Біоенергетична утилізація відходів: моделювання напрямків розвитку

  • Д. В. Данилов Сумський державний університет, вул. Римського-Корсакова,2, м. Суми, Україна, 40007 https://orcid.org/0000-0002-1883-0964
  • В. С. Чубур Сумський державний університет, вул. Римського-Корсакова,2, м. Суми, Україна, 40007 https://orcid.org/0000-0003-4871-1162
  • Є. Ю. Черниш Сумський державний університет, вул. Римського-Корсакова,2, м. Суми, Україна, 40007 https://orcid.org/0000-0003-4103-4306
  • О. М. Яхненко Сумський державний університет, вул. Римського-Корсакова,2, м. Суми, Україна, 40007 https://orcid.org/0000-0001-8455-1536
Ключові слова: бібліометричний підхід, кластерна візуалізація, біоенергетика, технологічні рішення, моделювання, захист навколишнього середовища

Анотація

Мета. Моделювання екологічно безпечних напрямів розвитку біоенергетики з використанням вітчизняних, зарубіжних патентних та наукометричних баз даних.

Методи.  Бібліометричний метод аналізу з використанням наукометричної бази Scopus і патентних баз даних, методи моделювання з використанням спеціального програмного пакета візуалізації. 

Результати. Розроблена аналітична діаграма на основі огляду патентних баз даних, а також сформована модель візуалізації взаємозв'язків між кластерами напрямків розвитку біоенергетики як комплексного рішення для захисту довкілля. Сформовано 4 кластери за даними БД Scopus з використанням програмного забезпечення VOSviewer: 1) кластер (червоний) розкриває екологічну проблематику зміни напрямку реалізації стаціонарних джерел отримання енергії з розвитком потенціалу біоенергетики, і створення стратегій розвитку на регіональному рівні; 2) кластер (жовтий) охоплює процес відновлення екологічних систем зокрема лісів та зменшення викидів СО2 при використанні біоенергетики; 3) кластер (зелений) охоплює виробництво і застосування різних видів палива і енергії, одержуваних шляхом введення та покращення біоенергетичних технологій; 4) кластер (блакитний) охоплює вплив біоенергетичних технологій на відновлення та очищення навколишнього середовища і зменшення шкоди від антропогенного впливу.

Висновки. Аналіз патентних баз даних з кластерної візуалізацією на основі бібліометричного підходу дозволив виділити найбільш перспективні напрямки досліджень в області розробки біоенергетичних рішень. Подальші дослідження будуть спрямовані на розробку лабораторного стенду виробництва біогенного газу з можливістю комплексної переробки вторинної сировини і отриманням екологічно безпечних дігестатів

Завантаження

##plugins.generic.usageStats.noStats##

Біографії авторів

Д. В. Данилов, Сумський державний університет, вул. Римського-Корсакова,2, м. Суми, Україна, 40007

студент факультету технічних систем та енергоефективних технологій

В. С. Чубур, Сумський державний університет, вул. Римського-Корсакова,2, м. Суми, Україна, 40007

студент факультету технічних систем та енергоефективних технологій

Є. Ю. Черниш, Сумський державний університет, вул. Римського-Корсакова,2, м. Суми, Україна, 40007

доктор технічних наук, доцент кафедри екології та природозахисних технологій 

О. М. Яхненко, Сумський державний університет, вул. Римського-Корсакова,2, м. Суми, Україна, 40007

доктор філософії, асистент кафедри екології та природозахисних технологій 

Посилання

Klimchuk, O. V. (2017). The strategic principle of the formation and development of the bio-fired industry in Ukraine. Business Inform, 4, 178-182. (In Ukrainian).

Inerbaev, T. M. (2003). Dynamic, thermodynamic and mechanical properties of gas hydrates of structure I and II. Russian chemical journal, 48 (3), 19-27. (In Russian).

Bondarenko, V., Maksymova, E., Ganushevich, K. & Sai, K. (2013). Gas hydrate deposits of the Black Sea's trough: currency and features of development. Materialy konf. Szkola Eksploatacji Podziemnej, 66-69.

