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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Utilisation de produits d'application de la technologie du biogaz. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Sources d'énergie alternatives Lors du traitement des déchets organiques dans les usines de biogaz, deux produits principaux sont obtenus - le biogaz et la biomasse digérée, qui peuvent être utilisés dans l'agriculture, l'industrie et à la maison. Utilisation du biogaz La principale façon d'utiliser le biogaz est de le transformer en source d'énergie thermique, mécanique et électrique. Cependant, les grandes usines de biogaz peuvent être utilisées pour créer des installations de production pour la production de produits chimiques précieux pour l'économie nationale. Le biogaz peut être utilisé dans des appareils à gaz qui génèrent de l'énergie qui est utilisée pour le chauffage, l'éclairage, l'alimentation des usines de préparation des aliments, pour faire fonctionner les chauffe-eau, les cuisinières à gaz, les émetteurs infrarouges et les moteurs à combustion interne. Le moyen le plus simple consiste à brûler du biogaz dans des brûleurs à gaz, car du gaz peut leur être fourni à partir de réservoirs de gaz sous basse pression, mais il est préférable d'utiliser du biogaz pour produire de l'énergie mécanique et électrique. Cela conduira à la création de sa propre base énergétique qui pourvoit aux besoins opérationnels des exploitations agricoles. Tableau 17 Composants du biogaz
Brûleurs à gaz La base de la plupart des appareils électroménagers dans lesquels le biogaz peut être utilisé est un brûleur. Dans la plupart des cas, les brûleurs de type atmosphérique sont préférés, fonctionnant au biogaz prémélangé à l'air. La consommation de gaz par les brûleurs est difficile à calculer à l'avance, de sorte que la conception et le réglage des brûleurs doivent être déterminés expérimentalement pour chaque cas individuel. Comparé à d'autres gaz, le biogaz nécessite moins d'air pour s'enflammer. Par conséquent, les appareils à gaz conventionnels ont besoin de buses plus larges pour le passage du biogaz. Pour une combustion complète de 1 litre de biogaz, environ 5,7 litres d'air sont nécessaires, tandis que pour le butane - 30,9 litres et pour le propane - 23,8 litres. La modification et l'adaptation des brûleurs standards est une question d'expérimentation. Par rapport aux appareils électroménagers les plus courants adaptés à l'utilisation du butane et du propane, on peut noter que le butane et le propane ont un pouvoir calorifique presque 3 fois supérieur au biogaz et donnent 2 fois plus de flamme. La conversion des brûleurs au biogaz entraîne toujours des niveaux inférieurs de fonctionnement de l'appareil. Les mesures pratiques pour les modifications du brûleur comprennent :
Poêles à gaz
Avant d'utiliser une cuisinière à gaz, les brûleurs doivent être soigneusement réglés pour obtenir :
Chauffages radiants Les radiateurs radiants sont utilisés dans l'agriculture pour atteindre les bonnes températures pour l'élevage de jeunes animaux tels que les porcelets et les poulets dans des espaces confinés. La température requise pour les porcelets commence à 30-35°C la première semaine, puis descend lentement à 18-23°C à 4 et 5 semaines. En règle générale, le contrôle de la température consiste à monter ou descendre le chauffage. Une bonne ventilation est indispensable pour éviter la concentration de CO ou de CO2. Par conséquent, les animaux doivent être surveillés à tout moment et la température contrôlée à intervalles réguliers. Les appareils de chauffage pour porcelets ou poulets consomment environ 0,2 à 0,3 m3 de biogaz par heure. Rayonnement thermique des appareils de chauffage Les radiateurs radiants mettent en œuvre un rayonnement thermique infrarouge à travers un corps en céramique, qui est chauffé à un état rouge vif à des températures de 900-1000°C par une flamme. La capacité de chauffage d'un radiateur rayonnant est déterminée en multipliant le volume de gaz par le pouvoir calorifique inférieur, puisque 95 % de l'énergie du biogaz est convertie en chaleur. La production d'énergie thermique des petits radiateurs est de 1,5 à 10 kW d'énergie thermique.
