Біометановий завод: основні етапи виробництва біогазу та біометану

В умовах енергетичної кризи та курсу на декарбонізацію біометанові заводи стають стратегічним рішенням для України. На відміну від біогазових установок, що виробляють біогаз із вмістом метану 52–65%, заводи з виробництва біометану очищують біогаз до 95–98% CH₄ — рівня природного газу. Такий газ можна закачувати в ГТС а також експортувати до ЄС.

За оцінками UABIO, потенціал виробництва біометану в Україні становить 7–8 млрд м³/рік, що відповідає 30–40% споживання природного газу в Україні.

У цій статті команда Pro-Energy детально розгляне етапи виробництва біометану, необхідне обладнання та технології очищення.

Що таке біометановий завод?

Біометанова установка — це промисловий комплекс із виробництва біометану з органічних відходів способом анаеробного зброджування та подальшого глибокого очищення біогазу до біометану.

Основна відмінність від БГУ полягає в тому, що біометанова станція виробляє біометан, придатний для транспорту та закачування в газову мережу.

Основні етапи виробництва біометану

Виробництво біометану охоплює п’ять основних етапів. Розглянемо детально, як виробляють біометан на промисловому рівні.

Етап 1. Підготовка та прийом сировини

Перший етап визначає ефективність усього процесу. Біометановий завод може працювати на різних типах сировини:

• Відходи тваринництва: гній великої рогатої худоби, свиняча гноївка, пташиний послід.
• Енергетичні культури: кукурудзяний силос, багаторічні трави.
• Промислові відходи: жом цукрових буряків, барда спиртових заводів.
• Комунальні відходи: харчові відходи, мул очисних споруд.

Детальніше про вимоги до сировини читайте в матеріалі «Як підготувати сировину для біогазової станції».

Етап 2. Метанове зброджування (ферментація)

Анаеробне зброджування — це процес, за якого бактерії без доступу кисню розкладають органічну речовину на біогаз і дигестат. Процес відбувається в герметичних реакторах (ферментаторах), виготовлених зі сталі або бетону з антикорозійним покриттям за мезофільних умов (38–42°C), час утримання субстрату (HRT) від 25 днів.

Критичні параметри процесу: підтримка температури ±1°C, pH 6,8–7,2, регулярне перемішування для запобігання кіркоутворенню та кращому газовиділенню, контроль вмісту FOS/TAC.

Етап 3. Очищення біогазу до біометану

Це найскладніший та найдорожчий етап, що визначає різницю між біогазом та біометаном. Сирий біогаз містить H₂S, вологу та силоксани, які знижують теплотворність і шкодять обладнанню.

Спочатку газ очищується від сірководню та силоксанів за допомогою різних видів активованого вугілля, що запобігає корозії та пошкодженню компресорів і мембран. Далі здійснюється осушення — для видалення вологи й зниження точки роси. Ключовим етапом є мембранна сепарація, під час якої CO₂, азот і кисень відділяються, а концентрація метану підвищується до 95–98%.

Окрім мембранної технології, у промисловості застосовують водне скрубування, PSA та амінну технологію.

Ці рішення мають власні переваги та обмеження щодо енергоємності, втрат метану та капітальних витрат. У практиці Pro-Energy ми застосовуємо мембранну технологію, як найбільш поширену в Європі, енергоефективну та оптимальну для стабільного виробництва біометану.

Етап 4. Одорація та закачування в мережу або компресування до CNG / виробництво bioLNG

Після очищення біометан доводять до необхідних параметрів тиску залежно від способу транспортування та використання. Для CNG газ стискають до 200–250 бар, що дозволяє застосовувати його на стандартних заправках. Для закачування в газову мережу біометан компресують до робочого тиску оператора ГРМ/ГТС і проводять одорацію.

Для виробництва bioLNG газ додатково очищують і зріджують без одорації. Якість біометану повинна відповідати вимогам EN 16723-1 (для мережі) та EN 16723-2 (для транспорту) або національним стандартам.

