Перетворення біомаси на енергію: як одне рішення для сільськогосподарських відходів генерує відновлювану енергію

VGrid перетворює сільгоспвідходи на чисту енергію та товари. Процес включає газифікацію, яка виробляє електроенергію, та перетворення вуглецю в рідке добриво.

Фото з Canva.com

Створення товарів з сільськогосподарських відходів має свої екологічні переваги, причому самі рослини приносять користь протягом усього свого життя. Вони поглинають величезні обсяги вуглецю, що призводить до потепління клімату, завдяки фотосинтезу. Але коли вони відмирають, то вивільняють накопичений вуглець назад в атмосферу.

Коли компанія VGrid Energy Systems розпочинала свою діяльність, вона планувала продавати відновлювану електроенергію, вироблену з сільськогосподарських відходів, у мережу. Цей план був втілений у життя, але команда каліфорнійської компанії незабаром зрозуміла, що може виробляти більше, ніж просто чисту електроенергію завдяки своїм технологічним процесам.  Сьогодні маси рослинних залишків, що подаються в газифікатори VGrid, також перетворюються на продукти - від корму для худоби та дезодоранту для котячих туалетів до рідких добрив.

На високому рівні, ось як це відбувається: Газифікація перетворює біомасу на вуглець, який утворює газ, що працює в двигунах для виробництва електроенергії. Коли газ охолоджується, він конденсується в рідину, яка перетворюється на добрива. Чистий вуглець [або біовугілля], що залишається після високотемпературного процесу перетворення, використовується, зокрема, для виробництва кормів для тварин та засобів для контролю запаху, таких як котячий наповнювач.

Створення товарів із сільськогосподарських відходів має свої екологічні переваги, причому самі рослини приносять користь протягом усього свого життя. Вони поглинають величезні обсяги вуглецю, що спричиняє потепління клімату, завдяки фотосинтезу. Але коли вони помирають, то вивільняють накопичений вуглець назад в атмосферу.

"Тому замість того, щоб дозволити мертвій біомасі розкладатися і генерувати викиди, ми перетворюємо її на електроенергію, яка є безвуглецевою, оскільки побічний продукт біомаси зберігає захоплений вуглець під землею", - говорить Грег Кемпбелл, генеральний директор VGrid.

Компактні установки, які можна складати в ряд, можуть виробляти кіловат-годину (кВт-год) електроенергії на площі близько чверті акра. За словами Кемпбелла, це приблизно п'ять відсотків площі, яку займає типова сонячна батарея для виробництва такої ж кількості електроенергії.

VGrid має 17 систем, одна з яких здатна виробляти 750 000 кВт-год електроенергії на рік, 150 тонн біогазу та 50 000 галонів рідкого продукту.

Поки що єдиною сировиною є фісташкова шкаралупа від Wonderful Company, і це лише відносно невелика частина з 100 000 тонн шкаралупи, що виробляється щороку. Але Кемпбелл, який каже, що Wonderful підписала лист про наміри постачати "значний" фіксований обсяг, очікує, що шкаралупа, яку він отримує, забезпечить роботу VGrid протягом наступних кількох років.

Фото з https://www.waste360.com/waste

Міжнародна агрокомпанія - саме той партнер, якого шукала VGrid. Як великі виробники, вони мають багато відходів, які можна використовувати для збагачення ґрунту.

VGrid експлуатує дві системи для Wonderful і планує збільшити їх кількість до 30 протягом 10 років та продавати отриману електроенергію компанії Pacific Gas and Electric (PG&E).

Фісташкова шкаралупа виявилась хорошою сировиною. Вона має низький відсоток золи, тому утворює надчисте біопаливо порівняно з мигдальною шкаралупою, кукурудзяними рештками та деякими іншими культурами.

А завдяки твердості шкаралупи, побічний продукт біопалива добре протистоїть ерозії, коли він функціонує як фільтр для води - все більш популярне застосування завдяки своїй здатності поглинати і затримувати забруднювачі.

 Але Кемпбелл придивляється до інших видів сировини, які його команда протестувала і виявила, що вони добре себе зарекомендували, зокрема, скошена трава, лісові відходи, морські водорості, а також коров'ячий гній і людські біологічні речовини з каналізаційних очисних споруд, що не відносяться до рослин.

Національна лабораторія відновлюваної енергетики (NREL) провела 700-годинну демонстрацію на фісташковій шкаралупі, підтвердивши заяву VGrid - технологія виробляє чисту електроенергію ефективно і в великих масштабах, при цьому біовугілля постійно поглинає вуглець і більш ніж компенсує решту викидів.

Дослідження в інших країнах показали, що рідкі продукти збільшують врожайність сільськогосподарських культур на 15-60%. Біопаливо, що міститься в деяких кормах для тварин, покращує травлення і зв'язує токсини.

Початковий бізнес-план VGrid полягав у продажу обладнання фермерам. Проте, пізніше Кемпбелл вирішив володіти та експлуатувати обладнання, надаючи електроенергію як послугу, яку продаватиме комунальним підприємствам.

Першим побічним продуктом став біогаз, який виявився корисним, швидко знайшовши безліч застосувань.

VGrid використовує циркулярну економіку, отримуючи все можливе з сільськогосподарських відходів.

Попит на горіхи росте, тож Wonderful вирощує більше фісташок, але це створює тиск на галузь, особливо в Каліфорнії, де діють строгі екологічні стандарти.

Фермери шукають альтернативні методи утилізації відходів, спираючись на допомогу компанії Wonderful та партнерства з VGrid.

Протягом багатьох років Wonderful відправляла шкаралупу виробникам цементу для обігріву їхніх печей, радіючи, що знайшла застосування своїм відходам, допомагаючи виробникам цементу відмовитися від вугілля. Але тепер партнерство з VGrid забезпечує ще один і кращий вихід.

"V-Grid забезпечує стале рішення для перетворення фісташкової шкаралупи на значно ціннішу продукцію, ніж через інші пункти продажу. Таким чином, вони не лише надають необхідну послугу з утилізації, але й дозволяють фермерам отримувати кращі фінансові прибутки", - каже О'Баніон.

Кемпбелл бачить, що багато штатів і країн долучаються до зусиль по врятуванню планети від потепління. COP28 зобов'язала подвоїти обсяги відновлювальної енергії до 2030 року. Сільськогосподарські відходи можуть допомогти досягти цієї мети.

Кемпбелл має свою власну мету: збільшити кількість біосерверів, якими володіє VGrid, з 17 до 1 000 до 2030 року. Ці системи можуть переробляти 1,5 мільярда фунтів біомаси щорічно, скорочуючи викиди CO2 на 440,00 тонн, а також компенсувати 180 000 тонн викидів заміною викопного палива на відновлювану енергію.

Кемпбелл, інженер-електрик за фахом, розпочав діяльність у сфері відновлюваної енергетики та технологій уловлювання вуглецю після виходу на пенсію. Він прагне зробити значний внесок у боротьбу зі зміною клімату.

Він стверджує, що необхідно діяти швидко, оскільки часу мало. Поглинання вуглецю - єдиний шанс. Тому ви бачите більше технологій, таких як пряме забирання повітря, які з'являються в мережі, і робляться кроки у цьому напрямку.

Джерело: https://www.waste360.com