Fusible et filtre à air Les radiateurs au biogaz doivent toujours être équipés d'un fusible qui coupe l'alimentation en gaz en cas de baisse de température, c'est-à-dire lorsque le gaz n'est pas brûlé. Consommation de biogaz Les brûleurs à gaz domestiques consomment 0,2 à 0,45 m3 de biogaz par heure, et les brûleurs industriels - de 1 à 3 m3 de biogaz par heure. La quantité de biogaz requise pour la cuisson peut être déterminée en fonction du temps passé à cuisiner quotidiennement. Tableau 18. Consommation de biogaz pour les besoins domestiques
Moteurs au biogaz Le biogaz peut être utilisé comme carburant pour les moteurs automobiles, et son efficacité dépend dans ce cas de la teneur en méthane et de la présence d'impuretés. Les moteurs à carburateur et diesel peuvent fonctionner au méthane. Cependant, comme le biogaz est un carburant à indice d'octane élevé, il est plus efficace de l'utiliser dans les moteurs diesel. Pour faire fonctionner les moteurs, une grande quantité de biogaz est nécessaire et l'installation de dispositifs supplémentaires sur les moteurs à combustion interne leur permettant de fonctionner à la fois à l'essence et au méthane. Générateurs gaz-électricité L'expérience montre qu'il est économiquement faisable d'utiliser du biogaz dans des groupes électrogènes à gaz, tandis que la combustion de 1 m3 de biogaz permet de produire de 1,6 à 2,3 kW d'électricité. L'efficacité de cette utilisation du biogaz est augmentée en utilisant l'énergie thermique générée lors du refroidissement du moteur du générateur électrique pour chauffer le réacteur de l'usine de biogaz. Nettoyage au biogaz Pour utiliser le biogaz comme carburant pour les moteurs à combustion interne, il est nécessaire de pré-nettoyer le biogaz de l'eau, du sulfure d'hydrogène et du dioxyde de carbone. Réduction de l'humidité
Le biogaz est saturé d'humidité. La purification du biogaz à partir de l'humidité consiste en son refroidissement. Ceci est réalisé en faisant passer le biogaz à travers un tuyau souterrain pour condenser l'humidité à des températures plus basses. Lorsque le gaz est réchauffé, sa teneur en humidité diminue considérablement. Ce séchage du biogaz est particulièrement utile pour les compteurs de gaz sec utilisés, car ils sont voués à se remplir d'humidité avec le temps. Réduction de la teneur en sulfure d'hydrogène Le sulfure d'hydrogène, mélangé dans le biogaz avec de l'eau, forme un acide qui provoque la corrosion des métaux. Il s'agit d'une limitation sérieuse de l'utilisation du biogaz dans les chauffe-eau et les moteurs. Le moyen le plus simple et le plus économique d'éliminer le sulfure d'hydrogène du biogaz est le nettoyage à sec dans un filtre spécial. En tant qu'absorbeur, une "éponge" métallique est utilisée, constituée d'un mélange d'oxyde de fer et de copeaux de bois. A l'aide de 0,035 m3 d'éponge métallique, 3,7 kg de soufre peuvent être extraits du biogaz. Si la teneur en sulfure d'hydrogène dans le biogaz est de 0,2%, alors avec ce volume d'éponge métallique, environ 2500 m3 de gaz peuvent être purifiés à partir de sulfure d'hydrogène. Pour régénérer l'éponge, il faut la maintenir dans l'air pendant un certain temps. Le coût minimum des matériaux, la facilité de fonctionnement du filtre et la régénération de l'absorbeur font de cette méthode un moyen fiable de protéger le réservoir de gaz, les compresseurs et les moteurs à combustion interne de la corrosion causée par une exposition prolongée au sulfure d'hydrogène contenu dans le biogaz. L'oxyde de zinc est également un absorbant efficace du sulfure d'hydrogène, et cette substance présente des avantages supplémentaires : elle absorbe également les composés soufrés organiques (carbonyle, mercaptan, etc.). Diminution de la teneur en dioxyde de carbone La réduction de la teneur en dioxyde de carbone est un processus complexe et coûteux. En principe, le dioxyde de carbone peut être séparé par absorption dans le lait de chaux, mais cette pratique produit de grands volumes de chaux et ne convient pas pour une utilisation dans des systèmes à grand volume. Le dioxyde de carbone lui-même est un produit précieux qui peut être utilisé dans diverses industries. Utilisation du méthane La recherche moderne des chimistes ouvre de grandes possibilités d'utilisation du gaz - méthane, pour la production de suie (un colorant et une matière première pour l'industrie du caoutchouc), d'acétylène, de formaldéhyde, d'alcool méthylique et éthylique, de méthylène, de chloroforme, de benzène et d'autres produits chimiques précieux sur la base de grandes installations de biogaz. Consommation de biogaz par les moteurs
Avec. Petrovka, région de Chui en République kirghize, l'usine de biogaz de l'Association "Farmer" d'un volume de 150 m3 fournit du biogaz pour les besoins domestiques de 7 fermes paysannes, le fonctionnement d'un générateur gaz-électrique et de 2 voitures - UAZ et ZIL. Pour fonctionner au biogaz, les moteurs étaient équipés de dispositifs spéciaux et les véhicules étaient équipés de cylindres en acier pour l'injection de gaz.
