今日は、トムスクにいた4年間、バイオガスのトピックにどのように「突入」したかについてお話します。 文字通り、比fig的な意味で。 何が行われ、そのような技術の今後の展望は一緒に議論することを提案します。
注意！ 投稿には、印象的な人々にとって快適ではないかもしれない資料が含まれています！
バイオガスとは何ですか？
バイオマスをバイオガスに処理するプロセス[1]は、発酵槽と呼ばれる容器に生物学的廃棄物（肥料、下水処理場、ビール蒸留所など）を入れることです。 そのような容器は、廃棄物の無酸素発酵を確実にするためにしっかりと閉じられなければならず、それは時々混合されなければならない。 プロセス温度は35〜55 grである必要があります。 数週間後、可燃性ガスが発酵槽から放出され始めます-メタンと二酸化炭素の混合物と硫化水素の小さな不純物。 このガスはバイオガスと呼ばれます。 その中のメタンの濃度は50-60％です。 バイオガスから不純物とCO2を除去すると、バイオメタンが得られます。 天然ガスの完全な類似物。 バイオガス生産のプロセスには独自の特徴がありますが、一般的に技術は非常に単純です。 だから一見したように思えたが、悪魔は細部にいた...
バイオガスプロセスの原料
すべての原材料を処理にすぐに使用できるわけではないことがわかります。 鶏の糞と豚肉の流出は非常に有毒なので、サイレージ、新鮮な草、牛の糞などの緩衝液を追加する必要があります。 原材料には、重金属、化学物質、界面活性剤の著しい不純物が含まれていてはなりません。
実際の産業では、明らかに宣伝されていない抗生物質が積極的に使用されていますが、大量に使用されています。 洗剤と消毒剤もバイオガス合成プロセスを混乱させる可能性があります。 消毒剤をまったく使用しない場合-カビが発生します（写真）。 その他の困難には、肥料除去の不完全なシステムが含まれます。 原材料には、ナット、釘、ワイヤー、さらにはレンガが常に見られます。 これはすべて、糞便ポンプ、ミキサーを簡単に破壊したり、パイプラインを詰まらせたりします。 バイオガスのプロセスは、動物の餌の季節的な変動を好みません。 また、ステーションの動作モードを常に監視し、さらに多くの要因を監視する必要があります。 そして、もちろん、ロシア語かもしれません。 履歴要因、予測の対象ではありません。 また、ロシアはそのような技術に対してかなり寒い気候を持っています。 特にウラルを越えて、シベリアで。 しかし、これはすべての問題ではありません...
印象的な人にこれを読むことはお勧めしません
なぜこれがすべて必要なのですか？ 私はこのプロジェクトに携わっている間、何百人もの人々からこの質問を受けました。 実際、バイオガス技術は非常に高価であり、収益性は非常に低く、専門家や健全な技術はありません。 これはすべてそうです。 しかし、私はバイオガス技術をエネルギー技術として位置づけません。 彼らの主要な切り札は、バイオ肥料を得る廃棄物の生態学的処理と、熱を発生させるためのバイオガスの燃焼です。 私たちは寒い国なので、暖かさは常に重要です。 現在、私たちのグループはこれらの分野に的を絞っています。 そして、廃棄物処理の問題とロシアの大規模な家畜施設周辺の環境状況は、単に悲惨なものです。 少し助け。 トムスク地域（同じアルタイ準州と比較して農業ではない）では、年間約260万トンの廃棄物が排出されています。 
それは1日あたり約5.6千トンまたは120台の鉄道貨車です。 ほとんどの場合、これはいわゆる管理されていない廃棄物であり、ラグーンに注がれ、山に積み上げられて、半径数十キロメートル以内に耐えられない悪臭を生み出します。 誰も特に肥料を取り除いて、動物をほとんど気にしません。 時には、牛は数週間、自分の糞尿で腹を立てます。 私はあまり印象的ではありませんが、これを見てショックを受けました。 少なくともある種の乳牛がいる場合、家畜と弱い動物の拒絶は、彼ら自身の苦痛を止めるためにソーセージに素早く打たれることを期待して、数ヶ月間続きます。 一部の動物は足を骨に腐らせます。 そのような写真を投稿に挿入しませんでした。 同僚を強く思いとどまらせる。 もちろん、モデルファームはありますが、それらはほとんどありません。
