Исследование экономического потенциала комплексного

Перспективы использования БЭУ в
Волгоградской области
Каблов В.Ф.
Костин В.Е.
Комкова И.В.
Соколова Н.А.
Распределение органических
отходов и потенциальные
возможности производства биогаза
по регионам России
Россия 624.5 млн.т (225 млн.т с.в.)
96.9/15.5%
27.0/4.3%
3.5 млрд.к.м
РОССИЯ 73.7 млрд.куб.м
12.1 млрд.к.м
24.4
млрд.к.м.
225.0/36%
18.33
млрд.к.м
156.9/25%
3.1
млрд.к.м
23.5/3.8%
1.18 млрд.к.м
11.1млрд.куб. м.
95.6/15.3%
8.2/1.3%
Характеристика региона
Волгоградская область самый крупный субъект ЮФО
Площадь – 113 тыс. кв. км.
1506 населенных пунктов.
39 муниципальных образований:
6 городов областного подчинения,
33 района.
Население 2,7 миллиона человек.
Средняя плотность населения 23,3
чел./кв. км.
Областной центр – г. Волгоград
Население 1 миллион человек
Сельхозугодий всего 8346,7 тыс. га
из них:
- Пашня 5699,3 тыс. га
-сенокосы 189,3 тыс. га
-пастбища 2425,3 тыс. га
Агропромышленный потенциал
Волгоградской области
Основные направления
сельскохозяйственного производства:
Животноводство:
330,2 тыс. голов КРС, в том числе коров 158,6
тыс. голов
В области более ста свиноводческих
хозяйств всех форм собственности.
Поголовье свиней в составляет около 350
тысяч.
Овцеодство 728 тыс. голов
Коневодство 18 тыс. голов
Птицеводство: 11 крупных птицефабрик,
общее количество птиц 10 миллионов
Агропромышленный потенциал
Волгоградской области
Растениеводство
Вся посевная площадь 3447,9 тыс. га
Зерновые культуры 2627,1 тыс. га
(пшеница, ячмень, рожь, овёс, рис, кукуруза,
гречиха, сорго и др.);
Зернобобовые культуры 21,3 тыс. га
(горох, фасоль, соевые бобы и др.);
Овощеводство и бахчеводство 110 тыс. га
Кормовые культуры
(кормовые травы, силосные культуры,
Кормовые корнеплоды, кормовые бахчевые
культуры);
Технические культуры;
Масличные культуры (подсолнечник, горчица,
рапс); 711 тыс. га
садоводство
Экологические проблемы сельского
хозяйства
•Факторы воздействия растениеводства:
сведение природной растительности на сельхозугодиях,
распашка земель;
применение минеральных удобрений и ядохимикатов;
мелиорация земель.
•Воздействие на почвы:
разрушение почвенных экосистем;
потеря гумуса;
разрушение структуры и уплотнение почвы;
водяная и ветровая эрозия почв.
•Факторы воздействия животноводства:
перевыпас - выпас скота в количествах превышающих
способности пастбищ к восстановлению;
непереработанные отходы животноводческих комплексов.
•Общие нарушения, вызываемые сельскохозяйственной
деятельностью:
•загрязнение поверхностных вод и грунтовых вод;
деградация лесных экосистем;
нарушение водного режима на значительных территориях ;
опустынивание.
•Уменьшение в продукции растениеводства содержания
витаминов и микроэлементов и накопление в продукции, как
растениеводства, так и животноводства вредных веществ
(нитратов, пестицидов, гормонов, антибиотиков и т. п.).
•Низкий коэффициент полезного действия.
•Большое количество неиспользуемых отходов
Экологические аспекты
• Утилизация биоорганических
отходов
• Получение более экологичного
энергоносителя
• Получение эффективных
биоудобрений и кормовых
добавок
• Снижение антропогенной
нагрузки на экосистемы
• Эффективное использование
возобновляемых ресурсов
Эффективность сельхозпроизводства
КПД сельхозпроизводства – 3-5%.
Использование биомассы в растениеводстве – 20 -30%
Био
масса
Использемая
биомасса
30%
Корм
70%
16-17% привес
25% -поддержание
жизни
58% - навоз
Малоиспользуемые
отходы 70%
1птица -250г
помета
Осталь
ное
--------------Итого на привес
3% биомассы
В животноводстве на 1кг. товарной продукции (молоко,
яйцо, мясо) производится 10-13кг. навоза или помета
Компенсация низкого кпд: природная рента, экономия на экологии,
интенсификация традиционных методов(техника, минудобрения,химпрепараты
Основные направления исследований
Разработка современных малоотходных
технологий утилизации биоорганических
отходов и получения энергии
Экономика
Технология
Экология
Комплексное использование
биогазовых энергетических установок.
Получение дополнительных
экономических эффектов
Производимая продукция
Органические
отходы
Получение
биогаза
Электоэнергия
Удобрения,
кормовые
добавки
Тепло
Биоактивные
вещества (гуминовые кислоты и др.)
Более 70 экологически чистых продуктов!
Экономические исследования
• Исследование потенциального рынка потребителей биогазовых
установок в регионе
• Оценка имеющихся сырьевых ресурсов для производства в
регионе
• Изучение Российского и зарубежного опыта. Проблемы,
тенденции и перспективы развития
Экономические аспекты
•Сухие и гранулированные биоудобрения – 350- 500руб. за тонну
(1тонна равноценна 70-80тонн естественных отходов)
•Более 70 наименований экологически чистых продуктов
•Общий объем орган. отходов в России –около 675млн.т.
