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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Valutazione economica delle tecnologie del biogas. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Fonti di energia alternative Obiettivi dell'introduzione delle tecnologie del biogas Prima di costruire un singolo impianto di biogas o di introdurre tecnologie di biogas a livello statale, è necessario effettuare una valutazione economica. Quando si valuta la fattibilità economica di un programma di biogas e dei singoli impianti, è importante considerare gli obiettivi dell’implementazione delle tecnologie di biogas. L'introduzione delle tecnologie del biogas può perseguire i seguenti obiettivi:
Valutazione economica di un impianto a biogas Dopo aver determinato gli obiettivi per la realizzazione di un impianto di biogas, si può iniziare una valutazione economica della sua redditività. Per fare ciò, considera:
Vantaggi per i singoli allevamenti Le singole aziende agricole possono valutare i vantaggi della costruzione di un impianto di biogas in base al reddito monetario che riceveranno dall'utilizzo dei prodotti di scarto rispetto ai costi di installazione. I seguenti effetti devono essere tradotti in equivalenti monetari e computati come benefici:
Equivalenti in denaro di prestazioni individuali La valutazione economica dei benefici individuali derivanti dall'utilizzo di impianti di biogas è relativamente semplice se l'azienda agricola ha coperto in passato questi fabbisogni attraverso l'acquisto di fertilizzanti e combustibili. Anche i vantaggi monetari dei grandi impianti di biogas e delle grandi aziende agricole possono essere calcolati in modo abbastanza accurato. Nel caso di impianti di piccola scala nelle zone rurali del Kirghizistan, è più difficile calcolare i benefici in termini monetari, poiché vengono utilizzate principalmente fonti tradizionali di energia e fertilizzanti, come legna da ardere, sterco, letame e scarti vegetali secchi. In questi casi, i benefici monetari vengono calcolati attraverso il risparmio sulle fonti energetiche tradizionali, nonché i ricavi derivanti dalla vendita di biofertilizzanti e l’aumento dei rendimenti. Energia Il problema principale della valutazione economica è la conversione di tipi di energia non commerciali che non hanno un prezzo di mercato fisso in un equivalente monetario. Ma anche in questo caso è possibile stabilire il valore del biogas e dei fertilizzanti sulla base di dati comparativi sul potere calorifico di diverse fonti energetiche. Per fare ciò, è necessario calcolare il numero di fonti energetiche utilizzate nell’azienda agricola e determinare invece il risparmio derivante dall’utilizzo del biogas. Tabella 23. Confronto tra biogas (70% contenuto di metano) e altre fonti energetiche
Esempio: una famiglia di 5-6 persone utilizza 12 bombole di propano (120 kg o 60 m3 di propano) e 2,5 tonnellate di carbone all'anno. Quindi, per sostituirli con il biogas, serviranno 60 * 1,84 = 110 m3 di biogas e 2500 * 1,1 = 2750 m3 di biogas, per un totale di 2860 m3 di biogas all'anno, ovvero circa 8 m3 di biogas al giorno. Come si vede dalla tabella, sostituendo il propano con il biogas si risparmieranno 128 dollari all'anno sull'acquisto delle bombole. Sostituendo 2,5 tonnellate di carbone, che costano 0,06 dollari al chilogrammo, con il biogas, si risparmieranno 160 dollari all'anno. In totale, si risparmieranno 288 dollari all'anno su gas liquefatto e carbone. Biofertilizzanti I benefici economici derivanti dall’uso dei biofertilizzanti possono essere calcolati confrontando i costi e i benefici quando l’azienda agricola utilizzava in precedenza altri fertilizzanti, o dai proventi della vendita di biofertilizzanti. produttività L’effetto dell’aumento della produttività derivante dall’uso di biofertilizzanti non dovrebbe essere sottovalutato. I dati sugli aumenti della resa dopo l’uso di biofertilizzanti vanno dal 10 al 30%, ma una previsione più accurata è difficile perché anche molti altri fattori influenzano le rese. Tabella 24. Aumento della resa con l'uso di biofertilizzanti
Costo comparativo dei fertilizzanti I biofertilizzanti non sono solo efficaci, ma anche economici: quando si utilizzano biofertilizzanti al posto dei fertilizzanti minerali, come si può vedere dalla tabella, l'agricoltore risparmia 0,8 dollari per ettaro di terreno concimato. Tabella 25. Confronto tra biofertilizzanti e altri fertilizzanti