Етап 5. Зберігання та розподіл

Готовий біометан зберігається залежно від способу транспортування та використання:

• CNG — у балонах або трейлерах високого тиску (200–250 бар) для транспортування та резервного зберігання.
• BioLNG — у кріогенних ізотермічних резервуарах при температурі близько −160°C та транспортується спеціалізованими цистернами.

Розподіл біометану в Україні здійснюється шляхом закачування в магістральні або розподільні газові мережі. Біометан подається в мережу через вузол обліку та фізично змішується з природним газом, а підтвердження його “зеленого” походження забезпечується через систему гарантій походження в Реєстрі біометану.

Транспортування магістральними мережами здійснює Оператор ГТС України, а локальний розподіл — оператори газорозподільних мереж. Для підключення виробник повинен забезпечити відповідність якості біометану вимогам ДСТУ 4047-2001 або EN 16723-1 та Кодексам ГТС і ГРМ.

Реальний кейс Pro-Energy: виробництво біометану без зупинки БГУ

У 2025 році Pro-Energy реалізувала біометановий проєкт для аграрного виробника, інтегрувавши мембранну установку очищення біогазу в наявну БГУ без зупинки виробництва. За продуктивності 2500 Нм³/год сирого біогазу комплекс забезпечує випуск 12,8 млн Нм³ біометану на рік із параметрами, що відповідають вимогам газорозподільної мережі.

Допоміжні процеси на біометановому заводі

Утилізація тепла

Виробництво біометану є енергоємним процесом, однак рекуперація тепла дає змогу суттєво знизити витрати. Тепло отримують від компресорів, процесів очищення та когенерації. Воно використовується для підігріву ферментаторів. 

Використання дигестату (залишків зброджування)

Дигестат — це цінне органічне добриво, багате на поживні речовини. З 1 т сировини утворюється приблизно 0,9 т дигестату зі вмістом N 4–6 кг/т, P₂O₅ 2–3 кг/т та K₂O 3–5 кг/т. Його розподіляють на рідку фракцію (85–90%) для фертигації та тверду (10–15%) для компостування й аграрного використання.

Обладнання біометанового заводу

Обладнання для біометану становить 40–60% капітальних витрат проєкту.

Основні елементи охоплюють системи підготовки та подачі сировини, реактори метанового зброджування, установки очищення біогазу до біометану, КГУ або котел. Допоміжне обладнання передбачає теплообмінники, автоматику SCADA, сепаратори дигестату та лабораторні аналізатори якості газу й субстрату.

Вимоги до будівництва біометанового заводу

Розміщення біометанової установки потребує ретельного планування:

• Площа ділянки: від 2 га.
• Санітарно-захисна зона: 350–1000 м від житлових будинків залежно від потужності та типу сировини.
• Підключення до електромереж – грає важливу роль, оскільки віддалена земельна ділянка під БГУ може нести значні витрати на підключення.
• Доступ до газової мережі: якщо планується закачування біометану, необхідна близькість газопроводу (бажано до 5 км).

Запуск біометанового заводу передбачає проходження обов’язкових регуляторних процедур, зокрема:

• Проведення оцінки впливу на довкілля (ОВД) для об’єктів потужністю понад 100 т сировини тваринного походження на добу (орієнтовний термін — 6–12 місяців).
• Отримання дозволу на викиди забруднюючих речовин.
• Сертифікацію якості біометану відповідно до ДСТУ 4047-2001 або EN 16723-1.
• Укладення договору з оператором ГТС або ГРМ на закачування газу в мережу.
• Отримання технічних умов (ТУ) на приєднання до газових та електричних мереж і розробку проєктної документації на підключення з подальшим погодженням у відповідних операторах мереж.

Регулювання діяльності біометанових установок визначається Законом України про інтегроване запобігання та контроль промислового забруднення (з 2025 р.), що імплементує Директиву 2010/75/EU.

Економіка біометанового заводу

Капітальні витрати (CAPEX)

Основні інвестиції припадають на модуль збагачення біогазу, компресорне обладнання, підключення до газової мережі та системи контролю якості. Для заводу потужністю орієнтовно 3 млн м³ біометану на рік CAPEX зазвичай становить ≈6–7 млн євро, залежно від технології та умов підключення.

