Projekta Baltic Deal ietvaros sagatavotais agrovides pasākums - Biogāzes ražošana no kūtsmēsliem

SIA Latvijas Lauku konsultāciju un izglītības centrs (LLKC) turpina publicēt projekta Baltic Deal gaitā sagatavotos agrovides pasākumu aprakstus, kas palīdz lauksaimniekiem darboties prasmīgāk un videi draudzīgāk. Šajā informatīvajā aprakstā atspoguļota informācija par agrovides demonstrējumiem, saistībā ar biogāzes ražošanu no kūtsmēsliem.

Veicamais agrovides pasākums – Biogāzes ražošana no kūtsmēsliem

Galvenais mērķis
Biogāzes rūpnīcas lauksaimniecības nozarē sniedz vairākus ieguvumus. Viens no paredzētajiem risinājumiem ir biogāzes ražošana no šķidrmēsliem, kas tiek tālāk pārvēsta siltuma enerģijā vai elektrībā. Biogāzes ražošana no šķidrmēsliem palīdz samazināt vai pilnībā novērst lopkopības produkcijas ražošanas kaitīgo ietekmi uz vidi, kā arī veicina zaļās enerģijas ieguvi.

Biogazifikācijas tehnoloģijas un pielietojums ik gadu kļūst arvien populārāki. Tiek veikti dažādi pētījumi, lai noteiktu lauksaimniecības biogāzes ražošanas izmaksu efektivitāti un izstrādāti praktiskie modeļi.

Biogāzes ražošana sniedz labumu ne tikai sabiedrībai kopumā, bet arī katram konkrētam lauksaimniekam, jo:

• Tā dod kūtsmēslus ar uzlabotām mēslošanas īpašībām;
• Samazina smaku emisiju;
• Samazina „siltumnīcas efekta” gāzu emisiju;
• Dod iespēju drošā veidā atkārtoti izmantot organiskos atkritumus.

Apraksts
Biomasas sausna lielākoties sastāv no oglekļa. Daļa oglekļa anaerobā pārstrādes procesa laikā tiek pārvērsta metānā (CH4), daļa – oglekļa dioksīdā (CO2). Šo maisījumu tad arī sauc par biogāzi, kad tas tiek izsūknēts no reaktora. Jāatzīmē, ka visas barības vielas paliek biomasā.

Centralizētās biogāzes stacijas galvenokārt var pārstrādāt šķidrmēslus un organiskos rūpniecības atkritumus, tomēr dažas – arī graudaugus (piemēram, zāles un kukurūzas skābbarību). Iespējams, nākotnē varētu rasties izmantojamo pārstrādes atkritumu trūkums, ņemot vērā, ka vispiemērotākie atkritumi jau tiek izmantoti esošajās stacijās. Līdz ar to kūtsmēsli un augi varētu kļūt par dominējošo izmantojamo materiālu stacijās nākotnē.

Kūtsmēsli, atkritumi un augi vispirms tiek sajaukti tvertnē un uzkarsēti līdz 35–52oC pirms tie tiek iesūknēti reaktorā, kur anaerobos apstākļos tiek nodrošināts pārstrādes process. Maisījumam jābūt šķidram, jo tas reaktorā tiek sūknēts caur slēgtu cauruļvadu sistēmu.

Maisījums tiek uzglabāts reaktorā 2 līdz 3 nedēļas, kuru laikā aptuveni puse sausnas satura tiek pārvērsta biogāzē. Atlikušo sausnu pārvērst ir ļoti grūti, un finansiāli no tā netiek gūts nekāds labums.

Jāatzīmē, ka biogāzes ražošana faktiski turpinās arī pēc biomasas izvades no reaktora. Tad tā tiek uzglabāta noslēgtā tvertnē, un beigās lauksaimniekiem tiek biogāze gan no reaktora, gan no uzglabāšanas tvertnes. Biogāzi var izmantot vairākos veidos atkarībā no katras konkrētās vietas iespējām un vajadzībām.

Biogāzes pielietojuma iespējas:

• Pašapgāde, izmantojot kombinēto apkures sistēmu (CHP), kas pārvērš 35%–40% biogāzes elektrībā un 40%–50% centralizētajai siltumapgādei. Pārējie ir ražošanas zudumi.
• Pašapgāde, izmantojot gāzes dedzināšanas krāsnis, kas nodrošina apkuri.
• Gāzes pārdošana pa cauruļvadu sistēmu izmantošanai koģenerācijā (CHP) un centralizētajās siltumapgādes stacijās.
• Attīrītas biogāzes ražošana pārdošanai dabasgāzes tīklā.