Valore monetario dei benefici dei biofertilizzanti I benefici derivanti dall’uso dei biofertilizzanti consistono nel risparmio sui fertilizzanti minerali precedentemente utilizzati e nell’aumento della resa delle colture. costo impianto biogas Un calcolo accurato del costo di costruzione e di funzionamento di un impianto di biogas è necessario per calcolare il rimborso dell’impianto, confrontare il costo di modelli alternativi e raccogliere informazioni sui futuri costi finanziari. Nella tabella sono riportati gli indicatori di produzione, i costi e i benefici annuali derivanti dal funzionamento degli impianti di biogas prodotti dal Fluid PF dell'Associazione degli agricoltori. I benefici sono stati calcolati presupponendo la vendita di biofertilizzanti ad un prezzo di 10,7 dollari per tonnellata e il prezzo del biogas a 0,21 dollari per m3. Tabella 26. Indicatori degli impianti di biogas agricoli con gasometro, preparazione meccanica, caricamento pneumatico e miscelazione delle materie prime, con riscaldamento delle materie prime nel reattore quando si opera a condizioni di temperatura mesofila
Dall'analisi della tabella risulta che gli impianti più piccoli (volume del reattore fino a 5 m3) si ammortizzano in poco più di un anno, mentre gli impianti con volume del reattore superiore a 10 m3 si ammortizzano in diversi mesi di funzionamento. Categorie di costo Esistono tre principali categorie di costi associati alla realizzazione di impianti di biogas:
Costo di costruzione e materiali Il costo di costruzione comprende tutti i costi necessari per costruire l'impianto, come il costo del terreno, delle fondamenta, della preparazione e installazione del reattore, del sistema del gas, dei serbatoi di stoccaggio e miscelazione delle materie prime e dei fertilizzanti, dei serbatoi del gas e dei costi di manodopera. Il costo di costruzione e materiali è determinato dai seguenti fattori:
Costo medio Per una stima approssimativa del costo tipico di un semplice impianto di biogas, è possibile utilizzare le seguenti cifre: il costo totale dell'impianto escluso il costo del terreno è di 350 - 500 dollari USA per m3 di reattore. Il 35 - 40% del costo totale è rappresentato dal reattore metallico. Il costo di un impianto di biogas per unità di volume del reattore diminuisce con l'aumentare del volume del reattore. Ma quando si costruisce un grande impianto per più aziende agricole, i costi necessari per il gasdotto aumentano e il costo di installazione per unità di volume del reattore rimane approssimativamente lo stesso. Per le condizioni del Kirghizistan, gli impianti riscaldati sono più adatti ed è economicamente più vantaggioso costruire impianti più grandi. I prezzi personalizzati vengono calcolati progetto per progetto in base ai prezzi dei materiali, alla disponibilità dei materiali e alla manodopera. Spese correnti I costi correnti di funzionamento e supporto tecnico dell'installazione consistono nel costo dei materiali e del lavoro per:
I costi operativi non sono meno importanti del costo di costruzione dell'impianto e di solito ammontano a non più del 4% annuo del costo iniziale dell'impianto. Pagamento di interessi su un prestito Il costo di un impianto di biogas dipende dagli interessi e dal pagamento del capitale dei fondi presi in prestito per la costruzione degli impianti. I tassi di interesse in Kirghizistan variano dal 17% al 40% annuo. Bisogna tenere conto anche dell’inflazione. Periodo di funzionamento dell'impianto Quando si calcola l'ammortamento, è necessario considerare che la vita prevista dell'impianto è di circa 15 anni, con supporto tecnico e riparazioni regolari. Vantaggio economico di un impianto a biogas Per determinare i vantaggi economici di un impianto di biogas e confrontare progetti alternativi di impianti di biogas, è necessario calcolare il periodo di ammortamento dell'impianto. Per determinare il periodo durante il quale l'impianto si ammortizza da solo in mesi, è necessario dividerne il costo per il reddito annuale dell'impianto e moltiplicarlo per 12. Esempio: il costo di un impianto di biogas agricolo con un volume del reattore di 15 m3 è 6655 USD (vedere Tabella 24) e il costo del reddito annuale derivante dal suo funzionamento, come calcolato nell'esempio, deriva solo dall'aumento della produttività e dalla sostituzione del carbone e gas liquefatto per il riscaldamento e la cottura degli alimenti per il biogas 7704 USD. Risulta che un impianto di biogas da 15 m3 si ripaga in 10 mesi di funzionamento continuo. Finanziamento del prestito Sebbene il periodo di ammortamento per un impianto di biogas funzionante in modalità mesofila con un volume del reattore superiore a 15 m3 sia inferiore a 1 anno di funzionamento, un grosso problema per i residenti rurali del Kirghizistan è la quantità di denaro iniziale necessaria per la sua costruzione. La soluzione potrebbe essere il finanziamento tramite credito dell'impianto. Per calcolare il rimborso di un impianto finanziato con un prestito per 12 mesi al 25% annuo, calcoliamo l'importo totale che dovrà essere pagato per il prestito di 6655 USD, che compresi gli interessi sul prestito è di 8324 USD. Ora il periodo di ammortamento per l'installazione sarà di circa 13 mesi. Teoria e pratica Sebbene, come si può vedere dagli esempi precedenti, il recupero dell’investimento