それは1日あたり約5.6千トンまたは120台の鉄道貨車です。 ほとんどの場合、これはいわゆる管理されていない廃棄物であり、ラグーンに注がれ、山に積み上げられて、半径数十キロメートル以内に耐えられない悪臭を生み出します。 誰も特に肥料を取り除いて、動物をほとんど気にしません。 時には、牛は数週間、自分の糞尿で腹を立てます。 私はあまり印象的ではありませんが、これを見てショックを受けました。 少なくともある種の乳牛がいる場合、家畜と弱い動物の拒絶は、彼ら自身の苦痛を止めるためにソーセージに素早く打たれることを期待して、数ヶ月間続きます。 一部の動物は足を骨に腐らせます。 そのような写真を投稿に挿入しませんでした。 同僚を強く思いとどまらせる。 もちろん、モデルファームはありますが、それらはほとんどありません。 バイオガス技術の弱点
バイオガスプロセスの最も弱い点は、バイオマス処理の速度が遅いことと、得られるバイオガスの品質です。 プロセスは実際には不安定で不機嫌です。 処理速度が遅いため、巨大な発酵槽が必要です。 これは、廃棄物処理ステーションの建設に多額の資本コストをもたらし、その結果、そのようなプロジェクトは長期にわたって自己負担し、州の補助金を必要とします。 ドイツやほとんどのヨーロッパ諸国など、この業界のすべての主要国は、バイオガス生産者に対する国家支援の道を歩んできました。 このようなサポートの形式は、 「グリーン」料金表で実装されています。 膨張した価格での電気および熱エネルギーの購入。 国家支援のこの重要なメカニズムは、初期段階で製造業者を刺激しましたが、バイオガス機器製造業者は品質と新技術を実際に気にしていないため、後に技術的観点から産業の停滞につながりました。 そして誰もがそれを買いました。 しかし、時代は変化しています。 多くの欧州諸国がすでに発表しているように、国家の支援措置が削減されるとすぐに、産業危機は深刻になり、投資家による多くの訴訟が発生しました[2]。 したがって、近い将来、古いバイオガス技術をロシアに売却する提案のブームが予想されます。ロシアでは、この産業は発展が遅れており、政府の補助金は莫大になります。 これは許可されてはならない非常に危険な傾向です。 ロシアのバイオガス市場はロシア企業に残る可能性がありますが、これらの企業はバイオガス技術の主要な技術的予備力を得るために科学的発展を支援しなければなりません。 そして、これはまず第一に、バイオガスプロセスの大幅な加速に関連しています。 また、ロシアには、シベリアまで使用できる気候適応技術があるはずです。
自転車を再発明し......
ロシアの既存の欧州技術に比べて大きな競争上の優位性を実際に得るためには、バイオガス技術を作成する必要があります。
1.バイオマスをバイオガスに加工する割合を 50％増加させる
2.原材料の種類と品質に関係なく、従来の技術と比較して、発酵槽内のバイオガス中のメタン濃度を少なくとも15％直接増加させます。
3.少なくとも、コストの増加にはつながりませんが、最大で、技術を産業規模にスケーリングする場合の資本コストを削減します。
4.技術は、 シベリア地域までの気候の特徴に耐える必要があります
これらは、投資家のリスクを軽減し、産業用バイオガス施設の競争力と経済効率を高める最小要件です。
さらに、既存の複合施設への導入は完全に無駄であるため、この技術を家畜複合施設の建設のための新しいプロジェクトに統合する必要があります。 これは主に、肥料除去の不完全なシステム、技術的インフラストラクチャの不足、適切なレベルの専門家によるものです。 そして、もちろん、バイオガス技術の真剣な科学的研究が必要です。
問題への科学的アプローチ
ロシアでは、バイオガス技術を改善し、それらをロシアの条件に適応させるために取り組んでいる多くの研究グループがあります。 そのような活動は、特に、ベルゴロド代替エネルギー研究所の専門家によって実施されています[3]。 これはおそらく、再生可能エネルギー（RES）の分野で問題を解決するアプローチの最も成功した例です。 ただし、このような例と科学グループがもっと必要であり、標準を設定し、世界の経験と国内の発展を考慮して高度な技術を提供する特定の科学コミュニティに団結する必要があります。 同時に、効率的なバイオガス技術には技術が伴う必要があります
1.原材料のサンプル調製（移送システム、超音波消毒、滅菌など）
2.プロセスの制御（このようなタスク、SCADAシステムなどに適合した産業用コントローラー）
3.バイオガスの組成を監視するためのシステムと技術（最新のガス分析装置、センサー、センサー）
4.低カロリーバイオガス（効率的なガスボイラー、ボイラー、発電機）を利用するためのシステムと技術
5.環境監視システム
6.バイオガスからバイオメタン精製システム
7.農業用バイオガス肥料の使用に関する研究と技術
リストが続く...
