Що таке піроліз гною і чому про нього говорять дедалі частіше
Піроліз — це термічна переробка органічної сировини за температур 350–900 °C в умовах обмеженої кількості кисню. Для свинячого та коров’ячого гною ця технологія відкриває можливість не просто утилізації відходів, а їх трансформації у цінні продукти з доданою вартістю.
Як зазначають фахівці галузі біовуглецю, цей напрямок «не буде простим», але біовуглець як аграрний інпут готовий до стрімкого зростання. Одним із ключових джерел сировини для нього стає саме гній.
Біовуглець: що це і чим він цінний
Біовуглець (biochar) — це твердий вуглецевий матеріал, який утворюється в процесі піролізу. Окрім нього, утворюються:
- піролізний газ, багатий на метан;
- біоолія (конденсат).
Газ і біоолія можуть використовуватися для виробництва тепла, електроенергії або газового палива.
Властивості біовуглецю залежать від:
- типу сировини (свинячий чи коров’ячий гній, солома, відходи кормів);
- температури піролізу;
- часу перебування матеріалу в реакторі.
У порівнянні з сирим гноєм, біовуглець:
- майже не має запаху;
- є пористим і легким;
- стабільний і не розкладається швидко;
- зручний для зберігання та транспортування.
Піроліз гною і управління поживними речовинами
Однією з ключових переваг піролізу є зміна поведінки поживних елементів:
Фосфор практично не втрачається. Його концентрація в біовуглеці з гною може бути у 5–6 разів вищою, ніж у вихідному матеріалі, і він залишається у формі, доступній для рослин.
Азот частково втрачається під час піролізу, проте біовуглець здатний утримувати азот у ґрунті, зменшуючи його вимивання.
Вуглець у біовуглеці переходить у стабільні ароматичні структури, які можуть зберігатися в ґрунті десятки років, підвищуючи вміст органічного вуглецю.
Дослідження показують, що внесення біовуглецю може мати як короткострокові ефекти (утримання вологи, доступність поживних речовин), так і довгострокові — покращення структури ґрунту та зниження викидів парникових газів.
Зменшення маси та логістичні переваги
У тваринництві вже широко застосовується розділення гною на тверду і рідку фракції. Перетворення твердої фракції на біовуглець дозволяє:
- зменшити масу матеріалу до 80 %;
- суттєво спростити транспортування;
- знизити ризики поверхневого стоку поживних речовин у водойми.
Сушіння гною — головний економічний виклик
Основним обмеженням піролізу гною залишається вологість сировини.
Для економічно доцільного піролізу вміст сухої речовини зазвичай має бути не менше 65–70 %, тоді як:
- рідкий гній містить лише 1–7 % сухої речовини;
- гнойова рідина (гнійова жижа) — 8–12 %;
- напівтвердий гній — 13–19 %.
Саме тому сучасні піролізні системи дедалі частіше інтегрують сушіння, використовуючи тепло і газ, отримані в самому процесі піролізу.
Приклади промислових рішень
У світі вже з’являються комерційні системи, адаптовані саме до гною:
Контейнерні піролізні установки, які використовують власний піролізний газ для сушіння сировини;
Швидкі (“flash”) піролізні реактори, де матеріал нагрівається до ~800 °C лише на кілька секунд;
Установки, здатні переробляти кілька тонн сухої речовини на добу і працювати з різними типами органічних відходів.
Частина виробленого газу використовується для роботи реактора, решта — для опалення, генерації електроенергії або подачі в газову мережу після очищення.
Додаткові сфери застосування біовуглецю
Окрім внесення в ґрунт, біовуглець із гною вже застосовується:
- у підстилках для тварин — для зниження викидів аміаку;
- у кормах (у деяких країнах);
- у системах очищення води;
- у будівельних матеріалах.
Висновок
Піроліз свинячого та коров’ячого гною — це технологія, яка поєднує утилізацію відходів, виробництво енергії та покращення ґрунтів. Хоча питання сушіння та капітальних витрат залишаються викликом, сучасні технічні рішення показують, що ці обмеження не є непереборними. У найближчі роки біовуглець із гною має всі шанси стати важливою складовою сталої аграрної економіки.