Операційні витрати (OPEX)

До них належать витрати на електроенергію для компресування та очищення, сервіс мембран, адсорбенти, персонал, лабораторний контроль і адміністративні витрати. У середньому OPEX становить 5–10% від CAPEX на рік.

Доходи

Основним джерелом доходу є реалізація біометану, яка може здійснюватися кількома каналами залежно від ринку збуту та інфраструктури.

• закачування біометану в газову мережу та експорт до ЄС;
• продаж біометану для транспорту (bio-CNG / bio-LNG);
• продаж електроенергі;
• продаж дигестату.

Термін окупності

За стабільної сировинної бази та доступу до експорту типовий термін окупності біометанового проєкту становить 6–10 років, ROI — 20–35%+ залежно від ринкової кон’юнктури.

Ключові фактори прибутковості такі: наявність власної біомаси або безкоштовної органічної сировини (скорочує термін окупності на 2–3 роки), доступ до експортного ринку ЄС (+30–50% до ціни), державна підтримка (гранти до 30% CAPEX, податкові пільги).

Біогазова установка vs Біометановий завод

Хоча біогазові установки та біометанові заводи використовують схожу сировину й базовий процес анаеробного зброджування, їхня економіка, технологічна складність і сфери застосування суттєво відрізняються. 

Переваги біометанових заводів

Біометановий завод дає комплексні переваги для економіки, екології та енергетичної безпеки:

• Імпортозаміщення: кожен кубометр біометану замінює імпортований природний газ, знижуючи залежність від зовнішніх постачальників.
• Універсальність використання: біометан придатний для транспорту, опалення, промисловості, закачування в газову мережу, експорту.
• Вища додана вартість: ціна біометану набагато вища за вартість біогазу в енергетичному еквіваленті.
• Екологічність: зниження викидів CO₂ більш ніж на 95% при його уловлюванні, без уловлювання СО2 вважається біогенним, при цьому метан не виділяється в атмосферу, відповідність Директиві RED II ЄС.
• Утилізація відходів: вирішення проблеми накопичення органічних відходів агросектору, комунального господарства, харчової промисловості.
• Підтримка ЄС: доступ до європейського ринку біометану, можливість отримання преміальних цін за походження біометану.
• Додатковий продукт: виробництво високоякісного органічного добрива (дигестату), що частково заміщує використання мінеральних добрив.

Виклики та обмеження

• Технічні: виробництво біометану потребує складних систем очищення (мембрани, PSA, амінна технологія), кваліфікованого персоналу, постійного контролю якості (95–98% CH₄) та стабільного постачання сировини.

• Економічні: високі інвестиції (€6–18 млн) і тривалий термін окупності (6–10 років), а також чутливість до ринкових цін на природний газ.

• Регуляторні: складне підключення до ГТС та обов’язкова сертифікація біометану з регулярними лабораторними витратами.

Водночас більшість зазначених викликів є керованими за умови правильного проєктування та залучення досвідченого технологічного партнера, як Pro-Energy. Практика реалізованих проєктів біометану показує, що після виходу на стабільний режим роботи біометанові заводи демонструють прогнозовану економіку, високу надійність і довгострокову конкурентоспроможність. 

Біометанові заводи в Україні та світі

Світовий досвід

Біометан є ключовою частиною енергосистеми ЄС. У Європі працює понад 1 678 біометанових установок, а сумарне виробництво біогазу та біометану перевищує 23 млрд м³/рік. У Німеччині діє понад 270 установок, які закачують орієнтовно 1,4 млрд м³/рік (≈ 1,5–2% споживання газу країни). Швеція переважно використовує біометан у транспорті (CNG, Bio-LNG): у деяких містах до 80% транспорту працює на біометані, ціни CNG — 1,8–3,0 €/кг. Данія вже закачує приблизно 40% газу в мережу у вигляді біометану та планує повну заміну природного газу до 2035 року. У країні працює майже 160 установок, що забезпечують 32 PJ/рік.

