Можливості використання біомаси цукрового сорго
/
Агрономія Сьогодні
/
П'ятниця, 30 грудня 2011 14:30
Л. Кириченко, В. Клименко, В. Роженко, В. Марченко,
Л. Філоненко, І. Гусар, С. Кукта, УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого
Біогаз
Технологія вирощування рослинної маси обумовлює ефективність процесу зброджування. Вміст сирої фази в біомасі визначає час перебування субстрату в реакторі й залежить від ступеня розвитку рослин. Тому щоб забезпечити максимальний вихід метану з газу, потрібно оптимізувати час скошування. Пізнє збирання дає високий вихід біомаси з гектару, а раннє - низький. Тому можливий питомий вихід метану з біомаси на гектар площі вирощеної біомаси може коливатись у значних межах.
Аналіз даних виходу біогазу з різного субстрату (див. рис. 1) показує, що найефективніше піддаються анаеробній обробці різні рослинні матеріали. Проте використання їх як єдиного або основного компоненту зброджуваного субстрату багато фахівців вважають недоцільним.
Чи можливе використання для бродіння одного єдиного сорту рослин без доповнення гноєм у довгостроковій перспективі, тема спірна серед експертів. Перш за все, ті, хто самі на практиці займаються бродінням одних і тих же видів - кукурудзи або трав'яного силосу, вважають монобродіння обмеженим. Вони переконані, що односторонній склад поживних речовин призводить до недогодовування бактерій. Крім того, швидке розкладання енергетичних рослин сприяє утворенню несприятливих умов існування для метаноутворюючих бактерій, що може викликати навіть колапс процесу.
Монобродіння, на думку експертів, можливе лише при малому завантаженні бродильної камери або при застосуванні двоступінчатої системи, а для довгострокового застосування завжди потрібне додавання мікродоз поживних речовин або гною. Більшість установок, що діють у світі, працюють на суміші субстратів, що складається з безлічі компонентів. Серед них ті, які дійсно спеціалізуються на монобродінні, практикують його, як правило, не довше двох років і, як мінімум, при запуску використовували порцію гною. До тих пір, поки можна відмовитися від застосування гною і бактерії звикнуть до моно субстрату - час бродіння відбувається уп’ятеро довше звичайного. Майже всі експерименти, відомі до останнього часу, не давали кращих результатів.
У зв'язку з цим зарубіжні фахівці вважають одним із перспективних методів підвищення ефективності біогазових установок анаеробне зброджування субстратів, що є сумішшю гною сільськогосподарських тварин і рослинної біомаси.
Наразі найбільш часто використовуваною поновлюваною рослинною сировиною для біогазових установок є кукурудза через велике енергознімання з одиниці площі. Крім того, проводяться випробування нових «енергетичних» рослин, таких як суданська трава, просо, цукрове сорго, цукрові буряки та інших. Велика увага приділяється селекції нових сортів та удосконаленню технологій вирощування енергетичних культур для подальшого виробництва біогазу. В таблиці наведено основні характеристики найбільш поширених рослинних субстратів для виробництва біогазу.
Силос та інші рослини в подрібненому вигляді поступають у ємність. Отримана маса подається у воронкоподібний бункер для завантаження у ферментер, в якому відбувається біологічна реакція розкладання субстрату на метан і вуглекислий газ. Рідкий субстрат перемішується у ферментері за допомогою насосів. Управління автоматичне. Дах, що прикриває ферментер і зберігає запас біогазу, є або спеціальною мембраною, або твердим і рухомим кожухом. У дуже потужних біогазових установок є постферментер (ферментер-дозброджувач), куди відводиться недопрацьований субстрат із ферментера. У ємності для збродженої маси субстрат перетворюється у високоякісне добриво, яке можна застосовувати на полях. Теплова енергія може бути використана для опалювання житлових будинків і тваринницьких приміщень, а також на продаж, перетворюючи теплову енергію в електричну. Цей процес відбувається у машинному залі, оснащеному мотором-генератором.
Аналіз технологій виробництва біогазу з рослинної сировини свідчить, що найбільш поширеними є технологічні процеси, які характеризуються наступними параметрами:
-
мезофільний режим зброджування за температури 38-42оС;
-
час зброджування - не менш ніж 40 днів;
-
добове завантаження ферментера - не більш як 3 кг органічної сухої речовини на 1 м3 об’єму ферментера.
Таким чином, використання біомаси цукрового сорго для виробництва біогазу цілком доцільне. Проте необхідні подальші дослідження у напрямі створення ефективного енергетичної сівозміни, складання рецептури повноцінного субстрату для зброджування, вибору оптимального режиму зброджування.