Pierādītā iedarbība
Vispārpieņemto uzskatu apkopojums ir sekojošs:

Fizikālās un ķīmiskās izmaiņas, kad šķidrmēsli biogāzes reaktorā tiek pārstrādāti, atstāj ietekmi uz barības vielu saturu tajos, tāpēc vēlāk tos izdevīgi izkliedēt uz lauka kā mēslojumu. Nozīmīgākās izmaiņas notiek saistībā ar augiem pieejamo amonija slāpekļa pieaugumu – tā ir būtiska priekšrocība, jo amonija slāpeklis ir galvenā augu mēslošanā izmantojamā forma. Izmantojot šķidrmēslu digestātu, var panākt:

• Augstāku ražību un mazāku nepieciešamā mēslojuma izmantošanu;
• Šķidrās biomasas produkciju, kas ātri iesūcas augsnē, tādējādi samazinot slāpekļa izskalošanās risku.

Ietekme uz vidi
Iegūstot no šķidrmēsliem biogāzi, notiek divi procesi, kas mēslošanas laikā paaugstina slāpekļa zudumus iztvaikošanas procesā:

• Aptuveni puse organisko vielu ir sadalītas, tādējādi tiek samazināta to spēja veidot šķidrmēslu garozu, un līdz ar to dabiskā garoza veidosies uz pārstrādātās šķidro kūtsmēslu virsmas.
• pH lieluma palielināšanās paātrina amonija (NH4) pāriešanu amonjaka (NH3) formā. Amonjaks ir nestabila gāze, kas ātri iztvaiko, nonākot atmosfērā. Tādējādi tiek samazināts slāpekļa daudzums mēslojumā un palielināta videi radītā slodze. Likumdošanā līdz ar to īpaši noteikta prasība, lai vircas tvertnes tiktu pārklātas ar vāku vai virsmas garozu (ja nepieciešams, var tikt izveidota arī mākslīga, kas ir arī finansiāli izdevīgi).

Samazināts izskalošanās risks
Mēslojumā esošo barības vielu vērtība palielinās, kad organiskais slāpeklis tiek pārvērsts amonija slāpeklī, kas ir augiem vislabāk izmantojamā barības forma. Rūpnieciskā mēslojuma pielietošanas nepieciešamība līdz ar to samazinās, neietekmējot ražas kvalitāti un apjomu. Līdz ar mazāku slāpekļa izmantošanu mēslojumā samazinās arī tā izskalošanās risks.

Izmaksas
Ņemot vērā, ka iespējamo risinājumu skaits ir liels, izmaksas šim pasākumam nav aprēķinātas.

Literatūras avoti

1. Tehnoloogilised valikud biogaasi tootmiseks Eesti sihtpiirkondades, Technological choises of biogas production at the target areas in Estonia. MTT W-Fuel projekti: http://www.wfuel.info/uudised.php?id=63;

2. Normak, A. Biogaasi kompetentsikeskuse kavandamine, Biogas knowledgecenter planning [http://www.eees.ee/FAILID/PDFid/Biogaasi_kompetentsikeskus-17.02.10.pdf;

3. “Biogasanlæg - bidrager til et bæredygtigt landbrug” by Torkild Birkmose Søndergaard. Senior Consultant at AgroTech, Advisory Services on Biogas and Slurry Separation, Denmark;

4. “Flow charts” by Thorkild Q. Frandsen, AgroTech, DLBR Specialist, Advisory Services on Biogas and Slurry Separation, Denmark;

5. “Environmental measures in Denmark” by chief advisor Leif Knudsen, Knowledge Center for Agriculture. Special knowledge of plant production. Denmark;

6. “Environmental measures in Denmark” by advisor Camilla Lemming. Knowledge Center for Agriculture. Special knowledge of plant production. Denmark.

Autori
Heidi Öövel 
Baltic Deal Estonia, Estonian Rural Development Foundation
Frank Bondgaard
Baltic Deal Denmark, Knowledge Centre for Agriculture.

Tulkojumu sagatavoja
Līga Cimermane, liga.cimermane@llkc.lv
Plašāka informācija pieejama projekta Baltic Deal mājas lapā:
http://www.balticdeal.eu/measure/biogas-benefits/

Uzziņai. Baltic Deal – Putting best agricultural practises into work (tulkojumā: Baltijas darījums – Labas lauksaimniecības prakses pielietošana). Baltic Deal ir saņēmis ES Stratēģijas Baltijas jūras reģionam paraugprojekta statusu. Projekts tiek īstenots laika posmā no 2010. gada septembra līdz 2013. gada decembrim. LLKC ir projekta vadošais partneris, kas atbildīgs par projekta ieviešanas koordināciju un atskaišu sagatavošanu. Projekta Baltic Deal mērķis ir uzlabot Baltijas jūras vidi, veicinot lauksaimniecības attīstību tā, lai netiktu vājināta konkurence vai lauksaimniecības produktu kvalitāte.