Как получают биогаз

В этом посте вы узнаете, как из обычных органических отходов рождается волшебный газ — биогаз. Мы разберёмся, какие процессы и технологии стоят за его производством, какие бактерии трудятся в реакторе, как сырьё превращается в энергию, и почему биогаз — это настоящий вклад в экологию и экономику.

Биогаз — что это и почему он важен

Биогаз — это смесь газов, главным героем которой является метан (50–80%), а также углекислый газ (15–45%) и небольшие примеси. Метан — это топливо, которое вырабатывается в процессе анаэробного сбраживания органического сырья, то есть разложения без доступа кислорода. Представьте себе, что в герметичном реакторе живут миллионы бактерий, которые поедают отходы и выпускают в ответ энергию в виде газа.

Этот газ — это настоящий экологический герой: он помогает снизить выбросы парниковых газов, превращая отходы в полезный ресурс. К тому же биогаз — это локальное сырьё, которое поддерживает круговую экономику: отходы не выбрасываются, а перерабатываются и возвращаются в сельское хозяйство в виде удобрений.

Для кого эта статья?

Этот материал написан для тех, кто хочет понять, как устроено производство биогаза — будь то фермеры, предприниматели, муниципалитеты или инвесторы. Мы расскажем о технологии, сырье, оборудовании и экономике, чтобы вы могли оценить потенциал биогазовых установок и их пользу.

Отходы в топливо — сырьё для биогаза

Для производства биогаза подходят самые разные виды органического сырья:

Почему важно измельчать и суспендировать сырьё?

Чем мельче частицы, тем больше площадь поверхности для бактерий. Это ускоряет процесс брожения и увеличивает выход биогаза. Суспендирование — это разбавление сырья водой до примерно 10% сухого вещества, чтобы масса была удобна для переработки и перемешивания.

Как происходит процесс получения биогаза

Процесс производства биогаза можно представить как три акта в театре микробиологии:

1. Подготовка сырья
   Отходы измельчают, суспендируют и очищают от неорганических примесей (пластик, стекло). Затем смесь нагревают до комфортной температуры для бактерий — около 37 °C (мезофильный режим).

2. Анаэробное сбраживание в реакторе
   В герметичном реакторе без доступа воздуха живут три типа бактерий:

   • Гидролизные — расщепляют сложные органические вещества на простые.
   • Кислотообразующие — превращают продукты гидролиза в органические кислоты.
   • Метанообразующие — преобразуют кислоты в метан и углекислый газ.

   Этот процесс длится около 3 недель, в течение которых образуется биогаз, который собирается в газгольдере.

3. Очистка и модернизация биогаза
   Биогаз содержит CO2 и примеси, которые снижают его теплотворную способность. Для повышения качества газ очищают методами:

   • Водяная промывка (удаление CO2 и H2S)
   • Активированный уголь (удаление сероводорода)
   • Мембранные технологии (адсорбция CO2)

   В итоге получают биометан с содержанием метана ≥95%, обычно около 98%, что позволяет использовать его как замену природному газу.

Технические параметры процесса

Что происходит с остатками — дигестат

После производства биогаза остаётся остаток — дигестат. Это ценное удобрение, которое можно использовать в сельском хозяйстве. Дигестат разделяют на жидкую и твёрдую фракции с помощью центрифугирования:

• Жидкая фракция богата азотом и другими питательными веществами, может использоваться для удобрения или как технологическая вода.
• Твёрдая фракция — отличное органическое удобрение, улучшает структуру почвы и повышает урожайность.

Применение биогаза

Биогаз — универсальное топливо:

• Отопление: котлы на биогазе обеспечивают теплом фермы и жилые дома.
• Электроэнергия: газогенераторы вырабатывают около 2 кВт электроэнергии из 1 м³ биогаза.
• Транспорт: биогаз можно сжижать и использовать как экологичное топливо для автомобилей.
• Впрыск в газовую сеть: после очистки биометан можно подавать в городские газопроводы.

Экономика и экология

Использование биогаза снижает затраты на энергию и утилизацию отходов, а также уменьшает выбросы метана — парникового газа, в 21 раз более мощного, чем CO2. Кроме того, применение дигестата сокращает использование химических удобрений и улучшает качество почв.

Краткая схема процесса получения биогаза

flowchart LR
    A[Сбор и измельчение сырья] --> B[Суспендирование и пастеризация]
    B --> C[Биогазовый реактор (37 °C, 3 недели)]
    C --> D[Сбор биогаза в газгольдере]
    C --> E[Получение дигестата]
    D --> F[Очистка и модернизация биогаза]
    F --> G[Использование: отопление, электроэнергия, транспорт]
    E --> H[Использование дигестата как удобрения]

Часто задаваемые вопросы

Какой выход биогаза можно ожидать из навоза?
Около 50–65 м³ биогаза на тонну навоза с содержанием метана около 60%.

Почему биогаз не содержит 100% метана?
Из-за присутствия CO2 и других газов, а также экономической нецелесообразности полной очистки.

Как поддерживать температуру в реакторе зимой?
Используют теплоизоляцию, подогрев биомассы и рекуперацию тепла от сжигания биогаза.

Полезные ссылки

• Conveco — получение биогаза
• Википедия — Биогаз
• Biogaz-Russia — производство биогаза

Биогаз — это энергия будущего, которая рождается из отходов и помогает нам жить в гармонии с природой. Теперь вы знаете, как его получают и почему это так важно!