Читать книгу Биоэнергетика. Мир и Россия. Биогаз: Теория и практика - Евгений Панцхава - Страница 4

Известный русский микробиолог, член-корр. АН СССР С.И. Кузнецов и созданная им научная школа в 60-х – 70-х годах ХХ столетия экспериментально обосновали, что процессы деструкции органических веществ до метана имеют широкое распространение в осадочных отложениях в настоящее время и что промышленные месторождения природного газа – продукт биологических процессов, протекавших ранее. [45].

Промышленный эксперимент, проведенный С. И. Кузнецовым на нефтепромыслах Поволжья в 1956 г. по использованию биогазовых технологий для увеличения дебита оставшейся в залежах нефти объединил биологию и большую энергетику, и, фактически, был «предтечей» создания Отечественной (но возможно и мировой) биоэнергетики. Становление отечественной Промышленной Биоэнергетики в СССР было связано с крупномасштабным применением биогазовых технологий для решения ряда народнохозяйственных задач: эффективной переработки осадков сточных вод больших городов-миллионников, таких, как г. Москва, и промышленного производства кормового препарата витамина В-12 с целью повышения эффективности откорма и продуктивности отечественного животноводства и птицеводства.

Теория биологического происхождения природного газа и современные научные и технические достижения еще в 1964 г. позволили сделать вывод о возможности промышленной биоконверсии биомассы в метан в масштабах достаточно близких к современной добыче природного газа.

Метан, как ископаемый, так и образующийся в современной биосфере, является конечным продуктом сложной цепочки превращения продуктов фотосинтеза в анаэробных, без доступа воздуха, условиях.

То есть, «новейший» метан современной биосферы и, возможно, значительная часть разведанного ископаемого метана содержит в себе законсервированную энергию Солнца.

nCO₂ + nН2О (энергия солнца) → (СН2О)n + nО2 фотосинтез

(СН2О)n + n Н2О (анаэробный биопроцесс) → nСН4 + nCO₂

Важное место в решении этих задач современной биоэнергетики играют биогазовые технологии, одновременно решающие проблемы: экологии, энергетики, агрохимии и сельскохозяйственного производства, социальные.

Какой же вывод следует из всего вышесказанного?

От существующих технологий производства энергии необходимо постепенно переходить к технологиям, основанным на использовании ЭНЕРГИИ СОЛНЦА И ЕЕ ПРОИЗВОДНЫМ (ветер, биомасса, гидро- и т. д.), которые позволят сохранить круглогодичный баланс СО₂ в атмосфере в соответствии с коротким циклом круговорота углерода и одновременно, минимизировать тепловое загрязнение атмосферы за счет производства тепловой энергии.[1-45].

БИОМАССА ЯВЛЯЕТСЯ ПОСТОЯННО ВОЗОБНОВЛЯЕМЫМ ИСТОЧНИКОМ ТОПЛИВА.

Академик А.И. Опарин.

1901–1968 г

Академик В.Н.Шапошников

1894 – 1980 г.

Академик Н.Д. Иерусалимский

1901 – 1967 г.

Академик Е.Н. Кондратьева

1925 – 1995 г.

Чл. – корр. АН СССР С.И Кузнецов

1900–1987 г.

Чл. – корр. АН СССР В.Н.Букин

1899 – 1979 г.

Рис. 1–7. Отечественные ученые и специалисты – основатели промышленной биоэнергетики СССР.

Академик АН СССР В.Н. Шапошников; член. – корр. АН СССР С.И. Кузнецов; Академик АН СССР А.И. Опарин; член-корр. АН СССР В.Н. Букин; Академик АН СССР Н.Д. Иерусалимский; академик АН СССР Е.Н. Кондратьева; инженер-технолог И.С. Логоткин; профессор В.Я. Быховский; доктор биологических наук Е.С. Панцхава.

Инженер-технолог Логоткин И.С

1902 – 1985 г.

Проф., д-р биол. наук Быховский В.Я

1935 – 2001 г.

Панцхава. Е.С.