•Потенциальное производство биогаза – 225 млн. т.
•Цена 1м куб. биогаза в Европе – 0,2 Евро
•Цена природного газа в Европе – 175 - 500 Евро за 1000м.куб.
Эффективные технологии процесса
метанового брожения
Основные направления:
• Специальная подготовка
сырья (предварительный
гидролиз)
• Микробиология, создание
эффективных штаммов
для различного сырья
• Аппаратурное обеспечение
процессов
Имеющийся задел:
-Исследована эффективность получения
биогаза из различного сырья;
- Проектирование и изготовление опытных
промыщленных установок для получения
биогаза объемом 1,5 – 60 куб. м.
Микробиологические и биохимические аспекты
Три вида метановых бактерий. Источник: AT Information:
Biogas, GTZ project Information
and Advisory Service on Appropriate
Technology (ISAT), Eshborn, Deutschland, 1996г.
Метанопроизводящие бактерии, на 3 этапе, разлагают соединения с низким мол. весом.
Субстратами для реализации этих реакций являются водород и углекислота, а также окись
углерода и вода, муравьиная кислота, метанол и др.:
4 Н2 + СО2
CH4 + 2 H2O,
4 CO + 2 H2O
CH4 + 3 CO2,
4 HCOOH
CH4 + 3 CO2 + 2 H2O,
4 CH3OH
3 CH4 + CO2 + 2H2O.
Микробиологические и биохимические
аспекты
Methanosarcina
клетчаткоразрушителей-анаэробов на среде Имшенецкого (участвующих
в процессе гидролиза растительного сырья), представители рода
Clostridium (вероятнее всего – вид Clostridium omelianskii
Условия сбраживания
• поддержка анаэробных условий в реакторе - конструкция;
• соблюдение температурного режима:
природные условия - 0°C до 97°C
психофильный режим до 20 - 25°C
мезофильный от 25°C
термофильный свыше 40°C.
• доступность питательных веществ для бактерий - создание
биоудобрений требует достаточного количество азота, серы, фосфора, калия, кальция и
магния и некоторого количества микроэлементов - железа, марганца, молибдена,
цинка, кобальта, селена, вольфрама, никеля и других ;
• выбор правильного времени сбраживания и своевременная
загрузка и выгрузка сырья;
• соблюдение кислотно-щелочного баланса;
• соблюдение соотношения содержания углерода и азота;
• выбор правильной влажности сырья;
• регулярное перемешивание;
• отсутствие ингибиторов процесса.
Направления микробиологических и биохимических
исследований
• освоение методики оценки сырья для БГУ;
• оптимизация параметров - pH, t, отношения C:N, микрофлоры;
• определении наличия в сырье (навозе и помете) ветпрепаратов, в
т.ч. антибиотиков;
• разработка способов повышения выхода биогаза с единицы сырья
при разных условиях эксплуатации и разных режимах.
• подбор существующих или создание новых (с применением
нанотехнологии) эффективных катализаторов метаногенеза
(введение кислородных соединений, высокотонких плёнок или
волокон со штаммами микроорганизмов и пр.).
• технологии предварительной подготовки сырья
• Оценка применимости биоудобрений и биодобавок
Этапы создания биогазового
производства (БЭУ)
1. Обоснование необходимости создания проекта и выбор
производственно технологического объекта
2. Финансирование:
- открытие кредитования;
Цены: 1м.куб. БЭУ
-
кооперирование;
30 -320тыс. руб.
регулирование импорта;
лизинг и перевооружение АПК;
обучение кадров и закрепление молодежи на селе;
программы энергосбережения;
антикризисные программы.
использование Киотского протокола.
3. Подготовка технологической документации
4. Создание системы логистики поставки сырья и реализации
готовой продукции
Реализация проекта
№
Этап
1.
2.
3.
Затраты
, тыс.
руб.
Исследование
потенциального рынка
потребителей БЭУ, на
примере 2-3 районов
100
Оценка сырьевых
ресурсов, на примере 2-3
районов
100
Подготовка бизнес-плана
180
Разработка
аппаратурного
обеспечения
процесса
(ВТМ)
Разработка
биотехнологии
(ВТПЭ, ВХТ)
Менеджмент
проекта,
маркетинговые
исследования
(ВЭМ)
Конструкторскотехнологическое
сопровождение
(ВТО, ВКМ)
Разработка
АСУТП
(ВАЭ и ВТ)
Реализация проекта
«Создание демонстрационной опытнолабораторной установки (ДОЛУ)»
•
•
•
•
Изготовление установки:
ферментер, газгольдер
Приобретение дополнительного
оборудования и расходных
материалов
Монтажные и пуско-наладочные
работы
Разработка и создание системы
мониторинга и управления на базе
микропроцессорной техники –
300тыс.руб.
Прочие расходы - 200 тыс. руб.
Итого: 600 тыс. руб.
Необходимость объединения ресурсов
для создания БЭУ
Биогаз
НаучноТехнический
потенциал
Административный
ресурс
Бизнес
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!
Волжский политехнический институт, www.volpi/ ru