per installazioni con un volume di reattore di 15 m3 non superi 1,5 anni, è necessario sapere che i risultati pratici possono differire dai calcoli teorici per molte ragioni. Ad esempio, la costruzione e la messa in servizio di un impianto potrebbero richiedere più tempo e l’impianto potrebbe iniziare a funzionare più tardi rispetto al periodo di impianto, ritardando l’aumento della resa e del reddito associato. Pertanto, è più razionale pianificare il rimborso dell'impianto in 2 - 3 anni, a seconda delle condizioni di credito disponibili. In questi casi, così come quando l'impianto funziona in modalità psicofila, per il calcolo economico può essere utilizzato il metodo del reddito minimo annuo. Metodo del reddito annuo minimo Il metodo del reddito annuo consiste nel determinare il reddito che deve essere ricevuto dall'impianto per ogni anno di funzionamento per ammortizzarsi in un numero predeterminato di anni. Per applicare il metodo del reddito annuo, è necessario determinare i seguenti parametri:
Numero di anni (T) Il numero di anni è determinato in base ai termini del prestito o semplicemente ai tuoi piani. Puoi anche fare un'analisi costi-benefici di diverse opzioni e scegliere quella più adatta a te. Costo annuo (C) I costi annuali sono costituiti dai costi di:
La maggior parte di questi costi possono solo essere stimati. In genere, i costi di supporto e riparazione non superano il 4% del costo totale di installazione annuo. Il costo di gestione di un impianto dipende dalla sua tipologia e consiste nella sostituzione di vari materiali, come detergenti, materiali per la purificazione del biogas, energia elettrica utilizzata per la miscelazione delle materie prime. I costi di ispezione sorgono durante il funzionamento dei recipienti a pressione e consistono nel costo delle ispezioni e delle conferme annuali. È necessario tenere conto del costo di sostituzione delle parti dell'impianto quando la vita di queste parti è inferiore alla vita dell'installazione complessiva. Costo di installazione iniziale (HC) L'investimento totale è costituito dai costi di:
Tasso di interesse (PS) Il tasso di interesse implicito deve essere determinato caso per caso. In ogni caso, questo tasso deve tenere conto dell’inflazione. Quando si utilizzano fondi presi in prestito, questo è il tasso che il mutuatario paga alla banca, più eventuali altri pagamenti aggiuntivi. Utilizzando i propri fondi, questo è il tasso che l'agricoltore riceverebbe se depositasse i soldi in banca. Con il finanziamento misto, questo dovrebbe essere un tasso medio. In Kirghizistan, il tasso di interesse per i fondi presi in prestito varia dal 17 al 40% annuo e l'inflazione nel 2009 è stata di circa il 10% annuo. Esempio: calcolo del reddito minimo annuo per un impianto funzionante in modalità mesofila. L'agricoltore ha chiesto un prestito della durata di 3 anni per la costruzione di un impianto di biogas con un volume del reattore di 15 m3 con sistemi di riscaldamento, miscelazione automatizzata e iniezione di materie prime. Questa installazione costa circa 6655 USD. Il tasso di interesse sul prestito è del 25% annuo con pagamenti annuali. Get: Numero di anni T = 3 anni, Costo iniziale di installazione di HC = 6655 USD, Costi annuali 4 = 266% dell'importo dell'imposta = XNUMX USD, Tasso di interesse PS = 25% + 10% inflazione = 30% = 0,35. Calcola il reddito minimo annuo GD \u1d NS * ( (PS * (PS + XNUMX)т) : ((PS + 1)т- 1) ) + Z = 6655 * ( (0,35*(0,35 + 1)3): ((0,35 + 1)3- 1) ) + 266 = 6655 * 0,59 + 266 = 4192 USD. Pertanto, per poter estinguere il prestito triennale, l’agricoltore deve ricevere un reddito di almeno 4192 USD all’anno. Se può farlo è determinato dall'importo dei benefici annuali. Reddito annuo (B) I benefici annuali consistono in tutti i benefici monetari che porta l’impianto di biogas. Il reddito viene ricevuto attraverso:
Continuazione dell'esempio Sopra abbiamo già calcolato i benefici annuali di un impianto di biogas con un volume del reattore di 15 m3, che ammontano a 7704 dollari. Ciò significa che l'agricoltore sarà in grado di rimborsare il prestito anche se l'avvio dell'impianto viene ritardato di 6 mesi, o l'impianto funziona a metà capacità, o solo 6 mesi all'anno. Profitto annuo (GP) Se il profitto annuo è positivo, allora la costruzione dell'impianto può essere considerata redditizia in senso assoluto. Se è negativo, la costruzione di un impianto di biogas non è redditizia. Il profitto annuo è calcolato come la differenza tra i benefici annuali del GW e il reddito annuo minimo richiesto del GD: GP = GW - GD. Nel nostro esempio è: 7704 - 4192 = 3512 USD. Fonti di finanziamento Il costo di costruzione e di funzionamento di un impianto di biogas spesso supera le capacità finanziarie delle aziende agricole. Pertanto, la costruzione dell’impianto richiede finanziamenti aggiuntivi, che possono provenire dalle seguenti fonti:
