)
– Кешенді тамақ өңдеу немесе мал шаруашылығы кәсіпорындарындағы қазандық отыны
Негізгі артықшылықтар
– Иіс пен шыбындарды айтарлықтай азайтады
– Парниктік газдар шығарындыларын азайтады (метан ауаға еркін таралмайды)
– Тұрақтырақ және салыстырмалы түрде қауіпсіз органикалық тыңайтқыштар шығарады
Іске асыру ауқымы
– Үй шаруашылығының масштабы: қарапайым биогаз үшін 2–6 сиыр жиі жеткілікті (дизайн мен тұтынуға байланысты).
– Қоғамдық ауқымда: бірнеше фермер ортақ шикізат қорытқышқа жеткізу үшін бірігеді.
– Өнеркәсіптік ауқымда: жүздегеннен мыңдаған бас мал басы бар фермалар ірі биогаз қондырғыларын салып, электр энергиясын сата алады.
2) Орта және ірі көлемдегі биогаз электр станциялары (PLTBg)
Егер мал саны көп болса және қалдықтар үнемі жиналса, электр энергиясын өндіру үшін биогазды барынша пайдалануға болады. Жүйе әдетте мыналарды қамтиды:
– Үлкен сыйымдылықты қорытқыш
– Газды тазарту жүйесі (қозғалтқыштың қызмет ету мерзімін ұзарту үшін H₂S және су буын азайтады)
– Газ ұстағыш (сақтау)
– Биогаз генераторы және тарату панелі
Биогаздың (PLTBg) негізгі артықшылықтары - энергия тәуелсіздігі және ұзақ мерзімді пайдалану шығындарының тиімділігі. Кейбір аудандарда электр энергиясын желіге сатуға да болады (жергілікті ережелерге байланысты). Дегенмен, бастапқы инвестицияларды, машинаға техникалық қызмет көрсету талаптарын және шикізатпен қамтамасыз етудің тұрақтылығын мұқият қарастыру қажет.
3) Мал көңінен алынған брикет немесе түйіршіктер: қатты энергия
Кейбір қалдық түрлері, әсіресе тауық көңі немесе көңнің күріш қабығымен, сабанмен және үгінділермен қоспасы үшін қатты энергия нұсқаларын қарастыруға болады. Жалпы процесс келесідей:
1. Материалды кептіру (су мөлшерін азайту)
2. Басқа биомасса материалдарымен араластыру (қажет болған жағдайда)
3. Брикеттерге/түйіршіктерге престеу
4. Пісіру немесе жылыту үшін жағу
Брикеттерден алынатын энергия жылуды қажет ететін қолданбаларға, мысалы, дақылдарды кептіру немесе суды жылыту үшін жарамды. Мәселе кептіру кезінде иісті бақылау және жанудың шамадан тыс түтін шығармауын қамтамасыз етуде. Тиімді пештерді пайдалану ұсынылады.
4) Газдандыру және пиролиз: озық технологиялар
Үлкен көлемде немесе инновациялық жобада қатты қалдықтарды (кептірілген көң, қораның аралас биомассасы) келесі жолдармен өңдеуге болады:
– Газдандыру: жылу/электр энергиясы үшін жағуға болатын синтездік газ (синтездік газ) өндіреді.
– Пиролиз: биоотын, газ және биокөмір алу үшін оттегісіз қыздыру.
Бұл технология перспективалы, бірақ ол күрделірек, процесті қатаң бақылауды және биогазға қарағанда жоғары инвестициялар мен техникалық сараптаманы қажет етеді.
Қалдықтарды энергия ретінде пайдалануды бастаудың практикалық қадамдары
1. Қалдықтарды аудиттеу және энергия талаптары
Саны:
– Мал саны және тәуліктік көң өндірісінің болжамды көлемі
– Судың қолжетімділігі (ылғалды биогаз жүйелері үшін маңызды)
– Энергияға қойылатын талаптар: тамақ дайындау, электр қуаты немесе жылу
Бұл қадам биогазға, брикеттерге немесе басқа жүйеге қолайлы екеніңізді анықтайды.
2. Жағдайларға сәйкес технологияны таңдаңыз
– Егер суға қол жеткізу мүмкін болса және көң жеткілікті ылғалды болса: биогаз әдетте ең тиімді болып табылады.