私たちの意見では、ハイブリッドアプローチの作成、すなわち バイオガスリアクターだけでなく、風力発電システムおよび（または）地球の熱の一部を奪う設備（ヒートポンプ）を含むプロジェクト。 このアプローチでは、日射、風の特性、および特殊なソフトウェアを監視するための追加の技術を作成する必要があります。 したがって、再生可能エネルギーは、経済とビジネスの多くの分野の推進者になる可能性が非常に高い。ロシアには、この産業に付随する技術が実質的にないためである。 さらに、ロシアの再生可能エネルギー市場は巨大です。 これの証明は、前回の記事で書いた再生可能エネルギー源の可能性を評価する例です。 同時に、この市場の潜在力の実際の規模はまだ評価されていませんが、これも興味深い課題の1つです。 重要なのは、バイオガス産業の専門家、技術者、大学および職業訓練
私たちの謙虚な貢献...
過去4年間、バイオマスをバイオガスに加工する高速技術を獲得することを目的として、バイオガス技術の研究を行ってきました。 さらに、予想外の速さで、非常にまともな結果が得られました。これは、フラウンホーファー科学界のドイツの独立した専門家から高く評価されました。 しかし、これは今後の投稿のトピックになる可能性があります。今、私はあなたを5分間のツアーのために私たちの研究室に招待します（ビデオはあまりありません、トラフィックを節約します））。
即興の材料から私たち自身の手で作られた私たちの研究室の設備は明らかに単純ですが、バイオガスプロセスを研究するために何百もの実験が行われました。 微生物学、ガス濃度、制御、ロギングに関する実際のデータは、CKRガス分析など、最新の機器で取得されました。 私たちは結果をオープンに共有する準備ができており、このユニークな経験が専門の専門家や専門家に役立つことを願っています。
また、長年にわたって蓄積してきた記事、書籍、分析のコレクションも共有したいと思います。 主に英語のアーカイブで100 MB
ロシアのバイオガスとは何ですか？ 寒い！
第一に、ロシアではどこでも寒くありません。 ロシアのヨーロッパ地域のほとんどの南部地域では、バイオガス技術は持続可能です。 同時に、シベリアの条件でバイオガスプラントを構築することも可能だと考えていますが、活性化バイオガスアプローチ、最新の断熱材、地域エネルギー作物の原料への添加物、例えばトムスク地域のクローバーサイレージは北部でも栽培されています地域のエリア。 また、そのようなオブジェクトは、ハイブリッド設計にすることができ、非常に激しい霜の場合にバックアップ熱源を持つことができます。 はい、念のために木材や石炭用のシンプルな固体燃料ボイラー。 天気の寒さと異常のピークに加えて、運用中の気象観測システムに接続する必要のある監視システムによる設備の省エネモードへの移行を伴うべきであることに加えて、それは悪いことではありません。 （私たちの意見では）大きな問題は、冬のように熱の必要がなく、大量のガスがある夏にバイオガスを利用することです。 技術開発の余地もあります。特に、夏の農産物の貯蔵、果実の凍結、キノコ、山菜などの「低温」生産などです。 またはその逆-半製品の調理、パンの焼き上げ、木材の乾燥などのビジネスを確立する。 ビジネスの反映の範囲は膨大です。