Tutte queste fonti devono essere considerate per ogni specifico caso di installazione. Concessione di finanziamento In Kirghizistan, come in molti altri paesi in via di sviluppo, esistono organizzazioni internazionali che stanziano fondi per raggiungere i propri obiettivi. Circa la metà degli impianti di biogas costruiti nella Repubblica del Kirghizistan sono stati parzialmente finanziati dal GEF/UNDP. Finanziamento con prestito Il finanziamento con leva finanziaria solleva interrogativi sulla responsabilità e sui termini di rimborso del debito. Il mutuatario deve essere sicuro di poter ripagare il prestito o di avere garanzie statali per il rimborso del debito. L’erogazione del prestito deve essere pianificata in concomitanza con la necessità di finanziamento. Anche il periodo per il quale viene concesso il prestito è solitamente molto più breve della vita dell'impianto di biogas, ad esempio 3 anni rispetto ai 15 - 20 anni di funzionamento dell'impianto. Valutazione macroeconomica L'analisi macroeconomica esamina il programma per l'introduzione delle tecnologie del biogas su scala statale. Ciò significa che la politica economica statale deve tenere conto degli effetti dell’introduzione delle tecnologie del biogas sull’intera economia statale. Effetto economico degli impianti a biogas Nel valutare l’implementazione delle tecnologie del biogas dal punto di vista dello Stato nel suo complesso, è necessario tenere conto dei seguenti effetti:
Settori di influenza È necessario tenere conto degli effetti dell'introduzione delle tecnologie del biogas nei settori: energia e agricoltura, ambiente, sanità, occupazione. Energia e agricoltura Energia Molti paesi in via di sviluppo basano il proprio consumo energetico su fonti energetiche tradizionali (legno, residui colturali, letame, forza animale e lavoro manuale). Il livello di utilizzo dell’energia da biomassa varia ampiamente, dal 90% in Argentina a oltre il XNUMX% in paesi come Etiopia, Tanzania, Ruanda, Sudan e Nepal. Con l’aumento dell’uso del biogas, la domanda di fonti energetiche tradizionali diminuirà. Di conseguenza, l’effetto dell’utilizzo del biogas si esprimerà in maggiori benefici per l’ambiente dovuti al minor consumo di legna da ardere e ad una riduzione della deforestazione illegale. La sostituzione di fonti energetiche commerciali come petrolio, carbone e gas naturale con il biogas ha un impatto sui bilanci pubblici. Da un lato, l’effetto dell’utilizzo del biogas si esprime nella sostituzione delle importazioni di energia e nella riduzione dei pagamenti per le loro importazioni. D’altro canto, la dipendenza dalle importazioni di petrolio, carbone e gas si riduce, portando una relativa stabilità all’economia. I benefici macroeconomici degli impianti di biogas derivano dalla loro efficienza e affidabilità e dalla riduzione dei costi delle infrastrutture di distribuzione e di rete. Necessità di fertilizzante Affinché le terre coltivabili e da fieno del Kirghizistan producano raccolti sostenibili, sono necessarie più di 400mila tonnellate di vari fertilizzanti minerali all'anno. Né lo Stato né soprattutto gli agricoltori del Kirghizistan possono acquistare tali quantità di fertilizzanti a causa della mancanza di risorse finanziarie. In realtà, come fertilizzante viene utilizzato solo il letame. La tabella 27 calcola l'accumulo annuale di letame nella Repubblica del Kirghizistan, in base alla quantità minima di letame con un'umidità dell'85% per animale e alla percentuale del suo accumulo nelle aziende agricole. Tabella 27. Accumulo di letame nella Repubblica del Kirghizistan
Il fabbisogno della repubblica di letame come fertilizzante organico con un tasso di applicazione di 13,3 tonnellate per ettaro all'anno è di 19 milioni di tonnellate. Come si vede dalla tabella, la raccolta delle deiezioni dovute alla stabulazione degli animali varia solo dal 30% al 60%, a seconda della tipologia dell'animale. Ciò consente di raccogliere ogni anno solo circa 6 milioni di tonnellate di letame, ovvero il 31% del fabbisogno totale di fertilizzanti organici. Potenziale di biofertilizzanti in Kirghizistan La lavorazione di una tonnellata di letame in un impianto di biogas produce una tonnellata di fertilizzanti organici liquidi, la cui dose di applicazione va da 1 a 7 tonnellate per ettaro. Il trattamento dei rifiuti zootecnici in Kirghizistan produrrà 6 tonnellate di fertilizzanti liquidi e soddisferà ampiamente il fabbisogno agricolo di fertilizzanti della repubblica. Contemporaneamente alla produzione di fertilizzanti liquidi, si otterrà biogas come risultato della lavorazione anaerobica dei rifiuti zootecnici per soddisfare il fabbisogno energetico domestico della popolazione rurale e il fabbisogno di carburante per motori. I benefici complessivi ottenuti dal trattamento dei reflui zootecnici consentono di recuperare i costi della loro realizzazione in meno di un anno di funzionamento dell'impianto. L'uso del biogas e delle tecnologie di risparmio energetico in Kirghizistan garantirà una crescita effettiva della produzione agricola, il miglioramento del tenore di vita della popolazione rurale e la situazione ambientale nella repubblica. Inoltre, l’uso di biofertilizzanti riduce la dipendenza dalle forniture esterne di fertilizzanti minerali e crea risparmi esterni. Tabella 27. Calcolo degli indicatori degli impianti di biogas per la Repubblica del Kirghizistan