Les valeurs moyennes de consommation de biogaz pour la production de 1 kW d'électricité par les moteurs de l'Association des Fermiers sont d'environ 0,6 m3 par heure. L'utilisation du biogaz comme carburant moteur dans le village. Petrovka
Efficacité du biogaz L'efficacité du biogaz est de 55% pour les poêles à gaz, 24% pour les moteurs à combustion interne. La manière la plus efficace d'utiliser le biogaz est une combinaison de chaleur et d'électricité, où une efficacité de 88 % peut être atteinte18. L'utilisation du biogaz pour le fonctionnement des brûleurs à gaz dans les cuisinières à gaz, les chaudières de chauffage, les fours à vapeur et les serres est la meilleure utilisation du biogaz pour les exploitations agricoles au Kirghizistan. Biogaz excédentaire En cas d'excès de biogaz produit par la plante, il est recommandé de ne pas le rejeter dans l'atmosphère - cela entraînerait un effet néfaste sur le climat, mais de le brûler. Pour ce faire, un dispositif de torche est installé dans le système de distribution de gaz, qui doit être situé à une distance de sécurité des bâtiments. Utilisation de biofertilisants Les déchets organiques traités dans les usines de biogaz sont convertis en biomasse, qui contient une quantité importante de nutriments et peut être utilisée comme biofertilisant et additif alimentaire. Les matériaux d'humus formés pendant la fermentation améliorent les propriétés physiques du sol et les substances minérales servent de source d'énergie et de nutrition pour l'activité des micro-organismes du sol, ce qui contribue à augmenter l'absorption des nutriments par les plantes. Le principal avantage des biofertilisants est la conservation sous une forme facilement digestible de la quasi-totalité de l'azote et des autres nutriments contenus dans la matière première. Un avantage significatif des biofertilisants par rapport au fumier pourri naturellement est que lorsque le fumier est fermenté dans des usines de biogaz, une partie importante des œufs d'helminthes, des micro-organismes pathogènes et des graines de mauvaises herbes contenus dans le fumier meurent. matière organique dans les engrais Alors que l'azote, le potassium et le phosphore peuvent être trouvés dans les engrais minéraux, il n'existe pas de substituts chimiques pour les autres constituants des biofertilisants issus de la digestion anaérobie du fumier dans les usines de biogaz, tels que les protéines, la cellulose, la lignine, etc. La matière organique est à la base du développement de micro-organismes chargés de transformer les nutriments en une forme facilement assimilable par les plantes. En raison de la décomposition et de la désintégration de la partie organique de la matière première, les boues biologiques digérées sous une forme accessible fournissent des nutriments à action rapide qui pénètrent facilement dans le sol et sont immédiatement prêts à être absorbés par les plantes et les micro-organismes du sol. Acides humiques Les substances organiques importantes présentes dans les biofertilisants sont les acides humiques. Ils augmentent la résistance des plantes aux conditions environnementales défavorables : sécheresse, hautes et basses températures, substances toxiques (pesticides, herbicides, métaux lourds), irradiation accrue. Les acides humiques aident à accélérer la croissance et le développement des plantes, à réduire la saison de croissance, à accélérer la maturation (8 à 10 jours) et à augmenter les rendements des cultures. La teneur en acides humiques des biofertilisants varie de 13% à 28% par matière sèche, et leur concentration dépend de la température du processus de fermentation des matières premières. Amélioration de la qualité du sol La teneur en acides humiques dans les biofertilisants est particulièrement importante pour les sols à faible teneur en humus au Kirghizistan. L'utilisation de biofertilisants conduit à une humification rapide des résidus végétaux dans les sols, contribue à réduire le niveau d'érosion dû à la formation d'humus stable et à augmenter la teneur en nutriments, améliore l'hygroscopicité et augmente les qualités d'absorption des chocs et de régénération des sols. Il a également été observé que l'activité des vers de terre lors de l'utilisation de biofertilisants, par rapport à l'utilisation de fumier simple, augmente8. L'utilisation de biofertilisants sur des sols alcalins entraîne une neutralisation du sol et une augmentation de sa teneur en humidité, ce qui est particulièrement important pour les régions arides du Kirghizistan. L'efficacité de l'impact des biofertilisants sur les plantes L'efficacité du biofertilisant a été étudiée en tant que stimulateur de l'énergie de germination, de la germination des graines et du développement du système racinaire et des tiges à diverses concentrations et conditions d'application par des scientifiques et des praticiens. Blé Tests de laboratoire L'ajout d'acides humiques isolés du biofertilisant au milieu de germination des graines de blé a montré qu'ils stimulent l'allongement des racines et des tiges des grains de blé des variétés Lada, Intensive et Bezostaya, le plus grand effet positif a été obtenu lors de l'utilisation de 1% et 0,01 , solutions à XNUMX %.
