НовостиБиогаз в истории
С физико-химической точки зрения биологический газ является смесью газообразных веществ, в составе которой, как правило, преобладает метан. Также в ней содержится большое количество углекислого газа. Другие вещества присутствуют лишь как примеси. Именно метан определяет свойства данной смеси, необходимые для её использования как органического топлива.
С позиций биологии образование биогаза – достаточно сложная «пищевая цепочка», образованная тремя различными группами микроорганизмов. Исходным сырьём служит практически любой органический материал, разлагаемый гидролизными бактериями. Полученный при разложении субстрат перерабатывают кислотообразующие бактерии, затем наступает черёд метанобразующих, которые и выделяют конечный продукт.
Разложение исходной органики происходит без доступа атмосферного воздуха, т. е. является анаэробным. Этот процесс имеет место как в природе, так и в искусственных условиях. Человек наблюдал за ним с глубокой древности и за тысячи лет научился использовать его в своих целях.
Существуют свидетельства, что уже в I тысячелетии до нашей эры древние жители Германии добывали газ из окружавшей их заболоченной местности. Участок болота накрывали кожаным тентом, снабжённым длинной трубкой. Горючая смесь, поднимаясь по трубке прямо к людским хижинам, служила для обогрева и приготовления пищи. Ещё раньше подобные технологии применяли древние китайцы, персы и ассирийцы.
В 17 веке Ян Баптист Ван Гельмонт установил происхождение биогаза из разлагающейся органики. В 1776 году исследования Алессандро Вольта впервые позволили оценить этот процесс количественно. В начале 19 века были описаны свойства метана, а в 1930 году – найдены микроорганизмы, его производящие.
Еще в позапрошлом веке в Индии была создана первая биогазовая установка. Чуть позже газ, полученный из городских сточных вод, с успехом применялся для освещения улиц Эксетера в Англии. Лишь после Второй мировой войны, в связи с бурным развитием нефтедобычи и электроэнергетики, о «чудо-топливе» на время забыли.
Биогаз сегодня
Сегодня интерес к биологическому газу снова растёт. Причина кроется в грозящем человечеству энергетическом кризисе. Ведь каменный уголь, нефть, ископаемый природный газ и другие традиционные виды топлива, хоть и имеют сходную с биогазом органическую природу, формировались в абсолютно иных условиях. Даже если их накопление в земной коре происходит и по сей день, процесс этот слишком медленный, чтобы восстановить исчезающие ресурсы. В недалёком будущем богатства земных недр неизбежно оскудеют и на смену им придёт легко возобновляемый продукт распада органики.
Рецепт получения биогаза, если не вдаваться в подробности, кажется предельно простым. Годятся любые органические материалы – от навоза до соломы и свежей травы. Нужна лишь бактериальная среда, сильно разбавленная тёплой водой. Лучший выход биологического топлива с наибольшим количеством метана происходит при температуре среды от 32 до 35 °С. И здесь возникает достаточно серьёзная проблема.
Дело в том, что постоянно такую температуру легко поддерживать лишь в тропиках и субтропиках. В умеренных широтах для этого часто требуется подогрев, что ведёт к дополнительным энергетическим и финансовым затратам.
Лучшим решением в данном случае являются крупные автоматизированные установки, где сырьё обогревается и перемешивается. Благодаря промышленным масштабам подобного производства, оно остается рентабельным, несмотря на большие расходы. Эти методы нашли широкое применение в развитых европейских странах, ставших лидерами в использовании альтернативного топлива. В энергобалансе Дании, например, его доля достигает 18%. Помимо отопления, оно все чаще применяется в транспортной сфере, заменяя электричество и бензин. А по числу крупных и средних биогазовых установок (около 8 тысяч) первое место в мире прочно удерживает Германия.
Абсолютно иная ситуация складывается в Китае, где используются миллионы простых и маломощных биореакторов, способных обеспечить исключительно нужды сельского хозяйства и крестьянских поселений.
Потенциал производства российского биогаза достигает 72 миллиардов кубометров в год, однако эти возможности до сих пор практически не реализуются.