ბოლო რამდენიმე ათწლეულის განმავლობაში სულ უფრო მეტ ყურადღებას იპყრობს ენერგიის არატრადიციული რესურსები: მზე, ქარი, ბიომასა, წყალი და ა.შ. თითოეულ მათგანს ფართო გამოყენება ქონდა წარსულში, მაგრამ რადგანაც, ტექნიკური რევოლუციის პერიოდში, რომელიც ენერგეტიკის, როგორც მრეწველობის ერთ-ერთი დარგის ჩამოყალიბების ფაქტორად იქცა ძირითადად წიაღისეული ენერგეტიკული რესურსები გამოიყენებოდა ამიტომ, მათ დღეს არატრადიციული რესურსები ეწოდებათ. თუმცა კი, დღეისათვის გლობალურმა ეკოლოგიურმა მდგომარეობამ ამ რესურსების ათვისებას მეორე სიცოცხლე შთაბერა.
ბიოგაზიც – ერთ-ერთი ასეთი ენერგეტიკული რესურსია, რომელიც გამოიყენებოდა ჯერ კიდევ ანტიკურ პერიოდში და ხელახლა“აღმოჩენილია” ჩვენს დროში.
რა არის ბიოგაზი?
ეს არის გაზისებრი (აირადი) პროდუქტი, რომელიც წარმოიქმნება უჟანგბადო გარემოში, სხვადასხვა წარმოშობის ორგანული ნივთიერებების ფერმენტაციისას.
ნებისმიერ სოფლის მეურნეობაში მთელი წლის განმავლობაში გროვდება ცხოველური, მცენარეული და სხვადასხვა სახის ნარჩენების მნიშვნელოვანი რაოდენობა, რომლებსაც ჩვეულებრივ, ფერმენტაციის (დაწვის) შემდეგ, გამოიყენებენ როგორც ორგანულ სასუქს. ადამიანების მხოლოდ უმცირესმა ნაწილმა თუ იცის რა რაოდენობის თბური ენერგია და ბიოგაზი გამოიყოფა ფერმენტაციის პროცესში. ასევე ის, რომ ამ ენერგიის გამოყენება შესაძლებელია ადამიანების სასარგებლოდ.
ბიოგაზი წარმოადგენს სხვადასხვა აირების ნარევს. მისი ძირითადი კომპონენტებია მეთანი (CH4) — 55-70% და ნახშირორჟანგი (CO2) — 28-43%, ასევე მცირე რაოდენობით სხვა აირები, მაგალითად გოგირდწყალბადი (H2S).
1 მ3 ბიოგაზი 0, 6მ3 ბუნებრივი გაზის, 0, 7 ლიტრი მაზუთის, 0, 4 ლიტრი ბენზინის და 3, 5 კგ. შეშის ექვივალენტურია.
მოკლე ისტორია
ბიოგაზის გამოყენება კაცობრიობამ დიდი ხნის წინ ისწავლა. ჩვენს წელთაღრიცხვამდე მე-2 ათასწლეულში თანამედროვე გერმანიის ტერიტორიაზე უკვე არსებობდა პრიმიტიული ბიოგაზის დანადგარები. მდინარე ელბის აუზის დაჭაობებულ მიწაზე მცხოვრებმა მომთაბარე ტომებმა მოიფიქრეს ჭაობის ზედაპირიდან ამომავალი აალებადი გაზის გამოყენება. ისინი ფარავდნენ ჭაობის ზედაპირს ტყავით, ტყავისავე მილებით მიყავდათ დაგროვილი გაზი თავიანთ საცხოვრისამდე და იყენებდენ მას საჭმლის მოსამზადებლად.
მე-17 საუკუნეში იან ბაპტისტ ვან ჰენმოლდმა აღმოაჩინა, რომ ბიოლოგიურად დეგრადირებადი ბიომასა გამოყოფს აალებად გაზებს. ალესანდრო ვოლტა კი 1776 წელს მივიდა იმ დასკვნამდე, რომ არსებობს ურთიერთდამოკიდებულება ბიომასის რაოდენობასა და მისი დეგრადაციის შემდეგ გამოყოფილ გაზის რაოდენობას შორის. 1808 წელს ჰემფრი დევიმ კი ბიოგაზში მეთანი აღმოაჩინა.
პირველი თანამედროვე ტიპის ბიოგაზის დანადგარი აშენდა 1859 წელს ბომბეიში (ინდოეთი).
1895 წელს მიწისქვეშა საკანალიზაციო არხებიდან მიღებული ბიოგაზი, გამოიყენებოდა ქალაქის გარე განათებისთვის.
1930 წელს მიკრობიოლოგიის განვითარების შედეგად აღმოაჩინეს ის ბაქტერიები და ბიოლოგიური პროცესები, რომლებიც მონაწილეობენ ბიოგაზის წარმოების პროცესში.
