Efficiency of using individual biogas digesters for processing biowaste of rural households in Ukraine

Biogas production is a promising area for the development of alternative energy sources in Ukraine and in the world. The aim of this study is to investigate the possibilities of implementing individual biogas digesters in rural households in Ukraine and to determine the energy, economic and environmental benefits of biogas production from organic waste. As part of the study, an analysis of the main characteristics of households in Ukraine was carried out and the prerequisites for organising biogas production by households were determined. Household incomes were analysed, and it was determined that the costs of housing and communal services tend to grow. It was determined that the price of natural gas for the population over the past years has increased by almost 10 times, and thus replacing natural gas with biogas becomes especially relevant. The positive economic and environmental factors of using individual biogas plants in rural areas were characterised, and the theoretically possible potential of biogas production from household waste in Ukraine was calculated. Following this, a number of government measures to promote the proliferation of individual biogas plants were proposed. The economic benefits from the use of biogas were determined, including energy autonomy, the possibility of using organic fertilisers, and additional profit from the sale of surplus products. The ecological effect of using individual biogas plants will include the possibility of recycling organic waste and waste water, thus improving the hygiene situation for individual users.Individual biogas digesters constitute a promising direction in Ukraine in terms of energy (production of biogas) and ecological areas (household waste management and production of organic fertilisers). At present, the sector of individual biogas production from biowaste is not widely spread in Ukraine, due to the lack of state support and insufficient awareness among rural residents about the benefits of biogas technology. In this research we determined the economic efficiency of the construction and operation of an individual biogas plant. Considering the average price of natural gas in Ukraine (229.9 USD per 1000 m3), the use of a biogas plant would save 144.1 USD annually on the purchase of natural gas. Given that the cost of building an individual biogas digester is 825.6 USD, its payback period would be 4.7 years

Społeczno-ekonomiczne i środowiskowe znaczenie rozwoju biopaliw: przypadek Ukrainy na arenie międzynarodowej

The beginning of the XXI century was marked by a transitional period in the formation of the world energy system. The issue of energy saving is characterized by significant diversity and is a necessary strategic direction for the efficient use of production capacity with optimal energy costs. Intensive economic development and the use of non-renewable natural resources are currently of concern due to the danger of disturbing the ecological balance in the environment due to the burning of huge amounts of fossil fuels and emissions of various harmful substances. Biofuel production is becoming an alternative to traditional energy and can be a guarantee of solving problems of energy efficient and environmentally friendly development of rural areas. This work is a continuation of research work on the efficiency of biofuels production from energy crops and waste. The aim of the research is to assess the importance of biofuels production from the energy, economic and social aspects for sustainable development of rural areas of the world and Ukraine in particular. The conducted SWOT-analysis made it possible to determine the strategic directions of world biofuels production development. The results showed that biofuels production has a significant potential to decarbonize the economy, reduce reliance on crude oil, improve the environment by reducing emissions, create new “green” jobs in rural areas. The combination of social, economic and energy benefits will have a synergistic effect.Początek XXI wieku dał się poznać jako okres przejściowy w kształtowaniu się światowego systemu energetycznego. Obecnie aktualnymi problemami gospodarki są wzrost bieżących kosztów produkcji i konkretnych inwestycji w energetykę, kształtowanie sprzyjającego klimatu gospodarczego dla dalszego rozwoju kompleksu paliwowo-energetycznego, rozwój przez społeczność światową zaawansowanych regulacji, metod i skoordynowanych globalnych strategii rozwoju energetyki. Jednocześnie poprawa poziomu życia ludności i jej kondycji społeczno-ekonomicznej w dużej mierze zależeć będzie od racjonalnego wykorzystania nośników energii i potencjału zasobów naturalnych, co na obecnym etapie zarządzania nabiera szczególnego znaczenia. Społeczno-ekonomiczna potrzeba zapewnienia większości krajów własnych źródeł energii rodzi problem ze znalezieniem paliw alternatywnych. Równocześnie coraz bardziej zauważalne są szkody dla środowiska spowodowane emisjami z samochodów napędzanych benzyną i olejem napędowym. Jeśli chodzi o uzasadnienie ekonomicznej i społecznej konieczności kształtowania i rozwoju rynku biopaliw, należy wziąć pod uwagę kilka czynników, poczynając od względów bezpieczeństwa energetycznego, dywersyfikacji produkcji krajowej, wspierania innowacji, a kończąc na efektywności ekonomicznej i społecznej. Rozwój rynku biopaliw, poparty wysoką motywacją, pozwala na społeczne przesunięcie wzrostu zatrudnienia na obszary wiejskie i poprawę bezpieczeństwa środowiska dzięki odnawialnym źródłom energii