Тверде біопаливо
Окрім прямого використання на кормові і харчові цілі, рештки сорго як після видалення соку, так і після збирання зерна, за окремих умов, можуть використовуватись як тверде біопаливо (врожайність сорго по біомасі сягає 20-25 т сухої маси на гектар). При вологості 15-20% енергетична цінність під час спалювання залишків сорго становить 10-12 МДж/кг. Поліпшити енергетичні показники залишків біомаси дозволяє використання технологій гранулювання та брикетування.
В основі технології виробництва паливних біобрикетів лежить процес пресування під високим тиском при нагріванні від 250 С до 350°С. Брикетуванню підлягає вся сировина, рівень вологи якої не більш ніж 12%.
Отримувані біобрикети не включають ніяких речовин, що їх склеюють, окрім однієї натуральної - лігніну, що міститься у клітках рослинних відходів.
Виготовляються паливні біобрикети за ТУ У 30842484.007-2006 у вигляді чотиригранного бруса перетином 50?50 мм з отвором у центрі для відведення диму, що утворюється в процесі брикетування, а також для стійкого горіння. Теплотворна спроможність паливного біобрикету сягає 18-20 МДж/кг.
Паливні біобрикети мають широке застосування і можуть використовуватися для всіх видів топок, промислових котлів, печей, відмінно горять у камінах, печах, грилях тощо. Великою перевагою брикету є постійність температура згорання протягом 2 год.
Процес виробництва паливних брикетів і гранул з біомаси цукрового сорго включає наступні технологічні операції:
-
подрібнення сировини;
-
сушіння до рівня вологості 12%;
-
пресування;
-
охолодження.
Для переробки біомаси сорго в паливні брикети після відділення соку та збору зерна нами було вибране відповідне технологічне обладнання, яке пройшло випробування в УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого.
Загальний вигляд цього устаткування зображено на рис. 3, а технічні характеристики подаються у таблицях 2 і 3.
Л. Кириченко, В. Клименко, В. Роженко, В. Марченко,
Л. Філоненко, І. Гусар, С. Кукта, УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого
Біогаз
Технологія вирощування рослинної маси обумовлює ефективність процесу зброджування. Вміст сирої фази в біомасі визначає час перебування субстрату в реакторі й залежить від ступеня розвитку рослин. Тому щоб забезпечити максимальний вихід метану з газу, потрібно оптимізувати час скошування. Пізнє збирання дає високий вихід біомаси з гектару, а раннє - низький. Тому можливий питомий вихід метану з біомаси на гектар площі вирощеної біомаси може коливатись у значних межах.
Схожі матеріали (за тегом)
18 квітня 2024
В червні поточного року має розпочатися будівництво інтермодального «сухого порту» Horonda Platform в с. Горонда Закарпатської області.
В червні поточного року має розпочатися будівництво інтермодального «сухого порту» Horonda Platform в с. Горонда Закарпатської області.
18 квітня 2024
18 квітня 2024
Збитки сільського господарства через втрати ґрунтів внаслідок воєнних дій лише в Харківській області складають майже 37 мільярдів гривень.
Збитки сільського господарства через втрати ґрунтів внаслідок воєнних дій лише в Харківській області складають майже 37 мільярдів гривень.
18 квітня 2024
18 квітня 2024
Обсяги світового виробництва біодизеля цього року можуть помітно зрости.
Обсяги світового виробництва біодизеля цього року можуть помітно зрости.
18 квітня 2024
18 квітня 2024
Кавуни в Україні віднедавна вирощують по всій країні. І не тільки у відкритому ґрунті. На Львівщині кавуни ростуть навіть у теплицях.
Кавуни в Україні віднедавна вирощують по всій країні. І не тільки у відкритому ґрунті. На Львівщині кавуни ростуть навіть у теплицях.
18 квітня 2024
17 квітня 2024
Великодній кошик (традиційні паска, яйця, домашня ковбаса, буженина, сало, вершкове масло, м’який і твердий сири, хрін та сіль) 2024 року обійдуться українській родини з 4 осіб близько 1422,05 грн, тобто на 17,6% дорожче, ніж торік, коли такий же набір продуктів коштував 1208,78 грн.
Великодній кошик (традиційні паска, яйця, домашня ковбаса, буженина, сало, вершкове масло, м’який і твердий сири, хрін та сіль) 2024 року обійдуться українській родини з 4 осіб близько 1422,05 грн, тобто на 17,6% дорожче, ніж торік, коли такий же набір продуктів коштував 1208,78 грн.
17 квітня 2024