მსოფლიოში, ამჟამად ბიოგაზის მისაღებად დაახლოებით 60 სახის ტექნოლოგია გამოიყენება. ყველაზე ფართოდ გავრცელებული მეთოდია ორგანული ნივთიერებების დახურულ ავზში ანაერობული (უჰაერო) ფერმენტაცია. და რადგანაც ბაქტერიები, ბიომასის 25-70°С ტემპერატურის ფარგლებში გარდაქმნებიან მეთანად, ამ ტექნოლოგიით წელიწადის ცივ პერიოდებში გამომუშავებული ბიოგაზის ნაწილი (15-20%) გამოიყენება რეზერვუარის შესათბობად და ბიოლოგიური პროცესის შენარჩუნებისათვის. ხოლო, ცხელი კლიმატის მქონე ქვეყნებში აუცილებლობას არ წარმოადგენს მეთანის ავზის გათბობა.
ზოგიერთი ნედლეულის ფერმენტაციისათვის სპეციალური, ორეტაპიანი ტექნოლოგია გამოიყენება. მაგალითად, ფრინველის ექსკრემენტები და სპირტის წარმოების ნარჩენი ბიომასა ჩვეულებრივ რეაქტორში ბიოგაზად არ გადამუშავდება. ასეთი ნედლეულის გადასამუშავებლად დამატებით საჭიროა ჰიდროლიზის რეაქტორი, რომელშიც ხდება მჟავიანობის დონის კონტროლი და ბაქტერიების სიცოცხლისუნარიანობის შენარჩუნება მომატებული მჟავიანობისა და ტუტიანობის პირობებში.
ასეთი ტექნოლოგია მოხერხებულია იმ ადგილებში სადაც არსებობს ნარჩენების მუდმივი წყარო, მაგალითად მეცხოველეობის ფერმებში ბიოგაზის მისაღებად.
გამოყენება
ბიოგაზი წარმოებაში გამოიყენება: ელექტრონერგიის, სითბოს ან ორთქლის და მანქანის საწვავის სახით. მაგალითად ინდოეთში, ვიეტნამში, ნეპალში მცირე (ერთი ოჯახისათვის განკუთვნილი) ბიოგაზის მოწყობილობებსაც ამონტაჟებენ. მასში მიღებული გაზი ძირითადად საკვების მოსამზადებლად გამოიყენება.
მეფრინველეობის ფაბრიკებში, სპირტის სახდელ ქარხნებში, შაქრის გადამამუშავებელ საწარმოებში და ხორცკომბინატებში ბიოგაზის დანადგარების მონტაჟი გამწმენდი მოწყობილობის სახით არის შესაძლებელი.
1990 წლის ბოლოს მიღებული მონაცემების თანახმად, ჩინეთში 10 მლნ. მცირე ბიოგაზის მოწყობილობაა, რომლებიც წელიწადში დაახლოებით 70 მლრდ. მ3 ბიოგაზს გამოიმუშავებენ, რითიც 60 მლნ. გლეხს უზრუნველყოფენ საწვავით.
2006 წლის ბოლოსათვის კი, ჩინეთში დაახლოებით 18 მლნ. ბიოგაზის დანადგარი ფუნქციონირებდა. მათი გამოყენება 10, 9 მლნ. ტონა პირობითი საწვავის ჩანაცვლების საშუალებას იძლევა.
ინდუსტრიულად განვითარებულ ქვეყნებს შორის, ბიოგაზის წარმოებისა და გამოყენების მხრივ დანიას უჭირავს წამყვანი ადგილი, სადაც ქვეყნის მთლიან ენერგობალანსში ბიოგაზს 18% უკავია. არსებული მაჩვენებლების თანახმად, დასავლეთ ევროპის მეფრინველეობის ფაბრიკების ნახევარზე მეტი სათბობად ბიოგაზს იყენებს.
წამყვანი ავტომწარმოებლები, მაგალითად “Volvo” და “Scania” აწარმოებენ ავტობუსებს, რომელთა ძრავები ბიოგაზის საწვავზე მუშაობენ. ასეთი ავტობუსები აქტიურად გამოიყენება შვეიცარიის ქალაქებში.
ფაქტორები, რომლებიც გავლენას ახდენს ბიოგაზის წარმოებაზე
ორგანული ნარჩენების ფერმენტაცია (ხრწნა) ხდება გარკვეული ტიპის ბაქტერიების მოქმედების ხარჯზე, ხოლო მათ არსებობასა და გამრავლებაზე არსებით ზეგავლენას ახდენს გარემო. წარმოებული გაზის რაოდენობა დამოკიდებულია ტემპერატურაზე. რაც უფრო თბილია გარემო, მით უფრო მაღალია ორგანული ნედლეულის ფერმენტაციის სიჩქარე და ხარისხი. სწორედ ამიტომ, სავარაუდოა, რომ ბიოგაზის მიღების პირველი დანადგარები გაჩნდა თბილი კლიმატის ქვეყნებში.
ბიოპროცესი, ანუ მეთანური დუღილი სამ გასხვავებულ რეჟიმში მიმდინარეობს: ფსიქოფილურ (ბიომასის ტემპერატურაა დაახლ. 20°C); მეზოფილურ (დაახლ. 30° C) და თერმოფილურ (დაახლ. 55° C) რეჟიმებში.
