Использование отходов сельскохозяйственного производства

Обострение экологических проблем, истощение запасов невозобновляемых энергоресурсов, рост цен на них, обусловили интерес к разработке и использованию технологии биоконверсии органических отходов для получения энергии.

Известно, что животные плохо усваивают энергию растительных кормов и более половины ее уходит в навоз, который является ценным органическим удобрением и может быть при этом использован в качестве возобновляемого источника энергии. Концентрация животных на крупных фермах и комплексах обусловили увеличение объемов навоза и навозных стоков, которые должны утилизироваться, не загрязняя окружающую среду.

Одним из путей рациональной утилизации навоза и навозных стоков является их анаэробное сбраживание, которое обеспечивает обезвреживание навоза и сохранение его как удобрения при одновременном получении биогаза.

При анаэробном сбраживании навоза получается 2 вида полезных продуктов — биогаз и удобрения. Выход биогаза зависит как от исходного сырья (табл. 5.2), так и от технологии переработки.

Таблица 5.2

Метановое сбраживание навоза обеспечивает его дезодорацию, уничтожение способности семян сорных растений к всхожести, перевод удобрительных веществ в легкоусвояемую растениями минеральную форму. При этом питательные для растений вещества (азот, фосфор и калий) практически не теряются.

Потери азота, которые при других методах обработки навоза составляют до 30 %, в процессе метаногенеза не превышают 5 %. При этом значительная часть азота, присутствующего в свежем навозе в форме органических соединений, в сброженном – содержится в аммиачной форме, которая быстро усваивается растениями.

Заключение

Роль энергии неоспорима в поддержании и дальней­шем развитии цивилизации. В современном обществе трудно найти хотя бы одну область человеческой дея­тельности, которая не требовала бы для комфортного функционирования человека притока энергии из окружающей среды.

Потребление энергии – важный показатель жизнен­ного уровня, причем в большинстве развитых стран только производство электроэнергии на душу населения достигло в среднем 6–7 тысяч кВт∙ч, а потребление производимой теплогенераторами тепловой энергии для населения многих регионов планеты продиктовано не столько проблемой комфортного существования, сколько банальной проблемой выживания.

За время существования нашей цивилизации много раз происходила смена одних источников энергии на другие, более совершенные. И не потому, что старый источник был исчерпан или морально устарел. Такова природа эволюционного развития мировой цивилизации.

Древесина через тысячелетия потребления уступила место каменному углю. Каменный уголь в XX веке очень быстро уступил свое лидерство на рынке энергетики нефти и газу. Новым лидером энергетики в наши дни стало ядерное топливо. Что дальше?

Каждый последующий источник энергии становился все более мощным, принося параллельно с благами цивилизации все больше экологических проблем, грозящих самому существованию человечества. При этом мировые запасы традиционных в современном понимании органических видов топлива катастрофически быстро иссякают, учитывая как быстрый рост народонаселения, так и рост удельного энергопотребления.

Природе, чтобы создать эти запасы, потребовались миллионы лет, но по многочисленным прогнозам израсходованы они будут за десятки–сотни лет. Сегодня в мире стали всерьез задумываться над тем, как не допустить хищнического разграбления земных богатств и не нанести непоправимый вред экологии. Ведь лишь при этих условиях запа­сов топлива может хватить на многие века и человечество не погибнет вследствие всемирной экологической катастрофы.

По мнению ученых в основе энергетики ближайшего будущего по–прежнему останется теплоэнергетика на невозобновляемых ресурсах. Но струк­тура ее должна измениться. Должно сократиться использование нефти для целей энергетики. Предполагается, что су­щественно возрастет производство электроэнергии на атомных электростанциях. Некоторые ученые и экологи в конце 1990–х годах говорили о скором запрещении государствами Западной Европы атомных электростанций. Но, исходя из современных анализов сырьевого рынка и потребностей общества в электроэнергии, эти утверждения выглядят неуместными.

Поскольку запасов ядерного топлива при условии интенсивного развития реакторов–раз­множителей хватит не менее чем на 1000 лет, то в ближайшие столетия и тепловые, и атомные и гидроэлектрические источники будут еще долгое время превалировать над остальными источниками энергии. Уже началось удорожание нефти и газа, поэтому тепловые электростанции на этих видах топлив к концу XX века будут вытеснены станциями на угле.

Начнется использование пока еще не тронутых гигантских запасов дешевых углей, в частности, в Кузнецком, Канс­ко–Ачинском, Экибаcтузском бассейнах. Широко будет применяться природный газ, запасы которого в стране намного превосходят запасы в других странах.

Однако времена изменились. Сейчас, в начале XXI века, начинается новый, значительный этап земной энергетики. На место «воинствующей» энергетике приходит «щадящая» энергетика, построенная так, чтобы человек не рубил сук, на котором он сидит, а заботился об охране уже сильно поврежденной биосферы.

Несомненно, в недалеком будущем параллельно с линией интенсивного развития энергетики получит неизбежное развитие и линия экстенсивного развития, базирующаяся на оптимальном рассредоточении различных источников энергии по регионам и конкретным потребителям страны. В понятие оптимальности включаются, в частности, минимаксные критерии достижения конкретных целей жизнеобеспечения потребителей. Эти критерии являются векторными, и неизбежно работают на ограничениях, обусловленных максимально допустимым уровнем энергопотребления (без излишеств), финансовыми ограничениями, предельно допустимыми уронами экологии и т.п.

