- Этот процесс делится на четыре биологических этапа: гидролиз, ацидогенез, ацетогенез и метаногенез.
- В результате получают два основных продукта: биогаз (возобновляемая энергия) и дигестат (органическое удобрение).
- Законность использования дигестата зависит от того, соответствует ли он критериям ЕС для признания его продуктом или классифицируется как отходы.
- Это способствует сокращению выбросов парниковых газов за счет улавливания метана из органических отходов.
Вы, вероятно, слышали о «болотном газе» или задавались вопросом, что происходит с пищевыми отходами и навозом, которые накапливаются в сельской местности. Все это — часть захватывающего природного явления, называемого анаэробным сбраживанием, биологического процесса, который, хотя и кажется волшебным, представляет собой чистую химию и микробиологию, работающие на полную мощность для преобразования органических веществ в чистую энергию и высококачественное удобрение.
Хотя в настоящее время на промышленных предприятиях мы используем биометанизацию для получения экономической выгоды, этот процесс происходит спонтанно на нефтяных месторождениях или в стоячих водоемах. По сути, он заключается в том, что множество микроорганизмов питаются биомассой в среде с дефицитом кислорода , в результате чего образуется возобновляемое топливо и высокопитательный остаток для почвы.
Четыре стадии биологического процесса
Для превращения органического вещества в газ оно должно пройти через своего рода биологический «конвейер», состоящий из четырех критических фаз:
- Гидролиз: Это первый этап, на котором наиболее сложные макромолекулы (такие как белки, липиды и полисахариды) расщепляются на более простые компоненты, например, сахара или спирты. Здесь действуют экзоферменты ферментативных бактерий, которые, будучи факультативными, Они не привередливы к кислороду..
- Ацидогенез: На этом этапе кислотообразующие бактерии берут эти простые молекулы и превращают их в короткоцепочечные летучие жирные кислоты, водород и углекислый газ.
- Ацетогенез: Здесь процесс продолжает совершенствоваться, преобразуя ранее выпускавшиеся продукты главным образом в... уксусная кислота, CO2 и водород.
- Метаногенез: Главный герметик. Метаногенные бактерии, являющиеся строгими анаэробами и очень чувствительные к изменениям температуры, преобразуют все вышеперечисленное в... метан и диоксид углерода.
Эксплуатация и практическое применение
Для контроля этого процесса в биореакторе сначала происходит аэробная фаза, в которой микроорганизмы потребляют имеющийся кислород. Как только среда становится герметичной и лишенной воздуха, вступают в действие анаэробные бактерии. Эта система невероятно эффективна, поскольку использует 90% энергии, содержащейся в смеси, выделяя лишь 10% на рост бактерий.
Этот метод является идеальным решением для утилизации отходов животноводства (жидкого навоза и навоза), городских отходов и излишков продукции агропродовольственного сектора. В результате этого процесса мы получаем два основных продукта:
- Биогаз: Смесь, обычно состоящая из 70% метана и 30% диоксида углерода, с примесью сероводорода. Может использоваться в котлах или электродвигателях. После процесса облагораживания получается... биометан, который практически идентичен природному газу. Ископаемое, но возобновляемое.
- Краткий обзор: Это образующийся жидкий или пастообразный остаток. Будучи богатым азотом, фосфором и калием, он выполняет функцию быстро впитывающееся органическое удобрение что способствует восстановлению почв, поврежденных интенсивным земледелием.
Правовая база и классификация дигестата
Это не только биологический процесс; здесь также присутствует бумажная работа. В Испании анаэробное сбраживание является процедурой обработки, обозначенной кодом R0302 в соответствии с Законом 7/2022. В зависимости от того, что именно перерабатывается, например, побочные продукты животного происхождения, непригодные для потребления человеком, для законной работы требуются специальные административные разрешения .
Ключевой момент заключается в том, считается ли дигестат продуктом или отходами. Чтобы считаться удобрением ЕС , он должен соответствовать Регламенту (ЕС) 2019/1009 (в частности, категории CMC5). Если он не соответствует этим стандартам, он классифицируется как отходы в соответствии с соответствующим кодом EWC и должен надлежащим образом утилизироваться уполномоченным оператором по управлению отходами .
Крайне важно не путать дигестат с биостабилизированным материалом . Последний получают на механико-биологических очистных сооружениях для смешанных отходов и, в отличие от дигестата, не может считаться удобрением или продуктом, оставаясь строго классифицированным как отходы в соответствии с кодом EWC 19 06 99.
Экологические и экономические преимущества
Внедрение этих установок не только помогает соблюдать нормативные требования, но и оказывает огромное положительное воздействие. Улавливая метан, который обычно попадает в атмосферу, мы значительно сокращаем выбросы парниковых газов . Кроме того, азот в дигестате гораздо легче усваивается растениями, чем азот в химических удобрениях, что ускоряет рост урожая и предотвращает эрозию плодородных почв.
Биометанизация представляет собой уникальную возможность замкнуть углеродный цикл, превратив проблему (отходы) в энергетическое и сельскохозяйственное решение, позволяющее компаниям экономить эксплуатационные расходы и улучшать свой экологический след устойчивым образом.
Эта комплексная биологическая система позволяет органическим веществам проходить фазы гидролиза, ацидогенеза, ацетогенеза и метаногенеза для получения биогаза и дигестата. Первый служит универсальным топливом или биометаном для инъекций, а второй является мощным органическим удобрением, при условии соблюдения правовых и экологических норм, запрещающих его простое обращение с отходами.