Международный опыт по масштабной реализации биотехнологий в энергетике требует активного содействия государственных структур и разработки соответствующих государственных программ.

Государственная программа должна скоординировать и объединить усилия специалистов науки и КБ, а также машино-строительные предприятия и компании по широкому внедрению ВИЭ в регионах страны.

Потенциальные объемы производства биотоплив из биомассы в России в ближайшие десятилетия могут составить в год около 1500 млн. ту.т./год, и не будут уступать объемам ежегодной добычи нефти, угля или природного газа, годовой энергобаланс России – более 1600 млн. ту.т.

Россия обладает большим опытом промышленного производства биотоплив из биомассы. СССР было первой страной в мире, которая в конце 60-х годов прошлого столетия освоила широкомасштабное промышленное производство биотоплив (биобутанола, биоэтанола, биоацетона, биоводорода и биогаза) из биомассы (мелассы-отхода сахаро-производства из сахарной свеклы).[1-45].

В настоящее время ежегодный объем производимых органических отходов агропромышленного комплекса (АПК) и городов по всем регионам России в сумме составляет почти 700 млн. тонн (260 млн. т по сухому веществу):

350 млн. т (53 млн. т с.в.) – животноводство,

23 млн. т (5.75 млн. с.в.) – птицеводство,

220 млн. т (150 млн. т с.в.) – растениеводство,

30 млн. т (14 млн. т с.в.) – отходы перерабатывающей промышленности,

32,5 млн. т – деревообработка

56 млн. т (28 млн. т с.в.) – твердые бытовые отходы.

Из этого количество отходов можно ежегодно получать до 73 млрд. куб. м биогаза (57 млн. тут.), до 90 млн. тонн пеллет или 75 млн. т «сингаза», который можно конвертировать в 160 млрд. куб. м водорода, а также получить до 330 тысяч тонн этанола, или до 88 млн. куб. м водорода и до 165 тысяч тонн растворителей (бутанола и ацетона).[1-45].

Сельское население России, согласно последней переписи, составляет 39 миллионов человек. Для обеспечения этого количества сельского населения газообразным топливом (приготовление пищи, горячая вода, отопление 8 месяцев) потребуется в год до 14.2 млрд. куб. м.

Современное сельское хозяйство России потребляет в год 2 млн. т бензина и 4.8 млн. т дизельного топлива.

По многолетним исследованиям советских и российских специалистов 1 л бензина или д. т. может быть заменен 1 куб. м природного газа в сжатом состоянии. 1 куб. м пр. газа эквивалентен 2 куб. м биогаза.

Для нужд транспорта и с/х машин потребуется для замещения традиционного топлива до 17 млрд. куб. м биогаза, для всего АПК – 31.2 млрд. куб. м

Биоэнергетика – это энергетические технологии и оборудование для переработки биомассы. Биотехнологии заложены в основу энергетических технологий, из чего следует, что энергетические технологии первичны к биотехнологии. Используя только биологические технология невозможно решить задачи стоящие на сегодняшний день перед малой энергетикой – «Биоэнергетикой».

Развивающаяся российская «Биоэнергетика» по своей масштабности и значимости решает более широкий круг вопросов, лишь частично сопряженных с биотехнологией.

Как свидетельствует мировой опыт, биоэнергетика должна развиваться как самостоятельный сектор экономики в рамках «большой» российской энергетики и в рамках Государственной программы по развитию биоэнергетики (далее – Госпрограмма).

При выполнении задач Доктрины продовольственной безопасности произойдёт увеличение поголовья крупного рогатого скота, свиней и птицы, что приведет к резкому увеличению отходов до 1200 млн. тонн.

Биоэнергетика позволит так же решить задачи переработки отходов лесопромышленного, пищеперерабатывающего комплексов, стоков ЖКХ.

Перед страной поставлена серьезная задача по увеличению использования ВИЭ в общем объеме производства энергии с 1 % до 4,5 % к 2020 году. Решение поставленных задач на 80 % возможно за счет биоэнергетики.