საშუალოდ, ბიოგაზის დანადგარები, რომლებიც ფუნქციონირებენ მეზოფილურ რეჟიმში (ტემპერატურა 25-40° C) გამოიმუშავებენ 0.2-0.4მ3 ბიოგაზს. დანადგარის დადგმული მოცულობის ყოველ მ3-ზე თერმოფილურ რეჟიმში (ტემპერატურა 50-55° C) მიიღება უფრო მეტი ბიოგაზი, ვიდრე 2-6 მ3 დანადგარის დადგმული მოცულობის ყოველ მ3-ზე.
არსებობს გარკვეული მოთხოვნები ბიომასის მიმართაც. იგი უნდა შეიცავდეს ბიოლოგიურად ხრწნად ორგანულ ნივთიერებებს და დიდი რაოდენობით წყალს (90-94%). სასურველია გარემო იყოს ნეიტრალური და არ შეიცავდეს ისეთ ნივთიერებებს, რომლებიც ხელს უშლის ბაქტერიების მოქმედებას. მაგალითად: საპონი, სარეცხი ფხვნილი, ანტიბიოტიკები და სხვ.
ბიოგაზის მისაღებად შეიძლება გამოვიყენოთ მცენარეული და საყოფაცხოვრებო ნარჩენები, ასევე ნაკელი, ჩამდინარე წყლები და ა.შ.
ფერმენტაციის პროცესში რეზერვუარში არსებული სითხე სამ ფრაქციად იყოფა. ზედა ქერქი წარმოიქმნება მხსვილი ნაწილაკებისგან. იგი მოყვება გაზის ბუშტუკებს და გარკვეული დროის შემდეგ შეიძლება გამყარდეს და ხელი შეუშალოს ბიოგაზის გამოყოფას. ფერმენტატორის შუა ნაწილში გროვდება სითხე, ხოლო ქვედა ნაწილში ტალახისებრი ფრაქცია ილექება.
ბაქტერიები შედარებით აქტიურდება შუა ზონაში, ამიტომ რეზერვუარის შიგთავსს დრო და დრო უნდა ვურიოთ, დღეში რემდენჯერმე თუ არა ერთხელ მაინც. მორევა უნდა განხორციელდეს მექანიკური ხელსაწყოების მეშვეობით, ჰიდრავლიკური საშუალებებით, პნევმატური სისტემის ნაკადით, ან თვითრევის სხვადასხვა მეთოდების მეშვეობით.
ბოგაზის წარმოების გავრცელებული კონსტრუქციები
აღსანიშნავია, რომ ფსიქოფილურ რეჟიმში მომუშავე ბიოგაზის დანადგარების უმეტესობა მიწისქვეშა კონსტრუქციებია. მათი ფორმები ძირითადად სფერული ან ცილინდრულია. მეთანური დუღილის ეფექტური პროცესის წარმართვისათვის ბიოგაზის დანადგარის კონსტრუქცია უნდა უზრუნველყოფდეს შემდეგ პირობებს:
• მკაცრი ანაერობიოზი;
• ტემპერატურული რეჟიმის დაცვა;
• დანადგარში ბიომასის ეფექტური გადაადგილება, პერიოდული არევა;
• გადასამუშავებელი ბიომასის შესაბამისი მოცულობა;
• ექსპლოატაციის სიმარტივე.
ბიოგაზის დანადგარების მრავალი ტიპი არსებობს, დაწყებული დიდი კომერციული დანადგარებით, დასრულებული მცირე ზომის ე.წ. საოჯახო დანადგარებით. შედარებით მარტივი ტიპის ბიოდანადგარებს შორის ყველაზე გავრცელებულია: ჩინური ტიპის მტკიცე გუმბათიანი და ინდური ტიპის მცურავ ზარხუფიანი ბიოდანადგარები.
მარტივი ტიპის ბიოგაზის დანადგარის სამი ძირითადი სახეობა არსებობს. მცურავ ზარხუფიანი მტკიცე გუმბათიანი ბალონის ტიპის მტკიცე გუმბათიანი:
• მტკიცე გუმბათიანი ბიოდანადგარები (ცნობილია როგორც ჩინური ტიპი) შედგებიან სფერული კორპუსისგან და მასთან მიერთებული გამაწონასწორებელი ავზისგან. იგი შენდება გაზ-გაუმტარი აგურით, ქვით ან ბეტონით. შიდა ზედაპირი ჰიდრო და თბოიზოლირებულია სამშენებლო ხსნარის მრავალი თხელი ფენით, რათა აირმა არ გაჟონოს.
• გამოყოფილი ბიოგაზი სფერული კორპუსის ზედა ნაწილში იწყებს დაგროვებას და ამიტომ თავსახური მჭიდროდ უნდა იყოს დახურული. გაზის წნევით ხსნარი შემაერთებელი მილით გამაწონასწორებელ ავზში გადადინდება, ხოლო გაზის დახარჯვის დროს ისევ უკან ბრუნდება.
• ბიოდანადგარი პერიოდულად, დღეში ერთხელ იტვირთება.