– Егер қалдықтар құрғақ және оңай нығыздалатын болса: брикеттерді/түйіршіктерді таңдауға болады.
– Егер өнеркәсіптік ауқымда және үлкен электр энергиясы қажет болса: газды тазартумен PLTBg.
3. Қалдықтарды жинаудың ұқыпты жүйесін құрыңыз
Энергетикалық жобаның табыстылығы қоршауды басқаруға байланысты:
– Нәжіс пен зәрді жинауға арналған канал
– Уақытша сақтау ыдысы
– Құралды зақымдамау үшін бөгде заттарды (құм, тастар, пластик) бөліп алу
4. Тәртіппен жұмыс істеңіз
Биогаз үшін процестің тұрақтылығы маңызды:
– Материалдарды үнемі енгізіп отырыңыз (күнделікті/апта сайын)
– Кір-су қоспасының қатынасын сақтаңыз
– Ас қорытуға қатты химиялық заттардың түсуіне жол бермеңіз (шамадан тыс дезинфекциялық зат бактерияларды өлтіруі мүмкін)
5. Қосалқы өнімдерді (тыңайтқыштарды) пайдаланыңыз
Биогаздан алынған дайджестат:
– Мал азығына арналған өсімдіктерге арналған сұйық тыңайтқыш ретінде қолданылады
– Қатты тыңайтқышқа компостталған
– Егер жақсы басқарылса, химиялық тыңайтқыштарды сатып алуды азайтады
Тыңайтқышты пайдалану арқылы жобаның экономикалық құндылығы артады және өтелу мерзімі тезірек болады.
Фермерлер мен қоршаған орта үшін пайдасы
1. Энергия шығындарын үнемдеңіз: сұйытылған газ, электр энергиясы немесе отын сатып алуды азайтыңыз.
2. Таза қоршаған орта: судың ластануы мен жағымсыз иістерді азайтады.
3. Кешенді егіншілікті қолдайды: қалдықтар энергияға айналады, өңделген қалдықтар тыңайтқышқа айналады, жемдік дақылдар малға қайтарылады.
4. Шығарындыларды азайту: метанды ұстап, жағу оны ауаға шығарудан гөрі климатқа зиянсыз.
5. Жаңа табыс мүмкіндіктері: органикалық тыңайтқыштарды сату, электр энергиясын (мүмкін болса) немесе қалдықтарды өңдеу қызметтерін пайдалану.
Қиындықтар және оларды қалай жеңуге болады
– Бастапқы инвестиция: шешімдер коммуналдық схемалар, үкіметтік/КӘЖ қолдауы немесе жасыл несиелер болуы мүмкін.
– Техникалық қызмет көрсету және кадрлар бөлімі: операторды оқыту, техникалық қызмет көрсету кестелері және қолжетімді қосалқы бөлшектер қажет.
– Шикізаттың тұрақтылығы: мал санының тұрақты болуын және көң жинау жүйесінің үнемі жұмыс істеуін қамтамасыз ету.
– Әлеуметтік қабылдау: жергілікті тұрғындармен, әсіресе иістерді азайту және санитарияны жақсарту мәселелері бойынша байланыс орнату.
Жабу
Мал шаруашылығы қалдықтарын энергия ретінде пайдалану тек техникалық шешім ғана емес, керісінше өзара тиімді экономикалық және экологиялық стратегия болып табылады. Биогаз салыстырмалы қарапайымдылығына, әртүрлі масштабтарға жарамдылығына және тыңайтқышты қосымша өнім ретінде өндіруіне байланысты ең танымал нұсқа болып табылады. Сонымен қатар, брикеттеу, газдандыру және пиролиз, әсіресе қатты қалдықтар мен ірі көлемді қолдану үшін қосымша мүмкіндіктер ұсынады. Табысқа жетудің кілті ерте жоспарлауда: қалдықтардың әлеуетін бағалау, дұрыс технологияны таңдау, тиімді жинау жүйесін құру және үнемі жұмыс істеу.
Дұрыс қадамдармен мал шаруашылығы қалдықтарын проблемадан мал шаруашылығының тәуелсіздігін қолдайтын, қоршаған орта сапасын жақсартатын және жергілікті деңгейде энергетикалық қауіпсіздікті нығайтатын жаңартылатын энергия көзіне айналдыруға болады.
