Виробництво біометану з лігно-целюлозної агробіомаси: наукова доповідь Петра Кучерука
30 квітня відбулося засідання Вченої ради Інституту технічної теплофізики (ІТТФ) НАН України. На ньому із науковою доповіддю “Виробництво біометану з лігно-целюлозної агробіомаси” виступив Петро Кучерук, кандидат технічних наук, старший науковий співробітник відділу теплофізичних проблем систем теплопостачання (ТПСТ) та експерт Біоенергетичної асоціації України.
У своїй презентації експерт UABIO проаналізував ключові концепції виробництва біометану, навів статистику ринку ЄС та окреслив амбітні цілі плану REPower EU. Також Петро Кучерук представив актуальні дані щодо розвитку галузі в Україні, навів оцінку значного ресурсного потенціалу агробіомаси та продемонстрував основні технологічні виклики, пов’язані із виробництвом біогазу з пожнивних решток.
Головне з доповіді Петра Кучерука
Виробництво біометану в Європі
“Біометан є зараз трендом і в Європі, і в Україні. Ринок біометану динамічно зростає. В Європі виробництво біометану сягнуло понад 5 млрд м3/рік. Амбітний план ЄС REPower EU до 2030-го року — вийти на рівень виробництва біометану 35 млрд м3/рік. Європа потребує нарощування виробництва біометану, а Україна, з великим потенціалом, може зробити суттєвий внесок у ці амбітні плани. Так, за середнім розміром біометанових проєктів (у м3/год) Україна входить до лідерів в Європі”.
Виробництво біометану в Україні
Станом на квітень 2026 року в Україні запущено 6 проєктів виробництва біометану сумарною потужністю 108 млн м3/рік. Ще принаймні 7 біометанових проєктів планується запустити протягом найближчих трьох років сумарною потужністю 40 млн м3 /рік.
“Згідно затвердженої КМУ в квітні 2026 року Програми розвитку виробництва біометану на період до 2035 року до 2030 року планується вийти на рівень виробництва 1 млрд м³ біометану на рік, до 2035 року — наростити потужності до 2,1 млрд м³. Бачимо, що ці плани фактично збігаються зі сценарієм Біоенергетичної асоціації України”.
“Загалом потенціал виробництва біометану в Україні становить 21,8 млрд м3/рік. Близько чверті цього потенціалу — пожнивні рештки. Тому вихід на планові показники виробництва біометану вимагатиме використання значних обсягів пожнивних решток як сталої сировини”.
Пожнивні рештки для виробництва біометану: проблематика використання
Пожнивні рештки (солома, стебла) є відносно новою та складною сировиною для виробництва біогазу. Вони потребують застосування нових підходів та розробки інноваційних технологічних рішень, зокрема в проєктах із високою часткою соломи в сировинному міксі.
Основні властивості пожнивних решток, що обмежують їх використання як сировини для виробництва біогазу:
- Сильні гідрофобні властивості — стратифікація в технологічних ємностях та блокування роботи міксерів, збільшення витрат енергії на перемішування та переміщення.
- Високе (не оптимальне) співвідношення С:N — неможливість протікання процесу метанового бродіння через дефіцит нітрогену для метаболізму бактерій та архей.
- Низька біодоступність органічної речовини — зниження швидкості процесу та виходу біогазу, що веде до зниження економічної ефективності проєктів виробництва біометану.
- Низька вологість — обмеження частки в сировинному міксі при використанні поширених біореакторів типу CSTR.
Пожнивні рештки від різних культур потребують різних підходів до заготівлі, транспортування та зберігання. Загалом пожнивні рештки, як правило, потребують попередньої обробки перед зброджуванням.
Рішення проблем
Можливі методи зниження гідрофобності соломи:
- Лужна обробка.
- Паро-вибухова обробка.
- Біологічна обробка з допомогою грибів.
- Механіко-термічна обробка (екструзія, гранулювання).
Можливі стратегії оптимізації величини C:N:
- Сумісне зброджування з ко-субстратами, багатими на азот (наприклад, послід, барда, гноївка свиней, мікроводорості).
- Попередня обробка грибками (селективна біологічна делігніфікація).
- Вилуговування водою або замочування.
- Контрольована термічна обробка (низькотемпературна гідротермальна обробка).
- Лужна попередня обробка + розділення твердих/рідких речовин.
- Додавання штучних азотних добрив.
Підвищити біодоступність органічної речовини можна через різні методи попередньої обробки:
- Механічне подрібнення (найменший рівень впливу).
- Хімічна обробка, екструзія.
- Високотемпературна обробка під тиском, кавітаційні методи (найбільший рівень впливу).
Основні стратегії вирішення питання низької вологості пожнивних решток при зброджуванні:
- Додавання свіжої води.
- Рецикл рідкої фракції дигестату.
- Рецикл рідкої фракції дигестату після попередньої обробки (освітлення, віддувка аміаку, тощо).
- Додавання ко-субстратів із більш високим вмістом вологи (наприклад, рідкої гноївки, барди, рідких виробничих стоків, тощо).
- Вибір технологій “сухого” зброджування, що потребують менше вологи.
Результати експериментів
Петро Кучерук також продемонстрував можливості лабораторії теплофізичних проблем біоенергетики (ТПБ) при відділі теплофізичних проблем систем теплопостачання (ТПСТ), а також розповів про напрями досліджень, які там проводять.
Зокрема експерт навів результати експериментальних досліджень впливу подрібнення і гранулювання на вихід біогазу та моно-зброджування гранульованої соломи пшениці з додаванням макро- та мікроелементів у напівпроточному режимі.
Дізнатися більше в презентації Петра Кучерука
Після закінчення доповіді відбулася активна дискусія, під час якої учасники Вченої ради детально обговорили наукові та практичні аспекти виступу. Науковці цікавилися технологічними деталями, економічною ефективністю представлених рішень та результатами лабораторних експериментів.
Щиро вітаємо Петра Кучерука з успішним виступом на Вченій раді ІТТФ НАН України!