Lors de la réalisation d'expériences pour étudier l'effet du biofertilisant sur l'énergie de germination, la germination des graines et le développement des tiges et des racines de blé à différentes concentrations de l'application de deux types de biofertilisant à l'Institut de recherche en agriculture (NIIZ), les résultats suivants ont été obtenus :
Essais sur le terrain et résultats pratiques Des expériences sur le terrain visant à déterminer l'effet des biofertilisants sur les rendements en blé ont été menées sur le territoire de la serre du NIIZ kirghize avec la variété de blé Jamin sur une parcelle de 12 m2 Des engrais ont été appliqués pour le travail du sol avant le semis et le top dressing. La culture du sol, le semis et l'entretien des plantes ont été effectués conformément aux recommandations agrotechniques, aucun arrosage n'a été effectué. Lors de l'application de biofertilisants à raison de 400 litres par hectare, 5,3 cents par hectare de plus ont été obtenus, et lors de l'application de 800 litres par hectare, 2,2 cents de rendement par nectar de plus que sans l'utilisation de biofertilisants (21,6 cents/ha) . La ferme "Bakyt" du district de Sokuluk de la région de Chui a reçu en 2004 60 cents de blé "Kyyal" par hectare sur une parcelle de 12 hectares, en utilisant des bio-engrais dilués dans un rapport de 1:50 - à raison de 2 tonnes par hectare. En 2004, l'Association des agriculteurs a décidé de louer une parcelle de terrain défavorable afin de démontrer l'efficacité des boues biologiques comme engrais. Sur une parcelle de sol pauvre et caillouteux de 14 hectares, abandonnée en raison de faibles rendements (7-10 cents par hectare), de bons résultats ont été obtenus cette année - 35 cents de blé Polovchanka par hectare. Des résultats similaires ont été obtenus sur une autre parcelle de 6 hectares - 32,5 cents de blé de la variété "Intensivnaya" ont été récoltés sur chaque hectare de sol stérile. Les engrais ont été appliqués dans la période pré-arable à raison de 3 tonnes par hectare et pendant l'irrigation à raison de 1 tonne par hectare.
Maïs L'utilisation de biofertilisants dans la culture de cultures maraîchères et de maïs à ensilage a montré que lors de l'application à la racine, il est nécessaire de diluer le biofertilisant avec de l'eau dans un rapport de 1:20, 1:40, 1:50, selon le teneur en acides humiques de l'engrais. Des expériences menées par l'Académie agricole de Lettonie ont montré une augmentation du rendement du maïs de 49 %.
Avec une application unique pré-arable de biofertilisants d'une quantité de 4 tonnes par ha, l'Association des agriculteurs a enregistré une augmentation de 1,8 fois le rendement du maïs pour l'ensilage. Orge Des études de l'effet des biofertilisants sur l'énergie de germination, la germination des graines, le développement des tiges et des racines d'orge à diverses concentrations de biofertilisants ont été étudiées dans des expériences de laboratoire à l'Institut de recherche agricole kirghize. L'utilisation de solutions à des concentrations de 0,01 %, 0,1 %, 1 %, 3 %, 6 % affecte légèrement la germination des graines d'orge, mais la croissance des racines augmente à presque toutes les concentrations de biofertilisant, en particulier à des concentrations de 3 à 6 % du solution, et la concentration de la solution 0,1% - donne une augmentation significative des tiges (voir Fig. 45). Tomates, pommes de terre et autres légumes tubéreux Lors de l'utilisation de biofertilisants, le rendement des tomates et des pommes de terre a augmenté de 15 à 27% par rapport à la variante témoin. Les producteurs de biofertilisants ont signalé que la saison de croissance des pommes de terre traitées avec un engrais liquide avant la plantation est réduite d'environ 2 semaines. Dans le même temps, le rendement augmente de 1,5 à 2 fois. L'Académie agricole de Lettonie a mené des expériences sur les pommes de terre, qui ont montré une augmentation du rendement de 11 à 35 % lors de l'utilisation de biofertilisants. Les fanes de tomates broyées et fermentées dans un bioréacteur forment de la détritohumine - un type breveté de biofertilisant qui permet de cultiver des tomates pesant de 0,7 à 1,5 kg dans la vallée de Chui. Des expériences menées par des chercheurs sur différents types de cultures maraîchères montrent que l'effet le plus notable de l'utilisation de biofertilisants se manifeste sur les légumes tubéreux (radis, carottes, pommes de terre, etc.) et les arbres fruitiers. Des expériences récentes sur l'application de biofertilisants, menées par l'Université agraire kirghize avec le soutien de l'Agence japonaise de coopération internationale (JICA), ont donné les résultats suivants : Expérimentation : Pour l'expérimentation, une dose de biofertilisant a été calculée, comparable à la norme NIOOPI20K90, conforme à la norme N et s'élevant à 16 t/ha en trois répétitions.
