Отримано 01.05.2023
Доопрацьовано 10.07.2023
Прийнято 29.08.2023
Взято з Том 27, № 3, 2023
Сторінки 90 -102
Анотація
Актуальність цього дослідження зумовлена тим, що з роками тенденція пошуку нових видів сировини і технологій для їх переробки в біогаз стрімко зростає. До переваг у його виробництві схиляються не лише в європейських країнах, а й у всесвітніх масштабах. Для України розвиток інфраструктури та детальне дослідження цієї галузі згодом стане необхідним стимулом для відбудови економіки в післявоєнний час. Метою роботи є проведення аналізу потенціалу біомаси опалого листя для виробництва біогазу, враховуючи можливості технологічного розвитку даної сфери в Україні. Для досягнення поставленої мети застосовано кілька методів та підходів. Зокрема, було вивчено фізико-хімічні основи процесу анаеробного бродіння органіки для отримання біогазу. Також здійснювалася розробка математичної моделі процесу отримання біогазу в реакторі з опалого листя. І на сам кінець, проведено розрахунок економічної ефективності застосування біогазової установки для утилізації опалого листя в біореакторі. Підсумовуючи основні результати, можна виділити розробку патентно захищеної конструкції біореактора, інженерної методики та математичної моделі розрахунку метантанку для виробництва біогазу з опалого листя. Передусім було проаналізовано потенціал біомаси рослинного походження для виробництва біогазу і це привело до висновку, що застосування опалого листя є перспективним напрямком, проте значні переваги використання сировинної бази ігноруються. Однією з основних екологічних проблем української держави залишається утилізація опалого листя та іншої органіки рослинного походження. В той же час, проведене дослідження продукує не лише ряд вирішень цього питання, а й перетворює проблему на економічно вигідне рішення і нівелює всі екологічно не виправдані методи переробки
Ключові слова:
газгольдер; анаеробне бродіння; органічні відходи; сировина; біореактор[1] Abbasi, T., Tauseef, S.M., & Abbasi, S.A. (2012). A brief history of anaerobic digestion and “biogas”. In Biogas energy (pp. 11-23). New York: Springer.
[2] Bacenetti, J., Negri, M., Fiala, M., & González-García, S. (2013). Anaerobic digestion of different feedstocks: Impact on energetic and environmental balances of biogas process. Science of the Total Environment, 463-464, 541-551. doi: 10.1016/j.scitotenv.2013.06.058.
[3] Cinar, S.Ö., Cinar, S., & Kuchta, K. (2022). Machine learning algorithms for temperature management in the anaerobic digestion process. Fermentation, 8(2), 65. doi: 10.3390/fermentation8020065.
[4] Devi, M.K., Manikandan, S., Oviyapriya, M., Selvaraj, M., Assiri, M.A., Vickram, S., Subbiya, R., Karmegam, N., Ravindran, B., Chang, S.W., & Awasthi, M.K. (2022). Recent advances in biogas production using agro-industrial waste: A comprehensive review outlook of techno-economic analysis. Bioresource Technology, 363, 127871. doi: 10.1016/j.biortech.2022.127871.
[5] Fugol, M., Prask, H., Szlachta, J., Dyjakon, A., Pasławska, M., & Szufa, S. (2023). Improving the energetic efficiency of biogas plants using enzymatic additives to anaerobic digestion. Energies, 16(4), 1845. doi: 10.3390/en16041845.
[6] Geletukha, G.G., Kucheruk, P.P., & Matveev, Y.B. (2013). The prospects of biogas production and use in Ukraine. Kyiv: Bioenergy Association of Ukraine.
[7] Gontaruk, Y. (2022). Prospects of biogas production at sugar plants in Ukraine. Eastern Europe: Economics, Business and Management, 34(1), 69-75. doi: 10.32782/easterneurope.34-12.
[8] Kougias, P.G., Boe, K., O-Thong, S., Kristensen, L.A., & Angelidaki, I. (2014). Anaerobic digestion foaming in full-scale biogas plants: A survey on causes and solutions. Water Science and Technology, 69(4), 889-895. doi: 10.2166/wst.2013.792.
[9] Ma, S., Jiang, F., Huang, Y., Zhang, Y., Wang, S., Fan, H., Liu, B., Yin, L., Wang, H., Liu, H., Ren, Y., Li, S., Cheng, L., Fan, W., & Deng, Y. (2021). A microbial gene catalog of anaerobic digestion from full-scale biogas plants. GigaScience, 10(1), giaa164. doi: 10.1093/gigascience/giaa164.
[10] Mao, C., Feng, Y., Wang, X., & Ren, G. (2015). Review on research achievements of biogas from anaerobic digestion. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 45, 540-555. doi: 10.1016/j.rser.2015.02.032.
[11] Meyer, A.K.P., Ehimen, E.A., & Holm-Nielsen, J.B. (2018). Future European biogas: Animal manure, straw and grass potentials for a sustainable European biogas production. Biomass and Bioenergy, 111, 154-164. doi: 10.1016/j.biombioe.2017.05.013.
[12] Misak, Y.S., Ivasyk, Y.F., & Kovalenko, T.P. (2014). Application of biogas technologies in Ukraine for resource conservation. Retrieved from http://eprints.kname.edu.ua/38215/1/136-139.Pdf.
[13] O'Connor, S., Ehimen, E., Pillai, S.C., Black, A., Tormey, D., & Bartlett, J. (2021). Biogas production from small-scale anaerobic digestion plants on European farms. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 139, 110580. doi: 10.1016/j.rser.2020.110580.
[14] Pilarski, K., Pilarska, A.A., Boniecki, P., Niedbała, G., Durczak, K., Witaszek, K., Mioduszewska, N., & Kowalik, I. (2020). The efficiency of industrial and laboratory anaerobic digesters of organic substrates: The use of the biochemical methane potential correction coefficient. Energies, 13(5), 1280. doi: 10.3390/en13051280.
[15] Pryshliak, N. (2019). Biogas production in individual biogas digesters: Experience of India and prospects for Ukraine. Agricultural and Resource Economics: International Scientific E-Journal, 5(1), 122-136. doi: 10.51599/are.2019.05.01.08.
[16] Sakun, L., Riznichenko, L., & Vіelkin, B. (2020). Prospects of biogas market development in Ukraine and abroad. Economics and Management, 37(1), 160-170. doi: 10.31558/2307-2318.2020.1.16.
[17] Sobczak, A., Chomać-Pierzecka, E., Kokiel, A., Różycka, M., Stasiak, J., & Soboń, D. (2022). Economic conditions of using biodegradable waste for biogas production, using the example of Poland and Germany. Energies, 15(14), 5239. doi: 10.3390/en15145239.
[18] Tabatabaei, M., & Ghanavati, H. (2018). Biogas: Fundamentals, process, and operation. Cham: Springer.
[19] Tokarchuk, D., Prishlyak, N., & Palamarenko, Y. (2020). Prospects for use of crop waste for biogas production in Ukraine. Agrosvit, 22, 51-57. doi: 10.32702/2306-6792.2020.22.51.
[20] Vindis, P., Mursec, B., Janzekovic, M., & Cus, F. (2009). The impact of mesophilic and thermophilic anaerobic digestion on biogas production. Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, 36(2), 192-198. Retrieved from https://citeseerx.ist.psu.edu/document?repid=rep1&type=pdf&doi=05b6450b15729d6a0d5c5031aae9c3bcc0606c0b.