Комплексна утилізація відходів плодоовочевого виробництва із використанням метанової ферментації

Abstract

Мета роботи. Дослідження метанової ферментації відходів плодоовочевого виробництва, що має три головні аспекти: ліквідація відходів (екологічний), отримання альтернативного виду палива – біогазу (біоенергетичний), отримання біостимулятора росту рослин – дигестату (відновлюване землеробство). Методологія. Проведені дослідження метанової ферментації відходів плодоовочевого виробництва в мезофільних умовах у періодичному режимі. Для здійснення процесу використано лабораторні установки: метантенк, водяний газгольдер. Визначена інтенсивність газогенерації, якісний склад біогазу. Показники процесу бродіння визначали за стандартними методиками у дослідницькій лабораторії кафедри екології та екоменеджменту НУХТ. Досліджений стимулювальний вплив розчину дигестату на насіння райграсу. Наукова новизна. У результаті дослідження виявлено, що відходи плодоовочевого підприємства є доступним субстратом для метанового бродіння в періодичному режимі (мезофільні умови). При цьому утворюється біогаз із високим вмістом метану, що робить його цінним альтернативним видом палива. Досліджена можливість використання розчину дигестату для біостимулювання насіння газонних трав (райграсу), що є важливим для розвитку відновлюваного землеробства. Висновки. Метанова ферментація технологічних відходів плодоовочевого підприємства дає можливість комплексно вирішити кілька проблем: екологічних, енергетичних та аграрних. У процесі метанової ферментації повністю ліквідується цей тип відходів. Причому утворюється біогаз із високим вмістом метану, що робить його якісним альтернативним енергоресурсом. Зафіксована значна інтенсивність газогенерації; у перерахунку на 1 кг сухих речовин плодоовочевих відходів сумарний вихід біогазу становив 320 дм3. Вміст горючого компоненту – метану – досягав 60–62 %. Ще один продукт метанового бродіння відходів плодоовочевого виробництва, а саме дигестат, є перспективним для біостимулювання рослин, що є сучасним напрямком відновлюваного землеробства. Біостимульоване насіння характеризувалось прискореним ростом коріння та паростків на 21–28 % та 22–31%, відповідно. Енергія проростання підвищилась на 20,4 % порівняно з контролем.

Purpose of the work. Research into methane fermentation of fruit and vegetable production waste, which has three main aspects: waste elimination (ecological), obtaining alternative fuel –biogas (bioenergy), and plant growth biostimulant – digestate (renewable agriculture). Methodology. Research on methane fermentation of fruit and vegetable production waste in mesophilic conditions in a periodic mode was conducted. Laboratory installations were used: methane tank, water gasholder. The intensity of gas generation, qualitative composition of biogas were determined. Fermentation indicators were determined using standard methods in the laboratory of the Department of Ecology and Ecomanagement of the NUFT.The stimulating effect of digestate solution on ryegrass seeds was studied. Scientific novelty. It has been found that fruit and vegetable waste is an available substrate for methane fermentation in a periodic mode (mesophilic conditions). This produces biogas with a high methane content, making it a valuable alternative fuel.The possibilityof using a digestate solution for biostimulation of lawn grass seeds (ryegrass), which is important for the development of renewable agriculture, has been investigated. Conclusions. Methane fermentation of technological waste of a fruit andvegetable enterprise makes it possible to comprehensively solve several problems: environmental, energy and agricultural. In the process of methane fermentation, this type of waste is completely eliminated. Moreover, biogas with a high methane content is formed, which makes it a high-quality alternative energy resource. A significant intensity of gas generation was recorded; per 1 kg of dry waste, the total biogas yield was 320 dm3. And the content of the combustible component –methane –reached 60–62 %. Another product of methane fermentation of fruit and vegetable waste, namely digestate, is promising for plant biostimulation, which is a modern direction of renewable agriculture. Biostimulated seeds were characterized by accelerated growth of roots and shoots by 21–28 % and 22–31 %, respectively. Germination energy increased by 20,4 % compared to the control.