Оборот питательных веществ в системе образования биогаза

При брожении питательные вещества субстрата почти не теряются. Наоборот, питательные вещества, внесенные вместе с субстратом, почти в полном составе попадают на поля в переброженом виде. Фосфор, калий, магний и микроэлементы сохраняются на все 100%. Лишь азот теряется вследствии хранения и при размещении на полях.

Изображение 3.13 показывает круговорот азота энергетических растений в производстве биогаза. Силосная кукуруза, дающая большую массу, например для своего роста 300 кг азота на гектар. Это большое количество вместе с урожаем с поля переезжает к биогазовой установке, где накапливается на конечном складе. На конечном складе происходит его потеря в размере около 5% в виде выбросов аммиака.

Потери при внесении на пашню, несмотря на использование шланговой техники и мгновенной приработки могут составлять до 20%, уменьшая таким образом содержание азота (N) в наведенном примере на 57 кг. Из оставшихся 228 кг N, около 62% пребывают в легкодоступном минеральном виде. От изначальных 300 кг N таким образом непосредственно сразу пригодными к потреблению остаются 143 кг. К этому еще следует добавить 60 кг N из органических соединений азота в грунте, за вычетом потерь азота вследствии вымывания в размере 30 кг.

При удобрении соломой необходимо расчитывать внесение азота в размере 25 кг. Таким образом лишь 173 кг азота (148 кг при фиксации азота) возвращаются обратно. Возникает потребность в азоте в размере 127 кг (152 кг при фиксации азота).

Согласно действующему законодательству (Таблица 3.14) верхняя граница количества внесения азота из органических удобрений для пахотных земель в среднем составляет 170 кг /га в год, для лугов 210 кг/га в год. Кроме того после сбора основного урожая нельзя вносить более 40 кг аммония-азота и 80 кг общего азота на гектар. На протяжении зимних месяцев с 15 ноября по 15 января вообще не разрешается вносить жидкий навоз и жидкого вторичного сыръя.

Эти верхние границы находятся в прямой противоположности к потребностям многих видов культур растений (Таблица 3.15) и очень сильно обсуждаются в биогазовой сфере. Недостаток питательных веществ приходится покрывать с помощью покупки дорогих минеральных удобрений.

Ограничения по размещению переработанных субстратов могут привести к нехватке площадей для размещения у производителей биогаза. В любом случае уже при планировании количестко переработанных питательных веществ необходимо соизмерять с доступными сельхозплощадями. Для расчетов стоимости перевозок питательных веществ, в Таблицах 3.3, 3.5 и 3.8 приведено содержание питательных веществ для разных видов субстратов.

При использовании готовых субстратов (энергетические растения, отходы агропромышленности) стоит обязательно обратить внимание на возможность возврата или надлежащей утилизации отходов брожения. Необходимые размеры площадей для вывезения отработанного силоса кукурузы, сена, озимых сортов зерновых и пшеницы наводятся в Таблице 3.16.

Если например год был удачлив с точки зрения выращивания кукурузы, и с гектара удается собрать 550 центнеров сырой массы, то после брожения необходимо иметь 1,4 га пахотной земли чтобы разместить на ней питательные вещества согласно государственных норм о удобрениях. С точки зрения возврата питательных веществ такой слишком интенсивный уровень производства приводит к нехватке площадей для внесения.

В этой связи появились интересные данные исследований университета города Хоенхайм, посвященные выведению так называемых сортов-малого-внесения кукурузы, дающих большой выход биомассы в условиях „стресса водного режима и питательных веществ", имеются ввиду сильные колебания воды и питательных веществ. Эти сорта дают возможность стабильного получения биомассы, поглощая небольшое количество питательных веществ и воды.