Предложена новая технология получения энергии с помощью биометана

В контексте развития экологичных (возобновляемых) источников энергии одну из ведущих позиций занимают биогазовые технологии. Переработка органических отходов в биогаз, способный дать до 20% энергобаланса страны, может стать ответом на вызовы нового времени и для России.

Традиционная биогазовая технология подразумевает брожение биомассы с выделением газов – в основном это метан и углекислый газ с небольшими примесями сероводорода. Наибольший интерес в этой смеси вызывает метан – газ, который можно превращать в электроэнергию или топливо для автомобилей. Однако в классической технологии выход метана составляет не более 70%, и в дальнейшем требуется доочистка биогаза. А это дополнительные затраты времени и средств.

Ученые НИИ биологии и биофизики ТГУ нашли способ усовершенствовать технологию, используемую во всем мире на протяжении нескольких веков.

– С помощью электроактивации мы увеличили скорость брожения биомассы в три раза. При этом, что самое главное, нам удалось добиться того, что содержание углекислого газа на выходе управляемо стремится к нулю. То есть в результате процесса брожения мы получаем уже не смесь газов, а почти чистый биометан, – поясняет сотрудник НИИ ББ Александр Яговкин.

Процесс сбраживания биомассы при обычной технологии идет с небольшой скоростью, поскольку метанобактерии, участвующие в переработке, очень медленно размножаются и развиваются. Электрическая активация среды постоянным напряжением позволяет придать бактериям дополнительную энергию и ускорить их работу. Затраты на эту активацию возвращаются сторицей (до 10% энергии в плюсе).

Производство биогаза помогает решить не только энергетический вопрос, но и ряд экологических вопросов. Во-первых, метан, выделяемый в атмосферу, является парниковым газом, который дает эффект нагрева планеты и ведет, по мнению многих ученых, к глобальному потеплению. Во-вторых, биогазовые технологии приходят на помощь предприятиям, производящим органические отходы (например, крупному животноводческому комплексу).

– Мы обсуждали эту тему с руководством томского свинокомплекса, – рассказывает Алексей Коледов, НИИ ББ. – Предприятие ежедневно производит две тысячи тонн отходов. Это большая экологическая проблема. В то же время, если эти отходы переработать в соответствующих установках на биометан, то, исходя из данных свинокомплекса, при переработке всех отходов можно получить в два раза больше электроэнергии, чем требуется самому предприятию. А остальное выводить в городскую сеть.

Разработку томских ученых высоко оценили за рубежом. Крупная европейская компания, построившая более 10% биогазовых станций в Германии, заинтересовалась идеей томичей.

– В Германии биогазовые технологии развивались издавна, сейчас там уже достаточное количество станций по переработке биомассы. Однако они постоянно ищут новые решения этой задачи, и наша разработка, позволяющая значительно улучшить качество работы станции (скорость переработки и чистоту биометана), не могла их не заинтересовать, – говорит Коледов.

Сейчас создатели новой технологии производства биогаза выходят на стадию полупромышленной установки. Предложенная ими разработка может найти широкое применение и в России. Она позволит сократить сроки окупаемости станций (по предварительным оценкам, это 2—3 года) и даст значительный вклад в энергетику страны.

– Идея любой инновационной технологии лежит на стыке нескольких наук, – подчеркнул директор НИИ ББ Сергей Воробьев. – Междисциплинарность лежит в основе научной деятельности университета. Глубокое понимание основ химии и биологии позволяет нашим специалистам выдвигать новые идеи и воплощать их в реальность.