Дигестат – це продукт біоконверсії органічних матеріалів у процесі метанового бродіння, в результаті чого комплексна органічна речовина розпадається до більш простих органічних сполук, мінералізованих речовин, мікробної біомаси та біогазу, що складається переважно з метану (55-70%) та вуглекислого газу (30-45%).
Типовою технологією виробництва біогазу з агросировини (гній, послід, силос кукурудзи, жом, пожнивні рештки, тощо) є метанове бродіння в біореакторах напівпроточного типу (Рис. 1).
Рисунок 1 – Виробництво дигестату в процесі метанового бродіння [1]
У результаті розпаду органічної речовини, процесів мінералізації та вивільнення біогазу, в порівнянні з вхідною сировиною, в утвореному дигестаті:
- Зменшується вміст сухої речовини, і відповідно підвищується вологість та знижується вʼязкість. Вологість дигестату, як правило, складає 94-96%, хоча може коливатися в діапазоні 92-99%.
- Збільшується на 10-70% вміст аміачного азоту (безпосередньо доступного для живлення рослин). Збільшення частки аміачного азоту залежить від його початкового вмісту в сировині – менший приріс в процесі бродіння характерний гноївці свиней та ВРХ, більший – харчовим відходам та рослинній сировині.
- Зменшується співвідношення C/N за рахунок вивільнення частини вуглецю з біогазом. Оптимальне для процесу метанового бродіння співвідношення C/N на рівні 20-30 вважається оптимальним також для біоценозу ґрунту.
- Зменшується вміст патогенної мікрофлори та життєздатного насіння бурʼянів у результаті одночасного впливу температури (як правило 38-40⁰С) та кислотності в біореакторі протягом тривалого часу (не менше 25-30 діб).
У процесі метанового бродіння частина органічної речовини трансформується в біогаз, разом із чим у складі вихідної сировини зменшується вміст вуглецю (С), водню (Н), кисню (О), сірки (S) та азоту (N). З кожним виділеним 1 м3 біогазу вхідна сировина втрачає у середньому 502 г вуглецю, 114 г водню, 517 г кисню, 5 г сірки та всього 0,06 г азоту (Рис. 2).
Рисунок 2 – Середній вихід C, O, H, S, N з виділеним біогазом
Значна частина сірки може повертатися в дигестат, якщо очищення від сірководню передбачено в підкупольному просторі біореактора. Якщо десульфуризація біогазу проходить в окремій споруді, ефективність видалення сірководню є значно вищою, а утворюваний сірковмісний продукт (у твердому або рідкому стані) може бути товарним продуктом, наприклад, для виробництва комплексних мінеральних або органо-мінеральних добрив.
Усі інші вхідні макро- та мікроелементи у складі нативних чи перетворених сполук містяться в утворюваному дигестаті. Відтак, хімічний склад дигестату визначається, головним чином, сумішшю компонентів, що потрапляють в біореактор, включно з сировиною для виробництва біогазу та різного роду добавками (ферменти, мікро-нутрієнти, реагенти, вода, тощо).
Таким чином, дигестат має такі важливі для ґрунтів та агровиробництва характеристики:
- Містить комплекс необхідних для росту рослин макро- та мікронутрієнтів (N, P, K, S, Co, Mo, Zn, Fe, Mn та рід інших).
- Має високий вміст легкодоступного азоту для рослин (60-80% вмісту азоту загального).
- Має збалансований склад C/N (20-30).
- Має рівень рН, близький до нейтрального (6.5-8.0).
- Не містить (мінімальний вміст) життєздатного насіння бурʼянів та патогенної мікрофлори (за умови дотримання необхідної тривалості та температури процесу).
[1] Адаптовано з: Torben Ravn Pedersen. Digestate as fertilizer – recycling of nutrients. The environmental impact and the value as a fertilizer / Nordic Biogas Conference, 2016
Автор: Петро Кучерук – експерт Біоенергетичної асоціації України
Читайте також:
Органічне добриво як ланка рециклінгу поживних речовин
Споживання органічних добрив в Україні
Види органічних добрив, що виробляються в Україні, та їх ринкові ніші