“Гній на полігоні — це проблема. Гній у реакторі — це газ і добриво.”
Щороку мільйони тонн органічних відходів — гною, харчових залишків, сільськогосподарських залишків — або гниють просто неба, або спалюються. Але якщо зібрати цей процес розкладання у герметичному реакторі, отримаємо газ, придатний для опалення і виробництва електрики.
Розберемо, що таке біогаз, як він утворюється, хто його виробляє в Україні і чому це вигідно.
Що таке біогаз і як він утворюється
Біогаз — це суміш газів, що утворюється при розкладанні органічної речовини мікроорганізмами в умовах без доступу кисню. Цей процес називається анаеробним зброджуванням — від грецького «анаероб», тобто «без повітря».
У природі цей процес відбувається постійно — на дні боліт, у шлунках жуйних тварин, під шарами ґрунту. Саме тому болота іноді горять або виділяють характерний запах — це і є природний біогаз.
Ключові ознаки біогазу:
- утворюється при розкладанні органіки без кисню;
- основний компонент — метан, той самий газ, що і в природному газопроводі;
- є відновлюваним джерелом енергії — сировина відтворюється постійно;
- при спалюванні виділяє тепло і мінімальну кількість шкідливих речовин;
- залишок після виробництва — дигестат — є цінним рідким добривом.
Склад біогазу і порівняння з природним газом
Біогаз — це не чистий метан. Це суміш кількох газів, де метан становить основну частку.
| Компонент | Вміст у біогазі | Вміст у природному газі |
|---|---|---|
| Метан (CH₄) | 50‒70% | 90‒98% |
| Вуглекислий газ (CO₂) | 30‒45% | менше 1% |
| Водяна пара | 1‒5% | сліди |
| Сірководень (H₂S) | 0,1‒3% | сліди |
| Азот і кисень | до 3% | до 2% |
Через високий вміст CO₂ теплотворна здатність біогазу нижча, ніж у природного газу — приблизно 18‒23 МДж/м³ проти 35 МДж/м³. Але після очищення від CO₂ і домішок біогаз перетворюється на біометан із характеристиками, практично ідентичними природному газу.
З чого і за яких умов утворюється біогаз
Сировиною для біогазу може бути будь-яка органічна речовина з достатнім вмістом вуглецю і водню.
Основні види сировини:
- гній великої рогатої худоби і свиней — найпоширеніший субстрат для агробіогазових установок;
- пташиний послід — висока концентрація поживних речовин, дає багато газу;
- кукурудзяний силос і трави — енергетичні культури, вирощені спеціально для біогазу;
- харчові відходи і залишки переробної промисловості — жом, меляса, відпрацьована олія;
- тверді побутові відходи (ТПВ) — звалищний газ теж є різновидом біогазу;
- стічні води і мул очисних станцій — великі міські каналізаційні системи мають власні біогазові установки.
Умови, за яких утворюється біогаз:
- Відсутність кисню — реактор має бути повністю герметичним. Навіть невелика кількість повітря пригнічує метаноутворюючі бактерії.
- Температура — оптимальна для мезофільного процесу 35‒40°C, для термофільного — 50‒55°C. При температурі нижче 15°C процес майже зупиняється.
- Вологість субстрату — оптимальна вологість 90‒94%. Занадто сухий або занадто рідкий субстрат дає менше газу.
- Правильне співвідношення вуглецю і азоту — оптимальне C:N = 20‒30:1. Занадто багато азоту утворює аміак, який пригнічує мікроорганізми.
- Нейтральний рН — оптимальний рівень кислотності субстрату 6,8‒7,5. При більш кислому середовищі метаногени гинуть.
- Рівномірне перемішування — запобігає утворенню кірки і забезпечує контакт мікроорганізмів із субстратом.
Де використовують біогаз
Біогаз — універсальне паливо, яке підходить для кількох сфер застосування.
Основні напрямки використання:
- Когенерація — найпоширеніший спосіб. Газопоршневий двигун одночасно виробляє електрику і тепло. Електрика іде в мережу або на власні потреби, тепло — на обігрів приміщень або технологічні процеси.
- Пряме спалювання для опалення — котел або пальник спалює біогаз для отримання тепла. Простіший і дешевший спосіб, але менш ефективний.
- Виробництво біометану — після очищення від CO₂ і домішок біогаз стає біометаном і може подаватись у газову мережу або заправляти транспорт.
- Транспорт — компримований біогаз або біометан використовують як паливо для вантажівок, автобусів і тракторів.
- Технологічне тепло для виробництва — харчова і хімічна промисловість використовує біогаз для обігріву технологічних процесів.
Біогаз в Україні: МХП, Ладижин та інші
Україна має значний потенціал для виробництва біогазу — завдяки великому аграрному сектору і численним переробним підприємствам.
“Біогаз — це природний газ, тільки молодший. Набагато молодший.”
| Підприємство / проект | Регіон | Сировина | Потужність |
|---|---|---|---|
| МХП (Миронівський хлібопродукт) | Київська, Черкаська обл. | Пташиний послід | кілька МВт |
| Діоніс Біогаз Енерджі | Різні регіони | Гній, силос | кілька МВт |
| Ладижинська ТЕЦ (біогаз-проект) | Вінницька обл. | Відходи виробництва | у розвитку |
| Теофіполь | Хмельницька обл. | Сільськогосподарські відходи | малої потужності |
| Каліпсо | Різні регіони | Гній ВРХ | малої потужності |
МХП — один із найактивніших гравців на ринку біогазу в Україні. Компанія встановила когенераційні установки на біогазі на кількох птахофабриках і продає електрику в мережу за зеленим тарифом.
Загальний потенціал України з виробництва біогазу оцінюють у 7‒8 млрд кубометрів на рік — це близько третини поточного споживання природного газу країною.
Зелений тариф на біогаз в Україні
Виробництво електрики з біогазу підтримується в Україні через механізм зеленого тарифу. Це гарантована підвищена ціна викупу електроенергії, встановлена НКРЕКП.
Умови зеленого тарифу для біогазу:
- поширюється на установки, що виробляють електрику з біогазу тваринного, рослинного або комунального походження;
- ставка залежить від типу сировини і потужності установки;
- об’єкт має відповідати вимогам щодо сировини і підтверджувати відновлюване походження газу;
- у 2020 році умови були переглянуті — частина проектів перейшла на аукціонний механізм;
- у 2026 році зелений тариф продовжує діяти для об’єктів, введених в експлуатацію до встановленої дати.
Актуальні ставки варто перевіряти на офіційному сайті НКРЕКП — вони регулярно оновлюються залежно від законодавчих змін.
Переваги і недоліки біогазу
| Переваги | Недоліки |
|---|---|
| Вирішує проблему органічних відходів | Нижча теплотворна здатність, ніж у природного газу |
| Відновлюваний ресурс | Потребує значних обсягів сировини |
| Дигестат — цінне добриво для полів | Висока вартість обладнання і монтажу |
| Знижує викиди метану в атмосферу від відходів | Потребує кваліфікованого обслуговування |
| Може замінити природний газ після очищення | Залежить від стабільності постачання субстрату |
| Підходить для когенерації | Складна логістика при децентралізованій сировині |
Біогаз — це реальна технологія, яка вже працює в Україні і дає подвійний результат: вирішує проблему органічних відходів і виробляє чисту енергію. Для аграрної країни з мільйонами тонн відходів щороку це не просто альтернатива — це економічна і екологічна необхідність.
