Цінність дигестату та його внесок у покращення якості ґрунтів

Огляд ґрунтується на звіті Європейської біогазової асоціації, опублікованого у квітні 2024 року. Він містить ключові висновки щодо дигестату в контексті його цінності як добрива, сприяння зеленому переходу на рівні фермерських господарств та країн, дотримання нормативно-правової бази та нових шляхів відновлення поживних речовин. Розглянемо найважливіше з нього.

Дигестат: його склад, застосування, вплив на ґрунт і довкілля

Дигестат, побічний продукт анаеробного зброджування (зображення 1), містить частину органічної речовини (близько 1/3) і здебільшого всю мінеральну фракцію початкової сировини. У дигестаті є три основні форми органічної речовини (ОР):

1. ОР, що погано/не розкладається, наприклад, лігнін і целюлоза;
2. Жива ОР, що складається з мікроорганізмів;
3. Біорозкладна ОР, що складається з розчинних цукрів і геміцелюлози.

Що стосується поживного складу дигестату, то в таблиці нижче наведено огляд середнього складу поживних речовин на основі літературних даних.

Що робить дигестат добривом, відмінним від інших?

• Співвідношення амонійного та органічного азоту в дигестаті є вищим порівняно з початковою сировиною, а відсоток легкодоступних мінералів у формі амонію зростає.
• Дигестат зберігає здатність утворювати гумус, що залишається незмінним порівняно з субстратами, з яких він походить.
• Відсоток амонійного азоту в дигестаті вищий, ніж у вхідній сировині, що підвищує його цінність як добрива.
• Його повернення в ґрунт замикає кругообіг поживних речовин, таких як N (азот), P (фосфор) і K (калій).
• На відміну від використання суто традиційних синтетичних добрив, довготривале удобрення дигестатом покращує структуру ґрунту, його аерацію та здатність зберігати воду.
• Діє як вуглецевий поглинач завдяки своїй здатності зберігати вуглець у ґрунті.
• Оскільки дигестат є біологічно стабільним продуктом, це призводить до значного зменшення викидів летких органічних сполук і запахів під час зберігання та застосування дигестату порівняно з початковою сировиною; а також — до зменшення природних викидів CH4 і N2O порівняно, наприклад, з необробленим гноєм.
• Патогенні мікроорганізми тварин і рослин значно зменшуються або повністю знищуються під час анаеробного зброджування, що робить дигестат знезажареним продуктом.
• Зменшення викидів парникових газів завдяки: уловлюванню CH4 під час зброджування, який інакше викидався б за незахищеного зберігання; зменшенню виробництва синтетичних добрив, поглинанню вуглецю в ґрунті, та іншим факторам.

Використання та обробка дигестату

На виході з біогазового реактора дигестат перебуває в сирому вигляді — суміш твердої та рідкої фракцій (частин). Його можна використовувати відразу, хоча багато біогазових операторів вдаються до механічного розділення дигестату на рідку й тверду фракції (частини). Серед основних причин: зменшення транспортних витрат, полегшення внесення й підвищення поживної цінності (зображення 3).

Основні підходи до розділення включають центрифуги, декантерні гвинтові преси, ситові стрічкові преси або барабани. Подальша обробка відокремленого дигестату передбачає:

Для твердої:

• Сушіння, компостування та гранулювання для полегшення зберігання, управління, транспортування, використання та продажу.
• Застосування піролізу та газифікації для виробництва відновлюваної нафти, синтез-газу та деревного вугілля.
• Застосування гідротермальної карбонізації для розведення азоту й фосфору з твердої фракції та отримання лише багатого на вуглець гідрокарбону.

Для рідкої:

• Хімічна обробка для вилучення аміаку (у вигляді сульфату амонію).
• Використання зворотного осмосу для відновлення води та отримання багатого на мінерали концентрату з рідкої фракції.

Деякі з нових застосувань дигестату полягають у виробництві вуглецевих матеріалів для зберігання енергії, синтезу наноматеріалів, деревного вугілля та біопалива, а також мікробіологічних продуктів. Інноваційні шляхи використання дигестату:

• Дигестат для вирощування комах (чорних солдатських мух).
• Дигестат як засіб попередньої обробки (для анаеробного зброджування лігноцелюлозної біомаси).
• Дигестат в електрохімічних процесах (паливні/електролізні елементи).
• Дигестат як середовище для гідропоніки.
• Виробництво летких жирних кислот.
• Виробництво біостимуляторів.
• Відновлення біоаміаку до біоводню.
• Використання рідкої фракції дигестату для вирощування мікроводоростей.

Виробництво та кінцеве використання дигестату в Європі

Актуальне виробництво дигестату в Європі, станом на 2022 рік, становить 31 млн т с.р./рік. У той час як потенційно цей обсяг вже до 2030 року може становити 75 млн т с.р./рік та 177 млн т с.р./рік до 2050 року. Дані про європейське виробництво дигестату на душу населення в окремих країнах у 2022 році представлені на діаграмі нижче.

Що стосується кінцевого використання дигестату, то, за оцінками, 73% дигестату в Європі використовується безпосередньо як біодобриво, а близько 15% піддається переробці перед внесенням на сільськогосподарські поля (зображення 4). Решта дигестату або експортується, або використовується для інших цілей (садівництво, виробництво ґрунту, покриття звалищ, біопереробка тощо).

Регуляторні бар’єри на шляху утилізації та збуту дигестату

Дигестат є екологічно чистим рішенням для поводження з відходами. Крім того, він здатний замикати цикли кругообігу поживних речовин і скорочувати викиди парникових газів. Незважаючи на це, біогазові оператори, які виробляють і продають дигестат, зобов’язані дотримуватися складних, неоднорідних і суворих правил, встановлених як на зовнішньому (ЄС), так і на внутрішньому (держави) рівнях. Основні перешкоди, встановлені нормативно-правовою базою ЄС:

• Рамкова директива про відходи 2008/98/ЄС, імплементація якої в країнах-членах ЄС суттєво відрізняється. Це призводить до того, що дигестат класифікується під різними типами операцій з відновлення або переробки.
• Регламент про добрива (ЄС) 2019/2009 дозволяє державам-членам встановлювати різні набори правил для маркування дигестату. Так, потрібно буде застосовувати різні схеми забезпечення якості.
• Директива про нітрати 91/676/ЄЕС зобов’язує держави-члени управляти зберіганням та застосуванням гною. До того ж, вона встановлює обмеження на внесення N (азоту) з гною та дигестату, отриманого з нього.

Як зазначено в документі, основними регуляторними бар’єрами, на які вказали країни-члени ЄС, є ліміт Директиви щодо нітратів. Це обмежує застосування дигестату з гною. Крім того, нормативно-правова база щодо дигестату — складна й неуніфікована між країнами-членами ЄС.

---

Цей огляд для SAF Україна підготували Петро Кучерук і Тарас Козюпа, експерти Біоенергетичної асоціації України.