Виробництво біогазу з побічної продукції соняшнику

Під час збирання побічна продукція соняшнику може бути дуже вологою, що створює труднощі для її зберігання та переробки у тверді біопалива. У той же час така волога біомаса може бути використана для виробництва біогазу. Але з огляду на високий вміст лігноцелюлозних хімічних сполук у побічній продукції соняшнику перед ферментацією її необхідно піддати обробці для механічного, фізичного або хімічного руйнування.

Наводимо нижче графік виходу метану з кошиків та стебел соняшнику. Біохімічний потенціал метану необроблених кошиків становив 210 ± 1,97 мл CH4/г ЛТР, а необроблених стебел – 127,98 ± 5,19 мл CH4/г ЛТР.

Позначення: Значення відповідають трикратній повторності незалежних змінних ± стандартні відхилення (значення похибок): SF: тверда фракція, LF: рідка фракція

 

Кращою сировиною для виробництва біогазу розглядають кошики порівняно із стеблами соняшнику. Після попередньої обробки лугом досягнуто вихід метану з залишків кошиків 268,35 ± 0,11 мл CH4/г летючих твердих речовин (ЛТР), тоді як вихід метану з оброблених стебел соняшнику склав 168,17 ± 6,87 мл CH4/г ЛТР [1]. Згідно з експериментальними даними вміст ЛТР у кошиках складав 79,9 ± 0,5% від сухої маси, а у стеблах соняшника – 87,7 ± 0,1% від сухої маси. Таким чином, із 1 т с.р. кошиків можна отримати до 214 м3 метану, а з 1 т с.р. стебел соняшнику – до 154 м3 метану.

Деякі господарства вирощують соняшник на зелений корм та силос. Для порівняння: вихід метану із соняшникового силосу становить 298 нм3[2]. У таблиці наведено вихід метану із різних рослинних субстратів.

 

Аналіз різних варіантів попередньої обробки стебел соняшнику для анаеробної ферментації виконано у роботах відомих вчених [3], [4]. Найбільшого виходу метану (259 ± 6 мл СН4/г ЛТР) було досягнуто після попередньої обробки стебел лугом 4% NaOH за температури 550С протягом 24 годин.

Таким чином, лужна попередня обробка побічної продукції соняшнику, як і інших лігноцелюлозних субстратів перед анаеробною ферментацією, дозволяє підвищити вихід метану, але для забезпечення високої ефективності технологічного процесу потрібно використовувати більш концентровані субстрати (понад 35 г СР/л) та системи для утилізації тепла.


Матеріал підготовано на основі теоретичних розвідок та експерементальних досліджень експертів UABIO.

Більше фахової інформації про це в аналітичній записці UABIO «Перспективи енергетичного використання побічної продукції від вирощування соняшнику»: https://uabio.org/materials/8875/.


[1] Marinela Zhurka, Apostolos Spyridonidis, Ioanna A. Vasiliadou and Katerina Stamatelatou Biogas Production from Sunflower Head and Stalk Residues: Effect of Alkaline Pretreatment / Molecules 2020 Jan; 25(1): 164.

[2] Guide to biogas. From production to us, FNR, 2012. https://mediathek.fnr.de/media/downloadable/files/samples/g/u/guide_biogas_engl_2012.pdf.

[3] F. Monlau, A. Barakat, J.P. Steyer, H. Carrere Comparison of seven types of thermo-chemical pretreatments on the structural features and anaerobic digestion of sunflower stalks, Bioresource Technology 120 (2012) 241–247.

[4] F. Monlau, P. Kaparaju, E. Trably, J.P. Steyer, H. Carrere Alkaline pretreatment to enhance one-stage CH4 and two-stage H2/CH4 production from sunflower stalks: Mass, energy and economical balances, Chemical Engineering Journal 260 (2015) 377–385.