1 2 9 10 3 5 6 7 4 8 1. ამრევი გობი და შემავალი მილი; 2. ბიოდანადგარი; 3. გამაწონასწორებელი ავზი; 4. გაზდამჭერი; 5. გაზის მილი; 6. კარგად დალუქული საძვრენი; 7. დონეთა სხვაობა = გაზის წნევა სმ. 8. მოტივტივე ქაფი; 9. ნალექი; 10. დაგროვილი ქვა და ხრეში.
მტკიცეგუმბათიანი ბიოდანადგარის დადებითი თვისებები:
• არ სჭირდება ამრევი მოწყობილობა, ვინაიდან ხსნარი ერთი ავზიდან მეორეში გადადინების დროს კარგად ირევა;
• მიწისქვეშა მდებარეობა იცავს მას ტემპერატურის ცვალებადობისგან;
• თითქმის არ შეიცავს ლითონის დეტალებს, რაც ახანგრძლივებს მისი ექსპლოატაციის ვადას 20 წელზე მეტი დროით.
მტკიცეგუმბათიანი ბიოდანადგარის უარყოფითი თვისებები:
• გაზის წნევა მნიშვნელოვნად მერყეობს;
• ესაჭიროება აირშეუღწევი შემჭიდროებელი;
• მშენებლობისას მოითხოვს კვალიფიციურ მუშახელს, რათა სფერული კორპუსის ზედა ნაწილში ჰერმეტეზაცია იქნას უზრუნველყოფილი.
მცურავზარხუფიანი ინდური ბიოდანდაგარი
წარსულში მცურავზარხუფიანი დანადგარი ძირითადად ინდოეთში შენდებოდა. ასეთი ბიოდანადგარი შედგება ფართო მიწისქვეშა ცილინდრის ან გუმბათის ფორმის აგურის ან ბეტონის ავზისგან და მცურავი გაზდამჭერისა ან ზარხუფისგან. ამ ტიპის დანადგარში ზარხუფი ან მოძრაობს წყლით სავსე რგოლურ ავზში ან უშუალოდ ნაკელის ხსნარზე ცურავს. გაზდამჭერის შიდა და გარეთა მიმმართველები უზრუნველყოფენ მის სტაბილურობას. როდესაც გაზი დაგროვდება ზარხუფი ზემოთ იწევა, გაზის მოხმარების დროს კი ზარხუფი ისევ ქვემოთ იწევს. გაზსადენი მიერთებულია ტივტივა ზარხუფთან.
9 2 1 5 4 3 7 6 10 8 11 1. ამრევი გობი და შემავალი მილი; 2. ბიოდანადგარი; 3. გადამუშავებული ხსნარის დინებით გამოსვლა გამომყვანი მილიდან; 4. გაზდამჭერი სამაგრები; 5. გაზის გამომყვანი მილის მთავარი ონკანი; 6. ზარხუფის მიმმართველი; 7. დონეთა სხვაობა = გაზის წნევა სმ.; 8. მოტივტივე ქაფი; 9. ნალექი; 10. დაგროვილი ქვა და ხრეში; 11. წყლის პერანგი.
მცურავ ზარხუფიანი დანადგარის დადებითი თვისებები:
• მათი აშენება ადვილია, განსაკუთრებით კი ცილინდრული კორპუსის მქონე დანადგარების;
• კარგად შედუღებული ზარხუფი მთელ გამოყოფილ გაზს იჭერს;
• გაზი მუდმივი წნევით მიეწოდება მომხმარებელს.
მცურავ ზარხუფიანი დანადგარის უარყოფითი თვისებები:
• ლითონის ზარხუფი ძვირადღირებული მასალისგანაა დამზადებული და საჭიროებს მუდმივ დაცვას კოროზიისგან. მცურავზარხუფიან დანადგარების მშენებლობისას შესაძლებელია ლითონის ნაცვლად მინაპლასტიკის ან მაღალი სიმკვრივის პოლიეთილენის გამოყენება, თუმცა ამით დანადგარის ფასი არ მცირდება. ცივ ამინდში, განსაკუთრებით ზამთარში, გაზის გამოყოფა შემცირებულია ან დანადგარი საერთოდ არ მუშაობს.
ბალონის ტიპის დანადგარი
ბალონური ტიპის ბიოდანადგარი შესდგება ულტრაიისფერი სხივებისადმი გამძლე პლასტმასის ან რეზინის მასალის საცავისგან, რომლის ზედა ნაწილში გროვდება გაზი. შემავალი და გამომავალი მილები დამაგრებულია დანადგარის კედლებზე. ბალონის გაზით ავსებისას დანადგარი მუშაობს როგორც მტკიცე გუმბათიანი დანადგარი.
ფერმანტაციის პროცესის დროს ბალონის კედლების მსუბუქი მოძრაობა ხელს უწყობს ხსნარის არევას, რაც დადებითად მოქმედებს გადამუშავების პროცესზე. ამ ტიპის დანადგარში შესაძლებელია ნებისმიერი სახის ნარჩენების გადამუშავება.