Production and Use of Biogas and Biomethane from Waste for Climate Neutrality and Development of Green Economy

The following article provides an analysis of the current state and potential development of biogas and biomethane production, and their significance in promoting a "green" economy. The main areas of "green" economy focus are identified as the development of alternative energy sources, an effective waste management system with recycling, organic agriculture, improved water resource and ecosystem management, sustainable ("green") transport, and increased energy efficiency in housing and communal sectors. It is shown that the production and use of biogas/biomethane can contribute to achieving almost all of these goals, while also ensuring climate neutrality. Analysis of European experience in using waste for biogas/biomethane production reveals a steady trend in the industry's development. This growth has become particularly relevant following the full-scale Russian invasion of Ukraine, which has also impacted the European energy market. The report assesses Ukraine's potential for biogas/biomethane production from organic waste of various origins, highlighting its importance in addressing energy supply issues, both in times of peace and during periods of martial law and energy system destruction. Successful biogas production cases in Ukraine are also analyzed, demonstrating that some enterprises are equipped to produce biogas and biomethane. The research findings are used to develop recommendations for Ukrainian manufacturers on effective biogas production to expedite the transition towards a climate-neutral, "green" economy

Bioenergetyczny recykling odpadów stałych z gospodarstw domowych jako kierunek zapewnienia zrównoważonego rozwoju obszarów wiejskich

Current practice of waste generation and management in Ukraine has led to an increase in the area of landfills and a loss of the beneficial potential of waste. Today, territorial communities in Ukraine have received enormous new powers within the framework of decentralization, in particular, waste management is now under their jurisdiction. In order to implement the National Waste Management Strategy in Ukraine 2030 and the National Waste Management Plan 2030, communities need to activate the areas of effective disposal of household solid waste (HSW), and for this purpose it is necessary to take into account European norms and standards in this area, as well as share successful Ukrainian and foreign experience. The aim of the study is to analyze a successful case of waste management of a separate community in Ukraine (Illintsi United Territorial Community) as an example for other communities, as well as to develop guidelines for bioenergy recycling of waste in the community under the study with the production of RDF fuel and biogas in order to provide energy resources and improve the condition of the environment. To achieve this goal, there were used the following methods: monographic, deductive, inductive, analysis and synthesis, economic analysis, graphic and tabular, statistical, as well as the case-study method. The conducted research confirmed the growth of waste generation volumes in Ukraine and their limited beneficial use. The developed recommendations on the improvement of the household solid waste management based on the successful case of Illintsi Territorial Community and proposals for organizing the production of RDF fuel and biogas can become a strong basis for the development of communities on the basis of sustainability.Obecna praktyka wytwarzania i zarządzania odpadami na Ukrainie doprowadziła do wzrostu obszaru składowisk i utraty korzystnego potencjału odpadów. Dzisiaj społeczności terytorialne na Ukrainie otrzymały nowe uprawnienia w ramach decentralizacji, w szczególności zarządzania odpadami. Aby wdrożyć krajową strategię zarządzania odpadami na Ukrainie 2030 i krajowy plan zarządzania odpadami 2030, społeczności muszą aktywować obszary skutecznego usuwania odpadów stałych gospodarstw domowych (HSW), a w tym celu konieczne jest uwzględnienie norm europejskich oraz standardów w tej dziedzinie, a także dzielenie się doświadczeniem narodowym, ukraińskim oraz światowym. Celem opracowania jest analiza udanego przypadku zagospodarowania odpadów wydzielonej gminy na Ukrainie (Zjednoczona Wspólnota Terytorialna Illintsi) jako przykładu dla innych gmin, a także opracowanie wytycznych dotyczących bioenergetycznego recyklingu odpadów w badanej społeczności z produkcją paliwa RDF i na zamówienie biogazu w celu zapewnienia zasobów energetycznych i poprawy stanu środowiska. Aby osiągnąć ten cel, zastosowano metody: monograficzną, dedukcyjną, indukcyjną, analizy i syntezy, analizy ekonomicznej, graficznej i tabelarycznej, statystycznej oraz metody studium przypadku. Przeprowadzone badania potwierdziły wzrost ilości wytwarzania odpadów na Ukrainie i ich ograniczone korzystne zastosowanie. Opracowane zalecenia dotyczące poprawy gospodarki odpadami stałymi w gospodarstwach domowych w oparciu o udany przypadek społeczności terytorialnej Illintsi oraz propozycje organizowania produkcji paliwa RDF i biogazu mogą stać się silną podstawą dla rozwoju społeczności na podstawie zrównoważonego rozwoju

