Биогаз и свалочный газ как источники возобновляемой энергии в Республике Беларусь

Энергетическая политика Республики Беларусь направлена на снижение потребления углеводородного сырья и укрепление национальной энергетической безопасности. Стратегической задачей отмечено максимальное вовлечение в топливно-энергетический баланс, помимо атомной энергии, собственных топливно-энергетических ресурсов, включая возобновляемые источники энергии (ВИЭ). Развитие ВИЭ способствует декарбонизации хозяйственной деятельности. Ресурсный потенциал получения биогаза в Республике Беларусь с учетом динамики образования органического сырья составляет 3,265 млн т у. т. в год, что намного выше аналогичных показателей для других местных видов топлива. В стране биогаз получают влажной и сухой ферментацией. Влажную ферментацию используют для получения биогаза из органических отходов животноводства (вторичной биомассы), которые содержат высокую влажную фракцию – до 90 %. Используемым оборудованием являются биореакторы и когенерационные установки. Сухую ферментацию применяют для получения свалочного газа из твердых органических отходов жилищно-коммунального хозяйства с использованием газопоршневых агрегатов (установок по дегазации органических отходов). В настоящее время выработка биогаза влажным и сухим (полувлажным) сбраживанием составляет приблизительно по 50 %. Современные технологии косбраживания позволяют моделировать состав используемых органических отходов посредством приготовления ко-субстратов, причем чрезвычайно разнообразных, без принципиальных ограничений. Этот инновационный прием регулирует скорость микробиологического процесса, обеспечивает равномерную загрузку биогазового оборудования в течение календарного года, повышает экономическую эффективность работы биогазовых установок без высоких инвестиционных затрат. Такой подход в применении биогазовых технологий дает новый качественный толчок к их развитию, одновременно уменьшая объемы складирования органических отходов и снижая национальный углеродный след. Использование ко-субстратов обеспечивает технологические, экономические и экологические преимущества, поскольку выход метана в этих условиях достаточно стабильный и гарантированный. В настоящее время сложились специфические условия для функционирования «зеленой» энергетики. Целесообразно с учетом новых экономических условий частично переориентировать хозяйственную деятельность крупных биогазовых заводов на производство тепловой энергии, получение органического удобрения и других ценных продуктов с добавленной стоимостью.

1. О Государственной программе «Энергосбережение» на 2021–2025 годы: постановление Совета Министров Республики Беларусь от 24 февраля 2021 г. № 103 // Национальный правовой Интернет-портал Республики Беларусь. URL: https://pravo.by/document/?guid=12551&p0=C22100103.

2. Национальная стратегия устойчивого социально-экономического развития Республики Беларусь на период 2030 года. Минск, 2017. URL: https://economy.gov.by/uploads/files/NSUR2030/Natsionalnaja-strategija-ustojchivogo-sotsialno-ekonomicheskogo-razvitija-Respubliki-Belarus-na-period-do-2030-goda.pdf.

3. Любчик, О. А. Минимизация влияния возобновляемых источников энергии на работу энергосистемы путем совместного использования солнечной и ветряной генераций / О. А. Любчик, С. В. Быстрых, А. Н. Казак // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2023. Т. 66, № 5. С. 423–432. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2023-66-5-423-432.

4. Зеленухо, Е. В. Основные направления повышения эффективности производства биогаза / Е. В. Зеленухо, Г. В. Бельская, И. В. Ролевич // Социально-экономические и экологические проблемы горной промышленности, строительства и энергетики: сб. науч. тр. 15-й Междунар. конф. по проблемам горной промышленности, строительства и энергетики. Минск: БНТУ, 2019. Т. 2. С. 104–110.

5. Реестр выданных сертификатов о подтверждении происхождения энергии на 31.07.2023: утв. Министерством природных ресурсов и охраны окружающей среды Республики Беларусь. Минск: Государственный кадастр возобновляемых источников энергии Минприроды Республики Беларусь, 2023. 81 с.

6. Anaerobic Co-Digestion Process for Biogas Production: Progress, Challenges and Perspectives / K. Hagos, J. Zong, D. Li, X. Lu // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2017. Vol. 76. P. 1485–1496. https://doi.org/10.1016/j.rser.2016.11.184.

7. Anaerobic Co-Digestion of Sewage Sludge with Other Organic Wastes: A Comprehensive Review Focusing on Selection Criteria, Operational Conditions, and Microbiology / R. Azarmanesh, M. Zarghami Qaretapeh, M. Hasani Zonoozi [et al.] // Chemical Engineering Journal Advances. 2023. Vol. 14. Art. 100453. https://doi.org/10.1016/j.ceja.2023.100453.

8. Anaerobic Co-Digestion of Animal Manures with Corn Stover or Apple Pulp for Enhanced Biogas Production / K. Li, R. Liu, S. Cui [et al.] // Renewable Energy. 2018. Vol. 118. P. 335–342. https://doi.org/10.1016/j.renene.2017.11.023.

9. Methane and Hydrogen Production from Anaerobic Digestion of Soluble Fraction Obtained by Sugarcane Bagasse Ozonation / O. F. H. Adarme, B. E. L. Baêta, D. R. S. Lima [et al.] // Industrial Crops and Products. 2017. Vol. 109. P. 288–299.

10. Biomass in Biogas Production: Pretreatment and Codigestion / A. Kasinath, S. FudalaKsiazek, M. Szopinska [et al.] // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2021. Vol. 150. Art. 111509. https://doi.org/10.1016/j.rser.2021.111509.

11. Integrating Anaerobic Co‑Digestion of Dairy Manure and Food Waste with Cultivation of Edible Mushrooms for Nutrient Recovery / B. J. O’Brien, E. Milligan, J. Carver [et al.] // Bioresource Technology. 2019. Vol. 285. Art. 121312. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2019.121312.

12. Rethinking Orga-nic Wastes Bioconversion: Evaluating the Potential of the Black Soldier Fly (Hermetia illucens (L.)) (Diptera: Stratiomyidae) (BSF) / K. C. Surendra, J. K. Tomberlin, A. van Huis [et al.] // Waste Management. 2020. Vol. 117. P. 58–80. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2020.07.050.

13. A Comparative Study of Thermophilic and Mesophilic Anaerobic Co-Digestion of Food Waste and Wheat Straw: Process Stability and Microbial Community Structure Shifts / X. Shi, X. Guo, W. Zuo [et al.] // Waste Manage. 2018. Vol. 75. P. 261–269. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2018.02.004.

14. Обоснование использования биогаза для производства энергии в Республике Беларусь / Е. В. Зеленухо [и др.] // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2024. Т. 67, № 6. С. 530–543. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2024-67-6-530-543.

15. Microbial ElectroHydrogenesis Cell and Dark Fermentation Integrated System Enhances Biohydrogen Production from Lignocellulosic Agricultural Wastes: Substrate Pretreatment towards Optimization / F. Ndayisenga, Z. Yu, J. Zheng // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2021. Vol. 145. Art. 111078. https://doi.org/10.1016/j.rser.2021.111078.