L'ambiente Quando un paese si trova ad affrontare il problema della diminuzione della superficie forestale e del degrado del suolo, le tecnologie del biogas possono prevenire questi problemi e sostituire completamente la necessità di legna da ardere con biogas nelle zone rurali. Con un fabbisogno giornaliero di circa 3 kg di legna da ardere a persona, per sostituirla sono necessari 2,3 m3 di biogas. Impianti di biogas ben funzionanti possono sostituire completamente il consumo di legna e carbone con il biogas. Nelle valutazioni macroeconomiche, l’effetto dell’utilizzo di impianti di biogas è stimato in ettari di foresta preservata. Il vantaggio monetario può essere calcolato in base al costo di piantagione e coltivazione di tale area di foresta. Ma un approccio così semplice non è del tutto corretto, poiché la popolazione rurale utilizza prima solo rami e alberi secchi e solo poi alberi verdi, e l'effetto della deforestazione si manifesta lentamente e in determinate fasi la foresta può rigenerarsi. Allo stesso tempo, le piantagioni artificiali non ripristinano la biodiversità insita in quest'area, e spesso passa molto tempo tra la deforestazione e la piantumazione di alberi, durante il quale si verificano processi irreversibili di erosione e la fauna e la flora si riducono. La riduzione della deforestazione e del degrado del territorio è uno degli argomenti principali a favore dell’introduzione delle tecnologie del biogas. Gli escrementi del bestiame influiscono negativamente anche sulla situazione sanitaria inquinando le risorse idriche. Gli scarichi del letame sono un ambiente favorevole per la vita di vari microrganismi, compresi quelli patogeni, e sono inoltre caratterizzati da un alto contenuto di uova di elminti. Una caratteristica unica dell’uso delle tecnologie del biogas è la riduzione simultanea della necessità di utilizzare legna da ardere e il miglioramento della qualità del terreno, riducendo significativamente la minaccia di degrado del suolo, nonché riducendo le emissioni di gas serra nell’atmosfera, prevenendo il cambiamento climatico. salute Gli impianti di biogas garantiscono il riciclaggio dei rifiuti e delle acque reflue e migliorano direttamente la situazione sanitaria e igienica del paese in generale e dei singoli agricoltori in particolare. Durante la lavorazione delle materie prime è escluso anche lo stoccaggio all'aperto di letame e feci. Inoltre, la microflora patogena viene attivamente distrutta durante la lavorazione. Pertanto, l’uso delle tecnologie del biogas aumenta l’aspettativa di vita della popolazione e libera la popolazione dai costi dei medicinali e dal trattamento delle malattie intestinali. Riduzione dell'influenza patogena Il trattamento degli escrementi animali e umani negli impianti di biogas migliora chiaramente le condizioni igienico-sanitarie per i proprietari degli impianti, le loro famiglie e la società nel suo complesso. Il potenziale patogeno delle materie prime viene notevolmente ridotto durante la lavorazione anaerobica. Ogni nuova installazione elimina la necessità di costruire fosse per rifiuti e servizi igienici. Il collegamento diretto dei servizi igienici ai reattori è particolarmente vantaggioso in termini di igiene e servizi igienico-sanitari ed elimina anche gli odori. Ridurre la diffusione della malattia Poiché i biofertilizzanti non attirano mosche e altri parassiti, la diffusione di malattie infettive tra le persone e gli animali è ridotta. Inoltre, si riducono le malattie degli occhi e delle vie respiratorie dovute alla combustione di sterco secco e legna da ardere8. Malattie gastrointestinali Molte malattie gastrointestinali sono diffuse da agenti patogeni contenuti nella materia fecale. L'infestazione è assicurata dagli stessi agricoltori, che distribuiscono la materia fecale nei campi. Il trattamento anaerobico degli escrementi umani, animali e dei rifiuti organici ne garantisce la disinfezione distruggendo la maggior parte dei batteri patogeni. Un esempio di successo è la lotta contro la schistosomiasi e la tenia attraverso la diffusione degli impianti di biogas in Cina, dove queste malattie sono diminuite rispettivamente del 99% e del 13% rispetto al livello precedente all’introduzione degli impianti di biogas. L'effetto economico della riduzione dell'incidenza Per gli utenti delle tecnologie del biogas, l’impatto