Sokur, O. N. (2010). World experience of approach to solving the problem of using gas hydrates as a source of energy raw materials. Collection of Scientific Works of the Institute of Geological Sciences of the National Academy of Sciences of Ukraine, 3, 343–349. (In Russian).

Kaletnik G. M. & Klimchuk O. V. (2013). Ecological energy is the basis for the development of the economy of the state. Balanced nature using, 2-3, 14-17. (In Ukrainian).

Shpaar, D. & Shcherbakov, D. (2007). Plant biomass for energy production. Belarusian agriculture, 8, 21–26. (In Russian).

Merchants, N. S. (2006). Energy plantations. Energy and Fuel and Energy Complex, 2 (35), 50. (In Russian).

Klochkov, A. V. (2012). Bio-oil, or how gasoline can turn green. Our agriculture, 3, 106–110. (In Russian).

Geletukha, G., Zheleznaya, G. & Triboy A. (2015). Fuel characteristics of energy crops. Energy efficiency, 2, 58–68. (In Russian).

Tsyganov, A. R. & Klochkov A.V. (2012). Bioenergy: energy potential of biomass. Belarus. Navuka, 143. (In Russian).

Diouf, J. (2008). Biofuels and agriculture - a technical overview. In J. Diouf. (Ed.). Biofuel: prospects, risks and opportunities (pp. 10-22).

Kulakov, G. T. & Veremeychik, E. T. (2013). World energy development forecasts up to 2030. Science - education, production, economy: materials of the 11th Int. scientific and technical. conf., 1, 99-100. (In Russian).

Bassam, N. E. (Ed.). (2003). Energy plant species: their use and impact on environment.

Klochkov, A. V. & Gurko, S. M. (2010). Direct sowing: agrobiological foundations and technological capabilities. Our agriculture, 4, 38–46. (In Russian).

Klymchuk, O. V. & Grokh, N. V. (2012). Production of biogas: experience of foreign countries and prospect of development is in Ukraine. Zbirnyk naukovykh prats VNAU (Seriia «Economics of Science»), 2 (64), 50-54. (In Ukrainian).

Pantsyreva, H. V. (2019). Technological aspects of biogas production from organic raw materials. Bulletin of KhNTUSG them., 199, 276-290. (In Ukrainian).

Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V., Department of Public Relations. (2016). Biofuels. Retrieved from http://www.fnr.de/fileadmin/allgemein/pdf/broschueren/brosch_biofuels_web.pdf

Shemchuk, V., Voitovich L. G. & Voytovich N. O. (2017). Biogas technologies and possibilities of their use. Proceedings of conf. abstracts "Student Science - 2017: professional development of a specialist", 42-47. (In Ukrainian).

Kucheruk, P. P., Matveev, Y. B., Mushinskaya, I. M. & Khodakovskaya, T. V. (2010). Assessment of the potential for biogas production in Ukraine. Proceedings of the 7th International Conference “Cooperation for solving the problem of waste”, 100-101. (In Ukrainian).

Golub, N. B., Golub, M. V., Shinkarchuk, O. & Kozlovets, O. A. (2018). The way of increasing biogas at the fermenting fat-containing waste tannery. Technical sciences, 2, 103-107. (In Ukrainian).

Shvorov, S. A., Polishchuk, V. M. & Davidenko, T. S. (2019). Intensification of the process of methane fermentation in biogas plants based on the fermentation of bardi. Energy and automation, 1, 37-44. http://dx.doi.org/10.31548/energiya2019.01.037 (In Ukrainian).

Dychko, A. O., Yevtieieva, L. I., Opolinskiy I. O. (2015). Intensification of process of bioenergetic transformation of biomass into biogas. Management of the development of folding systems, 22 (1), 193-198. Retrieved from http://urss.knuba.edu.ua/files/zbirnyk-22/35.pdf (In Ukrainian).

Zablodsky, M. M., Klendiy, P. B., Klendiy, G. Ya. & Dudar, O. P. (2018). Intensification of production of biogas by exposure of electromagnetic field and ultrasound. Power engineering and automation., 1, 13-23. DOI: http://dx.doi.org/10.31548/energiya2018.01.013 (In Ukrainian).

