Важным источником энергии в наше время являются нефть и газ. Газ по происхождению делят на природный, попутный, генераторный, искусственный, шахтный метан, биогаз и др.
Природный газ образует самостоятельные скопления в виде газовых и газоконденсатных месторождений. Попутный газ находится в нефти в растворенном состоянии в объеме 100 - 200 м3 на 1 тонну нефти. Искусственные газы образуются в различных технологических процессах, например, в металлургии. Биогаз образуется в результате микробиологического синтеза органических веществ.
Попутный и природный газ состоит из углеводородов метанового ряда с примесью азота, диоксида углерода, сероводорода и некоторых других газов. Газ является наиболее экономичным видом топлива и широко используется на электростанциях, в черной металлургии, для удовлетворения коммунально-бытовых нужд, в химической промышленности, получения пластмасс и др.
Вопрос происхождения нефти и газа вызывает много споров. Сторонники неорганического происхождения нефти и газа считают, что в глубинах земли под действием огромных температур из углерода и водорода образуются углеводородные радикалы. Они поднимаются к верхним слоям земли, соединяются с водородом и образуют различные углеводородные соединения нефти и газа. Эти соединения скапливаются в структурных ловушках Земли.
Сторонники теории органического происхождения нефти и газа считают, что они образуются из растительных и животных остатков, которые накапливаются на морском дне вместе с осадочными породами. В недрах земли находится примерно 2*1016 тонн отмерших, главным образом простейших организмов, которые скопились за последние полмиллиарда лет существования Земли (из 4.5млрд лет).
Эти растительные и животные остатки подвергались переработке микроорганизмами. Некоторые бактерии извлекают из органических веществ азот, кислород, серу, фосфор, увеличивая относительное содержание углерода и водорода, из комбинации которых образуются молекулы нефти и газа. Другие бактерии сами способны вырабатывать газ метан. Такие процессы, очевидно, происходят под влиянием природных катализаторов при высоких температурах (30–1600С), давлениях (25 - 60 Па) и в течение многих миллионов лет.
Современный уровень развития цивилизации требует значительных расходов энергии, в том числе нефти и газа, запасы которых интенсивно снижаются. Поэтому поиск альтернативных источников энергии является важной научной задачей.
В последнее время все большее внимание привлекают нетрадиционные с технической точки зрения источники энергии: солнечное излучение, морские приливы и волны и многое другое. Некоторые из них например, ветер — находили широкое применение и в прошлом, а сегодня переживают второе рождение. Одним из "забытых» видов сырья является и биогаз, использовавшийся еще в Древнем Китае и вновь «открытый» в наше время.
ЧТО ТАКОЕ БИОГА3?
Что же такое биогаз! Этим термином обозначают газообразный продукт, получаемый в результате анаэробной, то есть происходящей без доступа воздуха, ферментации (перепревания) органических веществ самого разного происхождения. Для получения биогаза можно использовать растительные и хозяйственные отходы, навоз, сточные воды и т. п. Обычно после разложения их используют как органическое удобрение.
Биогаз — смесь газов. Его основные компоненты: метан (CH4 — 55—70% н углекислый газ (СО2] — 28—43%, в также в очень малых количествах другие газы, например — сероводород [H2S].
В среднем 1 кг органического вещества, биологически разложимого на 70%, производит 0,18 кг метана, 0,32 кг углекислого газа, 0,2 кг воды м 0,3 кг неразложимого остатка.
Биогаз используют в качестве топлива для производства: электроэнергии, тепла или пара, или в качестве автомобильного топлива.
Биогазовые установки могут устанавливаться как очистные сооружения на фермах, птицефабриках, спиртовых заводах, сахарных заводах, мясокомбинатах. Биогазовая установка может заменить ветеринарно-санитарный завод, т. е. падаль может утилизироваться в биогаз вместо производства мясо-костной муки.
ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ПРОИЗВОДСТВО БИОГАЗА
Поскольку разложение органических отходов происходит за счет деятельности определенных типов бактерий, существенное влияние на него оказывает окружающая среда. Так, количество вырабатываемого газа в значительной степени зависит от температуры: чем теплее, тем выше скорость и степень ферментации органического сырье. Именно поэтому, вероятно, первые установки для получения биогаза появились в странах с теплым климатом. Однако применение надежной теплоизоляции, а иногда и подогретой воды позволяет освоить строительство генераторов биогаза в районах, где температура зимой опускается до -20°.
В процессе ферментации жидкость в резервуаре имеет тенденцию к разделению на три фракции. Верхняя — корка, образованная из крупных частиц, увлекаемых поднимающимися пузырьками газа, .через некоторое время может стать достаточно твердой и будет мешать выделению биогаза. В средней части ферментатора скапливается жидкость, а нижняя, грязеобразная фракция выпадает в осадок.
Бактерии наиболее активны в средней зоне. Поэтому содержимое резервуара необходимо периодически перемешивать - хотя бы один раз в сутки, а желательно - до шести раз. Перемешивание может осуществляться с помощью механических приспособлений, гидравлическими средствами (рециркуляция под действием насоса;, под напором пневматической системы (частичная рециркуляция биогаза) или с помощью различных методов самоперемешивания.
ПРИМЕНЕНИЕ БИОГАЗА РАЗВИТЫМИ СТРАНАМИ
Среди промышленно развитых стран ведущее место в производстве и использовании биогаза по относительным показателям принадлежит Дании — биогаз занимает до 18 % в её общем энергобалансе. По абсолютным показателям по количеству средних и крупных установок ведущее место занимает Германия — 8000 тыс. шт. В Западной Европе не менее половины всех птицеферм отапливаются биогазом.
Volvo и Scania производят автобусы с двигателями, работающими на биогазе. Такие автобусы активно используются в городах Швейцарии: Берн, Базель, Женева, Люцерн и Лозанна. По прогнозам Швейцарской Ассоциации Газовой Индустрии к 2010 году 10 % автотранспорта Швейцарии будет работать на биогазе.
Муниципалитет Осло в начале 2009 года перевёл на биогаз 80 городских автобусов. Стоимость биогаза составляет €0,4 — €0,5 за литр в бензиновом эквиваленте. При успешном завершении испытаний на биогаз будут переведены 400 автобусов.
Источник: isp-p.ru |