positivo sulla salute è particolarmente pronunciato attraverso la riduzione dei livelli di fumo nelle cucine. L’effetto di riduzione delle malattie gastrointestinali diventa evidente solo con l’introduzione diffusa di impianti di biogas. Lavoro La costruzione di impianti di biogas crea ulteriori posti di lavoro e opportunità per la creazione di imprese commerciali, poiché la quantità di energia prodotta aumenta, le regioni rurali del paese si sviluppano, il che aiuta a ridurre la migrazione e in generale a migliorare le condizioni di vita. Crescita della produzione locale La costruzione di un impianto di biogas offre opportunità di lavoro a breve termine nei lavori di scavo, fondazione, costruzione e installazione di tubazioni. Il funzionamento degli impianti richiede un impiego a lungo termine degli operatori e offre opportunità a lavoratori qualificati di riparare e mantenere gli impianti di biogas, distribuire fertilizzanti e raccogliere materie prime. La Cina ha visto una rapida crescita della produzione locale di componenti per impianti di biogas e dei relativi materiali. migrazione L’effetto di riduzione della migrazione dalle aree rurali a quelle urbane è stato notato, grazie alla creazione di posti di lavoro e al miglioramento delle condizioni di vita nelle aziende agricole e nelle aree rurali dei paesi in via di sviluppo dove sono stati costruiti impianti di biogas. sociale politica Le tecnologie del biogas non solo supportano l’economia statale e la situazione ambientale del paese, ma offrono anche alla popolazione locale l’opportunità di migliorare le condizioni di vita e il benessere. Le condizioni sanitarie e la salute pubblica stanno migliorando. Anche l’occupazione, le competenze e la produzione alimentare per i residenti rurali stanno migliorando. Per appianare le differenze di reddito emergenti, si consiglia di installare sistemi di biogas per comunità e associazioni. Implementazione delle tecnologie del biogas in Kirghizistan Il successo dell’implementazione su larga scala delle tecnologie del biogas richiede la considerazione dell’influenza reciproca delle condizioni climatiche, sociali, economiche e ambientali esistenti, una maggiore consapevolezza pubblica e politica, nonché il sostegno del governo. Condizioni climatiche Le tecnologie del biogas sono fondamentalmente applicabili nella maggior parte delle zone climatiche, ma il costo della loro implementazione aumenta con la diminuzione della temperatura ambiente, poiché in questi casi è necessario un riscaldamento e un isolamento aggiuntivi dell’impianto di biogas. I sistemi di biogas senza riscaldamento e isolamento non mostrano risultati soddisfacenti a temperature medie dell'aria inferiori a 15°C. Basse quantità di precipitazioni stagionali e annuali portano all'espansione del pascolo di transumanza invece della stabulazione. Ciò riduce la quantità di letame prodotto pronto per essere trasformato negli impianti di biogas. D’altro canto, le forti piogge portano ad un innalzamento del livello delle acque sotterranee, il che crea problemi durante la costruzione e il funzionamento degli impianti di biogas. Tutte le caratteristiche naturali del Kirghizistan - paesaggi, suolo, risorse idriche, flora e fauna, nonché le condizioni sociali ed economiche di vita e le attività della popolazione sono determinate dalle montagne. Le peculiarità del clima del paese sono una diminuzione della pressione atmosferica e della temperatura dell'aria (in media di 0,6°C ogni 100 m) e un aumento delle precipitazioni con l'aumentare dell'altitudine. La temperatura media annuale a lungo termine in tutto il Kirghizistan è inferiore a +15°C e gli impianti di biogas senza riscaldamento e isolamento non saranno in grado di fornire alle aziende agricole del Kirghizistan biogas e biofertilizzanti tutto l'anno. L'implementazione più efficace delle installazioni nel cui reattore viene mantenuta a temperature mesofile o termofile. Gli impianti con isolamento del reattore, ma senza riscaldamento, in cui il processo di fermentazione avviene a temperature fino a 20°C, saranno in grado di produrre solo una piccola quantità di biogas. La temperatura nel reattore degli impianti senza riscaldamento e isolamento è solitamente di 1-2°C superiore alla temperatura della copertura del suolo e funzioneranno solo nella stagione calda. Condizioni economiche In Kirghizistan, dove circa il 65% della popolazione è impiegata nell’agricoltura e oltre l’80% dei residenti rurali è al di sotto della soglia di povertà, l’ovvio ostacolo all’implementazione su larga scala delle tecnologie del biogas è la mancanza delle risorse finanziarie necessarie. Le fasce povere della società non saranno in grado di permettersi l’investimento di capitale necessario per realizzare un impianto di biogas, anche se il ritorno sull’investimento e i benefici economici derivanti da un impianto