Аналіз економічної та екологічної доцільності встановлення біогазової установки з перероблення гною у фермерському господарстві

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.33730/2077-4893.1.2025.327101

Ключові слова:

гноєва біомаса, стійлово-табірне утримання, рентабельність, енергоефективність, екологічна стабільність, анаеробне зброджування

Анотація

У статті проаналізовано вплив умов утримання тварин, хімічного складу гною і якісних параметрів біомаси на ефективність роботи біогазових установок (БГУ). Встановлено, що стійлово-табірна система утримання тварин забезпечує кращі умови для отримання гнойової біомаси з високими якісними характеристиками, що робить її найбільш перспективною для використання в БГУ. З’ясовано, що оптимізація параметрів біомаси, як-от співвідношення C:N, концентрація сухої речовини та вміст органічної речовини, сприяє підвищенню рентабельності виробництва біогазу. Результати дослідження підтверджують, що впровадження біогазових установок дає змогу зменшити антропогенне навантаження на компоненти довкілля, поліпшити екологічних стан навколишнього середовища, підвищити енергоефективність господарств і знизити собівартість отриманої продукції. Однак високі інвестиційні витрати та тривалий термін окупності проєкту обмежують їх широке використання. Рекомендовано фермерським господарствам оцінювати доцільність впровадження БГУ з урахуванням специфіки виробничих умов, а подальші дослідження спрямувати на адаптацію екологічних технологій для малих і середніх господарств та розробку фінансових механізмів підтримки. Використання біогазових установок у фермерських господарствах зумовлює підвищення енергоефективності, зменшення антропогенного навантаження на компоненти довкілля та покращання економічних показників діяльності. Подальші дослідження мають бути спрямовані на адаптацію БГУ до екологічних умов малих і середніх фермерських господарств, а також на розробку ефективних фінансових механізмів для їхнього впровадження. Показано, що стійлово-табірна система утримання тварин забезпечує кращі якісні параметри гнойової біомаси, сприяючи підвищенню її придатності для анаеробного зброджування в біогазових установках (БГУ). Ця система дає можливість отримати на 2777 т більше гнойової маси на рік порівняно зі стійлово-пасовищною системою. Введення біогазових установок знижує екологічне навантаження на довкілля та зумовлює енергетичну автономію господарств. Використання залишкової біомаси як біодобрива зменшує витрати на вирощування культурних рослин, підвищуючи економічну ефективність фермерських господарств.

Посилання

Bond, T., & Templeton, M. R. (2011). History and future of domestic biogas plants in the developing world. Energy for Sustainable Development, 15(4), 347–354. DOI: https://doi.org/10.1016/j.esd.2011.09.003.

Gadirli, G., Pilarska, A. A., Dach, J., Pilarski, K., Kolasa-Więcek, A., & Borowiak, K. (2024). Fundamentals, Operation and Global Prospects for the Development of Biogas Plants-A Review. Energies, 17 (3), 568. DOI: https://doi.org/10.3390/en17030568.

Igliński, B., Kiełkowska, U., Pietrzak, M., Skrzatek, B., Kumar, M., & Piechota, G. (2023). The regional energy transformation in the context of renewable energy sources potential. Renew. Energy, 218, 119246. DOI: https://doi.org/10.1016/j.renene.2023.119246.

Мудрак, О. В., & Морозова, Т. В. (2023). Застосування мікрокосмів для екологічно аргументованого добору біопаливних культур. Агроекологічний журнал, 4, 123–133. DOI: https://doi.org/10.33730/2077-4893.4.2023.293762.

Pilarski, K., Pilarska, A. A., Boniecki, P., Niedbała, G., Durczak, K., Witaszek, K., … Kowalik, I. (2020). The Efficiency of Industrial and Laboratory Anaerobic Digesters of Organic Substrates: The Use of the Biochemical Methane Potential Correction Coefficient. Energies, 13(5), 1280. DOI: https://doi.org/10.3390/en13051280.

Bond, T., & Templeton, M. R. (2011). History and future of domestic biogas plants in the developing world. Energy Sustain. Dev., 15, 347–354. DOI: https://doi.org/10.1016/j.esd.2011.09.003.

Perea-Moreno, M.-A., Samerón-Manzano, E., & Perea-Moreno, A.-J. (2019). Biomass as Renewable Energy: Worldwide Research Trends. Sustainability, 11(3), 863. DOI: https://doi.org/10.3390/su11030863.

Pilarski, K., Pilarska, A.A., Kolasa-Więcek, A., & Suszanowicz, D. (2023). An Agricultural Biogas Plant as a Thermodynamic System: A Study of Efficiency in the Transformation from Primary to Secondary Energy. Energies, 16(21), 7398. DOI: https://doi.org/10.3390/en16217398.

Kozłowski, K., Dach, J., Lewicki, A., Cieślik, M., Czekała, W., Janczak, D., & Brzoski, M. (2018). Laboratory simulation of an agricultural biogas plant start-up. Chem. Eng. Technol, 41, 711–716. DOI: https://doi.org/10.1002/ceat.201700390.

