Європейський Союз (ЄС) є одним із найбільших виробників соломи у світі (близько 13 відсотків світового виробництва зернових у 2013 році). Велика частина цієї соломи не використовується досі, проте її енергетичний потенціал вкрай важливий. Біогазова установка у Болгарії – гарний приклад його реалізації.
Річне виробництво зернових дає величезну кількість соломи, оскільки кожен гектар зернових дає від 2 до 3 тонн соломи. Більша частина соломи не використовується безпосередньо, а просто заорюється.
За даними нідерландської компанії біогазових технологій HoSt, одна тонна збродженої соломи може давати 300–400 нм3 біогазу, з якого можна виробити близько 180–250 нм3 біометану (еквівалента викопного природного газу).
Енергетичне використання соломи
Існує чотири шляхи енергетичного використання соломи:
- ферментація для рідкого біопалива;
- анаеробне зброджування для біогазу;
- спалювання для отримання тепла та/або електроенергії;
- газифікація для синтез-газу.
У контексті відмови від російського природного газу та політики протидії зміні клімату виробництво біогазу сає все більш актуальним.
На сьогодні для виробництва біогазу та біометану можна використовувати лише сільськогосподарські залишки як вхідні потоки, навіть без потреби в енергетичних рослинах.
Складнощі з використанням соломи як джерела енергії
- Солома є «складним» матеріалом, бо легка і суха.
- Використання соломи збільшує вміст твердих речовин на етапі зброджування, що потребує спеціальних змішувачів.
- Для зброджування великих обсягів соломи потрібні спеціальні системи живлення та попередня обробка.
- Процес зброджування відбувається відносно повільно, особливо на початку.
Варто зазначити, що компанія HoSt спільно з Технічним університетом Мюнстера в Німеччині організувала широку дослідницьку програму з підготовки соломи для підвищення конверсії. Досліджували різні технології, зокрема виготовлення порошку, подрібнення, термічну обробку за середніх температур разом із кислотною або високотемпературною обробкою та ферментами.
Саме висока термічна обробка дала найбільший обсяг газу на тонну соломи, проте технологія потребує великої кількості пари, більшої, ніж може забезпечити газовий двигун. Це також дорога система, яку важко економічно обґрунтувати.
Тому HoSt зосереджується на низькотемпературній попередній обробці, де подрібнення є одним із найкращих варіантів.
Біогазова установка в Болгарії
На сьогодні ця компанія експлуатує біогазову установку на основі гною потужністю 1,5 МВт у Болгарії з окремою лінією з додавання соломи. Це була перша подібна установка.
Біогазова установка у Чорноземені (Болгарія) використовує велику кількість соломи. Завод потужністю 1,5 МВт використовує близько 50 000 тонн на рік коров’ячого гною, збродженого разом із кукурудзяним силосом і соломою.
Тут є спеціальна система подачі твердих речовин, система введення рідини, що складається з насоса та різака, двох резервуарів для зброджування об’ємом по 2 174 м3, одного резервуару після пост-зброджування об’ємом 2 174 м3, системи сепараторів, резервуарів для подальшого зберігання та адмінбудівлі з кімнатою управління та обігріву, генераторною установкою 1,5 МВт, а також кімнатою для оператора.
Тут є також спеціально розроблена система подачі соломи. Тюки соломи розміщуються на великому конвеєрі, на якому вони обробляються та подаваються до розбивача тюків. Так відбувається перше початкове зменшення розміру перед подрібненням. Подрібнення відбувається настільки, щоб порушити трубчасту структуру та запобігти випливанню на поверхню. Були проведені випробування з різними розмірами сит, щоб знайти оптимальний розмір частинок для процесу зброджування.
Спеціальна лопатева технологія змішування в поєднанні з пропелерними міксерами гарантує відсутність плаваючих шарів. Крім того, рециркуляція забезпечує збереження ферментів і бактерій, що покращує здатність до розкладання.
Подальше використання поживних речовин
Перевага технології полягає в тому, що поживні речовини, такі як азот (N), калій (K) і фосфор (P), стають доступними для використання як добриво разом з органічною речовиною в дигестаті.
Додаткова біомаса не тільки призводить до збільшення виробництва біогазу, але також збільшує доступну органіку на землі. Крім того, посів під озимий покрив знижує ризик вимивання мінеральних і поживних речовин.