Bezpieczeństwo żywnościowe a produkcja biopaliw: rozwiązanie dylematu na przykładzie Ukrainy

Today, ensuring energy security is becoming increasingly important. It has been proven that agricultural crops are currently the dominant feedstock for the production of biofuels and first-generation biofuels dominate both in Ukraine and around the world and can potentially pose a threat to food security. The research aims to analyze the state of food security in Ukraine in order to estimate the economic basis for the use of surplus food crops for biofuel production for substantiating the required areas for growing energy crops in the volumes that could ensure balance between the food and energy use of crops. An analysis of food security of Ukraine showed that the agricultural sector provides the population with most of the necessary food products, but it is advisable to modernize the food supply standards. It has been proven that crops that can be used for the production of first-generation biofuels in Ukraine are produced in sufficient quantities to ensure food security, and they are exported without compromising the food security of the state and export potential. As calculated, Ukraine can use about 11–12 million hectares of arable land for growing energy crops with their subsequent processing into biofuels. It has been proven that in the future in Ukraine, it is recommended to develop the production of biofuels (biogas and solid biofuels) from crop and livestock waste, as well as organic waste from processing enterprises. This would not pose a threat to food security and would address a number of environmental issues related to waste disposal. Today, under the condition of war in Ukraine, food security and energy independence are priority issues and energy diversity, including the production and consumption of biofuels, is a top factor for further development.Dziś coraz większego znaczenia nabiera zapewnienie bezpieczeństwa energetycznego. Udowodniono, że uprawy rolne są obecnie dominującym surowcem do produkcji biopaliw, a biopaliwa pierwszej generacji dominują zarówno w Ukrainie, jak i na świecie i mogą potencjalnie stanowić zagrożenie dla bezpieczeństwa żywnościowego. Celem przeprowadzonych badań jest analiza stanu bezpieczeństwa żywnościowego w Ukrainie w celu oszacowania ekonomicznej podstawy wykorzystania nadwyżek roślin spożywczych do produkcji biopaliw, aby określić, ile terenów jest potrzebnych do uprawy roślin energetycznych w ilościach zapewniających równowagę pomiędzy żywnością a energią wykorzystania upraw. Analiza bezpieczeństwa żywnościowego Ukrainy wykazała, że sektor rolny dostarcza ludności większość potrzebnych produktów żywnościowych, ale wskazana jest modernizacja standardów zaopatrzenia w żywność. Udowodniono, że rośliny uprawne, które mogą być wykorzystane do produkcji biopaliw pierwszej generacji w Ukrainie są produkowane w ilościach wystarczających do zapewnienia bezpieczeństwa żywnościowego i są eksportowane bez narażania bezpieczeństwa żywnościowego państwa i potencjału eksportowego. Zgodnie z obliczeniami, Ukraina może wykorzystać około 11–12 mln hektarów gruntów ornych pod uprawę roślin energetycznych, a następnie przetwarzać je na biopaliwa. Stwierdzono, że w przyszłości Ukraina może rozwinąć produkcję biopaliw (biogazu i biopaliw stałych) z odpadów roślinnych i zwierzęcych oraz odpadów organicznych z zakładów przetwórczych. Takie działania nie stanowiłyby zagrożenia dla bezpieczeństwa żywnościowego i rozwiązałoby szereg kwestii środowiskowych związanych z usuwaniem odpadów. Dziś, w warunkach wojny na Ukrainie, bezpieczeństwo żywnościowe i niezależność energetyczna to kwestie priorytetowe, a różnorodność energetyczna, w tym produkcja i konsumpcja biopaliw, jest głównym czynnikiem dalszego rozwoju

Specyfika oceny możliwości zwiększenia wydajności biopaliw z upraw rolnych na przykładzie Ukrainy

