Розмір шрифту: 

Аналіз існуючих технологій отримання біогазу показує, що у біогазових установках (БГУ) не передбачається застосування різних видів сезонної біомаси. Крім того, недостатньо повно розроблені технології отримання біогазу з різних видів енергетичних культур. При цьому, неоптимальне керування процесом завантаження різних видів субстратів може призвести до значного зменшення виходу біогазу [6, 8]. Перспективним напрямом усунення зазначених недоліків є розробка біогазової технології, за допомогою якої забезпечується завантаження БГУ різними видами субстратів і спеціальних домішок та створення необхідних умов для отримання максимально можливого об’єму біогазу.

Метою досліджень є розробка інноваційної високоефективної біогазової технології щодо підготовки вхідних субстратів та оптимальне дозування спеціальних домішок для отримання максимальних об’ємів біогазу.

Отримання максимально можливих об’ємів біометану планується на основі використання не лише різноманітних відходів з великих ферм, а й вирощування, збору та застосуванню спеціальних енергетичних культур і домішок, що стимулюють процес бродіння при їх переробці у БГУ.

Як показують результати теоретичних та практичних досліджень, найбільший вихід біометану дають субстрати з високою концентрацією енергії: свіжа трава, бадилля буряка, кукурудза, зернові рослини [1, 2, 6, 8]. Найменший вихід біогазу з органічного сухого субстрату має солома. Одним із напрямків інтенсифікації процесів зброджування є деструкційна (кавітаційна) обробка сировини та оптимальне дозування спеціальних домішок, необхідне підігрівання і перемішування з  оптимальною  інтенсивністю  завантажуваного субстрату, що забезпечує  ефективне  використання  всього  об’єму резервуара БГУ,  виключає  утворення «мертвих»  зон, розшарування  осаду,  відкладання  мінералізованого осаду  та  утворення  кірки,  а  також  сприяє вирівнюванню температурного поля та покращенню газоутворення [4, 7].

Процес інтенсифікації зброджування полягає в тому, що потік різних видів сировини у роторно-пульсаційному апараті БГУ подрібнюється до необхідного мікроскопічного рівня та гомогенізується. У процесі обробки рвуться зв'язки довгих волокон (лігнін, целюлоза). Дисперсність збільшується так, що частинки субстрату зменшуються в розмірах до 0,1 мкм. Тому штамам бактерій, які беруть участь в процесах утворення біогазу, легше розкладати біогенні матеріали. У результаті цього вміст метану в біогазі збільшується до 70-75%.

За допомогою спеціального імунного біосенсора визначається кількість та інтенсивність росту мікробної популяції у зброджуваній біомасі, що необхідно для оптимального дозування різних видів спеціальних домішок, які дозволяють значно збільшити вихід біогазу.

Були отримані результати кількісного аналізу бактерій в біореакторній системі за допомогою імунного біосенсора на основі поверхневого плазмонного резонансу. З огляду отриманих результатів можна впевнено стверджувати, що чутливість аналізу біологічної складової досягає необхідного рівня, а головне, вона покриває діапазон коливання концентрації мікробних клітин для забезпечення оптимального стану каталітичного процесу бродіння.

Отримані дані добре узгоджуються з раніше отриманими результатами щодо кількісного тестування деяких патогенних бактерій [3, 5].

Висновки. На основі проведеного аналізу ключових умов, що впливають на ефективність виробництва біометану, розроблена інноваційна високоефективна біогазова технологія щодо підготовки вхідних субстратів та оптимального дозування спеціальних домішок для отримання максимальних об’ємів біогазу