დადებითი თვისებები:
• დაბალი ღირებულება, ადვილი ტრანსპორტირება და ექსპლოატაცია, უძლებს მაღალ ტემპერატურას, ადვილია მისი გაწმენდა-დასუფთავება და მომსახურება.
უარყოფითი თვისებები:
• ხანმოკლე ექსპლუატაციის ვადა (დაახლოებით 5 წელი);
• ადვილად ზიანდება.
• ბალონის ტიპის დანადგარი რეკომენდებულია თბილი და ცხელი კლიმატური პირობებისათვის, აგრეთვე იქ სადაც მისი დაზიანების ნაკლები საფრთხე არსებობს.
ბიოგაზის წარმოების პოტენციალი საქართველოში
საქართველოში აგრარული სექტორის განვითარება ქვეყნისათვის სტრატეგიული მნიშვნელობის საკითხია. აღნიშნული სექტორის განვითარების ხელშეწყობისათვის სხვადასხვა დარგებთან ერთად, ერთ-ერთი პრიორიტეტულია ბიოტექნოლოგიების, კერძოდ კი ბიოგაზის დანადგარების დანერგვა-გავრცელება. მისი განვითარებისთვის მრავალი ხელშემწყობი ფაქტორია, რომელთაგან ერთ-ერთი მნიშვნელოვანია ყოველწლიურად განახლებადი ბიომასის რესურსი, რომლის ათვისებითაც შესაძლებელია სოფლის მეურნეობის ენერგო მოთხოვნილების 14-17%-ით უზრუნველყოფა.
საქართველოში მარცვლოვანი კულტურების წარმოების შედეგად ნარჩენი ბიომასა ყოველწლიურად დაახლოებით 1.6 მლნ.მ3-ია.
დღეისათვის, მსხვილფეხა რქოსანი პირუტყვის ჯამური რაოდენობა შეადგენს
1048500. ყოველწლიურად საქართველოს ფერმებში 2 მლნ. ტ-მდე ნარჩენი ბიომასა გროვდება, რაც მნიშვნელოვანი რესურსია ქვეყნისთვის, როგორც ენერგეტიკისა და ეკონომიკის, ასევე გარემოსდაცვითი მდგომარეობის გაუმჯობესებისთვის.
მეცხოველეობის და მეფრინველეობის ნარჩენების სრული ენერგეტიკული პოტენციალი დაახლოებით 6, 9 მლრდ.კვტსთ-სა და 734 მლნ.მ3 ბუნებრივი აირის ექვივალენტურია.
ბიოგაზის დანადგარის გამოყენების სხვა დადებითი ფაქტორები:
ბიოგაზის დანადგარის მეშვეობით მიღებული ბიოგაზი შეიძლება უშუალოდ გამოვიყენოთ, ან მივიღოთ ელექტროენერგია.
გარდა ამისა მას შემდეგი დადებითი თვისებები აქვს:
• ბიოგაზის დანადგარიდან მიღებული ბიომასა საუკეთესო ორგანული სასუქია, საქონლის ნაკელთან შედარებით ბიოსასუქი 30%-ით მეტ ბუნებრივ აზოტს შეიცავს. მისი გამოყენებით მოსავლიანობა 10-15%-ით იზრდება. ეს იძლევა საშუალებას შემცირდეს ქიმიური სასუქების გამოყენება და გრუნტის წყლებზე ზეწოლა.
• ბიოგაზის დანადგარების გავრცელებით მკვეთრად მცირდება ტყის ჩეხვა, 3-6 სულ საქონელის ნაკელზე მომუშავე ბიოგაზის დანადგარის ექსპლუატაციის პერიოდში იზოგება დაახლოებით 1 ჰა. ტყის რესურსი.
• ნაკელის ბიოდანადგარში გადამუშავებით ისპობა მავნე მწერების ინკუბაციისათვის ხელშემწყობი კერები და გარემო ეკოლოგიურად სუფთა და ჯამნრთელობისათვის უსაფრთხო ხდება.
• ბიოგაზის წარმოება იძლევა საშუალებას შევაჩეროთ მეთანის გამოფრქვევა ატმოსფეროში.
• მეთანი ახდენს ზეგავლენას სათბურ ეფექტზე 21-ჯერ უფრო ძლიერად ვიდრე ნახშირორჟანგი და ჩერდება ატმოსფეროში 12 წლის მანძილზე. მეთანის ჩაჭერა საუკეთესო ხერხია გლობალური დათბობის თავიდან ასაცილებლად.
საქართველოში გავრცელებული ბიოგაზის დანადგარები
საქართველოში სოფლის მეურნეობის მექანიზაციის ინსტიტუტში 1948-1961 წწ. შეიქმნა ბიოგაზის დანადგარების მთელი რიგი კონსტრუქციები. 1959 წელს ამ ინსტიტუტის მიერ კრწანისის მეურნეობაში აშენდა 200 სული მსხვილფეხა რქოსანი საქონლის ბიოგაზის დანადგარი.
საქართველოში ამჟამად მოქმედი ყველა ბიოდანადგარი აშენებულია საერთაშორისო დონორების ხელშეწყობით 1994-2007 წწ. სულ დღეისათვის ექსპლოატაციაშია 400-ზე მეტი დანადგარი.
