Biojėgainių skaičius mūsų šalyje dar nėra didelis, vis dėlto susidomėjimas šia technologija auga – ūkininkai ieško būdų, kaip efektyviai panaudoti organines atliekas, sumažinti priklausomybę nuo išorinių energijos šaltinių ir gauti papildomų pajamų. Biodujos – tai ne tik energijos gamyba, bet ir sudėtinga ekologinė sistema, kuri gali pakeisti požiūrį į ūkio valdymą, maisto medžiagų apytaką ir aplinkosaugą.
Šiame straipsnyje apžvelgsime, kas yra biodujos, kaip veikia biojėgainė, kokios naudos gali tikėtis Lietuvos ūkininkai ir kokie iššūkiai laukia šią technologiją pasirinkusių žemdirbių. Taip pat aptarsime pofermentą – vertingą šalutinį produktą, kuris dažnai būna ne mažiau svarbus nei pati energija.
Kas yra biodujos ir kaip jos gaminamos
Biodujos – tai dujų mišinys, susidedantis iš metano (CH₄) ir anglies dioksido (CO₂), kuris susidaro anaerobinės fermentacijos metu, tai yra kai organinė medžiaga skaidoma be deguonies dalyvavimo. Šis procesas vyksta specialiose hermetiškose kamerose – bioreaktoriuose arba vadinamuosiuose fermenteriuose, kur mikrobai skaido organinę medžiagą ir išskiria biodujas.
Biojėgainėje naudojamos įvairios organinės žaliavos – substratai. Lietuvos ūkiuose dažniausiai tai būtų gyvulininkystės produktai: kiaulių ir galvijų mėšlas, paukščių mėšlas; taip pat žemės ūkio augalinės atliekos: kukurūzų silosas, žolės silosas, šiaudai, pasėlių likučiai. Kai kuriose biojėgainėse naudojamos ir maisto pramonės atliekos, tačiau Lietuvoje tai dar nėra labai paplitę.
Fermentacijos procesas vyksta keturiomis stadijomis: hidrolizė, acidogenezė, acetogenezė ir metanogenezė. Kiekviena stadija turi specifines mikroorganizmų grupes, atsakingas už skirtingų junginių skaidymą. Svarbu palaikyti tinkamą temperatūrą (dažniausiai 35–42 °C mezofilinėje fermentacijoje), pH lygį (6,5–8,0) ir substratų santykį, kad procesas vyktų efektyviai.
Biodujos sudeginamos elektrinėje arba katilinėje, tokiu būdu pagaminant elektros energiją ir šilumą. Dalis šilumos naudojama fermenteriaus šildymui, likusi – ūkio poreikiams arba parduodama. Lietuvoje biojėgainės dažniausiai dirba kogeneracijos režimu, kai iš biodujų vienu metu gaminamos elektra ir šiluma, kas užtikrina didesnį bendrą efektyvumą.
Pofermentas – vertingas šalutinis produktas
Pofermentas – tai yra tai, kas lieka fermenteryje po to, kai organinė medžiaga suskaidoma ir išskirtos biodujos. Tai skysčio ir kietųjų dalelių mišinys, kuris yra vertinga organinė trąša. Pofermentas sudaro didžiąją dalį fermenteryje esančios masės, todėl jo panaudojimas yra esminis biojėgainės efektyvumo rodiklis.
Pofermente yra ženkliai mažiau anglies nei pradiniuose substratuose, nes dalis anglies išsiskiria su biodujomis. Tai reiškia, kad susiaurėja anglies ir azoto santykis (C:N), todėl pofermentas dirvožemyje skaidomas žymiai greičiau nei neperdirbtos organinės trąšos, pavyzdžiui, kompostas ar mėšlas. Dėl šios priežasties maisto medžiagos augalams tampa prieinamos greičiau.
Pofermentas pasižymi neutralia arba šiek tiek šarmine reakcija (pH 7,5–8,5), todėl jame esantis azotas dažnai būna amonio forma. Tai reiškia, kad azotas yra itin greitai prieinamas augalams, tačiau tuo pačiu reikia būti atsargiems – naudojant pofermentą paviršiuje, ypač karštomis dienomis, gali būti didelių azoto nuostolių dėl amoniako išgaravimo. Todėl rekomenduojama pofermentą įterpti į dirvožemį arba juo tręšti vyraujant lietingiems orams.
Svarbus aspektas – tinkamai paruoštas ir stabilizuotas pofermentas neturi nemalonaus kvapo. Tai kardinalus skirtumas nuo šviežio, skysto mėšlo. Jei pofermentas skleidžia stiprų kvapą, tai reiškia, kad fermentacijos procesas nebuvo pakankamai efektyvus arba pofermentas dar nėra visiškai stabilizuotas. Biojėgainės ne tik negeneruoja papildomų kvapų, bet priešingai – pašalina nemalonius organinių atliekų kvapus.
Biodujos ūkyje: kuo naudinga gali būti biojėgainė?
Biojėgainė ūkyje gali būti itin naudinga dėl kelių priežasčių:
- Pirma, tai energinė nepriklausomybė. Ūkis, turintis biojėgainę, gali pasigaminti reikšmingą dalį elektros energijos ir šilumos savo poreikiams. Tai ypač aktualu intensyvios gyvulininkystės ūkiams, kur elektros ir šilumos poreikiai dideli – melžimui, pašarų ruošimui, pastato šildymui. Nors biojėgainė retai kada gali padengti 100 procentų ūkio energijos poreikių, bet 50–70 procentų padengimas yra realus tikslas.
- Antra, tai papildomos pajamos. Lietuvoje veikia supirkimo mechanizmas, kai elektrą, pagamintą iš atsinaujinančių energijos šaltinių, galima parduoti už palankesnes kainas. Nors pastaraisiais metais kompensacijos mažėja ir reguliavimas keičiasi, vis tiek elektros pardavimas gali būti svarbus pajamų šaltinis. Be to, pofermentas – tai vertinga trąša, kuri gali pakeisti didelę dalį mineralinių trąšų, taip mažinant ūkio sąnaudas.
- Trečia, tai aplinkosauga ir įvaizdis. Biojėgainė leidžia efektyviai utilizuoti organines atliekas, sumažina šiltnamio efektą sukeliančių dujų išskyrimą (ypač metano iš mėšlo), pagerėja oro kokybė ūkio teritorijoje. Ūkis, investavęs į žaliąją energetiką, tampa patrauklesnis partneris tiek tiekėjams, tiek pirkėjams, kurie vis labiau vertina ekologiškas praktikas.
- Ketvirta, tai maisto medžiagų apytaka. Naudojant pofermentą vietoj mineralinių trąšų, dirvožemyje kaupiasi organinė medžiaga, gerėja dirvožemio struktūra, didėja biologinis aktyvumas. Tai ilgalaikė nauda, kuri padidina dirvožemio derlingumo stabilumą.
Biodujos ir galimi iššūkiai
Nors biodujos skamba patraukliai, reikia suvokti, kad biojėgainė – tai sudėtinga ir brangi technologija. Mažiausia rekomenduojama biojėgainės galia yra 100–150 kW, o investicijos gali siekti 300–500 tūkstančių eurų ir daugiau. Lietuvos ūkiams, auginantiems 200–500 galvijų ar dideles kiaulių bandas, tokia investicija gali būti pagrįsta, tačiau mažesniems ūkiams šis žingsnis gali būti per drąsus.
Svarbus aspektas – substratų prieinamumas. Kad biojėgainė dirbtų efektyviai, reikia nuolat tiekti pakankamai substratų. Gyvulininkystės ūkiuose pagrindinis substratas – gyvulių mėšlas, kuris atsiranda kasdien ir yra natūralus šalutinis produktas. Tačiau vien tik mėšlo dažnai nepakanka efektyviai biodujų gamybai, todėl papildomai naudojami energetiniai augalai – dažniausiai kukurūzų silosas, kuris pasižymi didele biodujų išeiga. Kukurūzai turi būti auginami papildomuose plotuose specialiai biojėgainei, o tai didina sąnaudas ir reikalauja daugiau žemės išteklių.