Каждое техническое решение в области энергетики регионов должно подвергаться тщательной технико–экономической и социально экологической экспертизе. Волюнтаризм и лоббирование чьих–либо интересов здесь недопустимы. Скорее всего, перспективными станут электростанции не слишком большой мощности, но зато с высоким КПД, экологически чистые, безопасные и удобные в эксплуатации. Получат развитие нетрадиционные возобновляемые источники энергии земли, ветра, солнца, морей и океанов, водородная энергетика, энергетика вторичных ресурсов. В ближайшей перспективе – широкое применение тепловых насосов в жилищно–коммунальной сфере, массовый выпуск автомобилей на водородном топливе, солнечных батареях, прорыв в решении задач управляемого термоядерного синтеза и др.

Энергетика очень быстро вбирает в себя самые новейшие идеи, изобретения, достижения науки. Это и понятно: от энергетики зависит буквально все.

Список литературы

1. ПУЭ, 7–е изд. М.: Энергосервис, 2004 г.

2. Стерман Л.С., Лавыгин Л.М., Тишин С.Г. Тепловые и атомные электрические станции: Учебник для вузов. – 3–е изд., перераб. – М.: МЭИ, 2004. – 424 с.

3. Тепловые и атомные электрические станции // Под ред. В.А. Григорьева, В.М. Зорина. М.: Энергоатомиздат, 1988.

4. Вукалович М.П. Теплофизические свойства воды и водяного пара. – М: Машиностроение, 1967.

5. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. М.: Энергоатомиздат, 1982.

6. Стырикович М.А., Катковская К.Я., Серов Е.П. Парогенераторы электростанций. – М.–Л.: Энергия, 1966.

7. Роддатис К.Ф., Справочник по котельным установкам малой мощности. – М.: Машиностроение, 1984.

8. Газомазутные паровые котлы типа Е (ДЕ). Техническое описание, инструкция по монтажу, обслуживанию и ремонту. – Бийск: Бийскэнергомаш, 1995.

9. Зыков А.К. Паровые и водогрейные котлы. – М.: Машиностроение, 1987.

10. Марочкин В.К. Паровые, водогрейные котлы низкого давления. Справочник. – М.: Энергетика, 1991.

11. Нормы технологического проектирования тепловых электростанций ВНТП 81. – М.: Теплоэлектропроект, 1981.

12. Стефан Е.П. Основы автоматического регулирования теплоэнергетических объектов. – М.: Наука, 1973.

13. А.В.Троицкий. Природоохранные проблемы в гидроэнергетике. М.: Энергия. – 2003, № 5. С. 29–34.

14. Битюкова В.Р., Бурденко В.О. Реструктуризация топливного баланса российских регионов // Экология и промышленность России, 2002.

15. Протасов В.Ф. Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России (учебное и справочное пособие) // М.: Финансы и статистика, 1999.

16. Крылов Д.А, Путинцева В.Е. ТЭС: уголь и газ // Ядерное общество. №1. 2001.

17. Крылов Д.А., Путинцева В.Е. «Газпром» предупредил: газа на всех не хватит // Энергия, №4, 2002.

18. Гидроэнергетика и комплексное использование водных ресурсов СССР. – М.: Энергоатомиздат, 1982г.

19. Дьяков А.Ф. Проблемы развития гидроэнергетики России. М.: Энергетик, 2002, № 2.

20. Дж. Твайделл, А. Уэйр. Возобновляемые источники энергии (Пер. с англ.). – М.: Энергоатомиздат, 1990.

21. Подгорный А. Н. Водородная энергетика. – М.: Наука, 1988.– 96 с.

22. Методические указания по расчету выбросов загрязняющих веществ с дымовыми газами отопительных и отопительно–производственных котельных. М.: АКХ им. Д.К. Панфилова, 1991.

23. Справочник по удельным показателям выбросов загрязняющих веществ в атмосферу для некоторых производств – основных источников загрязнения атмосферы. – СПб., 1999.

24. Григорян К.Б., Никитина Ю.М. Экологическая ситуация при использовании мазута и угля взамен природного газа // Экология газовой промышленности. Приложение к журналу «Газовая промышленность», №7,1998.

25. ГОСТ Р 29322–92 (МЭК 38–83). – Межгосударственный стандарт. Стандартные напряжения. – М.: Изд–во стандартов, 1993.

26. ГОСТ Р 51237–98. Нетрадиционная энергетика. Ветроэнергетика. Терминыи определения. – М.: Изд–во стандартов, 1999.

27. ГОСТ Р 51991–2002. Нетрадиционная энергетика. Ветроэнергетика. – М.: Изд–во стандартов, 2003.

28. ГОСТ Р 51238–98. Нетрадиционная энергетика. Гидроэнергетика малая. Термины и определения. – М.: Изд–во стандартов, 1999.

29. ГОСТ Р 51594–2000. Нетрадиционная энергетика. Солнечная энергетика Термины и определения. – М.: Изд–во стандартов, 2001.

30. ГОСТ Р 51597–2000. Нетрадиционная энергетика. Солнечная энергетика. Фотоэлементы. – М.: Изд–во стандартов, 2001.