Production of biogas and digestate at sugar factories as a way of ensuring the energy and food security of Ukraine

• Autorzy: Hontaruk Yaroslav , Furman Iryna , Bondarenko Valerii , Riabchyk Alla , Nepochatenko Oleksandr

Identyfikatory

DOI

10.33223/epj/185210

Warianty tytułu

PL

Produkcja biogazu i pofermentu w cukrowniach jako sposób na zapewnienie bezpieczeństwa energetycznego i żywnościowego Ukrainy

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The necessity of developing the production of biogas and digestate at Ukrainian sugar factories focused on the further sale of biomethane in the energy market and for its own needs is substantiated, which will partially ensure the energy security of the state under martial law. The volumes of sugar beet cultivation are determined, and the potential volumes of biogas production from the waste of Ukrainian agro-industrial complexes are investigated. A model of the functioning of a production bioenergy cluster based on a sugar factory has been developed and proposed. As a result of the study, it was found that a tangible way to increase the level of energy autonomy of the processing industry of the agro-industrial complex of Ukraine is the production of biogas by anaerobic digestion and its subsequent purification to the state of biomethane. To produce this type of biofuel, the use by-products of agriculture, agro-industrial processing enterprises, and organic waste from territorial communities where sugar factories are located is advisable. At the same time, as the analysis of resource potential shows, modern methane generation technologies allow using a wide range of biomass as a raw material base, which can be obtained both from production activities (non-core (non-target) products) and from household waste in general, which is one of the methods of solving the problems of their utilization. It has been determined that the use of advanced technologies for the transportation of liquid digestate and its injection will reduce the cost of application, increase the absorption in the soil, and the use of biodiesel will reduce transportation costs.

PL

W artykule uzasadniono konieczność rozwoju produkcji biogazu i pofermentu w ukraińskich cukrowniach, ukierunkowanej na dalszą sprzedaż biometanu na rynku energetycznym i na własne potrzeby, co częściowo zapewni bezpieczeństwo energetyczne państwa w stanie wojennym. Określono wielkość uprawy buraków cukrowych i zbadano potencjalne wielkości produkcji biogazu z odpadów ukraińskich kompleksów rolno-przemysłowych. Opracowano i zaproponowano model funkcjonowania produkcyjnego klastra bioenergetycznego opartego na cukrowni. W wyniku badań stwierdzono, że konkretnym sposobem na zwiększenie poziomu autonomii energetycznej przemysłu przetwórczego kompleksu rolno-przemysłowego Ukrainy jest produkcja biogazu w procesie fermentacji beztlenowej i jego późniejsze oczyszczanie do stanu biometanu. Do produkcji tego rodzaju biopaliwa wskazane jest wykorzystanie produktów ubocznych rolnictwa, przedsiębiorstw przetwórstwa rolno-przemysłowego oraz odpadów organicznych ze społeczności terytorialnych, w których zlokalizowane są cukrownie. Jednocześnie, jak pokazuje analiza potencjału zasobów, nowoczesne technologie wytwarzania metanu pozwalają na wykorzystanie szerokiej gamy biomasy jako bazy surowcowej, którą można pozyskać zarówno z działalności produkcyjnej (produkty niezwiązane z podstawową działalnością), jak i ogólnie z odpadów z gospodarstw domowych, co jest jedną z metod rozwiązywania problemów związanych z ich utylizacją. Ustalono, że zastosowanie zaawansowanych technologii transportu płynnego pofermentu i jego wtrysku obniży koszty aplikacji, zwiększy absorpcję w glebie, a zastosowanie biodiesla obniży koszty transportu.

Słowa kluczowe

EN

biogas; biomethane; sugar plants; cluster; digestate

PL

biogaz; biometan; cukrownie; klaster; odpady pofermentacyjne

• Wydawca: Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Czasopismo: Polityka Energetyczna
• Rocznik: 2024
• Tom: T. 27, z. 2
• Strony: 195--210
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Hontaruk Yaroslav