Une analyse de la culture de pommes de terre a montré que par rapport au rendement avec l'utilisation d'engrais minéraux - 27.9 t/ha, le rendement avec l'application de biofertilisant a atteint 26.1 t/ha, soit 6.5 % de moins par rapport à l'application d'engrais minéraux. . Pendant ce temps, le rendement de la parcelle témoin sans engrais était de 22.5 t/ha. Cependant, la teneur en amidon lors de l'application de biofertilisants était de 14.7 %, soit 12 % de plus que lors de l'application d'engrais minéraux (13.1 %). Remarque : au Japon, le rendement atteint 30 t/ha, la teneur en amidon est de 15-16 %. Tableau 20. L'effet des engrais sur les indicateurs de qualité des pommes de terre,%
Betterave à sucre Des expériences sur le terrain visant à déterminer l'effet des biofertilisants sur le rendement de la betterave à sucre ont été menées sur le territoire de la serre de la NIIZ kirghize avec la variété de betterave "K 70" sur une parcelle de 30 m2. Des engrais ont été appliqués pour le travail du sol avant le semis et le traitement de surface. La culture du sol, le semis et l'entretien des plantes ont été réalisés conformément aux recommandations agrotechniques, 8 irrigations ont été réalisées. La récolte a été effectuée manuellement, les racines ont été pesées sur toute la zone comptable du site. L'augmentation de la fertilisation varie considérablement - de 21% (lors de l'application de 800 litres par ha) à 33% (lors de l'application de 400 litres de biofertilisants par ha) et dépend des conditions pédologiques et climatiques, des normes, des conditions et des méthodes de fertilisation. La même expérience a été menée par KAU en collaboration avec JICA sur la betterave sucrière. Expérience : Le biofertilisant obtenu à la suite du traitement du fumier dans une usine de biogaz a été appliqué au taux de n° 120Р140К45 et conformément aux normes d'azote trois fois (20 t/ha). Tableau 21. Effet des engrais sur le rendement des betteraves sucrières
Tableau 22. Effet des engrais sur la teneur en saccharose des racines de betterave sucrière
Lors de l'utilisation de biofertilisants, la récolte de tubercules par hectare atteint 40.2 t/ha, tandis que les engrais minéraux permettent d'augmenter le rendement des tubercules à 40.3 t/ha. Ainsi, les biofertilisants ne sont pratiquement pas inférieurs dans leur efficacité aux engrais minéraux. Pendant ce temps, le rendement des cultures de racines de betterave à sucre sur ce sol sans fertilisation s'élevait à 24.2 t/g. La teneur en saccharose des racines de betterave à sucre est la plus élevée lors de l'utilisation de biofertilisants - 16.9%, et les engrais minéraux réduisent ce chiffre à 15.4%. Au Japon, le rendement des betteraves sucrières est de 50 à 55 t/ha, la teneur en sucre est de 17 %. Ainsi, des études sur l'efficacité du biofertilisant ont montré son effet positif sur la croissance et le développement des pommes de terre et des betteraves à sucre, contribuant à une augmentation significative du rendement de ces cultures. Par conséquent, on peut s'attendre à ce que, sur la base des résultats des études en cours, les biofertilisants deviennent une alternative aux sources minérales à l'avenir. Soy Lors de la réalisation d'expériences sur l'efficacité de l'utilisation de biofertilisants pour le soja dans la NIIZ kirghize, une bonne réaction du soja à une solution à 3% de biofertilisants a été remarquée, la germination s'est produite le 2ème jour de l'expérience et la formation de pousses a été observée sur le 5ème jour.
Coton Des études de terrain de l'effet des biofertilisants sur les rendements du coton dans une ferme privée du district de Bazar-Korgon de l'oblast de Jalal-Abad ont montré que l'utilisation d'une solution à 10% de biofertilisants lors du semis et lors de la première culture à raison de 300 l/ ha permet d'obtenir un rendement en coton de 30 cents/ha. La parcelle témoin utilisant du fumier a montré un rendement de 20-25 c/ha, c'est-à-dire que le rendement du coton augmente de 20 % à 50 % lors de l'utilisation de biofertilisants. Arbres, arbustes et herbes Des études de terrain menées à l'Institut de la biosphère de la branche sud de l'Académie nationale des sciences de la République kirghize ont montré que l'utilisation de biofertilisants pour la formation du système racinaire de boutures de divers arbres et arbustes fruitiers, ornementaux et autres est plus efficace que l'utilisation de l'hétéroauxine chimique coûteuse traditionnelle. La pratique a montré que l'utilisation de biofertilisants pour la culture d'herbes naturelles sur des sols de prairies de montagne avec deux coupes donne une augmentation de la masse verte de 21%. Dans la ferme d'État lettone "Ogre", l'utilisation de bio-engrais sur les graminées après 3 coupes a montré une augmentation du rendement de S fois, et sur les graminées cultivées après 4 coupes de 1,5 fois. Application de biofertilisants Modalités et taux d'application de biofertilisant Les matières premières transformées sont plus efficaces lorsqu'elles sont appliquées dans les champs peu de temps avant la saison de croissance. Une application supplémentaire de biofertilisants pendant la croissance des plantes est possible. La quantité et le temps d'application requis dépendent de la plante particulière. Pour des raisons d'hygiène, les feuilles des plantes à usage alimentaire ne doivent pas être fertilisées par voie foliaire. Voici des recommandations pour une utilisation efficace des biofertilisants :
additif alimentaire Les biofertilisants sont utilisés dans le monde entier comme additifs actifs pour améliorer l'efficacité de l'alimentation animale. Dans le processus de traitement anaérobie des matières premières, les biofertilisants sont décontaminés de tous les types de microflore pathogène, en particulier lors de l'utilisation du régime thermophile. De plus, la biomasse transformée acquiert de nouvelles propriétés positives en termes de production de fourrage - sa concentration en protéines augmente, elle est enrichie en vitamine B12 et en d'autres substances utiles. La production industrielle de suppléments protéiques et vitaminiques à base de déchets agricoles fermentés dans des usines de biogaz est développée en Israël, aux Philippines, au Canada et aux États-Unis, où le coût moyen de ces suppléments est de 12 dollars par tonne. Santé animale et composition des aliments L'activité normale de l'organisme animal est possible avec l'apport régulier d'aliments contenant des nutriments : graisses, protéines, glucides, ainsi que des sels minéraux, de l'eau et des vitamines. Les nutriments sont une source d'énergie qui couvre les dépenses du corps et un matériau de construction qui est utilisé dans le processus de croissance du corps. Les protéines occupent une place particulière parmi les nutriments nécessaires aux animaux, car elles ne peuvent être remplacées par aucune autre substance alimentaire. Avec une quantité insuffisante de protéines, la croissance normale du corps est suspendue. Les protéines complètes sont majoritairement des protéines d'origine animale, mais certains végétaux (pommes de terre, légumineuses...) contiennent des protéines complètes. Les vitamines jouent le rôle de régulateurs du métabolisme. Actuellement, plus de 20 vitamines nécessaires au corps animal ont été isolées et étudiées. La vitamine B12 joue un rôle particulier pour les animaux. Une carence en vitamine B-12 peut provoquer une dysplasie, une altération de la digestibilité (en particulier des protéines), une anémie (sécheresse chez les ruminants), des cheveux raides et une inflammation de la peau. Chez les volailles, un apport insuffisant en vitamine B-12 entraîne une mortalité accrue des embryons et des poussins éclos. En cas de carence à long terme de cette vitamine, la production d'œufs peut également se détériorer. Ainsi, du point de vue de l'élevage, les aliments pour animaux doivent contenir les éléments de base nécessaires sous une forme digestible par les animaux, un ensemble de microéléments, avoir une certaine quantité de protéines complètes et contenir également des vitamines. Le besoin d'additifs alimentaires Les aliments naturels ne répondent souvent pas aux exigences relatives