di biogas sono rapidi. I tentativi di ridurre i costi di costruzione di un impianto di biogas dovrebbero essere compiuti parallelamente allo sviluppo del credito e di altri sistemi finanziari che facilitino l'accesso ai fondi per la realizzazione di impianti di biogas. L’uso diffuso degli impianti di biogas offre vantaggi non solo ai proprietari degli impianti, ma anche alla società nel suo insieme. Una valutazione macroeconomica dei benefici derivanti dall’introduzione di impianti di biogas dovrebbe tenere conto degli effetti positivi sul settore energetico, dell’aumento della produzione agricola, della riduzione dei costi sanitari e ambientali, dell’aumento dell’occupazione e della sostituzione del gas e dei fertilizzanti importati con quelli nazionali. quelli. condizioni sociali Le tecnologie del biogas non solo supportano l’economia statale e la qualità ambientale, ma offrono anche alla popolazione locale l’opportunità di migliorare le condizioni di vita e il benessere. Le condizioni igienico-sanitarie e la salute pubblica migliorano, così come la qualità del cibo coltivato senza prodotti chimici. Riducendo i costi di riscaldamento, vengono supportate scuole, biblioteche e club. Anche l’occupazione e le qualifiche professionali dei residenti rurali stanno migliorando. Gli impianti di biogas riciclano i rifiuti e le acque reflue e migliorano direttamente la situazione igienica dei singoli utenti e della società nel suo insieme. Durante la lavorazione delle materie prime è escluso anche lo stoccaggio all'aperto di letame e feci. Inoltre, la microflora patogena viene parzialmente distrutta durante la lavorazione. Pertanto, le tecnologie del biogas aumentano l’aspettativa di vita della popolazione e riducono i costi dei medicinali e del trattamento delle malattie intestinali, aumentandone l’efficienza. Condizioni politiche Per il Kirghizistan, la produzione su larga scala di biofertilizzanti e biogas ridurrà la quantità di combustibili fossili e fertilizzanti minerali importati. Dal punto di vista macroeconomico, la conversione dei rifiuti organici in biofertilizzanti per i terreni agricoli degradati del paese e la produzione di biogas come fonte di energia sono di primaria importanza. Considerando le condizioni economiche esistenti nel paese e i vantaggi derivanti dall’introduzione delle tecnologie del biogas nell’agricoltura del paese, il sostegno finanziario da parte del governo può essere considerato un investimento volto a ridurre i futuri costi di importazione di prodotti petroliferi e fertilizzanti minerali, i costi sanitari e igienici, così come nonché i costi associati al degrado delle risorse naturali. Esempi di implementazione di successo su larga scala di impianti di biogas nei paesi di America, Europa e Asia attraverso la fornitura di sussidi, finanziamenti preferenziali per la costruzione e il funzionamento di impianti di biogas, la formazione degli agricoltori e l’apertura di centri di servizi ci permettono di raccomandare l’adozione di misure simili nella Repubblica del Kirghizistan. Consapevolezza pubblica e politica La divulgazione delle tecnologie del biogas dovrebbe avvenire parallelamente alla costruzione e all’implementazione di impianti di biogas. Se la popolazione del Kirghizistan non comprende la fattibilità dell’introduzione delle tecnologie del biogas, i vantaggi e i limiti del loro utilizzo, non si può parlare di introduzione delle tecnologie del biogas a livello degli agricoltori. Allo stesso tempo è necessaria una presa di coscienza da parte del governo del Paese. Poiché gli impatti e gli aspetti delle tecnologie del biogas sono rilevanti per un’ampia gamma di settori governativi (ad esempio agricoltura, ambiente, energia, economia), è necessario identificare e includere nel processo tutte le agenzie governative responsabili, nonché il settore civile. di diffondere informazioni e promuovere le tecnologie del biogas. Sostegno statale Per garantire la diffusione su larga scala delle tecnologie del biogas che hanno un impatto positivo sull’economia statale, lo Stato può fornire il seguente sostegno:
Vantaggi ambientali globali delle tecnologie del biogas Attraverso il trattamento anaerobico dei rifiuti zootecnici si ottiene una riduzione delle emissioni di gas serra che influiscono sul clima. L’uso del biogas riduce le emissioni di anidride carbonica riducendo il consumo di combustibili fossili come benzina, carbone e legna da ardere. Allo stesso tempo, grazie alla raccolta e all'utilizzo delle emissioni di metano derivanti dal trattamento del letame, si riducono le emissioni del secondo gas serra più importante, il metano. Effetto serra L'effetto serra è causato dalla presenza di gas nell'atmosfera che consentono alla radiazione solare a onde corte di raggiungere la terra, ma, come una pellicola serra, bloccano la radiazione infrarossa proveniente dalla terra riscaldata. Grazie