Alternatyva – žolės silosas, šiaudai, pasėlių likučiai, pašarų gamybos atliekos, tačiau jų fermentacijos efektyvumas gali būti mažesnis nei kukurūzų siloso. Optimalus variantas – subalansuotas substratų mišinys, kuriame pagrindą sudaro mėšlas, papildytas augalinėmis žaliavomis.
Pofermentas – tai ne tik nauda, bet ir iššūkis. Mažesnėse biojėgainėse pofermentas lengvai panaudojamas savo laukuose, bet didelėse biojėgainėse (1–3 MW ir daugiau) pofermentas gali tapti problema. Reikia turėti pakankamai žemės plotų, kur jį tręšti, o tai ne visada yra įmanoma. Kai kuriais atvejais pofermentą galima separuoti į skystą ir kietą frakciją – skystą panaudoti kaip azoto trąšas, o kietą – kompostuoti arba naudoti kaip pakloto medžiagą. Tačiau tam reikia papildomų technologijų ir sąnaudų.
Dar vienas aspektas – biojėgainės eksploatacija reikalauja nuolatinės priežiūros. Fermentacijos procesas turi būti kontroliuojamas, substratai tiekiami reguliariai, įranga prižiūrima. Tai reiškia, kad reikia paruošto personalo arba išorės specialistų pagalbos, o tai dar vienos sąnaudos.
Biodujos Lietuvoje – situacija ir perspektyvos
Lietuvoje biojėgainių skaičius palaipsniui auga, nors dar atsiliekame nuo Vakarų Europos šalių. Daugiausia biojėgainių dirba didžiuosiuose gyvulininkystės ūkiuose arba specializuotose energetikos įmonėse, kurios superka organines atliekas iš įvairių šaltinių. Vis dėlto susidomėjimas auga, ypač ekologiniuose ūkiuose, kur organinių trąšų vertė yra didžiulė.
Vyriausybė skatina atsinaujinančių energijos šaltinių naudojimą, todėl investicijoms į biodujas galima gauti dotacijas iš ES fondų ar kitų paramos programų. Tai sumažina pradinių investicijų naštą ir pagreitina atsipirkimą. Tačiau paramos sąlygos keičiasi, todėl prieš investuojant reikia kruopščiai išanalizuoti finansinius skaičiavimus.
Vis dėlto perspektyvos yra šviesios – augant energijos kainoms, biojėgainės tampa vis patrauklesnės. Be to, didėja visuomenės sąmoningumas aplinkosaugos klausimais, o tai skatina ūkininkus ieškoti žalesnių sprendimų. Biodujos – tai technologija, kuri jungia ekonominę naudą su ekologine atsakomybe, o tai yra būtent tas derinys, kurio reikia šiuolaikinei žemdirbystei.
Biodujos – tai ne tik madinga, bet ir reali galimybė Lietuvos ūkininkams pagerinti savo ūkių efektyvumą, sumažinti sąnaudas energijai ir trąšoms bei prisidėti prie aplinkosaugos. Nors investicijos yra didelės ir technologija sudėtinga, tinkamais atvejais biojėgainė gali tapti pelninga ir tvaria ūkio dalimi. Svarbu kruopščiai įvertinti savo ūkio galimybes, substratų prieinamumą ir pofermentinio trąšų panaudojimo planus. Biojėgainė – tai ilgalaikis sprendimas, reikalaujantis profesionalumo ir atsakomybės, bet teikiantis daugybę naudų.
Šaltiniai:
- https://www.homebiogas.com/blog/what-is-biogas-a-beginners-guide
- https://www.europeanbiogas.eu/our-dna/about-biogas-and-biomethane/
- https://chandra-asri.com/en/blog/what-is-biogas
- https://www.repsol.com/en/energy-move-forward/mobility/biogas/index.cshtml
- https://enmin.lrv.lt/lt/veiklos-sritys-3/europos-sajungos-parama
Nuotraukos asociatyvinės © Canva.