Для фермеров, которым отнюдь не легко сводить концы с концами, внимательный взгляд под ноги может указать вполне доступный и надежный путь к выживанию

Красавица голштинской породы № 2699 робко выглядывает из-за плеча Шона Сейлора. Остальные 39 коров выстроились в стойлах из нержавеющей стали в доильном отделении молочной фермы Хиллкрест Сейлор. «Они у нас привередливые, — говорит Шон, фермер-молочник в четвертом поколении. — Здесь все должно быть в полном порядке». № 2699 одаривает нас долгим прощальным взглядом, задирает хвост и извергает плотную струю жидкой бурой энергии — той самой, которая вскоре пойдет на обслуживание этой же фермы.

Людям трудно увидеть в навозе от 600 коров — а это 60 т ежедневно — хоть какую-то материальную ценность. По крайней мере соседям Сейлора в Роквуде, штат Пенсильвания, этого точно не понять. Еще два года назад весь этот навоз откачивали в отстойник на краю усадьбы, а оттуда весной и осенью развозили по полям.

Точно так же не всякий, глядя 200-литровую бочку отработанного кулинарного масла из-под жарочного автомата, увидит в нем почти готовое дизельное топливо. Между тем некоторые водители давно уже катаются на биодизеле, собирая отработанное масло по окрестным закусочным и преобразуя его в топливо для машин, мотоциклов и тракторов.

35-летний Сейлор — человек одновременно и творческий, и практичный. Инструмент Leatherman на поясе, закатанные рукава поношенной рабочей рубахи, добродушная улыбка на лице. «Вот здесь у меня система утилизации», — говорит Сейлор, запуская помпу. Вода (конечно, не питьевая, а уже однажды использованная для других работ) потоками льется по полу, смывает навоз, и он бурым ручьем течет по хлеву в приемный бак перед анаэробным реактором-метантанком.

Опираясь на здравый смысл, инженерную смекалку и подручную технику, Сейлор смог превратить обузу и проклятье своей профессии в огромное преимущество. В этом биореакторе 30 000 т навоза и канализационных стоков ежегодно превращается в электричество, подстилку для скота, удобрение и топливо для обогрева. Экономятся приличные деньги, а заодно атмосфера избавляется от лишних выбросов метана и окиси азота — тех нежелательных добавок, которые влияют на «парниковый эффект».

Основной инстинкт

Сама по себе идея использовать бактерии для получения энергии, в общем-то, не нова. Первые метантанки для переработки отходов скотоводства строились в США еще в 1970-х. Однако капиталовложения для этого требовались весьма приличные, а потом, когда цены на энергию упали, мало кто из фермеров ухватился за эту технологию. Теперь, с государственной кампанией дерегулирования в электроэнергетике, ситуация изменилась. Таких фермеров, как Сейлор, становится все больше и больше — тех, кто не отказывается от государственных грантов, а заодно и от растущего рынка частных кредитов под проекты, связанные с возобновляемыми источниками энергии. Департамент по охране окружающей среды штата Пенсильвания выделил Сейлору грант в $600 000, а компания Native Energy, занимающаяся торговлей квотами на выбросы парниковых газов, выразила готовность купить у Сейлора авансом квоты на «сэкономленные» с помощью реактора выбросы за следующие 20 лет. Правда, Сейлор не поленился объездить несколько ферм в северо-восточных штатах, и ни одна из трех самых популярных моделей биореакторов его не удовлетворила.

«Кое-что в каждой модели мне понравились, но не нашлось ни одной компании, которая строила бы именно то, что мне надо», — рассказывает фермер. Поэтому он решил объединить все достоинства серийных агрегатов в новой конструкции, которая бы лучше всего соответствовала потребностям его фермы. Заодно удалось сэкономить $200 000, выполнив собственноручно все земляные и строительные работы, сделав всю слесарку, электрику и программирование. Строительство заняло 2,5 года.

Биореактор-метантанк представляет собой бетонную цистерну диаметром 21 и глубиной 5 м. Она накрыта бетонной крышкой, поверх которой насыпана земля (со стороны и не подумаешь, что под лужайкой что-то есть). Однако приемную емкость реактора не спутаешь ни с чем. Она стоит внутри отдельной постройки, и над ней красуется желоб, загруженный коровьим навозом. 60-тонный бак с густым бульоном из канализации и этот желоб пахнут так, что приходится невольно задерживать дыхание.