à la teneur en substances nécessaires aux animaux. Les aliments végétaux, en règle générale, ne peuvent pas couvrir les besoins des animaux en protéines et en vitamines. Par conséquent, des additifs alimentaires sont ajoutés aux aliments pour animaux - farine de poisson, de viande et d'os, farine de soja. Biofertilisant comme additif alimentaire Le fumier traité dans les usines de biogaz peut être utilisé comme additif alimentaire, car il contient tous les acides aminés essentiels et de nombreuses vitamines, en particulier les vitamines B, et est décontaminé pendant le traitement et la préparation ultérieure. La quantité totale d'acides aminés dans 1 kg de matière sèche de fumier de bovin traité en anaérobiose est de 210 et 240 g/kg, respectivement, dans les modes de traitement mésophile et thermophile. Par conséquent, le produit du traitement anaérobie des excréments d'animaux de ferme est une source importante d'aliments protéiques. Préparation d'additifs alimentaires La technologie d'obtention d'aliments concentrés a été développée et recommandée par l'Institut russe de biochimie. UN. Bach, ainsi que l'Institut ukrainien de recherche sur l'industrie de l'alcool. Il consiste à traiter le fumier dans une usine de biogaz, à séparer les gros résidus (paille, etc.) de la masse traitée et à déshydrater les boues de biofertilisant. Le précipité résultant est séché à une température de 60 à 70°C et broyé en farine. Stocké dans des emballages ou contenants étanches à la lumière, il conserve longtemps ses qualités. Jusqu'à 1 tonne d'aliments concentrés contenant 0,3 g de vitamine B-30 pure peuvent être obtenus d'un bovin utilisant cette technologie par an. Cette quantité de concentré peut enrichir plus de 12 tonnes d'aliments1000. Dose d'additif alimentaire Selon les recommandations de l'UkrNIIselkhoz, le taux moyen d'enrichissement du fourrage est de 10 à 20 µg de vitamine B-12 pour 1 kg de matière sèche de l'aliment. Pour être plus fiable, il est recommandé d'ajouter 2,5 grammes de concentré de vitamines sèches à l'alimentation animale par kilogramme de matière sèche d'alimentation18. Effet d'alimentation animale Des études sur l'utilisation du produit du traitement anaérobie du fumier en tant qu'additifs alimentaires protéiques et vitaminiques ont été étudiées dans des institutions scientifiques en Lettonie, en Arménie, en Ukraine et dans des pays étrangers. Dans des études menées à la ferme d'État "Ogre", en Lettonie, un concentré de vitamines sèches provenant de biofertilisants a été ajouté au régime alimentaire des taureaux en tant qu'additif (10 grammes par kilogramme de poids vif). Le résultat a été une augmentation du gain de poids des animaux jusqu'à 20%, le volume total de consommation d'aliments secs par les animaux a été réduit de 6 à 14% et la santé des animaux s'est améliorée. Stockage des biofertilisants Afin de préserver les qualités fertilisantes de la matière première transformée, c'est-à-dire la teneur en azote, celle-ci peut être stockée pendant une courte période dans un récipient fermé et doit ensuite être appliquée aux champs. C'est mieux si, après l'application de biofertilisants, la terre est labourée ou déterrée. Le stockage des biofertilisants s'effectue généralement sous l'une des formes suivantes :
Stockage liquide La sortie du système de biogaz mène directement au réservoir de stockage de bio-engrais. Les pertes de liquide dues à l'évaporation ou au suintement doivent être évitées. Avant d'appliquer l'engrais dans les champs, le contenu du conteneur est mélangé puis appliqué à l'aide d'un épandeur ou d'un système d'irrigation. Le principal avantage de cette méthode est la faible perte d'azote. D'autre part, la capacité nécessite un important investissement en capital. De plus, lors du stockage d'engrais liquide, il devient nécessaire d'acheter des véhicules pour sa livraison dans les champs. La quantité de travail dépend également de la distance sur laquelle l'engrais doit être transporté. Séchage Le séchage du biofertilisant est possible par temps sec et chaud. Le principal avantage du biofertilisant séché est le volume et le poids réduits de l'engrais. L'engrais sec peut également être distribué manuellement. Le coût de construction de petits réservoirs de séchage est relativement faible, mais l'engrais perd environ 90 % d'azote inorganique, soit environ 50 % de la teneur totale en azote. Dans les pays industrialisés, les matières premières traitées sont généralement séparées à l'aide d'un séparateur et de filtres en parties liquides et épaisses. La partie liquide est ensuite renvoyée au réacteur ou utilisée comme engrais, tandis que la partie épaisse est séchée ou compostée. En