• Vinnytsia National Agrarian University, Ukraine

• https://orcid.org/0000-0002-7616-9422

autor

Furman Iryna

• Vinnytsia National Agrarian University, Ukraine

• https://orcid.org/0000-0002-9923-555X

autor

Bondarenko Valerii

• National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, Ukraine

• https://orcid.org/00000-0002-5929-7158

autor

Riabchyk Alla

• National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, Ukraine

• https://orcid.org/0000-0001-6290-3609

autor

Nepochatenko Oleksandr

• Uman National University of Horticulture, Ukraine

• https://orcid.org/0000-0001-5049-983X

Bibliografia

• Annual Report of the Association of Gas Producers of Ukraine. [Online] https://www.agpu.org.ua/images/pdf/Annual_Report-2022.pdf [Accessed: 2023-12-06].
• Bharadwaj et al. 2023 – Bharadwaj, B., Kambo, A., Arratia-Solar, A. and Ashworth, P. 2023. Awareness of biogas increases its social acceptance. Journal of Cleaner Production 421, DOI: 10.1016/j.jclepro.2023.138432.
• Bulgakov et al. 2019 – Bulgakov, V., Kaletnik, H., Goncharuk, I., Ivanovs, S. and Usenko, M. 2019. Results of experimental investigations of a flexible active harrow with loosening teeth. Agronomy Research 17(5), pp. 1839–1845, DOI: 10.15159/AR.19.185
• Honcharuk, I. 2020. Biogas production in the agricultural sector is a way to increase energy independence and soil fertility. Agrosvit 15, pp. 18–29, DOI: 10.32702/2306-6792.2020.15.18.
• Honcharuk et al. 2023 – Honcharuk, I., Tokarchuk, D., Gontaruk, I. and Hreshchuk, G. 2023. Bioenergy recycling of household solid waste as a direction for ensuring sustainable development of rural areas. Polityka Energetyczna – Energy Policy Journal 26(1), pp. 23–42, DOI: 10.33223/epj/161467.
• Kaletnik, G. 2018. Diversification of biofuels production development is the basis for ensuring food, energy, economic and environmental security of Ukraine. Bulletin of Agrarian Science 11, pp. 169–176, DOI: 10.31073/agrovisnyk201811&21.
• Kaletnik et al. 2020 – Kaletnik, G., Honcharuk, I. and Okhota, Yu. 2020. The Waste-Free Production Development for the Energy Autonomy Formation of Ukrainian Agricultural Enterprises. Journal of Environmental Management and Tourism XI(3 (43)), pp. 513–522, DOI: 10.14505/jemt.v11.3(43).02.
• Kupchuk et al. 2022 – Kupchuk, I.M., Gontaruk, Y.V. and Prysyazhnyuk, Y.S. 2022. Prospects for increasing the level of energy autonomy of processing enterprises of the agro-industrial complex of Ukraine through biogas production. Technique, energy, transport of the agro-industrial complex 3(118), pp. 59–73, DOI: 10.37128/2520-6168-2022-3-8.
• Law of Ukraine “On Amendments to the Law of Ukraine “On Alternative Fuels” on the Development of Biomethane Production” No. 5464 of 05.05.2021. [Online] http://w1.c1.rada.gov.ua/pls/zweb2/webproc4_1?pf3511=71839 [Accessed: 2023-12-06].
• Lin et al. 2023 – Lin, F., Li, X., Jia, N., Feng, F., Huang, H., Huang, J., Fan, S., Ciais, P. and Song, X.-P. 2023. The impact of Russia-Ukraine conflict on global food security. Global Food Security 36, DOI: 10.1016/j.gfs.2022.100661.
• Lohosha et al. 2023 – Lohosha, R., Palamarchuk, V. and Krychkovskyi, V. 2023. Economic efficiency of using digestate from biogas plants in Ukraine when growing agricultural crops as a way of achieving the goals of the European Green Deal. Polityka Energetyczna – Energy Policy Journal 26(2), pp. 161–182, DOI: 10.33223/epj/163434.
• Official website of the State Statistics Service of Ukraine. [Online] http://www.ukrstat.gov.ua [Accessed: 2024-05-05].
• Pryshliak et al. 2022 – Pryshliak, N., Bondarenko, V., Sokoliuk, S. and Brovarets, O. 2022. The formation of a bioenergy cluster for the production of biofuels from agricultural crops and waste: the experience of Ukraine. Polityka Energetyczna – Energy Policy Journal 25(4), pp. 149–164, DOI: 10.33223/epj/156210.
• Pryshliak et al. 2023 – Pryshliak, N., Dankevych, V., Tokarchuk, D. and Shpykuliak, O. 2023. The sowing and harvesting campaign in Ukraine in the context of hostilities: challenges to global energy and food security. Polityka Energetyczna – Energy Policy Journal 26(1), pp. 145–168, DOI: 10.33223/epj/161794.
• Telekalo et al. 2022 – Telekalo, N.V., Kupchuk, I.M. and Gontaruk, Y.V. 2022. Efficiency of growing and processing of winter rape for biodiesel. Agrarian innovations 13, pp. 149–154, DOI: 10.32848/agrar.innov.2022.13.23.
• The Law of Ukraine “On Accession of Ukraine to the Basel Convention on the Control of Transboundary Movements of Hazardous Wastes and their Disposal” 803-XIV of July 01, 1999. [Online] https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/803-14#Text [Accessed: 2023-12-06].
• Tokarchuk et al. 2022 – Tokarchuk, D., Pryshliak, N., Berezyuk, S. and Shynkovych, A. 2022. Food security and biofuel production: solving the dilemma on the example of Ukraine. Polityka Energetyczna – Energy Policy Journal 25(2), pp. 179–196, DOI: 10.33223/epj/150496.
• UNECE website. Project Roadmap for the production and use of hydrogen in Ukraine. [Online] https://unece.org/sites/default/files/2021-03/Hydrogen%20Roadmap%20Draft%20Report_UKR%20March%20 2021.pdf [Accessed: 2023-12-06].
• Website of the Bioenergy Association of Ukraine. [Online] https://uabio.org/ [Accessed: 2024-02-06].
• Website of the company A.TOM. [Online] https://atom-attachments.com/en/direction/sistemy-vneseniya-organicheskih-udobreniy [Accessed: 2023-12-06].
• Website “Ukrainian Energy ua-energy.org”. Available capacities and potential of exporting “green” hydrogen from Ukraine to the EU. [Online] https://ua-energy.org/uk/posts/naiavni-potuzhnosti-ta-potentsial-eksportu-zelenoho-vodniu-z-ukrainy-do-yes [Accessed: 2023-12-06]