Биогаз - дверь в наше счастливое будущее?

Как гражданин современного и бурно развивающегося общества, я не могу не быть обеспокоенным его проблемами, угрожающими его целостному существованию. Одной из глобальных проблем на сегодняшний день является проблема экологической ситуации на планете.

Ни один человек не станет отрицать, что общество довело планету до критического состояния во всех возможных сферах. В пору нам всем ответить на вопросы: «А что дальше? Как исправить стремительно ухудшающуюся обстановку для предотвращения непригодности планеты для жизни?» Над этим вопросом ломают голову лучшие умы мира, и зачастую предложения оказываются слишком сложными, дорогостоящими, а порой и неосуществимыми. Это могут быть выводимые на орбиту сети для сбора мусора или строительство огромных солнечных электростанций, способных снабжать лишь один город. На мой взгляд, для нахождения простого и рационального решения необходимо построить столь же простую логическую цепочку.

Что является основными загрязнителями окружающей среды и нарушителями природных экосистем? Промышленные предприятия, транспорт и электростанции. Следовательно, необходимо остановить их пагубное влияние. Тут есть два основных метода: или очищать то, что они производят, или же не допускать образование токсичных выбросов в природу. Для промышленности подходит лишь первый вариант, ибо изменение технологии производства очень накладно, а в большинстве случаев попросту невозможно. А вот для транспорта и электростанций имеется возможность поиска альтернативы самому источнику энергии, или топливу. Возможно, это не так быстро и требует затрат, однако не стоит забывать, что запасы природных ресурсов стремительно истощаются, и на повестке дня стоит вопрос о возможности их замены. Но чем их заменить? Атомной энергией? – опасно и неприменимо в транспорте. Энергией воды, солнца и ветра? – неэффективно и опять же малоприменимо для транспорта. Энергией давления и тепла?– потребуются огромные затраты на производство тепловых двигателей, да и их малая эффективность не поспособствует достаточно быстрому перемещению. Электричество? – получится замкнутый круг с электростанциями. И когда мне уже казалось, что вариантов нет, меня осенило: каждый из нас, 7 миллиардов человек на планете, производит необработанное топливо чуть ли не каждый день! Так называемая биомасса, выделяемая человеком и многими живыми существами, имеет сложный химический состав, включающий в себя многочисленные органические соединения. Казалось бы, ничего особенного, если бы не одно из них– CH4, или метан. Метан, на котором могут работать двигатели, метан, энергия сгорания которого способна вырабатывать электричество, метан, который, возможно, является топливом будущего.

И сразу же встает вопрос: Как извлечь метан из биомассы, и неужели это будет столь же дорого, сколь и другие проекты? Оказалось, что нет. Необходима лишь модернизация очистных сооружений, куда приводят канализационные пути. А модернизация состоит в следующем: необходимо возвести несколько больших контейнеров наподобие огромных чанов для помещения туда биомассы. Суммарный объем чанов должен варьироваться в зависимости от величины стока биомассы, сами они должны быть герметичны и иметь куполообразную крышу с отдельным от чана пространством в ней для следующего этапа: брожения.  При участии бактерий сложные органические соединения разлагаются на простейшие аминокислоты, сахара и жирные кислоты и с выделением биогаза –  газа, состоящего на 50-87 % из метана, на 13-87 %  из углекислого газа,  а также из  незначительного количества примесей.

Однако есть один момент. При нормальных условиях процесс сбраживания занимает непозволительно долго времени, поэтому необходимо использование гидролитических ферментов и создание теплой и влажной среды для более активной деятельности бактерий. Затем следует очистка биогаза  от углекислого газа, утилизации через отводящую трубу отработанное вещество биомассы, которое, кстати говоря, экологически безопасно, и получение готового биометана – газа, абсолютно идентичного метану, лишь отличному по способу получения. Но насколько эффективен данный метод? На практике, из 1 кг сухого вещества биомассы получается 300-500 литров биогаза, из них 50-87% биометана. К тому же биомасса, проходя по канализации, сильно разбавляется водой, поэтому 300-500л биогаза получится из 8-10кг приходящей смеси.

Возможно, эффективность данного метода оставляет желать лучшего, однако он решает важнейшую проблему – отсутствие альтернативного топлива и источника энергии. Выхлоп от сгорания метана в разы безопаснее аналогичного от бензина, керосина или дизельного топлива. И хоть модернизация потребует затрат, уже через несколько лет они окупятся за счет огромного потенциала энергии биогаза.

После того, как идея пришла мне в голову, я узнал, что производство биогаза практикуется во многих развитых странах мира, а лидер – США, производит 80 миллиардов киловатт электричества за год, используя биогаз. В России его производство ведется в малых количествах, и не используется для выработки энергии или как топливо. Я хочу сказать, что потенциал данного проекта огромен, ведь человечество получает относительно недорогой, доступный, а главное – неисчерпаемый источник энергии. Может это и есть дверь в счастливое будущее?

 Дмитрий Мельников

8 класс, МБОУ «СОШ № 33», город Нижнекамск.