Чтобы увеличить энергоемкость навоза, Сейлор каждую неделю подмешивает в этот коктейль высокоэнергетическую добавку — отходы с местной фабрики картофельных чипсов.

Из приемного бака раствор поступает в реактор, где начинает свое 16-дневное путешествие вокруг разделительной стенки. За это время анаэробные бактерии разлагают органические вещества и производят биогаз, на 65% состоящий из метана. «По сути, реактор действует как коровий желудок, — говорит Сейлор, — огромный и отлично работающий желудок». Газ, который накапливается в 30-сантиметровом просвете под бетонной крышкой реактора, перекачивают в соседнюю постройку. Там его закачивают на хранение в обрезиненный баллон-ресивер диаметром 12 м. Отсюда он идет на питание перестроенного под газ двигателя Caterpillar, а тот крутит 130-киловаттный генератор.

Ресивер компенсирует флуктуации при выработке газа. При отсутствии промежуточного резервуара генератор может работать с неполной загрузкой, а иногда избыточный газ придется просто выпускать в атмосферу. Сейлор выбрал газохранилище объемом около 500 м³, оно дает резерв на день-два работы генератора.

Замкнутый цикл

В прошлом году эта система выдала 1,2 млн киловатт-часов электроэнергии — этого хватило, чтобы полностью обеспечить и ферму, и несколько близлежащих домов, включая отопительные нужды и обеспечение горячей водой. Было сэкономлено $60 000. «Энергии хватает на все и даже чуть-чуть остается, — говорит Сейлор. — Излишки — а это в прошлом году были 100 000 кВт•ч — я продал местной электрической компании по цене 2,3 цента за 1 кВт•ч». В этом году Сейлор собирается установить второй 130-киловаттный генератор. Всю полученную в результате электроэнергию фермер планирует закачивать в локальную сеть.

Университет штата Техас в городе Остин недавно опубликовал расчеты, из которых следует, что 1 млрд тонн навоза, ежегодно образующийся в США, может стать источником 88 млрд киловатт-часов электроэнергии (это 2,4% ежегодного потребления в масштабах всей страны). Кроме того, такая утилизация навоза должна предотвратить выброс в атмосферу 99 млн тонн парниковых газов.

И это еще не все преимущества подобной утилизации. Двигатель на ферме у Сейлора не только вращает генератор, но и вырабатывает тепло для обогрева доильного помещения, получения горячей воды и поддержания температуры реактора в 40 °C.

В результате процесса разложения органики в реакторе образуется жидкая взвесь, которая поступает на шнековый сепаратор. Твердая фракция — мягкий на ощупь порошок с землистым запахом — пойдет в коровник на подстилка. Он служит отличной заменой опилок и к тому же более безопасен, поскольку содержит меньше болезнетворных микробов, чем обычные отходы с пилорамы. В реакторе микробы преобразуют бóльшую часть летучих жирных кислот в не имеющий запаха метан, так что полученная в результате процесса жидкость практически нейтральна. Ее откачивают в пруд-отстойник, а потом развозят по полям в качестве удобрения. Содержащийся в жидкости азот в составе солей аммония усваивается растениями легче, чем азот органического происхождения из непереработанного навоза.

«В таком деле нельзя закрывать глаза на малейшие возможности оптимизировать весь процесс, — говорит Сейлор. — Жизнь фермера — это от начала до конца серьезная азартная игра с большими ставками. Конечно, сейчас за молоко неплохо платят, но зато стоимость многих нужных нам товаров взлетела до небес. Одни только удобрения подорожали на 300%. Зарабатывай какие угодно деньги, и все они будут утекать между пальцев».

«В пересчете на год нам приходится покупать уйму горючего, так что стоит подумать о биодизеле. Можно, например, выращивать рапс и самим отжимать из него масло. И тогда, — рассуждает Сейлор вслух, — коровы будут перерабатывать рапсовый жмых в навоз, навоз пойдет в реактор, а реактор будет давать энергию для поддержания всего этого круговорота». И хотя на фермах, делающих собственный биодизель, возникает проблема с утилизацией такого побочного продукта, как глицерин, Сейлора это не смущает, поскольку глицерин тоже можно сливать в реактор. Или скармливать коровам — он для них все равно что конфеты. А на выходе получится тот же газ.

Статья опубликована в журнале «Популярная механика» (№3, Март 2009).