Перспективи в Україні

Україна перебуває на стартовій фазі розвитку біометанової галузі, але має один із найбільших потенціалів у Європі. За оцінками Біоенергетичної асоціації України (UABIO), реалістичний потенціал виробництва біометану становить 7–8 млрд м³ на рік, а за розширеними сценаріями — понад 20 млрд м³, що дорівнює 30–40% споживання газу.

Станом на початок 2025 року в Україні працює 5 промислових біометанових установок:

• Vitagro (Хмельницька обл.): потужність 3 млн м³/рік, сировина — гній ВРХ, гноївка, жом і кукурудзяний силос — технологія мембрани.
• МХП (Дніпропетровська обл.): завод 11 млн м³/рік на базі курячого посліду, технологія мембрани.
• «Галс Агро» (Чернігівська обл.): 3 млн м³/рік, змішана сировина (гній, силос, жом), технологія мембрани.
• Два заводи bioLNG (Вінницька обл.): сумарна потужність 35 млн м³/рік зрідженого біометану для транспорту.

Подальший розвиток залежить від стабільних правил експорту, реєстру біометану та інтеграції з системами гарантій походження ЄС.

Висновок

Біометановий завод — це високотехнологічне багатоетапне виробництво, що перетворює органічні відходи на паливо, ідентичне природному газу. Біометановий завод складніший та дорожчий за біогазову установку, але забезпечує вищу додану вартість продукції та більшу гнучкість збуту. Різниця між біогазом та біометаном полягає не лише в якості (95–98% CH₄ проти 52–65%), а й у можливостях реалізації, адже біометан може використовуватися для транспорту та експортується до ЄС, а біогаз переробляється у електрику та / або тепло.

Саме тому для України технологія виробництва біометану відкриває шлях до енергетичної незалежності та виконання євроінтеграційних зобов’язань. 

Pro-Energy має практичний досвід у проєктуванні та будівництві біогазових і біометанових комплексів. Ми оцінюємо сировинний потенціал, підбираємо технологію, розраховуємо економіку та запускаємо біометанові проєкти «під ключ». Зверніться за консультацією — ми супроводжуємо проєкти на всіх етапах.

FAQ: Поширені запитання про біометанові заводи

Чим біометановий завод відрізняється від біогазової установки?

Біогазова установка виробляє біогаз (52–65% CH₄), який використовують для когенерації, а за наявності біометанового модулю очищення та модернізації біогазу до біометану — тоді це вже біометановий завод (95–98% CH₄).

Скільки коштує побудувати біометановий завод?

Вартість залежить від потужності і розраховується індивідуально під кожний проєкту. У структурі витрат на обладнання витрачається 60–70%, на будівництво — 25-30%. Термін окупності становить 6–10 років залежно від цін на газ, наявності власної сировини та державних субсидій.

Яка сировина потрібна для біометанового заводу?

Використовують будь-які органічні відходи: гній великої рогатої худоби (вихід 20–30 м³ біогазу/т) та свиней (15–25 м³/т); пташиний послід (100–160 м³/т); харчові відходи (80–120 м³/т), які не можна використати на корм, однак також використовують енергетичні культури — кукурудзяний силос (200 м³/т), багаторічні трави (17080–100 м³/т) та жом цукрового буряка – така сировина забезпечує виробництво біогазу на електроенергію та тепло для потреб заводу.

Чи можна закачувати біометан у газову мережу України?

Технічно — так, за умови відповідності якості біометану стандартам ДСТУ 4047-2001 (95–98% CH₄, <2% CO₂, <5 мг/м³ сірки, точка роси <-8°C за 40 бар). Потрібен сертифікат відповідності від акредитованої лабораторії та договір із газотранспортним або газорозподільним оператором. акачування, але процедура складна та потребує погоджень (6–18 місяців). Основні виклики: високі вимоги до точок входу (тиск, діаметр), необхідність встановлення вузла обліку (додаткові витрати), висока вартість підключення до газових мереж.