Екологія - Васюкова Г.Т. - 4.2.4.5. Біоенергетичні технології

Життя та діяльність людей супроводжується утворенням великої кількості різноманітних твердих і рідких відходів. Це побутові відходи, каналізаційні стоки міст, стоки та відходи виробництва й переробки сільськогосподарської продукції, величезна кількість органічних залишків після лісозаготівель і переробки деревини тощо. Навколо великих і малих міст вже ніде розміщувати звалища, які займають тисячі гектарів земель і отруюють воду й повітря. А разом з тим існують технології, що дозволяють одержувати з усієї цієї колосальної маси органічних решток енергію.

Найпростіше рішення - це спалювання органічних відходів на спеціальних заводах, що забезпечує одержання побутового тепла. Щоправда, воно обходиться в десять разів дорожче, ніж на ТЕЦ, проте, головне тут - не одержання тепла, а охорона навколишнього середовища. Існують шляхи здешевлення цього процесу: виробництво на таких заводах не лише тепла, а й електроенергії. Такий досвід, наприклад, є в Японії. Недоліком таких технологій є те, що спалювання сміття супроводжується новими відходами - твердими й газоподібними. Потрібні спеціальні фільтри, а це ще більше здорожчує процес.

Але існує зовсім інша можливість переробки органічних відходів, що має багато переваг перед згаданим способом - біотехнічний метод з використанням бактерій. Ці мікроорганізми активно розвиваються в будь-яких органічних рештках, а в результаті процесу їх життєдіяльності утворюється біогаз - суміш метану (70%) і чадного газу (30%). Теплоємність біогазу досить велика: він утворює стільки ж тепла, як 600-800 г. антрациту. Тонна органічних речовин (гній, сміття тощо) дає до 500 м³ біогазу. Щоправда, цей процес відбувається досить повільно, але безсумнівною його перевагою є те, що понад 80% енергії, яка міститься в стічних водах або відходах, вилучається у вигляді горючого газу.

Технологія одержання біогазу дуже проста. Гноєм, сміттям, соломою, листям заповнюють бетонні ємності або колодязі будь-якого об'єму. Ємність має бути щільно закрита, щоб не було доступу кисню. Газ, що утворюється в процесі бродіння, відводять у приймальні пристрої або безпосередньо в газову шахту. В Китаї нині діє 8 млн. таких установок, головним чином у сільській місцевості, багато їх є також в Індії. Тут колодязі заповнюють гноєм, щільно закривають, а газ, що утворюється, надходить у газові плити господарства. Після процесу бродіння залишається добриво - знезаражене, без запаху, більш цінне, ніж звичайний гній.

Найширшого визнання така технологія набула в Китаї, де вже 4% населення країни користуються біогазовими установками, які виробляють 720 млн. м³ газу на рік, що еквівалентне З млн. т. кам'яного вугілля. Найперші біогазові установки створили в Індії в 1990 р. пізніше - в Німеччині, Англії, США. Створено й промислові установки для переробки відходів і одержання з них горючого газу. В Румунії навіть проведено успішні досліди з використання біогазу як палива для тракторів. Для України, яка забезпечена власними запасами природного газу лише на 22%, така технологія є дуже перспективною, особливо для сільської місцевості.

Іншим прикладом застосування біоенергетичних технологій є досліди з використання як енергосировини ріпакової олії. Ріпак, ця досить невибаглива рослина, давно вирощується, зокрема й в Україні, заради олії, що добувається з її насіння та є сировиною для виготовлення маргарину, лаків і фарб. Зелена маса ріпаку - цінний корм для худоби. Останнім часом ріпак зацікавив спеціалістів різних країн, особливо тих, що змушені купувати нафту, не маючи власних родовищ. Ріпакова олія може успішно замінювати дизельне пальне для тракторів, автомобілів, морських суден тощо, щоправда, для цього потрібно досить ґрунтовно переобладнати двигуни.

Інший шлях використання ріпакової олії — одержання з неї шляхом спеціальної обробки пального, що повністю замінює солярку в звичайних дизельних двигунах. Енергетичні фірми Заходу останнім часом постачають на ринок пальне для дизельних двигунів під назвою "Блакитний ангел". Цінність такого пального безсумнівна: по-перше, воно належить до відновних енергоресурсів; по-друге, за енергетичними показниками є аналогом солярки, але має вдвічі меншу собівартість; по-третє, це пальне має велику перевагу перед нафтовим пальним тому, що не містить такого забруднювача повітря, як сполуки сірки, концентрація яких у нафтовому пальному становить 0,4%.

Ріпак можна з успіхом вирощувати на полях зрошення, які займають тисячі гектарів навколо великих міст і є складовою систем каналізації та переробки побутових стоків. За санітарно-гігієнічними правилами, їх не можна використовувати для вирощування овочів, зерна тощо чи фуражу для худоби. Проте це не стосується ріпаку, що вирощується для одержання енергетичної сировини. Ріпак на полях зрошення росте добре, бо тут досить вологи та добрив, особливо фосфатних.

Крім того, для задоволення енергетичних потреб цю культуру можна вирощувати на землях, заражених радіонуклідами, зокрема в 30-кілометровій зоні. Результати досліджень українських біологів свідчать, що радіонукліди, які засвоюються стеблом, листям і коренями ріпаку, до складу олії практично не потрапляють. Таким чином, ріпак можна використовувати з подвійною метою — для дезактивації заражених радіонуклідами земель і одержання енергетичної сировини - з олії. Звичайно, для вирішення цієї проблеми необхідно створити умови для роботи людей, які мають працювати в зоні підвищеної радіоактивності (застосовувати спеціальні герметизовані кабіни тракторів і автомобілів, спецодяг тощо).

Слід згадати ще один напрям розвитку біоенергетичних технологій - використання мікроскопічних одноклітинних водоростей. Деякі країни, наприклад, Австралія, вже розробили промислові методи одержання з водоростей пального для двигунів внутрішнього згорання та дизелів — "зеленої нафти". Водорості вирощуються в спеціальних штучних лагунах, заповнених морською водою. Пальне (бензин), добуте з "зеленої нафти" дешевше, ніж аналогічні продукти перегонки природної нафти. Нині тривають досліди, спрямовані на одержання продуктивніших штампів водоростей та пошук їхніх прісноводних аналогів, які можна було б вирощувати для задоволення енергетичних потреб. "Зелена нафта" має ту ж перевагу над природною, як і ріпакова олія — вона не містить шкідливих домішок сірки і тому є екологічно більш чистою.