Klius, V., Chetveryk, H., & Masliukova, Z. (2019). Increasing of energy effective of biogas reactors. Vidnovluvana energetika, 4 (59), 92-99. https://doi.org/10.36296/1819-8058.2019.4(59).92-99 (In Ukrainian).

Joshi, S. M. & Gogate, P. R. (2019). Intensifying the biogas production from food waste using ultrasound: Understanding into effect of operating parameters. Ultrasonics Sonochemistry, 59, 104755. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2019.104755

Patil, P. N., Gogate, P. R., Csoka, L, Dregelyi-Kiss, A. & Horvath, M. (2016). Intensification of biogas production using pretreatment based on hydrodynamic cavitation. Ultrasonics Sonochemistry, 30, 79-86.

https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2015.11.009

Koppelmäki, K., Parviainen, T., Virkkunen, E., Winquist, E., Schulte, R. P. O. & Helenius, J. (2019). Ecological intensification by integrating biogas production into nutrient cycling: Modeling the case of Agroecological Symbiosis. Agricultural Systems, 170, 39-48. https://doi.org/10.1016/j.agsy.2018.12.007

Blumenstein, B., Siegmeier, T., Selsam, F. & Möller, D. (2018). A case of sustainable intensification: Stochastic farm budget optimization considering internal economic benefits of biogas production in organic agriculture. Agricultural Systems, 159, 78-92. https://doi.org/10.1016/j.agsy.2017.10.016

PATENTSCOPE system Retrieved 2020, September 10 from https://patentscope.wipo.int/search/ru/search.jsf

State Enterprise "Ukrainian Institute of Intellectual Property" (Ukrpatent) Retrieved 2020 September 19 from https://base.uipv.org/searchINV/search.php?action=setsearchconditions

Alternative energy supply /Ecodevelop group of companies. Retrieved 2020 September 19 from (https://ecodevelop.ua/alternativni-dzherela-energiyi/

Trypolska G. S., Diachuk O. A., Podolets R. Z. & Chepeliev M. G. (2018). Biogas projects in Ukraine: prospects, consequences and regulatory policy," Economy and Forecasting, 2, 111-134.

Vlasov O. A. & Vlasova F. G. (2020). Method of processing of solid municipal wastes. RU Patent No. 2711634. Krasnoyarsk: Russian Federal Institute of Industrial Property.

Won, H. I. (2019). Apparatuses for biologic desulfation biogas. Patent No. 1020190084828. World Intellectual Property Organization

Dumikyan V. M. (2019). Method and system for storing and processing solid household waste. Patent No. WO2019054900. World Intellectual Property Organization.

Golub G. A. & Marus O. A. (2018). Biogas reactor for solid-phase fermentation. UA Patent No. 116509. Kiev: State Enterprise "Ukrainian Institute of Intellectual Property".

Kachan Y. H., Kovalenko V. L. & Lapikova O. I. (2018). Laboratory setup for biogas production. UA Patent No. 123294. Zaporizhia: State Enterprise "Ukrainian Institute of Intellectual Property".

Elizarov M. O. & Elizarov O. I. (2017). Method of biogas and fertilizers production. UA Patent No. 121280. State Enterprise "Ukrainian Institute of Intellectual Property".

Dumikyan V. M. (2018). Method for storage and processing of solid organic household waste and a system for its implementation. RU Patent No. 2652817. Moskva: Russian Federal Institute of Industrial Property.

Bariga A., Bozhenna P., Chapovska R. B. & Ptashnik V. V. (2017). Method of producing biogas from sugarcane waste. UA Patent No. 116911. Lviv: State Enterprise "Ukrainian Institute of Intellectual Property".

Khozov A. A. & Falevskaya M. A. (2017). Energy-efficient bioractor using composite materials. RU Patent No. 172478. Kirov: Russian Federal Institute of Industrial Property.

Lohmueller T. (2016). Method for processing plant waste. RU Patent No. 2014135545. Moskva: Russian Federal Institute of Industrial Property.

