Analysis of biogas production and prospects for the development of biogas technologies in Ukraine

Abstract

Актуальність цього дослідження зумовлена тим, що з роками тенденція пошуку нових видів сировини і технологій для їх переробки в біогаз стрімко зростає. До переваг у його виробництві схиляються не лише в європейських країнах, а й у всесвітніх масштабах. Для України розвиток інфраструктури та детальне дослідження цієї галузі згодом стане необхідним стимулом для відбудови економіки в післявоєнний час. Метою роботи є проведення аналізу потенціалу біомаси опалого листя для виробництва біогазу, враховуючи можливості технологічного розвитку даної сфери в Україні. Для досягнення поставленої мети застосовано кілька методів та підходів. Зокрема, було вивчено фізико-хімічні основи процесу анаеробного бродіння органіки для отримання біогазу. Також здійснювалася розробка математичної моделі процесу отримання біогазу в реакторі з опалого листя. І на сам кінець, проведено розрахунок економічної ефективності застосування біогазової установки для утилізації опалого листя в біореакторі. Підсумовуючи основні результати, можна виділити розробку патентно захищеної конструкції біореактора, інженерної методики та математичної моделі розрахунку метантанку для виробництва біогазу з опалого листя. Передусім було проаналізовано потенціал біомаси рослинного походження для виробництва біогазу і це привело до висновку, що застосування опалого листя є перспективним напрямком, проте значні переваги використання сировинної бази ігноруються. Однією з основних екологічних проблем української держави залишається утилізація опалого листя та іншої органіки рослинного походження. В той же час, проведене дослідження продукує не лише ряд вирішень цього питання, а й перетворює проблему на економічно вигідне рішення і нівелює всі екологічно не виправдані методи переробки

The relevance of this study is determined by the fact that over the years the trend of finding new types of raw materials and technologies for their processing into biogas is growing rapidly. Not only people in European countries but all over the world tend towards the advantages of its production. For Ukraine, the development of infrastructure and a detailed study of this industry will later become a necessary stimulus for the reconstruction of the economy in the post-war period. The aim of the work is to analyze the biomass potential of fallen leaves for biogas production, taking into account the possibilities of technological development of this field in Ukraine. Several methods and approaches were used to achieve the goal. In particular, the physicochemical basis of the process of anaerobic fermentation of organic matter to obtain biogas was studied. A mathematical model of the process of obtaining biogas in a reactor from fallen leaves was also developed. And at the very end, the calculation of the economic efficiency of using a biogas plant for utilization of fallen leaves in a bioreactor was carried out. Summarizing the main results, it is possible to highlight the development of the patent-protected design of the bioreactor, the engineering methodology and the mathematical model for calculating the methane tank for the production of biogas from fallen leaves. First of all, the potential of biomass of plant origin for biogas production was analyzed and this led to the conclusion that the use of fallen leaves is a promising direction, but the significant advantages of using the raw material base are ignored. One of the main environmental problems of Ukraine remains the utilization of fallen leaves and other organic matter of plant origin. At the same time, the conducted research produces not only a number of solutions to this issue, but also turns the problem into an economically profitable solution and eliminates all ecologically unjustified processing methods