დღემდე განხორციელებული პროექტებიდან აღსანიშნავია შემდეგი სახის კონსტრუქციები:
• მტკიცეგუმბათიანი დანადგარი.
• ინდური — გობარის ტიპის მცურავზარხუფიანი.
• პოლიმერულ-ბოჭკოვანი მასალისაგან დამზადებულ მაღალეფექტური ბიოგაზის დანადგარი.
• თერმოფილურ რეჟიმში მომუშავე მიწისზედა მეთანტენკები.
საქართველოში გავრცელებულია ჩინური მტკიცე გუმბათიანი და ინდური მცურავზარხუფიანი დიზაინის მცირედი სახეცვლილების 6 მ3 მოცულობის (4-6 ძროხიდან მიღებული ნარჩენი) დანადგარები.
გარდა ამისა, გამომუშავებული ბიოგაზის შესანარჩუნებლად, ორივე, ბიოდანადგარიც და გაზდამჭერიც დაფარულია სამშენებლო ხსნარით. გადინების ავზის გარდა, მთელი სისტემა დაფარულია ნიადაგის თხელი (30 სმ. ან მეტი) ფენით, რომელიც კარგი იზოლატორია.
საქართველოს რიგ ადგილებში გამოყენებულია მცურავ ზარხუფიანი დიზაინის დანადგარი მცირე სახეცვლილებით. რკინის ტივტივა გაზდამჭერი დაფარულია მაღალი სიმკვრივის პოლიეთილენით.
ბიოდანადგარის შიგნით სათანადო ტემპერატურის შესანარჩუნებლად საქართველოს ცივ რეგიონებში ამჟამად ორი ძირითადი საშუალება გამოიყენება: (ა) შედინებული ნაკელის ცხელი წყლით გათბობა (წყალი ცხელდება ბიოგაზის/ელექტროენერგიის, შეშის, მზის წყალგამაცხელებლის და სხვა საშუალებით), და (ბ) თბოიზოლაციის მოწყობა (ნიადაგის, თივის, მინაქსოვილის ერთი ან მეტი ფენით). თავიდან წყალი ცხელდება შეშით, შემდეგ კი – გამომუშავებული ბიოგაზით. თერმოფილური პირობებისათვის, შიდა ტემპერატურა უნდა იყოს 45-65ºC. თუმცა, ცივ კლიმატურ პირობებში გათბობის გარეშე ამ ტემპერატურის შენარჩუნება ძალიან ძნელია.
ჩინური, ინდური ან სხვა სახეცვლილი დიზაინის დანერგვის გარდა, აჭარაში 2007 წელს აშენდა სამი 6 მ3 მოცულობის მილოვანი სფერული
1. ბიომასის მიმღები კოლექტორი; 2. შემავალი და გამომავალი პოლიმერული მილები; 3. სფერული ბიორეაქტორი (პოლიმერული) მასში ჩამონტაჟებული შემრევით; 4. გადამუშავებული ბიომასის საცავი და გაზშემკრები; 5. გაზის მილი. 12 2 3 4 5ფორმის ბიოდანადგარი, რომელშიც გამოიყენება თურქეთიდან იმპორტირებული პოლიმერული მასალა.
ზამთრის პერიოდში ბიოგაზის დანადგარის ეფექტური ექსპლოატაციისათვის საჭიროა მისი ხარისხიანი თბოიზოლირება. ბიოგაზის დანადგარის ადგილზე მონტაჟი შესაძლებელია წლის ნებისმიერ დროს და არ აღემატება სამ სამუშაო დღეს.
თერმოფილურ რეჟიმში მოქმედი ლითონის კონსტრუქციის ბიოგაზის დანადგარი გამოირჩევა მაღალი ინტენსიურობით (3-4 მ3 ბიოგაზი დღე-ღამეში 1 მ3 ბიორეაქტორის მოცულობიდან).
1 4 3 2 1. სუსპენზიის მოსამზადებელი ავზი; 2. ბიორეაქტორი; 3. აირსაცავი; 4. წყლის გამაცხელებელი.
დანადგარი მზადდება სპეციალურ საწარმოში და შემდგომ ხდება მისი ადგილზე ტრანსპორტირება და მონტაჟი. ასეთი დანადგარი (2 მ3 ბიორეაქტორის მოცულობით) დამონტაჟებული იქნა სოფ. ლისში (2001 წელს) ერთ-ერთი გლეხის ოჯახში და ფუნქციონირებდა 5 წლის განმავლობაში. ამ პერიოდის განმავლობაში ოჯახი სტაბილურად ღებულობდა ბიოგაზს და აღარ მოიხმარდა თხევად გაზს და შეშას.
იმის გამო, რომ ვერ მოხერხდა ასეთი ტიპის დანადგარების სერიული წარმოება, მათი ღირებულება საკმაოდ მაღალია.
ბიოგაზის დანადგარის ღირებულება სხვადასხვაა სახეობის, ზომის, ნედლეულის გადამუშავების და ადგილმდებარეობის მიხედვით საშუალოდ შეადგენს 2000-3000 აშშ დოლარს. გარდა ამისა ყველა წარმოდგენელი დანადგარი უნდა დამონტაჟდეს კვალიფიციური სპეციალისტების მიერ.
მცირე ზომის სეზონური ბიოგაზის დანადგარების მაგალითები:
ა) ბიოგაზის დანადგარის მოწყობა პოლიეთილენის მასალის გამოყენებით.
ასეთი ბიოდანადგარის მონტაჟის დროს პირველ რიგში უნდა შეირჩეს ამ დანადგარისთვის შესაფერისი ადგილმდებარეობა. საერთოდ ბიოდანადგარი უნდა განლაგდეს ცხოველური ნარჩენების წყაროსთან ახლოს. კარგი იქნება თუ ნაკელის მასა თვითდინებით ჩავა მიმღებ მილში.
ზოგადად, საოჯახო მეურნეობისათვის რომელშიც 10 სული ღორის ნარჩენები არის ბიოგაზის მიღებას დაჭირდება 4 მ3 თხევადი მასის მოცულობის დანადგარი.
თხრილის მოწყობის დროს უნდა გაითვალისწინოთ შემდეგი:
ფსკერი და ფერდები რაც შეიძლება გლუვი უნდა იყოს და არ შეიცავდეს წამოშვერილ ქვებს ან ფესვებს რამაც შესაძლოა დააზიანოს ცელოფანი;
ფსკერის ქანობი მიმღებსა და გამოსასვლელს შორის უნდა შეადგენდეს დაახლოებით 2, 5% (ანუ 10 მ სიგრძის თხრილისთვის 25 სმ).
ამოღებული გრუნტი უნდა მოცილდეს თხრილს, რათა გაადვილდეს დანადგარის მონტაჟი და შემდგომში მასთან მისვლა.
ცელოფნის მილის მომზადება
იმ შემთხვევაში, თუ ბიოდანადგარის თხრილი 10 მ.-ს შეადგენს ცელოფნის მილის მოსაწყობად საჭიროა 11, 5 მ. ცელოფანი, რაც ითვალისწინებს შემავალი და გამომავალი მილების 75 სმ. სიგრძეზე გადაფარვას.
ბიოდანადგარის საიმედოობის ასამაღლებლად სასურველია ორმაგი ცელოფნის მილის გამოყენება.
საჭირო მასალები:
• მილოვანი ცელოფანი. დანადგარის მოცულობა განსაზღვრავს ცელოფნის სიგრძეს. საუკეთესო მასალად გამოდგება ცელოფანი, რომელსაც იყენებენ სათბურების მოსაწყობად. ამ ტიპის ცელოფანი არ ატარებს ულტრაიისფერ სხივებს, რაც მას მზის სხივების მიმართ უფრო გამძლეს ხდის.
• 2 მილი – დაახლოებით 75-100 სმ. სიგრძისა და მინიმუმ 15 სმ. შიდა დიამეტრით.
• პლასტიკური (PVC) მილი შიდა დიამეტრით 12, 5 მმ (პლასტიკური მილის სიგრძე განისაზღვრება მანძილით ბიოგაზის დანადგარს და სამზარეულოს შორის).
• წებო და სხვადასხვა არმატურა მილების ცელოფნის ავზთან დასაკავშირებლად.
ბიოდანადგარის მონტაჟი
ცელოფნის მილის დაზიანების თავიდან ასაცილებლად მას ქვეშ ეფინება ძველი ტომარა. შემავალი და გამომავალი მილები მაგრდება ცელოფნის ბოლოებში რეზინის სალტეებით.
გაზის გამომყვანი უნდა განლაგდეს პლასტმასის მილის ბოლოდან 1, 5 მეტრში და ბიოგანადგარის ზემო ნაწილის ცენტრში.
თხრილში ჩადებამდე ცელოფნის ავზი იბერება ჰაერით. მილში ჰაერის შეშვება ხდება ეტაპობრივად (შეიძლება ხელის მოძრაობებით და აგრეთვე შლანგის ავტომანქანის მაყუჩთან მიერთებით).
ჰაერით შევსებული ავზი თავსდება მომზადებულ თხრილში. გაზის მილი მაგრდება სპეციალურად მოწყობილ საბრჯენზე.
ჰაერით სავსე ცელოფნის ავზი ივსება წყლით მანამ, სანამ შემავალი და გამომავალი მილები მთლიანად არ შეივსება წყლით და მასში არსებული ჰაერი მოექცევა ავზის ზედა ნაწილში.
PVC მილებისაგან ეწყობა “T”-სებრი კონსტრუქციის გაზის გაჟონვის სარქველი, რომელიც უერთდება გაზის გამომყვან მილსა და სამზარეულოში მიმავალ მილებს.
მონტაჟიდან 30 დღის შემდეგ “T”-სებრ მილს ეხსნება საცობი და მისი ერთი ბოლო უერთდება სამზარეულოში მიმავალ მილს.
ყოველდღიურად ბიოგაზის დანადგარში უნდა ჩაიტვირთოს 18 კგ. ახალი ნაკელი გაზავებული წყალში, ფარდობით 1:5-თან.
მზის სხივებისგან და ცხოველებისაგან
სივრცე რომელშიც გროვდება ბიოგაზი
ბიოგაზის სარქველი სითხე
წყლის დონე
ველებისაგან დასაცავად ამ ტიპის ბიოდანაგარსაც უნდა გაუკეთდეს ფარდული.
ბიოგაზის დანადგარის გამომყვან მილთან ახლოს ითხრება ორმო, რომელშიც გროვდება ბიოგაზის დანადგარიდან გამომდინარი ნარჩენები. ამ ნარჩენების გამოყენება შესაძლებელია ბაღ-ბოსტანში სასუქად.
ბ) მარტივი ბიოგაზის დანადგარი საკვების ნარჩენებიდან
ინდოეთის სასოფლო ტექნოლოგიების ინსტიტუტის (ARTI) მიერ შემუშავებული მცირე მოცულობის ბიოგაზის დანადგარი გადაამუშავებს საკვები პროდუქტებს ნარჩენებს და უზრუნველყოფს ოჯახს საკვების მოსამზადებლად საჭირო გაზის რაოდენობით.
ინსტიტუტის მიერ შემუშავებული ბიოგაზის დანადგარი შედგება ორი სტანდარტული, მაღალი სიმკვრივის პოლიეთილენის წყლის რეზერვუარისგან: უფრო დიდი მოცულობის რეზერვუარი მოქმედებს როგორც ბიოგაზის დანადგარი და შედარებით მცირე მოცულობის რეზერვუარი ასრულებს გაზდამჭერის როლს.
დანადგარი ეფექტურად გადაამუშავებს საჭმლის, ხილის, ბოსტნეულის, ქატოს და სხვა ნარჩენებს, რითიც ამცირებს ნარჩენების მოცილების პრობლემას. 1000 ლიტრი მოცულობის დანადგარი გამოიმუშავებს იმდენ ბიოგაზს, რაც ოჯახს უნახევრებს შეკუმშული ბუნებრივი აირისა და ნავთის მოხმარებას. გარდა ამისა, დანადგარში მიიღება სასუქიც.
ARTI-ის მიერ შემუშავებული დანადგარი შესაძლებელია დამონტაჟდეს ნებისმიერ ადგილას, სადაც მისი ფუნქციონირებისათვის საკმარისი 30ºC-ზე მაღალი ტემპერატურაა. ამჟამად, ინსტიტუტი მუშაობს არსებული დანადგარის გაუმჯობესებაზე, რაც დანადგარს საშუალებას მისცემს უფრო დაბალ ტემპერატურაზე იფუნქციონიროს.
დანადგარს სჭირდება 2 მ2 ფართი და 2, 5 მ. სიმაღლე. მისი ავსება ხდება რამდენიმე კვირის განმავლობაში, რის შემდეგაც გაზის მიწოდება ხდება უწყვეტად. 250 გრ. გაზის წარმოებას სჭირდება საშუალოდ 1 კგ. საკვები დღეში.
გამოყენებული ლიტერატურა
• “ბიოგაზი: რეტროსპექტივა და მიმოხილვა”
Winrock International/ USAID -ის “ენერგეტიკის განვითარება სოფლად” პროექტის ფარგლებში მომზადებული ანგარიში; (საქართველო, 2007წ)
• “საქართველოს სახელმწიფო პოლიტიკა ენერგიის განახლებადი წყაროების განვითარების მიმართულებით” — “საერთაშორისო გამჭვირვალობა საქართველოს~ ანგარიში (საქართველო, 2008წ.)
• ა.ბიწაძე “მცირე ფერმერულ მეურნეობებში ბიოგაზის დანადგარის აშენების რეკომენდაციები”-2001 წ;
• L.Rodriguez and T R Preston “Biodigester installation manual”
University of Tropical Agriculture Foundation Finca Ecologica, University of
Agriculture and Forestry, Thu Duc, Ho Chi Minh City, Vietnam, 2000;
• “Biogas from food waste” Appropriate
Rural Technology Institute, India (ARTI ); 2006;
http://www.ashdenawards.org/files/reports/
ARTI%20India%202006%20Technical%20report.pdf
• Биогаз-http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D0%B8%D0%BE%
D0%B3%D0%B0%D0%B7
• ბ.ჩხაიძე, “ბიოგაზი”-პრეზენტაცია, Winrock International/USAID -ის “ენერგეტიკის განვითარება სოფლად”, 2006 წ
• Uli Werner/Ulrich Stöhr/Nicolai Hees-“Biogas
plants in animal husbandry”, A Publication of the Deutsches Zentrum für
Entwicklungstechnologien-GATE, a Division of the Deutsche Gesellschaft für
Technische Zusammenarbeit (GTZ) GmbH – 1989
• Ludwig Sasse-“Biogas Plants”, Publication of the Deutsches Zentrum für Entwicklungstechnologien
-GATE in: Deutsche Gesellschaft für Technische Zusammenarbeit (GTZ)
GmbH -1988
