“Энергетика”

РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА МЕТАНА ИЗ СИНЕЗЕЛЕНЫХ ВОДОРОСЛЕЙ

    1. Предлагается новый способ решения проблемы “цветения” воды путем получения метана из биомассы цианобактерий (синезеленых водорослей), собранных на акватории каскада Днепровских водохранилищ во время их массового развития, являющихся бесплатным источником энергии.
    2. Способ отличается типом используемого субстрата (биомасса цианобактерий) и количественным составом биогаза (увеличение содержания метана за счет уменьшения сероводорода и диоксида углерода).
    3. Техническим результатом проекта является получение смеси газов около 1200 см3 из 1 дм3 концентрированного субстрата в течение недели при оптимальной температуре 20-30°С с количественно-качественным составом биогаза: СН4 (≈ 80%), СО2 (≈ 15%), другие газы (≈ 5%), а также отсутствие сероводорода, который входит в состав биогаза, полученного из других субстратов, и вызывает коррозию металлических конструкций.
    4. Применение разработки позволит улучшить экологическое состояние реки Днепр, прибрежных населенных пунктов и мест отдыха, увеличить продуктивность рыбы, а также снизить затраты на очистку воды в соответствии с ГОСТ “Вода питьевая”, поскольку изъятие цианобактерий из воды приведет к улучшению ее качества (при естественном брожения в воде накапливаются метан, ацетон, масляная и уксусная кислоты, бутанол, фенолы, амины типа “трупных ядов” (путресцин) и др.).

      Важной задачей проекта является определение остаточного содержания полезных биологически активных веществ и биогенных элементов в отработанном субстрате с целью дальнейшего его использования в качестве биоорганического удобрения в сельском и лесном хозяйстве. Проект имеет аналоги на уровне применения метаногенеза, но не имеет мировых аналогов в использовании синезеленых водорослей как субстрата для ферментации, а также характеризуется высоким содержанием метана в полученном биогазе.

    5. Модельная установка получения биогаза из цианобактерий (а) и схема стационарного комплекса из анаэробной камеры и колонны обогащения (б).
    6. а)
      б)

       

    7. 1 этап (один год 25 тыс. €): теоретические исследования физико-химических механизмов биометаногенеза гидробионтов в условиях действия различных абиотических и биотических факторов.
    8. 2 этап (один год 45 тыс. €): экспериментальные исследования биологических и кинетико-термодинамических особенностей получения метана путем управления анаэробного превращения органических веществ гидробионтов. Проведение камеральных экспериментов.

      3 этап (один год 75 тыс. €): создания стационарного комплекса из колонны обогащения и анаэробной камеры в натуре, разработка технических условий процесса получения биогаза из синезеленых водорослей, а также апробация и внедрение разработки в промышленное производство.

      Во время сбора сестона в пятнах “цветения” на акватории только Кременчугского водохранилища площадью 2250 км2 в количестве до 50 кг/м3 из объема 828 млн. м3 воды мелководий (глубина до 2 м; 18,4% площади водоема) его биомасса составит 4,14х107 т за вегетационный период (70 суток). Подвергнув эту биомассу ферментации в процессе метаногенеза, можно получить до 108 млн. м3 биогаза (≈ 87 млн. м3 метана), что эквивалентно 76 тыс. т нефти или 65 тыс. т дизельного топлива.

    9. Смежные отрасли: “экология и здоровье”, “сельское хозяйство”.

* * *

Научный руководитель: Луговой А.В., канд. тех. наук, проф., заслуженный работник образования, проректор по научной работе КНУ имени Михаила Остроградского.

Автор проекта: Елизаров А.И., док. физ.-мат. наук, проф., лауреат Государственной премии Украины в области науки и техники, зав. каф. физики КНУ имени Михаила Остроградского (тел. (05366) 32076, fizika@kdu.edu.ua).

Ответственный исполнитель: Никифоров В.В., док. биол. наук, доц. каф. экологии, начальник научно-исследовательской части КНУ имени Михаила Остроградского (тел. (05366) 36217, v-nik@kdu.edu.ua).

Исполнители: Козловская Т.Ф., канд. хим. наук, доц. каф. безопасности жизнедеятельности КНУ имени Михаила Остроградского.

Елизаров Н.А., канд. физ.-мат. наук, доц. каф. физики КНУ имени Михаила Остроградского.

Дегтярь С.В., асп. каф. экологии КНУ имени Михаила Остроградского.