Nevzorova, T., & Kutcherov, V. (2019). Barriers to the wider implementation of biogas as a source of energy: A state-of-the-art review. Energy Strategy Rev., 26, 100414. DOI: https://doi.org/10.1016/j.esr.2019.100414.

Kozłowski, K., Pietrzykowski, M., Czekała, M., Dach, J., Kowalczyk-Juśko, A., Jóźwiakowski, K., & Brzoski, M. (2019). Energetic and economic analysis of biogas plant with using the dairy industry waste. Energy, 183, 1023–1031. DOI: https://doi.org/10.1016/j.energy.2019.06.179.

Dudin, V., Polehenka, M., Tkalich, O., Pavlychenko, A., Hapich, H., & Roubík, H. (2024). Ecological and economic assessment of the effectiveness of implementing bioenergy technologies in the conditions of post-war recovery of Ukraine. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, (1), 203–208. DOI: https://doi.org/10.33271/nvngu/2024-1/203.

Lohosha, R., Palamarchuk, V., & Krychkovskyi, V. (2023). Economic efficiency of using digestate from biogas plants in Ukraine when growing agricultural cropsas a way of achieving the goals of the European Green Deal. Energy Policy Journal, 26(2), 161–182. DOI: https://doi.org/10.33223/epj/163434.

Kowalczyk-Juśko, A., Pochwatka, P., Zaborowicz, M., Czekała, W., Mazurkiewicz, J., Mazur, A., … Dach, J. (2020). Energy value estimation of silages for substrate in biogas plants using an artificial neural network. Energy, 202, 117729. DOI: https://doi.org/10.1016/j.energy.2020.117729.

Mazurkiewicz, J. (2022). Energy and Economic Balance between Manure Stored and Used as a Substrate for Biogas Production. Energies, 15(2), 413. DOI: https://doi.org/10.3390/en15020413.

Wang, C., Amon, B., Schulz, K., & Mehdi, B. (2021). Factors That Influence Nitrous Oxide Emissions from Agricultural Soils as Well as Their Representation in Simulation Models: A Review. Agronomy, 11(4), 770. DOI: https://doi.org/10.3390/agronomy11040770.

Chubur, V., Danylov, D., Chernysh, Y., Plyatsuk, L., Shtepa, V., Haneklaus, N., & Roubik, H. (2022). Methods for intensifying biogas production from waste: A scientometric review of cavitation and electrolysis treatments. Fermentation, 8(10), 570. URL: https://doi.org/10.3390/fermentation8100570.

Калетнік, Г. М., Здирко, Н. Г., & Фабіянська, В. Ю. (2018). Біогаз в домогосподарствах — запорука енергонезалежності сільських територій України. Економіка. Фінанси. Менеджмент: актуальні питання науки і практики, 8, 7–22. URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/efmapnp_2018_8_3.

ВНТП-АПК-09.06. (2006). Системи видалення, обробки, підготовки та використання гною. Міністерство аграрної політики України. URL: https://surl.li/orawdd.

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-02-24

Номер

№ 1 (2025)

Розділ

Статті

Ліцензія

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Авторське право і ліцензування

Умови ліцензії: автори зберігають авторські права і надають журналу право першої публікації з роботою, одночасно ліцензованої за ліцензією Creative Commons Attribution License International CC-BY, яка дозволяє іншим ділитися роботою з визнанням авторства роботи і початкової публікації в цьому журналі.

Якщо стаття прийнята до публікації в «Агроекологічний журнал», автор повинен підписати угоду про передачу авторських прав. Угода відправляється на поштову (оригінал) або адресу електронної пошти (відсканована копія) редакції журналу.

Цією угодою автор підтверджує, що представлені матеріали:

  • не порушують авторських прав інших осіб або організацій;
  • раніше не публікувались в інших видавництвах і не були представлені для публікації в інших виданнях.

Автор передає редакції «Агроекологічного журналу» права на:

  • публікації статті українською (англійською) мовою і поширення її друкованої копії;
  • поширення електронної копії статті, а також електронної копії перекладу статті на англійську мову (для статей українською мовою), будь-якими електронними засобами (розміщення на офіційному сайті журналу, електронних баз даних, сховищ тощо) друкована копія перекладу.

Автор залишає за собою право без згоди редакції та засновників:

  1. Використовувати матеріали статті повністю або частково в ознайомлювальних цілях.
  2. Використовувати матеріали статті повністю або частково для написання власних дисертацій.
  3. Використовувати матеріали статті для підготовки тез доповідей, доповідей конференцій, а також усних доповідей.
  4. Додати електронні копії статті (включаючи остаточну електронну копію, завантажену з офіційного сайту журналу) за адресою:
    • персональні веб-ресурси всіх авторів (веб-сайти, веб-сторінки, блоги тощо);
    • веб-ресурси установ, в яких працюють автори;
    • некомерційні веб-ресурси відкритого доступу (наприклад, arXiv.org).

У всіх випадках наявність бібліографічного посилання на статтю або гіперпосилання на її електронну копію на офіційному сайті журналу є обов'язковим.