Produkcja biogazu w dużych fermach mlecznych

Surowcem do produkcji biogazu mogą być praktycznie wszystkie substancje organiczne. Podstawową grupą stanowią produkty pozyskiwane bezpośrednio z gospodarki rolnej i na nich najczęściej opiera się produkcję gazu.

• Substancje organiczne pochodzenia bezpośrednio rolniczego można podzielić na:
• ekskrementy bydła, świń, drobiu i innych zwierząt hodowlanych (obornik, gnojowica, gnojówka)
• biomasa roślin energetycznych – produkowanych specjalnie w tym celu jako odnawialne surowce
• produkty uboczne z produkcji roślinnej (np. liście buraków, marchwi, kapusty; słoma).

Optymalizacja doboru surowca pod kątem stałości dostaw i kosztów pozyskania jest jednym z najważniejszych czynników decydujących o wydajności i efektywności ekonomicznej instalacji biogazowni.

Od początku rozwoju idei zgazowywania, w pierwszej kolejności interesowano się wykorzystaniem odchodów zwierząt, a więc gnojowicy, gnojówki i w mniejszym stopniu obornika. Powstają one w dużych ilościach przy produkcji zwierząt i stwarzają dość duże problemy z racji swej objętości, konieczności długiego przechowywania i przykrego zapachu oraz problemy dotyczące stosowania na polu. Przepisy dotyczące ochrony środowiska rolniczego są coraz ostrzejsze, utrudniając utylizację gnojowicy metodą rozlewania na polu. Z punktu widzenia biogazowni rolniczej gnojówka czy gnojowica są jakby darmowe, ale trzeba uwzględnić koszty zbierania, składowania i odprowadzania do fermentera. Poza tym mają one określoną wartość nawozową. W przypadku kiedy produkcja biogazu odłączona jest od gospodarstwa rolnego, wartość tą trzeba rolnikowi zrekompensować w formie zapłaty i (lub) dostarczeniem pulpy pofermentacyjnej.

Jak wykazują studia i symulacje, większe biogazownie mogą opierać się na przerobie gnojowicy, ale wspomaganym innymi surowcami: roślinach energetycznych i produktach ubocznych i odpadowych. Lokalnie istotne znaczenie może mieć także biomasa z ugorów zielonych, a także biomasa z nieużytków, terenów nadrzecznych między wałami przeciwpowodziowymi, przydroży itp.

Ilość gnojowicy jaką można uzyskać wylicza się w oparciu o jednostkę umowną tzw. Dużą Jednostkę Przeliczeniową (DJP; inaczej Sztuka Duża (SD)). Jedna DJP odpowiada zwierzęcia o masie 500 kg; wg przelicznika: 100 krów mlecznych to ok. 80 DJP. Od jednej DJP uzyskuje się 17-18 m3 płynnych wydalin w ciągu roku, licząc tylko objętość wydzielanych ekskrementów. Zawierają one około 13-14 % SM. Uwzględniając ilość najczęściej zużywanej wody, ilość gnojowicy od 1 DJP wynosi około 20 m3.rok-1 (tab. 3.25), a zawartość SM wynosi 8-10%. Niestety wartości rzeczywiste są najczęściej dość dalekie od wartości średnich. Najczęściej w chowie stosowane są znacznie większe ilości wody, w efekcie czego zawartość suchej masy jest mniejsza niż uważana za standardową i wynosi 3-4 %. Oprócz ilości i zawartości suchej masy, różny może być też skład chemiczny gnojowicy wynikający z żywienia, specyficznych właściwości zwierząt itp. Zmieniające się proporcje poszczególnych składników zmieniają wydajność biogazu i udział metanu.

Najlepiej jest jeśli instalacja biogazowa zostanie zlokalizowana w pobliżu dużej obory. Transport gnojowicy jest stosunkowo drogi. Jak wynika z moich kalkulacji, transport 1 m3 na odległość 5 km kosztuje 5-6 zł, w zależności od rodzaju środka transportowego. Przy odległości 10 km koszty te wzrastają blisko dwukrotnie. Dla porównania – wg ocen niemieckich przewóz na dystansie 3 km rodzi koszty na poziomie 1,86 €/m³/km. Przy dużych ilościach zużywanej gnojowicy (20-40 tys. m3 rocznie) i konieczności codziennego dowozu dobrym rozwiązaniem będzie wybudowanie rurociągu.

Jako uzupełnienie gnojowicy w wytwórni biogazu najlepiej sprawdzi się kiszonka z kukurydzy. Ma to swoje uzasadnienie w dużej wydajności biogazu zarówno z jednostki masy, jak i z jednostki powierzchni. Jak wynika z tabeli, kukurydza jest jednym z najlepszych substratów do produkcji biogazu. Roślina ta dobrze się kisi, dobrze przetwarza na biogaz i zapewnia największą jego wydajność z 1 ha, w porównaniu do innych roślin branych pod uwagę jako źródła biomasy. Jak wynika z przeliczeń, nawet przy niezbyt wysokich plonach kukurydzy (35 t) jest ona konkurencyjna dla zbóż, lucerny czy traw jako źródło surowca dla biogazowni.

Budowa biogazowni przy większych fermach mlecznych ma swoje uzasadnienie zarówno od strony praktycznej, ekonomicznej, jak i środowiskowej. Przetworzenie gnojowicy na bardziej przyjazny środowisku i roślinom produkt, jakim jest pulpa pofermentacyjna; możliwości przetworzenia niedojadów i nadpsutych pasz, materii organicznej z czyszczenia okólników daje w efekcie wytworzoną energię elektryczną na sprzedaż oraz spore ilości ciepła, które można wykorzystać w ogrzewaniu porodówki, budynków administracyjnych, suszeniu pasz itp. W ostatecznym rachunku są to dodatkowe pieniądze, które wspomogą finanse przedsiębiorstwa.

Tabela. Średnia wydajność biogazu w zależności od produktu:

Autor: prof. dr hab. Tadeusz Michalski, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu