Кіріспе

Органикалық заттардың ыдырауынан пайда болатын газдар. Биогаз – ауыл шаруашылығы қалдықтары, тыңайтқыштар, коммуналдық қалдықтар, өсімдік материалдары, кәріз сулары, жасыл қалдықтар, сарқырама сулар және тағам қалдықтары сияқты шикізаттан өндірілетін газ тәрізді жаңаруға қабілетті энергия көзі. Биогаз, анаэробты дигестерде, биодигестерлерде немесе биореакторларда анаэробты организмдермен немесе метаногендермен анаэробты қорыту арқылы өндіріледі. Газ құрамы негізінен метан мен көмірқышқыл газынан тұрады және аз мөлшерде сутек сульфиді (H2S), ылғал және силоксандар болуы мүмкін. Метанды жағуға немесе оттегімен тотықтыруға болады. Бұл энергияның босатылуы биогазды отын ретінде пайдалануға мүмкіндік береді; оны отын жасушаларында және жылыту мақсатында, мысалы, тамақ пісіруде қолдануға болады. Газдағы энергияны электр энергиясына және жылуға айналдыру үшін газ қозғалтқышында да қолдануға болады. Көмірқышқыл газы мен сутек сульфидін алып тастағаннан кейін, оны табиғи газ сияқты қысып, автокөліктерді қуаттандыру үшін пайдалануға болады. Мысалы, Ұлыбританияда биогаз көлік құралдарына қажетті отынның шамамен 17%-ын алмастыруға болатыны естілді. Ол әлемнің кейбір аймақтарында жаңаруға қабілетті энергияға берілетін субсидияларға лайықты. Биогазды тазалап, табиғи газ стандарттарына дейін жеткізуге болады, сонда ол биометанға айналады. Биогаз жаңаруға қабілетті ресурс саналады, өйткені оның өндіріс және пайдалану циклі үздіксіз, және ол таза көмірқышқыл газын бөліп шығармайды. Көміртегі тұрғысынан алғанда, бастапқы биоресурстың өсуі кезінде атмосферадан қанша көмірқышқыл газы сіңірілсе, материал энергияға айналған кезде де соншасы бөлінеді.

Өндіріс

Биогазды метаногендер және сульфатты азайтушы бактериялар сияқты микроорганизмдердің анаэробты тыныс алу процесі арқылы өндіреді. Биогаз табиғи түрде де, өнеркәсіптік жолмен де алынуы мүмкін газды білдіреді.

Табиғи

Топырақта метанды анаэробты жағдайда метаногендер өндіреді, бірақ көбінесе аэробты аймақтарда метанотрофтар пайдаланады. Метан шығарылымдары метаногендердің басымдығы болған кезде пайда болады. Батпақты топырақтар метанның негізгі табиғи көзі болып табылады. Басқа көздеріне мұхиттар, орман топырақтары, термиттер және жабайы тісқақ жануарлар жатады.

Биогаз зауыттары

Биогаз зауыты – бұл фермалық қалдықтарды немесе энергия дақылдарын өңдейтін анаэробты дигесторға берілетін жиі қолданылатын атау. Оны анаэробты дигесторлар (әр түрлі конфигурациядағы герметикалық резервуарлар) арқылы өндіруге болады. Мұндай зауыттар энергия дақылдарымен, мысалы, жүгері силосымен немесе биоразлагаюшы қалдықтармен, оның ішінде кәріз шламымен және тамақ қалдықтарымен қоректендіріледі. Процес барысында микроорганизмдер биомасса қалдықтарын биогазға (негізінен метан мен көмірқышқыл газы) және дигестатқа айналдырады. Сүт, қант немесе сыра өнеркәсібінен қалған қалдықтармен бірге кәріз суын қорыту кезінде биогаздың көлемі артуы мүмкін. Мысалы, сыра зауытының кәріз суының 90%-ын 10% сиыр сарысуымен араластырғанда, сыра зауытының кәріз суынан ғана алынған биогазға қарағанда биогаз өндірісі 2,5 есеге артты. Мақсатты түрде егілген жүгеріден биогаз өндіру, осы егістіктердің тым шоғырланған, қарқынды және топырақ эрозиясын тудыратын сипаты себепті, тұрақты емес және зиянды деп танылған.

Негізгі процестер

Екі маңызды процесс бар: мезофильді және термофильді аэробтық ыдырау, олар температураға байланысты. Аляска Университетінің Фэрбенкс қаласындағы тәжірибелік жұмыстарда "Аляскадағы қатып қалған көлдің лайынан" алынған психофильдерді қолданатын 1000 литрлік дигестор күніне 200-300 литр метан өндірді, бұл жылы климаттағы дигесторлардың өнімділігінің шамамен 20-30 пайызын құрайды.

Қауіптері

Биогаздан пайда болатын ауаның ластануы табиғи газға ұқсас, себебі метан (биогаздың негізгі құрамы) энергия көзі ретінде қолданылғанда тұтанғанда, көмірқышқыл газы түзіледі, ол парниктік газ болып табылады (осы теңдеумен сипатталғандай: + 2 → + 2). Токсикалық күкірттектің болуы қосымша қауіп тудырады және ауыр жазатайым оқиғаларға себеп болған. Күймеген метанның шығуы да қосымша қауіпті құрайды, өйткені метан – өте күшті парниктік газ. Бір объектіде метанның 2%-ына дейін шығуы мүмкін. Биогаз бір бөлік биогаз бен 8–20 бөлік ауа қоспасында жарылғыш болуы мүмкін. Жөндеу жұмыстарын жүргізу үшін бос биогазды өңдегіш құрылғыға кіргенде ерекше қауіпсіздік шараларын сақтау қажет. Биогаз жүйесінде вакуум (теріс қысым) болмауы өте маңызды, себебі ол жарылысқа алып келуі мүмкін. Газдың қысымының төмендеуі, газдың көп мөлшерін шығарып тастау немесе ағып кету нәтижесінде пайда болуы мүмкін; Осы себепті биогазды қысымды өлшеуішпен өлшенген су бағанасының бір дюймінен төмен қысымда пайдалануға болмайды. Биогаз жүйесінде иіс тексерулерін үнемі жүргізу керек. Егер биогаздың иісі сезілсе, терезелер мен есіктерді дереу ашу керек. Егер өрт шықса, биогаз жүйесінің кіреберіс клапаны арқылы газды тоқтату керек.

Қоқыс тастау газы

Қоқыс полигоны газы биогаз сияқты, анаэробты жағдайда ылғалды органикалық қалдықтардың ыдырауынан пайда болады. Қалдықтар жабылып, үстіне жиналатын материалдың салмағымен механикалық түрде қысымға ұшыратылады. Бұл материал оттегімен қатынастың алдын келеді, соның нәтижесінде анаэробты микроорганизмдер өркендейді. Газ жиналмаса, биогаз жинақталып, атмосфераға бірте-бірте шығарылады. Қоқыс полигонынан бақылаусыз шығатын газ қауіпті, себебі ол полигондан шығып, оттегімен араласқанда жарылысқа ұшырауы мүмкін. Жарылыс шегінің ең төменгі деңгейі 5% метан, ал ең жоғарғысы 15% метанды құрайды. Биогаздағы метан көмірқышқыл газынан 28 есе күшті жылу эффектісіне ие. Сондықтан атмосфераға таралатын, бақыланбайтын газ жаһандық жылынудың салдарына елеулі үлес қосуы мүмкін. Бұған қоса, қоқыс полигоны газындағы ұшпалы органикалық қосылыстар фотохимиялық тұманның пайда болуына себеп болады.

Техникалық

Биохимиялық оттегінің қажеттілігі (BOD) – биодигестерде қолданылатын материалдың үлгісіндегі органикалық заттарды ыдыратуға қажетті, аэробалық микроорганизмдерге керекті оттегі мөлшері. Сұйық шығарылымның BOD көрсеткіші биодигестерден күндізгі энергия шығынын есептеуге мүмкіндік береді. Биодигестерлермен байланысты тағы бір термин – ағынды судың ластану деңгейі, ол биогаз көзінің бір бірлігіне шаққандағы органикалық материал мөлшерін көрсетеді. Бұл өлшемнің әдеттегі бірлігі – мг ЖТД/литр. Мысалы, Панамада ағынды судың ластану деңгейі 800-1200 мг ЖТД/литр аралығында болуы мүмкін. 1 кг қолданылған ас үй биоқалдықтарынан 0,45 м³ биогаз алуға болады. Тұрмыстық биологиялық қалдықтарды жинау құны тоннасына шамамен 70 евроны құрайды.

Құрамы

+ Биогаздың типтік құрамы Құрамы Көлем бойынша пайыздық үлесі Метан 50–80 Көмірқышқыл газы 15–50 Азот 0–10 Сутегі 0–1 Күкірт сутегі H2S 0–0.5 Оттегі 0–2.5 Дереккөзі: www.kolumbus.fi, 2007

Биогаздың құрамы субстраттың құрамына, сондай-ақ анаэробты реактордағы жағдайларға (температура, pH және субстрат концентрациясына) байланысты өзгереді. Полигон газында метанның концентрациясы әдетте 50% шамасында болады. Қалдықтарды өңдеудің жаңа технологиялары 55–75% метанды биогаз өндіре алады, ал еркін сұйықтығы бар реакторларда газды орнында тазалау техникаларын қолдану арқылы метанды 80–90% дейін арттыруға болады. Биогаз өндірілген кезде су буымен бірге шығады. Су буының көлемдік үлесі биогаз температурасына байланысты; өлшенген газ көлемін су буының мөлшеріне және жылулық кеңеюге түзету қарапайым математикалық есептеулер арқылы оңай жасалады, нәтижесінде құрғақ биогаздың стандартталған көлемі алынады. Типтік биодигесторға 1000 кг (жасыл салмақ) енгізілген материал үшін жалпы қатты заттар ылғал салмақтың 30% құрауы мүмкін, ал ұшқыш суспензиялы қатты заттар жалпы қатты заттардың 90% құрауы мүмкін. Ақуыздар – ұшқыш қатты заттардың 20%, көмірсулар – 70%, ал майлар – 10% құрайды.

Күкірт қосылыстары

Уытты және жағымсыз иісі бар Сутек сульфиді (H2S) биогазда ең көп кездесетін ластаушы зат, бірақ басқа күкірт қосылыстары, мысалы тиолдар да болуы мүмкін. Биогаз ағынында қалған сутек сульфиді коррозиялық әсер етеді, ал жану кезінде күкірт диоксиді мен күкірт қышқылы түзіледі, олар да коррозиялық және қоршаған ортаға зиянды заттар.

Қоқыстан алынған биогаздың пайдасы

Метанның жоғары деңгейі, малдың күңкіреті анаэробты жағдайда сақталғанда пайда болады. Сақтау кезінде және малдың күңкіреті жерге сіңірілген кезде, денитрификация процесінің қосалқы өнімі ретінде азот оксиді де түзіледі. Азот оксиді (N2O) көмірқышқыл газынан 320 есе күшті, ал метан көмірқышқыл газынан 25 есе күшті. Малдың күңкіретін анаэробты ферментация арқылы метан биогазына айналдырса, АҚШ-тағы миллиондаған ірі қара мал 100 миллиард киловатт-сағат электр энергиясын өндіре алады, бұл АҚШ-тағы миллиондаған үйлерді қуатпен қамтамасыз етуге жеткілікті. Бір сиыр бір күнде 3 киловатт-сағат электр энергиясын өндіруге жететін күңкірет шығарады. Бұдан әрі, малдың күңкіретін метан биогазына айналдыру арқылы, оның ыдырауына жол бермеу арқылы, жаһандық жылыну газдары 99 миллион метрикалық тоннаға немесе 4%-ға дейін азаюы мүмкін.

Қолданбалар

Биогазды кәріздік станцияларда электр энергиясын өндіруге, сондай-ақ жылу-электр станциясының газ қозғалтқышында пайдалануға болады, онда қозғалтқыштан шығатын ысыраптық жылу дигестерді қыздыруға, тамақ пісіруге, үйді қыздыруға, суды қыздыруға және өндірістік процестерді қыздыруға ыңғайлы түрде қолданылады. Биогаз қысылған жағдайда, көлік құралдарында қолданылатын қысылған табиғи газды алмастыра алады, ішкі жану қозғалтқыштарын немесе отын жасушаларын қуаттандыруға мүмкіндік береді және бұл жағдайда, ондағы жылу-электр станцияларындағы әдеттегі пайдаланудан гөрі көмірқышқыл газының шығарылуын әлдеқайда тиімді түрде азайтады.

Биогазды жаңарту

Азықтандырудан алынған шикі биогаз шамамен 60% метан және 39% көмірқышқыл газынан тұрады, сондай-ақ H2S-тың аздаған мөлшері бар: ол машиналарда пайдалануға жарамсыз. Тек H2S-тың коррозиялық қасиеті ғана механизмдерді бүлдіруге жеткілікті. Биогаздағы метанды биогазды жаңарту арқылы табиғи газ стандартындай етіп концентрациялауға болады, ол өзі тазалау процесінен өтуі тиіс және биометанға айналады. Егер жергілікті газ желісі рұқсат етсе, биогаз өндіруші өз тарату желілерін пайдалана алады. Газ құбырға беруге лайықты болу үшін өте таза болуы керек және тарату желісі қабылдауы үшін дұрыс құрамда болуы тиіс. Көмірқышқыл газы, су, сутек күкірті және бөлшектер болған жағдайда, оларды жою қажет. Бұған қоса, биогазды жаңарту үшін мембраналық бөлу технологиясын қолдану артып келеді, және Еуропа мен АҚШ-та бірнеше зауыттар жұмыс істеп тұр. Ең көп тараған әдіс – сумен шаю, онда жоғары қысымды газ бағанға жіберіледі, онда көмірқышқыл газы және басқа да іздік элементтер газға қарсы ағынмен төгілетін сумен тазартылады. Бұл жүйе 98% метан береді, ал өндірушілер жүйедегі метанның ең көп 2% жоғалуын кепілдейді. Биогазды жаңарту жүйесін іске қосу үшін газ түріндегі жалпы энергия өндірісінің шамамен 3-6% қажет.

Биогазды газ желісіне енгізу

Газ желісіне инъекциялау – биогазды метан желісіне (табиғи газ желісіне) енгізу. Микрокombиналды жылу және электр энергиясын өндіру технологиясының дамуына дейін биогаз электр станцияларында өндірілген энергияның үштен екісі жоғалған (жылу түрінде). Газды желі арқылы тұтынушыларға тасымалдау арқасында энергияны орынды өндіруге пайдалануға болады, бұл энергияны тасымалдаудағы шығындарды азайтады. Табиғи газ тасымалдау жүйелеріндегі энергия жоғалтуы 1%-дан 2%-ға дейін, ал электр энергиясы тасымалдау жүйелерінде 5%-тан 8%-ге дейін жетеді. Газ желісіне жіберілгенге дейін биогаз тазарту процесінен өтеді, оның нәтижесінде табиғи газ сапасына жеткізіледі. Тазарту процесінде газ желісіне және соңғы пайдаланушыларға зиян келтіруі мүмкін іздік элементтер алынып тасталады.

Көліктегі биогаз

Егер шоғырландырылып, сығымдалса, көлік құралдарында тасымалдауға болады. Қысылған биогаз Швецияда, Швейцарияда және Германияда кеңінен қолданыла бастады. Биогазбен жүретін пойыз, "Биогазтағайт Аманда" (Biogaståget Amanda) деген атпен, 2005 жылдан бері Швецияда пайдалануда. Биогаз автомобильдерге қуат береді. 1974 жылы британдық "Жаңғақтай тәтті" (Sweet as a Nut) атты деректі фильмі шошқа тыңаймасынан биогаз өндіру процесін егжей-тегжейлі көрсетіп, оның арнайы бейімделген жану қозғалтқышына қалай отын берілетінін баяндады. 2007 жылы әлемде, көбінесе Еуропада, шамамен 12 000 көлік жақсартылған биогазбен қамтамасыз етілді. Газ турбиналары сияқты басқа да ішкі жанатын қозғалтқыштар биогазды электр энергиясына және жылуға айналдыруға жарамды. Дигестат – биогазға айналмаған қалған бейорганикалық заттар. Оны ауыл шаруашылығында тыңайтқыш ретінде қолдануға болады. Биогаз ауыл шаруашылығы қалдықтарынан биогаз өндіру және жылу-электр станциясында (ЖЭС) жылу мен электр энергиясын бірге өндіру жүйесінде отын ретінде пайдаланылуы мүмкін. Жел және күн энергиясы сияқты басқа жасыл энергия көздерінен айырмашылығы, биогаз қажет болғанда жылдам қолжетімді. Биогазды отын ретінде пайдаланғанда, жаһандық жылыну әлеуені айтарлықтай төмендетуге болады. Дегенмен, биогаздың қышқылдану және эвтрофикациялау әлеуені дәстүрлі жанар-жағармайға қарағанда 25 және 12 есе жоғары. Бұл әсерді дұрыс шикізаттарды қолдану, дигестерлерді жабық сақтау және қашып кеткен материалдарды қайтарудың жақсартылған техникаларын пайдалану арқылы азайтуға болады. Жалпы алғанда, нәтижелер биогазды пайдаланудың дәстүрлі жанар-жағармайға қарағанда көптеген зиянды әсерлерді едәуір азайтуға мүмкіндік беретінін көрсетеді. Жүйеге енгізілген кезде қоршаған ортаға келтірілетін зиян мен парниктік газдар шығарылымы арасындағы тепе-теңдікті ескеру қажет.

Технологиялық жетістіктер

NANOCLEAN сияқты жобалар қазіргі таңда органикалық қалдықтарды өңдеу процесінде темір оксидінің нанобөлшектерін қолдану арқылы биогазды тиімдірек өндірудің жаңа әдістерін жасап дамытуда. Бұл әдіс биогаз өндірісін үш есеге арттыра алады.

Биогаз және санитарлық тазалық

Фекальды шлам – жергілікті санитарлық жүйелердің өнімі. Жиналғаннан және тасымалданғаннан кейін фекальды шламды қалыпты тазарту станциясында каналызация суымен бірге өңдеуге болады, немесе оны жеке фекальды шламды өңдеу станциясында өңдеуге болады. Фекальды шламды компосттау немесе анаэробтық ыдырату жүйесінде органикалық қатты қалдықтармен бірге өңдеуге болады. Фекальды шламды өңдеу кезінде анаэробтық ыдырату арқылы биогаз өндірілуі мүмкін. Экскременттерді тиімді басқару және фекальды шламнан биогаз өндіру арқылы оларды бағалау, нашар басқарылатын экскременттердің салдарынан туындайтын су арқылы жұғатын аурулар және су мен қоршаған ортаның ластануы сияқты мәселелерді азайтуға көмектеседі. Ресурстарды қалпына келтіру және қайта пайдалану (RRR) – CGIAR Су, жер және экожүйелер зерттеу бағдарламасының (WLE) суды, қоректік заттарды және энергияны тұрмыстық және агроөнеркәсіптік қалдық ағындарынан қауіпсіз қалпына келтіруге бағытталған қолданбалы зерттеулермен айналысатын ішкі бағдарламасы. Олар қалдықтарды энергияға айналдырудың қаржылық тұрғыдан тиімді және санитария, денсаулық сақтау және қоршаған орта мәселелерін шешуге көмектесетініне сенімді.

Еуропалық Одақ

Еуропалық Одақта қалдықтарды басқару және полигонды сақтандыруға қатысты заңнама бар, ол Полигон директивасы деп аталады. Ұлыбритания және Германия сияқты елдерде фермерлерге ұзақ мерзімді кіріс және энергия қауіпсіздігін қамтамасыз ететін заңдар күшіне енді. ЕО биогазбен жұмыс істейтін ішкі жану қозғалтқыштарында жануды оңтайландыру үшін жеткілікті газ қысымы болуын міндеттейді, ал Еуропалық Одақта 2014/34/EU (бұрынғы 94/9/ЕО) Еуропалық директивасына сәйкес құрастырылған ATEX центробектік желдеткіш құрылғылары міндетті болып табылады. Мысалы, Combimac, Meidinger AG немесе Witt & Sohn AG сияқты центробектік желдеткіш құрылғыларын 1-ші және 2-ші аймақтарда пайдалануға болады.

Америка Құрама Штаттары

Құрама Штаттарда қоқыс полигоны газындағы ұшқыш органикалық заттар (VOC) болғандықтан, оған қарсы заңдар қабылданалды. АҚШ-тың Таза ауа туралы заңы және Федералды ережелер кодексінің 40-тарауы (CFR) қоқыс полигонының иелерінен метан емес органикалық қосылыстардың (NMOC) шығарылатын мөлшерін есептеуді талап етеді. Егер есептелген NMOC шығарылымы жылына 50 тоннадан асса, полигон иесі газды жинап, оны тазарту арқылы NMOC-ты жоюға міндетті. Көбінесе бұл оны жағуды білдіреді. Қоқыс полигондарының шалқары орналасуына байланысты, газ есебінен электр энергиясын өндіру экономикалық тұрғыдан тиімді болмайды. Анаэробтық дигестор жүйелерін дамытуға қолдау көрсететін түрлі гранттар мен несиелер бар. Американың ауылдық энергия бағдарламасы биогаз жүйелері үшін несиелік қаржыландыру мен гранттық қаржыландыруды ұсынады, сондай-ақ Қоршаған ортаны сапаландыруға ынталандыру бағдарламасы, Консервациялық басқару бағдарламасы және Консервациялық несие бағдарламасы да қолдау көрсетеді.

Америка Құрама Штаттары

Биогаздың көптеген пайдалы қасиеттері бар, сондықтан ол энергияның танымал түріне айналып, АҚШ-та жиі қолданыла бастады. 2003 жылы АҚШ "қоқыс полигоны газынан" алынған энергияны тұтынып, бұл АҚШ-тың табиғи газ тұтынымының шамамен 0,6% құрады. АҚШ-та сиырдың тыңайтқышынан алынған метан биогазы сынақтан өтуде. 2008 жылғы "Science and Children" журналында жарияланған зерттеуге сәйкес, сиырдың тыңайтқышынан алынған метан биогазы Америкадағы миллиондаған үйлерді қуаттандыруға жеткілікті 100 миллиард киловатт-сағат энергия өндіруге мүмкіндік береді. Бұдан әрі, метан биогазы 99 миллион тонна парниктік газ шығарындыларын азайтуға болады, бұл АҚШ-та өндірілетін парниктік газдардың шамамен 4% құрайды. Американдық биогаз кеңесінің мәліметінше, 2021 жылы фермалық дигестерлердің саны 21% артты. Вермонт штатында сүт фермаларында өндірілген биогаз CVPS Cow Power бағдарламасына қосылды. Бағдарлама бастапқыда Central Vermont Public Service Corporation компаниясымен ерікті тариф ретінде ұсынылған, ал қазір Green Mountain Power компаниясымен біріккеннен кейін GMP Cow Power бағдарламасы болып өзгерді. Тұтынушылар электр энергиясы үшін қосымша төлем жасауға құқылы, ал бұл төлем бағдарламаға қатысатын шаруашылықтарға тікелей беріледі. Вермонт штатының Шелдон қаласында Green Mountain Dairy компаниясы Cow Power бағдарламасы аясында жаңартылатын энергиямен қамтамасыз етіп келеді. Бұл ферманың иелері, Билл және Брайан Роуэлл ағайындар, сүт фермаларында тыңайтқышпен жұмыс істеудегі қиындықтарды – тыңайтқыш иісі және жануарларды азықтандыруға қажетті дақылдарға қоректік заттардың жетіспеушілігін шешуді көздеді. Олар 950 сиырдың қалдықтарын қайта өңдеу үшін анаэробтық дигестер орнатты, нәтижесінде жаңартылатын энергия, арақ шаңын алмастыратын төсек және өсімдіктерге пайдалы тыңайтқыш алынды. Энергия және экологиялық сипаттамалар GMP Cow Power бағдарламасына сатылады. Роуэллдер жүргізетін жүйе орташа есеппен 300-350 үйді қуаттандыруға жеткілікті электр энергиясын өндіреді. Генератордың қуаты шамамен 300 киловаттқа жетеді. Техас штатының Херефорд қаласында сиырдың тыңайтқышы этанол электр стансасын қуаттандыру үшін қолданылады. Метан биогазына көшу арқасында этанол электр станциясы күніне 1000 баррель мұнайды үнемдеді. Жалпы алғанда, электр станциясы тасымалдау шығындарын азайтып, биогазға негізделген болашақ электр станциялары үшін көптеген жұмыс орындарын ашады. Канзас штатының Оукли қаласында орналасқан этанол зауыты Солтүстік Америкадағы ең ірі биогаз объектілерінің бірі болып саналады және жемшөп, коммуналдық органикалық қалдықтар мен этанол зауытының қалдықтарын пайдалану арқылы қазандықтарға жылу өндіру үшін интеграцияланған тыңайтқыш пайдалану жүйесін (IMUS) қолданады. Зауыт толық қуаттылықпен жұмыс істегенде этанол мен метанол өндірісінде қолданылатын қазба отынның 90% -ын алмастыруы күтілуде. Калифорнияда Southern California Gas Company биогазды қолданыстағы табиғи газ құбырларына араластыруды жақтады. Алайда, Калифорния штатының лауазымды тұлғалары биогазды "авиация, ауыр өнеркәсіп және ұзақ қашықтыққа жүк тасымалдау сияқты экономиканың электрлендіруге қиын салаларында тиімдірек қолдануға болады" деген пікірде.

Еуропа

Еуропаның даму деңгейі әртүрлі. Германия, Австрия, Швеция және Италия сияқты елдер биогазды пайдалануда жоғары деңгейде жеткен, ал континенттің қалған бөлігінде, әсіресе Шығыс Еуропада, осы жаңартылатын энергия көзінің мол әлеуеті бар. MT Energie – жаңартылатын энергия саласында жұмыс істейтін, биогаз технологияларымен айналысатын неміс компаниясы. Әр түрлі заңнамалық базалар, білім беру жүйелері және технологияның қолжетімділігі осы пайдаланылмаған әлеуеттің басты себептерінің қатарында. Биогазды одан әрі дамытудағы тағы бір қиындық – қоғамның оған деген жағымсыз көзқарасы. 2009 жылдың ақпан айында Еуропалық биогаз қауымдастығы (EBA) Еуропадағы тұрақты биогаз өндірісі мен қолдануын ілгерілету мақсатында Брюссельде коммерциялық емес ұйым ретінде құрылды. EBA стратегиясы үш басымдыққа бағынады: биогазды Еуропаның энергия жиынтығының маңызды бөлігі ретінде орнықтыру, газдық әлеуетті арттыру үшін шаруашылық қалдықтарын бастапқыда бөлуді қолдау және көлік құралдары үшін отын ретінде биометан өндірісін демеу. 2013 жылдың шілдесінде оның Еуропаның 24 елінен 60 мүшесі болды.

Ұлыбритания

2013 жылдың қыркүйегіне қарай, Ұлыбританияда 130-ға жуық кәріздік су емес биогаз станциясы бар. Көбісі фермаларда орналасқан, ал кейбір үлкен объектілер фермадан тыс жерде орналасып, азық-түлік және тұтыну қалдықтарын қабылдайды. 2010 жылдың 5 қазанында биогаз алғаш рет Ұлыбританияның газ құбыры желісіне жіберілді. Оксфордширдегі 30 000-нан астам үйден шыққан кәріздік су Дидкот кәріздік су тазарту станциясына жіберіледі, онда ол биогаз өндіру үшін анаэробтық дигесторда өңделеді, содан кейін шамамен 200 үйге газ жеткізу үшін тазартылады. 2015 жылы Green Energy компаниясы Ecotricity үш желілік инъекциялық дигесторлер салу жоспарларын жариялады.

Италия

Италияда биогаз өнеркәсібі 2008 жылы тиімді тарифтер енгізілгеннен кейін бастау алды. Кейіннен оларға премиялық тарифтер қосылды, бірақ өнімдер мен шаруашылық қалдықтарына басымдық берілгендіктен 2012 жылдан бері биогаз өндірісі мен одан алынатын жылу және электр энергиясының өсуі тоқтап қалды. 2018 жылдың қыркүйегіне қарай Италияда 200-ден астам биогаз станциясы бар, олардың жалпы қуаты шамамен 1,2 ГВт құрайды.

Германия

Германия – Еуропадағы ең ірі биогаз өндіруші және биогаз технологиясы бойынша нарық көшбасшысы. 2010 жылы ел бойынша 5 905 биогаз станциясы жұмыс істеді: Төменгі Саксония, Бавария және шығыс федералды штаттар – негізгі аймақтар. Осы станциялардың көпшілігі электр энергиясын өндіруге қолданылады. Әдетте, биогаз станциялары биометанды жағу арқылы электр энергиясын өндіретін жылу-электр станциясымен (ЖЭС) тікелей байланысты. Электр қуаты қоғамдық электр желісіне жіберіледі. 2010 жылы осы станциялардың жалпы орнатылған электр қуаты 2 291 МВт құрады. Германияда биогаз негізінен энергия дақылдары мен мал қоқысын бірге ферментациялау арқылы өндіріледі (бұл «NawaRo» деп аталады, бұл «nachwachsende Rohstoffe» – жаңаруға қабілетті шикізаттар сөзінің аббревиатурасы). Басты дақыл – жүгері. Биогаз өндіру үшін органикалық қалдықтар, өнеркәсіптік және ауыл шаруашылығы қалдықтары, мысалы, тамақ өнеркәсібінің қалдықтары да қолданылады. Осы тұрғыдан алғанда, Германиядағы биогаз өндірісі Ұлыбританиядан едәуір өзгеше, онда көмбеден алынатын биогаз басым. 2000 жылы Электр энергиясын беру туралы заң Жаңаруға қабілетті энергия көздері туралы заңмен (ЖЭКЗ) алмастырылды. Бұл заң өндірілген электр энергиясы үшін 20 жылға дейін белгілі бір мөлшерде өтемақы беруге кепілдік берді. Шамамен 8 цент/кВт·сағ құрайтын бұл мөлшерлеме фермерлерге энергия жеткізушілерге айналуға және қосымша табыс көзін алуға мүмкіндік берді. 2007 жылы Германия үкіметі «Интеграцияланған климат және энергия бағдарламасы» арқылы климаттың өзгеруі мен мұнай бағасының өсуіне қарсы тұру үшін жаңаруға қабілетті энергиямен жабдықтауды жақсартуға одан әрі күш салуға және қолдау көрсетуге ниетті екенін мәлімдеді. Жаңаруға қабілетті энергияны үнемі дамыту тенденциясы биогаз өндірісіне де әсер ететін жаңаруға қабілетті энергиямен жабдықтауды басқару және ұйымдастыруда бірқатар қиындықтар тудырады. Бірінші байқалатын қиындық – биогаз электр қуатын тұтынудың жоғары деңгейі. 2011 жылы Германияда биогаз өндіруге арналған энергия дақылдары шамамен 800 000 гектар жерді пайдаланды. Ауыл шаруашылығы жерлеріне деген бұл жоғары сұраныс бұрыннан болмаған азық-түлік өнеркәсібімен жаңа бәсекелестікті тудырады. Сонымен қатар, ауылдық аймақтарда экономикалық, саяси және азаматтық тұрғыдан әртүрлі жаңа ойыншылармен жаңа өндірістер мен нарықтар құрылды. Олардың ықпалы мен әрекеттерін осы жаңа энергия көзі ұсынатын барлық артықшылықтарды пайдалану үшін басқару қажет. Егер тиімді басқару қамтамасыз етілсе, биогаз Германияның жаңаруға қабілетті энергиямен жабдықталуында маңызды рөл атқарады. Мөлшері мен орналасқан жеріне байланысты, кірпіштен салынған тұрақты күмбезді биогаз станциясын Азия елдерінде 300-500 АҚШ долларына, ал Африка елдерінде 1400 АҚШ долларына дейін инвестиция салып, ауылдық үйдің ауласына орнатуға болады. Жоғары сапалы биогаз станциясына минималды техникалық қызмет көрсету қажет, ол 15-20 жыл бойын үлкен проблемаларсыз және қайта инвестицияларсыз газ өндіре алады. Пайдаланушы үшін биогаз таза тамақ пісіру энергиясын қамтамасыз етеді, үй ішіндегі ауаның ластануын азайтады және дәстүрлі биомассаны жинауға жұмсалатын уақытты қысқартады, әсіресе әйелдер мен балалар үшін. Шламы – ауыл шаруашылығы өнімділігін арттыра алатын таза органикалық тыңайтқыш. Энергия – қазіргі қоғамның маңызды бөлігі және әлеуметтік-экономикалық дамудың маңызды көрсеткіштерінің бірі болып табылады. Технологиядағы жетістіктерге қарамастан, дамушы елдердің ауылдық аймақтарындағы үш миллиардқа жуық адам әлі де тамақ пісіру үшін отын, егін қалдықтары және мал қоқысы сияқты биомасса ресурстарын дәстүрлі пештерде жағу арқылы энергия қажеттіліктерін қамтамасыз етеді. Отандық биогаз технологиясы әлемнің көптеген елдерінде, әсіресе Азияда дәлелденген және қалыптасқан технология болып табылады. Бұл өңірдегі бірнеше елдер, мысалы, Қытай мен Үндістан, отандық биогаз бойынша ірі бағдарламаларды іске қосты. Нидерландтың даму ұйымы (SNV) жергілікті компаниялар тұрмыстық биогаз станцияларын сататын, орнататын және қызмет көрсететін коммерциялық тұрғыдан тиімді тұрмыстық биогаз секторларын құруға бағытталған тұрмыстық биогаз саласындағы ұлттық бағдарламаларды қолдайды. Азияда SNV Непал, Вьетнам, Бангладеш, Бутан, Камбоджа, Пәкістан және Индонезияда, ал Африкада – Руанда, Сенегал, Буркина-Фасо, Эфиопия, Танзания, Уганда, Кения, Бенин және Камерун елдерінде жұмыс істейді. Оңтүстік Африкада жиналмалы биогаз жүйесі өндіріліп сатылады. Басты ерекшелік – қондырғыны орнату үшін аз білік қажет және шынжырлау резервуары алдын ала дайын пластиктен жасалғандықтан, орнату жылдамырақ.

Үндістан

Үндістанда биогаз дәстүрлі түрде сүт мал қоқысынан алынатын мал азығы ретінде қолданылып келген. Соңғы 2-3 онжылдықта ауылдық энергия қауіпсіздігіне баса назар аударатын ғылыми-зерттеу ұйымдары жүйелерді жетілдіріп, «Динабанду» моделі сияқты жаңа, тиімді және төмен құнмен жасалатын жобаларды құрастырды. Динабанду моделі – Үндістанда кең таралған жаңа биогаз өндіру моделі. (Динабанду сөзі «құдайдан қорғауға мұқтаждардың досы» деген мағынаны білдіреді.) Бұл қондырғының сыйымдылығы әдетте 2-3 куб метрді құрайды. Ол кірпіштен немесе темір-бетон қоспасынан салынады. Үндістанда кірпіштен жасалған модель темір-бетон модельге қарағанда сәл қымбат; алайда, Үндістанның Жаңа және жаңартылатын энергия министрлігі әрбір модельге белгілі бір мөлшерде субсидия ұсынады. Биогаз, негізінен метан/табиғи газ болып табылады, сонымен қатар ауыл шаруашылығындағы мал, құс және балық азыратын ақуызға толы жемді экономикалық тұрғыдан тиімді өндіруге қолданылады. Бұл үшін Methylococcus capsulatus бактерияларын өсіруге аз көлемде жер мен су жеткілікті. Осы қондырғылардан шығатын көмірқышқыл газын тропикалық елдерде, мысалы, Үндістанда балдыр шаруашылығында арзан бағамен балдыр майы мен спирулина өндіруге пайдалануға болады, бұл болашақта шикі мұнайдың басты орнын басады. Үкімет ауыл шаруашылығы қалдықтарын немесе биомассаны ауылдық экономиканы көтеру және жұмыс орындарын құру үшін тиімді пайдалану мақсатында көптеген бағдарламаларды іске асырып жатыр. Бұл қондырғылар жеуге жарамсыз биомассаны немесе жеуге жарамды биомасса қалдықтарын судың ластануына және парниктік газдардың шығарылуына жол бермей, жоғары құнды өнімдерге айналдырады. Сұйытылған мұнай газы (СМГ) – қалалық Үндістанда тамақ пісіруге қолданылатын негізгі отын көзі және оның бағасы әлемдік отын бағаларымен бірге өсуде. Сондай-ақ, үкіметтердің СМГ-ні отандық тамақ пісіру отыны ретінде қолдауға бағытталған үлкен субсидиялары қаржылық ауыртпалыққа айналды, бұл биогазды қалалық мекемелерде тамақ пісіруге қолданылатын балама отын ретінде қарастыруға жаңаша көзқарас тудырды. Бұл RCC және цементтік құрылымдарға қарағанда жылдам орнатылатын модульдік дигестерді әзірлеуге әкелді. Биоуржа процесі сияқты процестік технологияларға жаңаша назар аудару Үндістанда орташа және ірі ауқымды анаэробтық дигестердің СМГ-ге балама ретіндегі әлеуетін арттырды. Үндістанда, Непалда, Пәкістанда және Бангладеште мал қоқысынан анаэробтық қорыту арқылы өндірілетін биогаз «гобар газы» деп аталады; мұндай қондырғылар Үндістанда 2 миллионнан астам, Бангладеште 50 мың, ал Пәкістанда, әсіресе Солтүстік Пенджабта мыңдаған үй шаруашылықтарында бар, себебі мал шаруашылығы өте дамыған. Дигестер – бетоннан жасалған, құбырмен қосылған, ауа өткізбейтін дөңгелек шұңқыр. Мал қоқысы әдетте мал қорасынан тікелей шұңқырға жіберіледі. Шұңқырға қажетті мөлшерде ағынды су құйылады. Газ құбыры басқару клапандары арқылы ас үйдің пешіне қосылады. Бұл биогазды жағу кезінде иіс немесе түтін өте аз шығады. Оның оңай орнатылуы және ауылдарда қолданылатын арзан шикізаттардың болуы оны ауылдық қажеттіліктер үшін ең экологиялық таза энергия көзіне айналдырады. Осы жүйелердің бір түрі – Sintex Digester. Кейбір жобаларда биогаз қондырғысынан шығатын шламды компост ретінде пайдалану үшін оны жақсарту үшін вермикультура қолданылады. Пәкістанда «Ауылдық қолдау бағдарламалар желісі» «Пәкістанның ішкі биогаз бағдарламасы» аясында 5360 биогаз қондырғысын орнатып, 200-ден астам құрылысшыларды технология бойынша оқытып, Пәкістанда биогаз секторын дамытуды мақсат етеді. Непалда мемлекет үйге биогаз қондырғысын салуға субсидия қарастырады.

Қытай

Кем дегенде 2023 жылға қарай Қытай әлемдегі ең ірі биогаз өндіруші және ең ірі тұтынушы болып табылады. Қытайлықтар биогазды қолдануды 1958 жылдан бері тәжірибелеп келеді. 1970 жылдар шамасында Қытай ауыл шаруашылығын тиімді ету мақсатында 6 миллионға жуық биогаз қондырғысын орнатқан. Соңғы жылдары технология үлкен өсім көрсетіп келеді. Бұл ауыл шаруашылығы қалдықтарынан биогаз өндірудің бастапқы дамуы болып табылады. Қытайдағы ауылдық биогаз құрылысының даму тенденциясы артып келеді. Қарқынды экономикалық даму және Қытайдағы қалың тұман салдарынан энергиямен қамтамасыз етудің экспоненциалды өсуі биогазды ауылдық аймақтар үшін экологиялық таза энергияға айналдырды. Хэбэй провинциясының Цинь ауданында биогаз өндіру үшін негізгі материал ретінде егін шөптерін пайдалану технологиясы дамып келеді. 2007 жылға дейін Қытайда 26,5 миллион биогаз зауыты болды, олар 10,5 миллиард текше метр биогаз өндірді. 2010 жылы биогаздың жылдық өндірісі 248 миллиард текше метрге жетті. Қытай үкіметі ауылдық биогаз жобаларын қолдап, қаржыландырып келді. 2023 жылға қарай 30 миллионнан астам қытайлық шаруа отбасы биогаз қондырғыларын пайдаланады.

Қазақстан

Замбияның астанасы Лусакада екі миллион адам тұрады, олардың жартысынан астамы қала шетіндегі аймақтарда қоныстанған. Бұл халықтың көп бөлігі жылына шамамен 22 680 тонна фекальдық шламды құрайтын шұңқырлы дәретханаларды пайдаланады. Бұл шлам тиімсіз басқарылады: пайда болған фекальдық шламының 60% астамы тұрғын үй ортасында қалып, осылайша қоршаған орта мен халық денсаулығына қауіп келтіреді. 1980 жылдардың өзінде биогазды зерттеу және енгізу жұмыстары басталғанмен, Замбия Сахара төңкерінен оңтүстік Африка аймағында биогазды қабылдау және пайдалану бойынша артта қалды. Энергияны тамақ пісіру және жарықтандыру үшін малдың тыңайтқышы мен егін қалдықтары қажет. Биогазға қатысты қаржыландырудың жеткіліксіздігі, саясаттың, нормативтік құқықтық базаның және стратегиялардың болмауы, инвесторлар үшін қолайсыз ақша-кредит саясаты, білікті мамандардың жетіспеуі, басшылардың, қаржы институттарының және халықтың биогаз технологиясының артықшылықтары туралы хабардарлығының төмендігі, жергілікті халықтың мәдени және дәстүрлі көзқарастарына байланысты өзгеріске қарсылық, биогаз қондырғыларын орнату мен күтіп-ұстаудың жоғары құны, ғылыми-зерттеу және әзірлемелердің жеткіліксіздігі, орнатылған қондырғыларды дұрыс басқармау және бақылаудың жоқтығы, көміртегі нарығының күрделілігі, ынталандырулар мен әлеуметтік теңдіктің жоқтығы – Замбиядағы отандық биогаз өндірісін дамыту мен тұрақты енгізуге кедеріс келтіретін мәселелердің қатарында.

Қоғам және мәдениет

1985 жылғы австралиялық "Mad Max Beyond Thunderdome" фильміндегі апокалиптикалық елді мекен – Бартер қалашығы шошқа шаруашылығы негізіндегі орталық биогаз жүйесімен қамтамасыз етіледі. Метан электр энергиясын ғана емес, Бартердің көліктерін де қуаттандырады. 1940 жылдардың басында жазылған "Сиыр қалашығы" атты туынды, сиыр тыңайтқышының үстіне салынған қаланың ауыр жағдайын және осының салдарынан пайда болған метан биогазының тудырған қиындықтарын талқылайды. Қала сыртынан келген инженер Картер МакКормик, осы газды қаланы құлатпай, қуаттандыруға пайдалану жолын табу үшін жіберіледі. Қазіргі заманғы биогаз өндірісі жаңа технологияларды дамытуға негізделіп, білікті жұмыс орындарына жаңа мүмкіндіктер ашады.