Энергия из удобрений

Анаэробные автоклавы, также известные как метановые автоклавы, предназначены для сбора навоза и преобразования энергии, находящейся в биологическом материале, в биогаз. Данный газ в основном состоит из метана, углекислого газа и других примесей. Анаэробная переработка — это биохимический процесс разложения органического продукта посредством бактерий в отсутствии кислорода. Для протекания этого процесса автоклав должен быть герметичным.

Метан используется для производства газа или электрической энергии для нужд фермы или за ее пределами. В любом случае, навоз для автоклавов должен содержать метан в концентрации 14% или менее этого. Также, навоз не должен иметь примесей почвы, песка, камней или какие либо волокна, хотя обработка навоза устраняет загрязнения и этого рода.

Испражнения животных, в частности тех, что дают молоко, являются идеальным топливом для автоклавов. Пищевые отходы или сточная вода — тоже неплохие источники для переработки в автоклаве, если он приспособлен для приема ресурсов такого типа. Пищевые отходы обычно имеют высокий уровень содержания энергии. Исследование Корнельского Университета доказало, что сырная сыворотка, к примеру, с большим содержанием биологического материала, является более ценным источником энергии, чем испражнения животных. Показатель метана в биогазе, полученном из пищевых отходов, к слову, гораздо выше.

Анаэробные автоклавы предоставляют много преимуществ для защиты окружающей среды. Запаха больше нет. Мухи не летают. Выбросы парникового газа снижены. Благодаря нагреванию, возможность попадания возбудителей заболеваний в открытые водоемы или подземные воды при удобрении агрокультур снижены, что улучшает общее качество воды. Работать с навозом легче. Также, сточная вода из автоклава богата нутриентами и не содержит семян сорняков. Тепло и электричество, произведенное таким путем, экономит деньги фермера. Плюс, избыточная энергия может быть продана, принося еще больший доход ферме. Обработка отходов от других объектов, таких как сторонние фермы или пищевые производства, также могут принести прибыль.

Цена — самый большой недостаток. Анаэробные автоклавы очень дорогие, так что технико-экономическое обоснование должно предшествовать решению вопроса об установке аппарата. В дополнение, устройство должно подходить к специализации конкретной фермы, а также вписываться в планы роста хозяйства, географического положения, возможности финансирования и других факторов. Государство, частные и исследовательские учреждения советуют проводить технические исследования перед запуском проекта по установке анаэробного автоклава, ведь не всегда подобное оборудование будет приносить пользу в экономическом плане.

Эксперты также советуют проконсультироваться с теми, кто уже занимался установкой автоклавов или использует их в настоящее время. Патрик Топпер, руководящий газификационной станцией, работающей на курином помете в Геттисбергском исследовательском учреждении энергии и ее воспроизводства в Пенсильвании, предложил посмотреть на использование автоклавов как на средство по «управлению» навозом. Устранение запаха — главная причина для переработки навоза. Запомните, что автоклавы не заставляют навоз исчезнуть, остаются те же самые питательные вещества. Троппер, однако, не советует фермерам относиться к автоклаву как к энергетической станции — «вы не получите очень много энергии«. Он призывает заключать контракты на поставку электричества с компаниями. Нанимать высококлассных специалистов важно, ведь в 80-х годах поломки автоклавов случались по вине неквалифицированного обслуживающего персонала.

Первый автоклав в масштабах страны был запущен на ферме Рокки Ноула в Ланкастере, Пенсильвания, Харланам Кинером, ныне умершим. Его вдова Ширли вспоминает, что он был вовлечен в исследование и разработку проекта, в том числе за рубежом, в Китае. Она отмечает — их ферма стала благополучнее с появлением автоклава. Главное, чего удалось добиться, это устранения запаха. Избыточная энергия была продана!

Майк Брендл имел 80 тысяч несущих кур, когда он руководил своей фермой около Соммерсета в Пенсильвании. Он советует нанять опытных в этом деле людей и ставить автоклав, если нет проблем со сбросом сточных вод. Известняк в корме создавал отложения, с которыми приходилось считаться. Но запах и мухи были устранены. Кроме этого, удалось добиться сбережения 2000 долларов ежемесячно за счет электроэнергии.

Автоклав на Орегонской молочной ферме в Литице, Пенсильвания, принадлежит Джорджу Херсту с 1985, в 2010 году она была расширена. Благодаря автоклаву, ферма способна обеспечивать электричеством соседние фермы, продуктовый магазин, ресторан, сувенирный магазин, а так же подсобные помещения на самой ферме. Они добавили дополнительный бак и более мощный двигатель в 2010 году. Его сын-единомышленник следит за компьютеризированной системой контроля и меняет масло раз в две недели. Песок и мелкие камни требуют обслуживания машины каждые два год. Пищевые отходы с соседней коровьей фермы также перерабатываются здесь. Главное достижение — меньше запаха в отстойниках.

Генератор на ферме Пэна Ингланда, Вильямсбург, Пенсильвания, производит электричество и тепло с 2006 года. Работники его фермы посетили подобные системы в Калифорнии. Нью Йорке и Висконсине перед установкой подобной машины у себя дома.

Экологические выгоды

Агенство по защите окружающей среды оценивает выигрыш при использовании автоклавов — выбросы парникового газа в 2014 году сокращены на 3 миллиона метрических тонн. Помимо этого, агенство сообщает о дополнительной электроэнергии, выработанной за тот же год — 948 миллионов кВт/ч.

Из 247 анаэробных автоклавов, находящихся на вооружении ферм с домашним скотом, 202 вовлечены в переработку отходов животных молочных хозяйств, 39 находится на свиных фермах, 8 обеспечивают говяжье производство, 7 — с домашними птицами и 8 смешанные (некоторые автоклавы из 247 поддерживают переработку отходов более одного типа животных).

Однако, программа распространения автоклавов, курируемая агентством по защите окружающей среды, предполагает установку аппаратов по воспроизводству биогаза более чем на 8 тысячах фермерских хозяйствах. Теоретически, эти фермы могли бы генерировать более 13 МВт/ч электроэнергии ежегодно и заменяли бы 1670 МВт электричества от станций, работающих на ископаемом горючем.

Новые технологии побуждают развитие автоклавов. Хотя, если проект выполним с технической точки зрения, с экономической есть разные варианты развития событий. Агенство по защите окружающей среды, оценивающее потенциал проектов по биогазу на молочных и свиных фермах, сообщает о преимуществе свиных ферм в плане получения выгод по сравнению с молочными хозяйствами. В топе десяти штатов по возможной выработке электричества из биогаза, полученного на молочных фермах, Агенство включает производственные мощности в штате Нью Йорк.

Из всевозможных технологий 2015 года, 42 процента использовали систему поршневого течения, 38% пришлось на полное смешивание и 15% использовали крытый водоем. База анаэробных автоклавов на http://www.epa.gov/agstar выделяет характерные черты использования автоклавов на фермах США, а также приводит истории и практические советы от бывалых фермеров, чей опыт может быть незаменим при решении проблем с перерабатывающей установкой. Эта информация поможет будущим фермерам оценить и сравнить различные схемы дизайна и установки, исходя из их потребностей.

В то время, как биогаз может генерировать электричество для питания бойлеров и создавать качественный газ, наиболее распространенное применение данного устройства — электрический генератор или комбинация выдачи тепла и электричества.