Kamajdanov E. N. & Lebedev V. V. (2016). Method of producing bioproducts and energy from liquid chicken manure and device for its implementation. RU Patent No. 2576208. Moskva: Russian Federal Institute of Industrial Property.

Mikhalev A. V. & Shirokov V. I. (2015). Method for processing solid household and industrial wastes and device for thereof realisation. RU Patent No. 2570331. Sankt-Peterburg: Russian Federal Institute of Industrial Property.

The way of otrimannya biogas for the help of a large-area growth of culture and an effective system and fermentation of biogas. (2015). CN Patent No. 2711634. China National Intellectual Property Administration.

Liu, W., Su, X., Wang, X., Guo, G., Xu, X. & Gao, D. (2015). Livestock and poultry manure anaerobic fermentation device with biogas slurry reflux pipeline. CN Patent No. 104355518. World Intellectual Property Organization.

Kovalev, D. A. & Kamaidanov, E. N. (2014). Device for environmentally safe processing of organic sub-strates in biogas and fertilizers. RU Patent No. 2013117257. Moskva: Russian Federal Insti-tute of Industrial Property.

Qiang, R., Zhu, L. & Qiang, S. (2015). Ecological cycle pig raising system. CN Patent No. 104705196. World Intellectual Property Organization.

Yang, C. & Zhang, Y. (2017). Organic fertilizer filtering and separating apparatus. CN Patent No. 106955522. World Intellectual Property Organization.

Jin, C., Gao, J., Jin, Y., Sun, D. & Zhou, D. (2018). Method for producing biogas fluid into ecological bio-gas fluid fertilizer. CN Patent No. 107652071. World Intellectual Property Organization.

Shen, G., Xue, W. & Shen, B. (2020). Kitchen waste recycling biogas utilization pretreatment system. CN Patent No. 210367581. World Intellectual Property Organization.

Li, Y., Li, H. & Zhu Z. (2019). Novel biogas tank. CN Patent No. 109370881. World Intellectual Property Organization.

Banja, M., Jégard, M., Motola, V. & Sikkema, R. (2019). Support for biogas in the EU electricity sector - A comparative analysis, Biomass and Bioenergy, 128, 105313. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2019.105313

Achinas, S., Achinas, V., Euverink, G. J. W. (2017). Technological overview of biogas production from biowaste, Engineering, 3 (3), 299-307. https://doi.org/10.1016/J.ENG.2017.03.002

Khan, I. U., Othman, M. H. D., Hashim, H., Matsuura, T., Ismail, A. F., Rezaei-DashtArzhandi, M. & Wan Azelee, I. (2017). Biogas as a renewable energy fuel - A review of biogas upgrading, utilization and storage, Energy Conversion and Management, 150, 277-294. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2017.08.035

Wu, B., Zhang, X., Shang, D., Bao, D., Zhang, S. & Zheng, T. (2016). Energetic-environmental-economic assessment of the biogas system with three utilizationpathways: combined heat and power, biomethane and fuel cell. Bioresour.Technol., 214, 722-728. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2016.05.026

Ferdeș, M., Dincă, M. N., Moiceanu, G., Zăbavă, B. Ș., & Paraschiv, G. (2020). Microorganisms and enzymes used in the biological pretreatment of the substrate to enhance biogas production: A review. Sustainability, 12 (17), 7205. https://doi.org/10.3390/su12177205

Paolini, V., Petracchini, F., Segreto, M., Tomassetti, L., Naja, N. & Cecinato, A. (2018). Environmental impact of biogas: A short review of current knowledge, Journal of Environmental Science and Health, 53 (10), 899- 906. https://doi.org/10.1080/10934529.2018.1459076

Опубліковано
2020-12-30
Як цитувати
Данилов, Д. В., Чубур, В. С., Черниш, Є. Ю., & Яхненко, О. М. (2020). Біоенергетична утилізація відходів: моделювання напрямків розвитку. Людина та довкілля. Проблеми неоекології, 34, 141-152. https://doi.org/10.26565/1992-4224-2020-34-14
Розділ
Екологічні дослідження