Повышение инвестиционной привлекательности биогазовых комплексов при помощи улавливания двуокиси углерода из продуктов сгорания биогаза. Взгляд из Украины.
Биогаз, вырабатываемый в процессе анаэробной ферментации, играет в современной энергетике все более заметную роль. В США и ЕС биогаз считается наиболее чистым видом транспортного топлива. Поскольку биогаз состоит, преимущественно, из метана и двуокиси углерода, перед его использованием в качестве моторного топлива обычно требуется его очистка от двуокиси углерода и других нежелательных примесей. Если удалять данный элемент из исходного биогаза, то легко достичь отрицательного уровня ее эмиссии при низких затратах, поскольку она является побочным продуктом получения биометана.
Если биогаз используется для получения электрической и тепловой энергии, углекислый газ может улавливаться из продуктов его сгорания. В этом случае улавливается также углекислый газ, содержащийся в воздухе, подаваемом в камеру сгорания двигателя.
В Украине 2018 года отсутствуют нормативно урегулированные процедуры подачи биометана в биогазовые магистрали и примеры производства биометана для его продажи в качестве транспортного топлива. Все строящиеся и приступающие к строительству биогазовые проекты планируют сжигание биогаза для получения электрической энергии и продажи ее государству по зеленому тарифу. Сроки окупаемости при этом в значительной степени определяются стоимостью исходного сырья и рациональным использованием сопутствующих продуктов ферментации и выработки электроэнергии — дигестатом, тепловой энергией, холодом, сульфатом аммония и углекислым газом.
Таким образом, актуальным способом улавливания углекислого газа (двуокиси углерода) в Украине является его выделение из выхлопных газов, образующихся в результате сжигания биогаза в газопоршневых двигателях (когенераторах).
Количество улавливаемой при этом двуокиси углерода у непосвященного человека может вызвать удивление.
Возьмем, к примеру, двигатель Jenbacher мощностью 1,5 Мвт. Каждый час его работы сопровождается выбросом в атмосферу в составе выхлопных газов почти 1 тонны двуокиси углерода. При стандартном количестве моточасов (количество часов работы двигателя в течение календарного года) 8000, объем выбросов двуокиси углерода составит более 8000 тонн.
В процессе сжигания биогаза в атмосферу возвращается ранее поглощенный исходной биомассой углекислый газ, при улавливании которого можно получить редко достижимый эффект отрицательной его эмиссии.
Давайте оценим этот результат с экономической точки зрения.
Оптовая цена 1 тонны газообразного углекислого газа в Украине — 80 евро. Стоимость годового объема углекислого газа, находящегося в составе выхлопных газов двигателя Jenbacher мощностью 1,5 МВт составляет 640000 евро. Небольшая приставка, которую в качестве опции предлагают производители когенераторов, сделает их вашими. Сегодня эти деньги вместе с парниковым газом — двуокисью углерода просто выбрасываются в атмосферу. При рациональном ее применении сроки окупаемости биогазовых проектов могут показывать самые неожиданные результаты.
Способов использования углекислого газа много. Это пищевая промышленность, медицина, переработка цветных металлов, лазеры и хроматогрофы, обработка сточных вод и огнетушители. Продолжать можно долго, но остановимся на сельском хозяйстве, где сегодня активно строятся биогазовые комплексы и сжигается биогаз.
Наибольший интерес здесь представляют тепличные хозяйства и животноводство. Подкормка растений углекислым газом используется для ускорения процессов фотосинтеза и, как следствие, ускорения их роста. Растения закрытого грунта требуют для своего роста намного большего количества углекислоты, чем содержится в воздухе теплиц. Поэтому концентрация СО2 в воздухе является одним из факторов, которые влияют на урожайность не меньше, чем обеспеченность светом, теплом, влагой и питательными веществами. В зависимости от вида растений, времени суток и стадии роста требуется различное количество углекислого газа, однако средние оценки дают цифру 200 тонн на 1 гектар в год. Таким образом, в приведенном выше примере вырабатываемого количества углекислого газа достаточно для обеспечения потребностей промышленного тепличного хозяйства площадью 40 гектар.
В животноводстве речь идет об улучшении качества корма. При насыщении воды углекислым газом в несколько раз возрастает скорость выращивания водорослей, которые являются важным источником протеина для свиней. Во время силосования введение CO2 в растительную массу позволяет защитить ее от атмосферного кислорода, что способствует получению высококачественного продукта. В летний период данным газом насыщается питьевая вода для птичников, благодаря чему снижается отрицательное воздействие высоких температур и повышается прочность яичной скорлупы.
Можно еще упомянуть использование углекислого газа при хранении овощной продукции, для уничтожения грызунов, уменьшения расхода гербицидов и т.п.
Таким образом, продуманное и эффективное использование всех возможностей биогазовой технологии не только позволяет значительно снизить выбросы в атмосферу двуокиси углерода, но и повысить экономическую эффективность биогазовых комплексов и ускорить сроки их окупаемости.
Юрий Эпштейн, эксперт Биоэнергетической Ассоциации Украины (БАУ)