tant que technologie simple pour séparer les parties liquides et épaisses des biofertilisants, l'utilisation de filtres lents à sable peut être recommandée. La masse épaisse humide peut être étalée dans des fosses peu profondes ou simplement disposée sur une surface à sécher. Selon le climat, de grandes surfaces sont parfois nécessaires pour un tel séchage. Le temps de séchage et la perte de nutriments peuvent être réduits en mélangeant une masse épaisse avec des substances sèches. L'inconvénient de toutes les méthodes de séchage est la perte de nutriments. Par conséquent, le séchage n'est recommandé que lorsque le transport d'engrais liquides est difficile. Compostage Les pertes d'azote peuvent être réduites en mélangeant des matériaux recyclés avec des déchets végétaux lors du compostage. Le biofertilisant contient de l'azote, du phosphore et d'autres substances utiles et accélère le processus de décomposition des composts. De plus, la température élevée du compostage tue la microflore pathogène qui a survécu dans le réacteur. Le compost fini est humide, mou et peut être appliqué sur les champs avec des outils simples. Il est plus facile de livrer aux champs. Le matériel végétal sec est empilé en couches et arrosé avec des boues biologiques recyclées. Le rapport entre la matière végétale et la quantité d'effluent épais dépend de la teneur en matières solides de la matière végétale et des boues. Le principal avantage du compostage est la réduction des pertes de nutriments provenant des biofertilisants par rapport au séchage. Le compost produit avec l'ajout de bio-engrais est très efficace et donne des résultats à long terme. Équipement pour l'application de biofertilisants Les technologies d'application des biofertilisants vont de l'application manuelle aux grands systèmes utilisant des ordinateurs à bord de l'épandeur d'engrais. Le choix de la technologie dépend de la quantité d'effluents et de la superficie des terres à fertiliser, ainsi que des capacités financières et des coûts de main-d'œuvre.
Dans les petites exploitations des pays en développement, on utilise des seaux, des arrosoirs, des récipients à sangles, des charrettes fermées en bois, des charrettes simples, etc. pour appliquer les biofertilisants. Le moyen le plus économique d'appliquer des biofertilisants est d'utiliser un réseau de canaux ou d'ajouter des biofertilisants au système d'irrigation. Les deux options supposent une pente à partir de la zone de stockage des engrais de 1 % pour un système d'irrigation ou de 2 % pour un système de fossés. L'utilisation des engrais de la manière la meilleure et la moins exigeante en main-d'œuvre est un paramètre de planification important. Dans les zones où la topographie permet la fertilisation par gravité, une attention particulière doit être accordée à l'emplacement correct de l'installation de biogaz. Dans les zones planes, vous pouvez envisager d'élever l'installation et la ferme à un niveau supérieur. Application avec un épandeur d'engrais liquide Le réservoir de l'épandeur est rempli depuis le stockage, puis transporté sur le terrain pour la distribution d'engrais. L'engrais est pulvérisé à travers les trous sur la plaque réfléchissante qui, grâce à sa forme spéciale, élargit la couverture de la pulvérisation. Alternativement, la plaque réfléchissante peut être tournée. Application directe via un système de tuyau mobile Le biofertilisant est pompé dans un système de distribution qui alimente plusieurs tuyaux qui passent près du sol. L'engrais est appliqué directement sur le sol, ce qui réduit la perte de nutriments. L'espacement des tuyaux peut être ajusté pour différentes cultures. Injection avec disques La terre est ouverte au moyen de 2 disques dans des auges en forme de V, dans lesquelles l'engrais s'écoule à travers les tuyaux. Les rainures sont alors fermées. C'est la méthode la plus avancée d'application de biofertilisants en termes de rétention des nutriments.
Avec le soutien de l'Agence Japonaise de Coopération Internationale (JICA), 2 types d'épandeurs de biofertilisant liquide (LBR) ont été développés : le LBR à la surface du sol et le LBR directement dans le sol. Sur les champs expérimentaux de la ferme pédagogique KNAU, ces épandeurs ont passé des tests expérimentaux préliminaires utilisant un biofertilisant, au cours desquels leurs performances pratiques ont été confirmées. À l'heure actuelle, les travaux se poursuivent sur l'amélioration de la conception du corps de travail (élimination du colmatage des buses, extension de la zone de couverture d'épandage, etc.) des épandeurs. Auteurs : Vedenev A.G., Vedeneva T.A.
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