Сельскохозяйственный навоз может быть жизнеспособным источником возобновляемой энергии, помогающим сократить выбросы парниковых газов, которые вызывают глобальное потепление.
Исследователи из Университета Ватерлоо разрабатывают технологию производства возобновляемого природного газа из навоза, чтобы его можно было добавить в существующую систему энергоснабжения для отопления домов и электроснабжения промышленности. Это устранит особенно вредные газы, выделяемые при естественном разложении навоза, когда он разбрасывается на сельскохозяйственных полях в качестве удобрения, и частично заменит ископаемый природный газ, который вносит значительный вклад в глобальное потепление.
«Есть множество способов, которыми мы можем извлечь выгоду из этого единого подхода», - сказал Дэвид Симаков, профессор химического машиностроения в Ватерлоо. «Потенциал огромен».
Симаков сказал, что технология может быть жизнеспособной с несколькими видами навоза, особенно коровьего и свиного навоза, а также на свалках.
В дополнение к использованию в промышленности и в быту возобновляемый природный газ может заменить дизельное топливо для грузовиков в транспортном секторе, который является основным источником выбросов парниковых газов.
Чтобы проверить концепцию, исследователи построили компьютерную модель реальной молочной фермы на 2000 голов в Онтарио, которая собирает навоз и преобразует его в биогаз в анаэробных ферментерах. Часть этого биогаза уже используется для производства электроэнергии путем сжигания его в генераторах, что снижает воздействие навоза на окружающую среду, а также обеспечивает от 30 до 40 процентов его энергетического потенциала.
Исследователи хотят значительно улучшить эти преимущества путем модернизации или преобразования биогаза из навоза в возобновляемый природный газ. Для этого нужно смешать его с водородом, а затем пропустить через каталитический нейтрализатор. Химическая реакция в конвертере приведет к образованию метана из углекислого газа в биогазе.
Известный как метанирование, процесс требует электричества для производства водорода, но эта энергия может быть произведена на месте с помощью возобновляемых ветряных или солнечных систем или взята из электросети в периоды низкого спроса. Конечным результатом будет возобновляемый природный газ, который дает почти весь энергетический потенциал навоза, а также эффективно хранит электроэнергию, но имеет лишь часть воздействия парниковых газов навоза, используемого в качестве удобрения..
«Таким образом мы можем осуществить переход от энергии, основанной на ископаемом топливе, к возобновляемой энергии, используя существующую инфраструктуру, что является огромным преимуществом», - сказал Симаков, который сотрудничает с другим профессором химического машиностроения Майклом Фаулером.
Моделирование показало, что инвестиции в размере 5 миллионов долларов в систему метанизации на ферме в Онтарио, с учетом государственных субсидий на возобновляемый природный газ, окупятся примерно через пять лет.
Документ о моделировании установки по производству возобновляемого природного газа на ферме в Онтарио, в которой также участвовали исследователь с докторской степенью и несколько студентов Университета Ватерлоо, недавно был опубликован в International Journal of Energy Research.