Как процесс анаэробного пищеварения превращает отходы в энергию

Что такое анаэробное пищеварение и почему это растущая тенденция?

Анаэробное пищеварение — это то, что происходит, когда органические вещества, такие как пищевые отходы или обрезки травы, разлагаются в отсутствие кислорода. Термин «анаэробный» буквально означает «без воздуха». Этот процесс может происходить естественным образом в любом месте, где отходы настолько уплотнены, что создают безвоздушную среду — например, на перегруженных свалках. И в этом контексте это плохие новости для нашей атмосферы.

Это связано с тем, что при анаэробном сбраживании отходов образуется метан — один из самых мощных парниковых газов. Итак, когда мы загружаем наши свалки пищевыми отходами и другими органическими материалами, мы настраиваем их, чтобы накачать нашу атмосферу вредными выбросами.

Но это еще не все. Когда анаэробное сбраживание происходит в контролируемой среде, образующийся метан может улавливаться и превращаться в полезные и экологически чистые продукты.

Давайте рассмотрим процесс анаэробного пищеварения

Анаэробное пищеварение работает, позволяя микроорганизмам расщеплять органические вещества в среде без кислорода. В результате этого разложения образуется газ, который можно превратить в энергию. Процесс выглядит так:

  1. Органические отходы отделяются от неорганических материалов и отправляются в анаэробный варочный котел, содержащий три типа микроорганизмов: ацидогенные бактерии, ацетогенные бактерии и метаногены.
  2. Микроорганизмы начинают расщеплять органические отходы на сахар и жирные кислоты в результате биохимической реакции, называемой гидролизом.
  3. Ацидогенные бактерии превращают сахара и аминокислоты в углекислый газ, водород, аммиак и другие органические кислоты.
  4. Ацетогенные бактерии превращают органические кислоты, полученные на последнем этапе, в большее количество углекислого газа, водорода и аммиака.
  5. Метаногены превращают продукты двух последних стадий в биогаз, состоящий из 60 процентов метана и 40 процентов диоксида углерода.
  6. Биогаз используется для производства тепла и электроэнергии.

Процесс переваривания может занять от двух недель до 40 дней, в зависимости от типа органических отходов, количества микроорганизмов, уровня pH и температуры внутри варочного котла.

Что такое анаэробный реактор?

В анаэробном варочном котле происходит процесс анаэробного сбраживания. Это герметичный металлический бескислородный резервуар, часто напоминающий силосную башню. В то время как отходы разрушаются, варочный котел собирает образующийся биогаз в виде баллонов «колпачков». По мере роста давления биогаз вытесняется из колпачков в генераторы, где преобразуется в энергию.

Какие виды отходов полезны для анаэробного пищеварения?

Несколько различных типов органических отходов, также известных как сырье, можно использовать для производства энергии путем анаэробного сбраживания. Это включает:

Пищевые отходы

Навоз

Жиры, масла и смазки

Канализация и сточные воды

Основные типы анаэробных дигестеров

Различные анаэробные варочные котлы перерабатывают разные категории сырья.

Мокрые варочные котлы: самый распространенный тип. Они перерабатывают сырье, содержащее менее 15% твердых веществ.

Сухие варочные котлы: технологическое сырье, содержащее более 15 процентов твердых веществ.

Когда несколько типов сырья — например, навоз и пищевые отходы — перевариваются одновременно, этот процесс известен как «совместное сбраживание».

Преимущества анаэробного сбраживания как решения для управления отходами

Анаэробное пищеварение — тройная угроза устойчивости. Это дает нам возможность производить возобновляемую энергию, которая одновременно снижает выбросы парниковых газов и отправляет меньше отходов на свалки.

Биогаз, производимый в процессе анаэробного сбраживания, обычно преобразуется в электричество или используется для обогрева зданий и воды. Газ также может быть подвергнут процессу удаления диоксида углерода, в результате чего останется продукт, называемый биометаном, который можно использовать так же, как и природный газ, в том числе в качестве автомобильного топлива.

Возобновляемая энергия, получаемая в результате анаэробного сбраживания, используется во многих полезных целях.

  1. Автономные операции

Многие сообщества и крупные организации, такие как университеты или компании по производству продуктов питания и напитков, построили свои собственные анаэробные варочные котлы, чтобы уменьшить количество продуктов, отправляемых на свалки. Другие автономные варочные котлы строятся и эксплуатируются перерабатывающими компаниями в качестве дополнительного источника дохода, не говоря уже о дополнительном способе сокращения отходов.

  1. Сооружения для очистки сточных вод

Более 1200 заводов по очистке сточных вод в США теперь имеют анаэробные варочные котлы . Большинство из них используют полученную электроэнергию для питания самой станции и продают излишки в местную сеть, создавая самоподдерживающуюся систему для сокращения отходов на свалках и снижения выбросов парниковых газов. Некоторые перерабатывают свой газ в биометан и продают его в сеть природного газа.

  1. Свалки

Газ, образующийся при анаэробном разложении отходов на свалках, является одним из самых вредных для окружающей среды. Вот почему на многих свалках созданы установки для улавливания своего биогаза  и его преобразования в энергию.

  1. Коммерческие фермы

Фермеры часто находятся в авангарде движения по анаэробному пищеварению. Из 157 коммерческих варочных котлов в стране 143 принадлежат фермерам и эксплуатируются . Эти варочные котлы в основном перерабатывают навоз домашнего скота, но некоторые фермеры также заключают сделки с местными продуктовыми магазинами или ресторанами на переработку пищевых отходов. Большинство варочных котлов на фермах преобразуют свой биогаз в электричество, чтобы обеспечить работу фермы. Но обычно производят больше электроэнергии, чем необходимо, то есть избыток можно продать в сеть.

Фермеры также могут использовать побочные продукты анаэробного сбраживания. После того, как отходы расщепляются в варочном котле, остаются богатые питательными веществами материалы, называемые «дигестатом», которые можно вносить в почву в качестве удобрения.

Есть ли недостатки?

Процесс анаэробного сбраживания предоставляет множество возможностей для преобразования отходов во что-то полезное и потенциально способное сэкономить деньги или заработать деньги. Но существуют логистические трудности, не позволяющие ему получить более широкое распространение.

Установка систем пищеварения очень дорога, и может быть трудно обеспечить финансирование.

Значительный стабильный поток сырья необходим для производства энергии, достаточной для компенсации затрат. Это означает, что автономные варочные котлы подходят только для крупных организаций.

Варочные котлы нуждаются в регулярном техническом обслуживании — иногда даже ежедневно, в зависимости от масштаба операции. Это может отнять время и силы от других задач.

 

По материалам: dumpsters.com

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *