Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Ученые превратили фермерские отходы в электричество и тепло
Специалисты разработали мобильную биогазовую установку с двойным корпусом, работающую как термос и поддерживающую температуру 55 °C без больших затрат энергии. Устройство перерабатывает навоз и птичий помет в биогаз и органические удобрения. Из тонны свиного навоза получается 10 кубометров биогаза — этого достаточно для выработки электричества или отопления фермы. Содержание азота в удобрениях после переработки увеличивается в 3,5 раза, при этом полностью уничтожаются болезнетворные бактерии и семена сорняков. Технология помогает утилизировать отходы животноводства, которых в России образуется 150 миллионов тонн ежегодно, причем сейчас перерабатывается только пятая часть.
Работу провели ученые кафедры машин и оборудования в агробизнесе Казанского государственного аграрного университета: доктор технических наук, профессор РАН Булат Зиганшин; кандидат технических наук, доцент Ильнур Гайфуллин, а также кандидат химических наук, доцент кафедры биотехнология, животноводство и химия Зульфия Халиуллина. Результаты опубликованы в журнале «Агробиотехнологии и цифровое земледелие».
Навоз и птичий помет — серьезная проблема для животноводческих ферм. Их нельзя просто вывезти в поле, потому что в отходах сохраняются болезнетворные бактерии, яйца паразитов и семена сорняков. Неправильное хранение загрязняет почву и грунтовые воды. При этом органические отходы содержат азот, фосфор и калий — ценные элементы для удобрений. В России ежегодно образуется 150 миллионов тонн таких отходов, но перерабатывается только 20%. Одновременно фермы тратят деньги на покупку минеральных удобрений и топлива, хотя могли бы производить их из собственных отходов.
Ученые создали установку, которая перерабатывает навоз без доступа воздуха — в этих условиях специальные бактерии разлагают органику и выделяют метан. Главная особенность конструкции — двойной корпус с воздушной прослойкой между стенками. Такая система работает по принципу термоса и хорошо держит тепло. Это важно, потому что для эффективной работы бактерий нужна стабильная температура 55°C.
«Мы выбрали термофильный режим работы при 55°C, — объясняет профессор Зиганшин. — При таком нагреве бактерии работают активнее и производят больше метана, чем при обычных 20-35 градусах».
В ферментатор загружают смесь навоза с водой, герметично закрывают и включают мешалку. Внутри нет кислорода — бактерии работают только в таких условиях. Они разлагают органику и выделяют биогаз, который накапливается в хранилище. Система сама поддерживает нужную температуру и давление. Биогаз проходит очистку от углекислого газа и примесей. На выходе получается топливо для отопления и выработки электричества.
Ученые проверили установку на разных видах отходов. Свиной навоз дал лучший результат — десять кубометров газа с тонны. Из коровьего навоза получилось восемь кубометров, из куриного помета — семь, а из конского — пять. Разница объясняется составом: свиной навоз содержит много легкоусвояемых веществ и имеет рыхлую структуру, а конский — много грубых волокон, которые медленно разлагаются.
После переработки из установки выгружают готовое органическое удобрение. Высокая температура убивает все вредное — болезнетворные микробы, яйца паразитов, семена сорняков. Содержание азота в удобрении в 3,5 раза выше, чем в исходном навозе, причем в форме, которую растения легко усваивают. Также в удобрении есть фосфор и калий, а доступность этих элементов для растений достигает 75% для азота и 50% для фосфора.
Удобрение содержит гуминовые кислоты, которые улучшают структуру почвы и помогают удерживать влагу. Его можно вносить раз в два-три года вместо ежегодного внесения обычного навоза. Установка мобильная — ее можно перевозить между фермами. Это удобно для средних хозяйств, которым не нужна большая стационарная биогазовая станция.
Общий вид мобильной биогазовой установки. 1 — ферментатор; 2 — электрическая мешалка рамного типа; 3 — крышка ферментатора; 4 — газгольдер малый (водяной затвор); 5 — электроконтактный манометр; 6 — переключатель теплоэлектронагревателя; 7 — биметаллический термометр; 8 — теплоэлектронагреватель; 9 — термоэлектрический преобразователь; 10 — регулятор температурного режима, 11 — сливной кран биоудобрения; 12 — микроконтроллер; 13 — счетчик метана; 14 — табло счетчика; 15 — тихоходный компрессор; 16 — подставка
/ © Пресс-служба Казанского ГАУ
Конструкция защищена тремя патентами России. Система автоматически контролирует температуру, давление и процесс газообразования. Эксперименты показали важную деталь — температура выше 55°C снижает эффективность, поэтому точный контроль критически важен.
Разработка дает фермерам энергетическую независимость. Биогаз можно использовать для отопления, выработки электричества или заправки техники. Удобрения снижают затраты на покупку минеральных подкормок. Одновременно решается проблема утилизации отходов без вреда для окружающей среды.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые из Института космических исследований РАН и МФТИ раскрыли химический механизм, объясняющий появление молекул воды на поверхностях астероидов.
Пластичность мозга — его способность перестраиваться под влиянием приходящей информации. Это свойство необходимо для обучения и адаптации. Пластичность особенно высока в детском и юношеском возрасте, она помогает быстро выучить иностранный язык и освоить сложные моторные навыки (например, фигурное катание). Ресурс пластичности есть и у пожилых людей — благодаря альтернативным нейронным сетям они восстанавливаются после травмы или инсульта. Как выясняется, высокая пластичность это не всегда хорошо. Нарушение тонкого баланса между пластичностью и стабильностью может вести к неприятным последствиям, таким как хроническая боль, тиннитус (звон в ушах) и фобии.
Исследователи Санкт-Петербургского государственного университета разработали эффективный способ обнаружения в крови важнейшего биомаркера иммунитета — неоптерина — с помощью нанотехнологий и лазера.
Астрономы недавно проанализировали базу данных о падающих на Землю объектах и пришли к выводу, что два из них прибыли из межзвездного пространства. Известна не только дата, но и место падения каждого из них.
На наземные растения, в основном деревья, приходится 80 процентов всей биомассы Земли, 450 миллиардов тонн сухого углерода и более двух триллионов тонн «живого веса». Поэтому идея сажать новые леса для связывания СО2 из атмосферы долго казалась логичной. Новые данные показали, что реальность заметно сложнее.
«Любить лишь можно только раз», — писал поэт Сергей Есенин, а герои культовых сериалов приходили к выводу, что «настоящая» влюбленность случается в жизни максимум дважды. Однако ни один из этих тезисов не подкреплен научными данными. Американские исследователи подошли к вопросу иначе: опросили более 10 тысяч человек и вывели среднее число сильных влюбленностей, возможных в течение жизни.
Астрономы недавно проанализировали базу данных о падающих на Землю объектах и пришли к выводу, что два из них прибыли из межзвездного пространства. Известна не только дата, но и место падения каждого из них.
Международная команда палеонтологов описала новый вид динозавра размером с крупную современную птицу. Он носил на голове плотный костяной нарост, который эти животные, возможно, использовали для внутривидовых разборок. Находка показывает, что даже мелкие хищники мелового периода могли решать конфликты не только когтями и зубами, но и ударами головой.
Образцы грунта, взятые астронавтами полвека назад, вложили еще один важный кирпич в здание научной картины мира: гипотеза о том, что Земля исходно была сухой, не стыкуется с фактами. Похоже, идею о невозможности сохранения большого количества воды на «теплых» планетах придется пересмотреть.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно