Спосіб біологічної та енергетичної конверсії органічної сировини в агроекосистемах

Реферат: Спосіб біологічної та енергетичної конверсії органічної сировини в агроекосистемах, який включає виробництво продукції рослинництва у сівозміні, в тому числі зернових культур, ріпаку та кукурудзи, збирання соломи зернових культур і стебел ріпаку, залишення подрібнених стебел кукурудзи на полі у вигляді мульчі, виробництво біоетанолу, виробництво дизельного біопалива з ріпаку, виробництво кормів для птахівництва, виробництво яєць та м'яса птиці, анаеробне зброджування пташиного посліду та гліцеринового осаду з виробництвом тепла та електроенергії з біогазу, внесення частини збродженого посліду на поля як органічного добрива, використання соломи зернових культур і стебел ріпаку на теплові потреби у вигляді брикетів, рулонів або січки, використання соломи зернових культур, стебел ріпаку та частини збродженого посліду для виробництва компосту, субстрату для вирощування печериць із компосту та печериць із подальшим використанням відпрацьованого субстрату в якості органічного добрива, який відрізняється тим, що кількість соломи зернових культур і стебел ріпаку, які використовуються для виробництва компосту визначається на основі забезпечення балансу гумусу в сівозміні, а їх кількість, яка направляється на теплові потреби у вигляді брикетів, рулонів або січки визначається як різниця загальної кількості зібраної соломи зернових культур і стебел ріпаку та їх кількості направлених на виробництво компосту. UA 70851 U (12) UA 70851 U UA 70851 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до сільського господарства і може бути використана в господарствах по виробництву зерна та продукції птахівництва із забезпеченням часткової енергетичної автономності виробництва. Найбільш близьким до пропонованого є спосіб біологічної та енергетичної конверсії органічної сировини в агроекосистемах, який включає виробництво продукції рослинництва у сівозміні, в тому числі зернових культур, ріпаку та кукурудзи, збирання соломи зернових культур і стебел ріпаку, залишення подрібнених стебел кукурудзи на полі у вигляді мульчі, виробництво біоетанолу, виробництво дизельного біопалива з ріпаку, виробництво кормів для птахівництва, виробництво яєць та м'яса птиці, анаеробне зброджування пташиного посліду та гліцеринового осаду з виробництвом тепла та електроенергії з біогазу, внесення частини збродженого посліду на поля як органічного добрива, використання соломи зернових культур і стебел ріпаку на теплові потреби у вигляді брикетів, рулонів або січки, використання соломи зернових культур, стебел ріпаку та частини збродженого посліду для виробництва компосту, субстрату для вирощування печериць із компосту та печериць із подальшим використанням відпрацьованого субстрату як органічного добрива [Голуб Г.А. Проблеми техніко-технологічного забезпечення енергетичної автономності агроекосистем. - Збірник наукових праць Вінницького національного аграрного університету. Серія: Технічні науки. - Вінниця, 2011. - Вип. 7.-140 с - С. 59-66]. Цей спосіб біологічної та енергетичної конверсії органічної сировини в агроекосистемах дає можливість забезпечити виробництво рослинної продукції та продукції птахівництва й грибівництва, а також біопалива, однак його використання не забезпечує оптимального співвідношення між витратами рослинної біомаси (соломи та стебел) на енергетичні потреби та забезпеченням екологічних показників агроекосистеми у вигляді підтримання балансу гумусу, основним джерелом надходження якого є рослинна біомаса. В основу корисної моделі поставлена задача оптимізація енергетичної автономності сільськогосподарського виробництва за рахунок обґрунтування рівня витрат рослинної біомаси (соломи та стебел) на енергетичні потреби. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб біологічної та енергетичної конверсії органічної сировини в агроекосистемах включає виробництво продукції рослинництва у сівозміні, в тому числі зернових культур, ріпаку та кукурудзи, збирання соломи зернових культур і стебел ріпаку, залишення подрібнених стебел кукурудзи на полі у вигляді мульчі, виробництво біоетанолу, виробництво дизельного біопалива з ріпаку, виробництво кормів для птахівництва, виробництво яєць та м'яса птиці, анаеробне зброджування пташиного посліду та гліцеринового осаду з виробництвом тепла та електроенергії з біогазу, внесення частини збродженого посліду на поля як органічного добрива, використання соломи зернових культур і стебел ріпаку на теплові потреби у вигляді брикетів, рулонів або січки, використання соломи зернових культур, стебел ріпаку та частини збродженого посліду для виробництва компосту, субстрату для вирощування печериць із компосту та печериць із подальшим використанням відпрацьованого субстрату як органічного добрива, причому кількість соломи зернових культур і стебел ріпаку, які використовуються для виробництва компосту визначається на основі забезпечення балансу гумусу в сівозміні, а їх кількість, яка направляється на теплові потреби у вигляді брикетів, рулонів або січки визначається як різниця загальної кількості зібраної соломи зернових культур і стебел ріпаку та їх кількості направлених на виробництво компосту. Те, що кількість соломи зернових культур і стебел ріпаку, які використовуються для виробництва компосту визначається на основі забезпечення балансу гумусу в сівозміні, дозволяє забезпечити екологічні показники агроекосистеми у вигляді підтримання балансу гумусу, основним джерелом надходження якого є рослинна біомаса. Завдяки тому, що кількість соломи зернових культур і стебел ріпаку, які направляються на теплові потреби у вигляді брикетів, рулонів або січки визначається як різниця загальної кількості зібраної соломи зернових культур і стебел ріпаку та їх кількості направлених на виробництво компосту, дозволяє забезпечити оптимізацію енергетичної автономності сільськогосподарського виробництва за рахунок обґрунтування рівня витрат рослинної біомаси (соломи та стебел) на енергетичні потреби. Запропонований спосіб реалізується наступним чином. Продукція рослинництва виробляється у сівозміні, яка включає зернові культури, ріпак та кукурудзу. Під час збирання урожаю з поля вивозиться солома зернових культур і стебла ріпаку, а подрібнені стебла кукурудзи залишаються на полі у вигляді мульчі. Із частини зерна зернових культур та кукурудзи виробляється біоетанол, а з частини зерна ріпаку - дизельне біопаливо. Із основної частини урожаю виробляються корми для птахівництва і в подальшому виробляються яйця та м'ясо птиці. Пташиний послід та гліцериновий осад, отриманий при виробництві дизельного біопалива піддаються анаеробному зброджуванню з послідуючим виробництвом тепла та електроенергії з 1 UA 70851 U 5 10 біогазу. Частина соломи зернових культур і стебел ріпаку в кількості, яка забезпечує баланс гумусу в сівозміні та частина збродженого посліду в кількості, яка забезпечує балансування рецептури компосту, використовуються для виробництва компосту, а в подальшому субстрату для вирощування печериць із компосту та печериць із наступним використанням відпрацьованого субстрату як органічного добрива. Залишкова частина збродженого посліду вноситься на поля як органічного добрива. На теплові потреби у вигляді брикетів, рулонів або січки направляються солома зернових культур і стебла ріпаку в кількості, яка визначається як різниця загальної кількості зібраної соломи зернових культур і стебел ріпаку та їх кількості направлених на виробництво компосту. Можливість реалізації даного способу біологічної та енергетичної конверсії органічної сировини в агроекосистемах зерно-птахівничих господарств приведена на основі матеріальних балансів гумусу у сівозміні в таблиці. Таблиця Енергетичний потенціал спалювання соломи для зерно-птахівничого господарства із загальною площею сівозміни 300 га Показник Мінералізація гумусу в сівозміні Надходження гумусу за рахунок рослинних залишків культур (корені та ін.) Дефіцит гумусу в сівозміні Дефіцит гумусу в сівозміні з урахуванням біомаси сидератів Дефіцит гумусу в сівозміні з урахуванням біомаси сидератів та бур'янів Дефіцит гумусу в сівозміні з урахуванням біомаси сидератів, бур'янів, кукурудзи, стерні та втрат соломи Дефіцит гумусу в сівозміні з урахуванням всієї рослинної біомаси та збродженого посліду Загальна кількість зібраної соломи зернових культур і стебел ріпаку Потреба в додатковій соломі для компенсації втрат гумусу Ресурси соломи зернових культур і стебел ріпаку для теплових потреб Теплова енергія спалювання соломи зернових культур і стебел ріпаку Економія природного газу 15 20 25 30 Одиниці виміру кг/га Значення показника 1200 кг/га 455 кг/га -745 кг/га -670 кг/га -520 кг/га -296 кг/га -143 т кг/га т кг/га т кг/га ГДж ГДж/га 3 тис. м 3 м /га 490 1632 267 891 223 741 2513 8 79 265 Мінералізація гумусу в сівозміні становила 1200 кг/га. Надходження гумусу за рахунок рослинних залишків культур (корені та ін.) становила 455 кг/га. Таким чином дефіцит гумусу в сівозміні, як різниця між мінералізацією та надходженням гумусу, становив 745 кг/га. Для компенсації втрат гумусу використано всі наявні рослинні ресурси, оскільки вони є основою утворення гумусу (сидерати, бур'яни, подрібнені стебла кукурудзи, стерня та втрачена під час збирання солома), а також зброджений послід. При цьому дефіцит гумусу становив 143 кг/га. Загальна кількість зібраної соломи зернових культур і стебел ріпаку становила 490 т. Потреба в додатковій соломі зернових культур і стеблах ріпаку для компенсації втрат гумусу становила 267 т. Залишок соломи зернових культур і стебел ріпаку у вигляді брикетів, рулонів або січки для використання на теплові потреби становив 223 т. Спосіб біологічної та енергетичної конверсії органічної сировини в агроекосистемах зерноптахівничих господарств забезпечує отримання теплової енергії в кількості 8 ГДж/га за рахунок спалювання соломи зернових культур і стебел ріпаку у вигляді брикетів, рулонів або січки, що 3 дозволяє економити 265 м /га природного газу і за рахунок цього отримати часткову енергетичну автономність сільськогосподарського виробництва при дотриманні балансу гумусу в сівозміні. 2 UA 70851 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 Спосіб біологічної та енергетичної конверсії органічної сировини в агроекосистемах, який включає виробництво продукції рослинництва у сівозміні, в тому числі зернових культур, ріпаку та кукурудзи, збирання соломи зернових культур і стебел ріпаку, залишення подрібнених стебел кукурудзи на полі у вигляді мульчі, виробництво біоетанолу, виробництво дизельного біопалива з ріпаку, виробництво кормів для птахівництва, виробництво яєць та м'яса птиці, анаеробне зброджування пташиного посліду та гліцеринового осаду з виробництвом тепла та електроенергії з біогазу, внесення частини збродженого посліду на поля як органічного добрива, використання соломи зернових культур і стебел ріпаку на теплові потреби у вигляді брикетів, рулонів або січки, використання соломи зернових культур, стебел ріпаку та частини збродженого посліду для виробництва компосту, субстрату для вирощування печериць із компосту та печериць із подальшим використанням відпрацьованого субстрату як органічного добрива, який відрізняється тим, що кількість соломи зернових культур і стебел ріпаку, які використовуються для виробництва компосту визначається на основі забезпечення балансу гумусу в сівозміні, а їх кількість, яка направляється на теплові потреби у вигляді брикетів, рулонів або січки визначається як різниця загальної кількості зібраної соломи зернових культур і стебел ріпаку та їх кількості, направлених на виробництво компосту. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3