all’effetto serra naturale, la temperatura media della terra è di 15°C invece che di meno 18°C. La crescente presenza di gas serra nell'atmosfera, che comprendono principalmente anidride carbonica, metano e protossido di azoto (gas esilarante), porta ad un aumento della temperatura terrestre e ai cambiamenti climatici. Secondo gli esperti della Banca Mondiale, entro il 20S0 il riscaldamento globale farà aumentare il livello del mare di 50 cm, provocando inondazioni costiere, salinizzazione delle falde acquifere e perdita di superficie terrestre13. Ridurre le emissioni di anidride carbonica Gli impianti di biogas riducono il consumo di legna da ardere e riducono la deforestazione, il degrado del territorio e i conseguenti disastri naturali come inondazioni o desertificazione. Utilizzando 1 m3 di biogas invece di 1,3 kg di legna da ardere si riducono le emissioni di anidride carbonica di 2,6 kg. La riduzione delle emissioni di anidride carbonica grazie alla sostituzione dell'uso della benzina è di circa 1,6 kg per 1 m3. Il biogas e il ciclo globale del carbonio La formazione naturale del biogas è una parte importante del ciclo biochimico del carbonio del pianeta. Ogni anno, circa 90-880 milioni di tonnellate di metano vengono rilasciate nell'atmosfera terrestre attraverso l'azione dei microbi. Circa il 90% delle emissioni di metano avviene attraverso la decomposizione della biomassa, mentre il resto è dovuto a processi naturali. Ridurre le emissioni di metano Fino ad ora, gli sforzi per ridurre il riscaldamento globale si sono concentrati principalmente sulla riduzione delle emissioni di anidride carbonica a causa delle sue elevate concentrazioni nell’atmosfera, ma altri gas hanno un effetto serra molto più forte. Ad esempio, il metano costituisce solo il 20% dei gas serra presenti nell’atmosfera, ma il suo potenziale di cambiamento climatico è 23 volte maggiore del biossido di carbonio. Pertanto, la riduzione delle emissioni di metano è più efficace nel prevenire il cambiamento climatico rispetto alla riduzione delle emissioni di anidride carbonica. Fonti di emissioni di metano in agricoltura Le emissioni di metano provenienti dall’agricoltura rappresentano circa il 33% delle emissioni globali di metano associate alle attività umane. Il bestiame è responsabile per il 16%, la coltivazione del riso per il 12% e i rifiuti animali per il 5%. Mentre è improbabile che il 16% delle emissioni globali di metano prodotte dalla digestione dei ruminanti (circa 80 milioni di tonnellate all’anno) vengano ridotte, le emissioni di metano provenienti dai rifiuti zootecnici possono essere catturate e utilizzate attraverso la digestione anaerobica negli impianti di biogas. La quantità esatta di emissioni di metano dipende dal tipo di animale, dal suo mangime e dai sistemi di stoccaggio del letame. Ad esempio, nei paesi sviluppati, le emissioni degli animali da latte ammontano a 0,32 m3 di metano per chilogrammo di letame secco, mentre nei paesi in via di sviluppo sono solo 0,25 m3. Potenziale per ridurre le emissioni di metano con le tecnologie del biogas Digerendo anaerobicamente i rifiuti del bestiame e utilizzando il metano per la produzione di energia, le emissioni globali potrebbero essere ridotte di 13,24 milioni di tonnellate di metano all’anno. Nel complesso, ciò rappresenta circa il 4% delle emissioni globali di metano di origine antropica. Riduzione delle emissioni di protossido di azoto in agricoltura Il potenziale relativo del protossido di azoto (gas esilarante) per il cambiamento climatico è 320 volte maggiore di quello del biossido di carbonio. La produzione di gas esilarante è un processo microbiologico naturale che avviene durante la nitrificazione e la denitrificazione nel suolo, nelle acque reflue e nei sistemi di smaltimento dei rifiuti. La fertilizzazione del suolo e condizioni speciali di stoccaggio possono ridurre più volte le emissioni di gas esilarante. La ricerca mostra che le emissioni di gas esilarante possono essere ridotte del 10% trattando anaerobicamente i rifiuti liquidi. Ciò significa evitare l’emissione di 15,7 milioni di tonnellate di anidride carbonica equivalente all’anno. Potenziale di riduzione delle emissioni di gas serra in Kirghizistan La lavorazione di 6 tonnellate di letame all'anno impedirà il rilascio di 058 Gg di anidride carbonica equivalente CO2 nell’atmosfera e ridurre il consumo di combustibili fossili sostituendoli con biogas porterà a una riduzione delle emissioni di anidride carbonica. L’introduzione diffusa delle tecnologie del biogas nei settori industriale e agricolo dell’economia del Kirghizistan, oltre alla produzione di calore ed energia per gli elettrodomestici, consentirà di ottenere una riduzione efficace e sostenibile dei carichi ambientali sull’ambiente. Autori: Vedenev A.G., Vedeneva T.A.
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