The development of the modern economic system is becoming increasingly dependent on the sufficient provision of quality energy resources due to the intensification and transformation of the mechanization and automation of all industries. The growth of the energy needs of society is parallel to the awareness of the need to ensure the environmentally friendly development of society. There are a number of reasons for the search for new energy sources, including the limited reserves of traditional sources, dependence on oil-exporting countries, the greenhouse effect due to the entry of carbon dioxide into the atmosphere and air pollution by harmful gases. The biofuel sector offers the potential for both the development of national agriculture and for increasing its energy independence. Global trends in the rapid development of bioenergy in combination with the systemic crisis of the energy sector in Ukraine have necessitated a detailed study on the possibility of increasing the yield of biofuels from crops. The economic and mathematical modeling of the possibility of increasing the yield of bioethanol and vegetable oil from agricultural crops has been carried out. An economic optimization model has been formed, which made it possible to study an increase in the yield of bioethanol from sugar-containing and starch-containing crops and vegetable oil from oil crops from 1 ton per 1 hectare of area. Also, an assessment of the lost yield for the investigated crops has been carried out using the method of analysis of the functioning environment (Farrell’s method).Rozwój nowoczesnego systemu gospodarczego staje się coraz bardziej uzależniony od zapewnienia wystarczających zasobów energetycznych wysokiej jakości w związku z intensyfikacją i transformacją mechanizacji i automatyzacji wszystkich gałęzi przemysłu. Wzrost potrzeb energetycznych społeczeństwa idzie w parze ze świadomością konieczności zapewnienia przyjaznego środowisku rozwoju. Powodów poszukiwania nowych źródeł energii jest wiele, m.in. ograniczone zasoby źródeł tradycyjnych, uzależnienie od krajów-eksporterów ropy naftowej, efekt cieplarniany spowodowany emisją dwutlenku węgla do atmosfery, a także zanieczyszczenie powietrza szkodliwymi gazami. Sektor biopaliw oferuje potencjał zarówno dla rozwoju krajowego rolnictwa, jak i zwiększenia niezależności energetycznej kraju. Światowe trendy w szybkim rozwoju bioenergii w połączeniu z systemowym kryzysem sektora energetycznego w Ukrainie wymusiły konieczność szczegółowego zbadania możliwości zwiększenia wydajności biopaliw z upraw. Przeprowadzono modelowanie ekonomiczne i matematyczne, w którym zbadano możliwości zwiększenia wydajności bioetanolu i oleju roślinnego z upraw rolniczych. Powstał model optymalizacji ekonomicznej, który umożliwił zbadanie wzrostu uzysku bioetanolu z upraw cukrowych i skrobiowych oraz oleju roślinnego z roślin oleistych z 1 tony na 1 ha powierzchni

Kampania siewu i zbioru na Ukrainie w kontekście działań wojennych: wyzwania dla globalnego bezpieczeństwa energetycznego i żywnościowego

The specificities of the sowing and harvesting campaign of 2022–2023 in Ukraine and its impact on the world energy and food market in the conditions of the full-scale invasion of Ukraine by the Russian Federation are analyzed in this paper. The purpose of the study is to determine the role of Ukraine in ensuring energy and global food security, to analyse the situation regarding the possibility of conducting a sowing and harvesting campaign in Ukraine in the conditions of hostilities and to provide recommendations on preserving the potential of Ukraine in meeting the energy and food needs of Ukraine and other countries. The provided analysis of data of the Food and Agriculture Organization (FAO), the State Customs Service and the State Statistics Service of Ukraine has confirmed the role of Ukraine in ensuring energy and food safety of many countries in the Middle East and North Africa, which are the main importers of agricultural products from Ukraine. It has been found that the 2022–2023 sowing and harvesting campaign in Ukraine is facing a number of problems, including: military operations over a large area, which makes it impossible to conduct agrotechnical activities in a timely manner; a lack of seed material due to its systematic destruction by the Russian military; problems with the supply of fuel and lubricants (systematic shelling and destruction of oil bases throughout Ukraine); problems with the supply of fertilizers; bombing wheat fields and food warehouses; blocking Ukrainian sea ports; mobilization of a significant part of the population in the ranks of the Armed Forces of Ukraine; logistics problems. The study proposes recommendations to preserve the potential for meeting energy and food needs in Ukraine and for countries importing agricultural products from Ukraine.W artykule przeanalizowano specyfikę kampanii siewnej i żniwnej 2022–2023 na Ukrainie oraz jej wpływ na światowy rynek energii i żywności w warunkach pełnej inwazji Federacji Rosyjskiej na Ukrainę. Celem opracowania jest określenie roli Ukrainy w zapewnieniu bezpieczeństwa energetycznego i światowego bezpieczeństwa żywnościowego, analiza sytuacji w zakresie możliwości prowadzenia akcji siewnej i żniwnej na Ukrainie w warunkach działań wojennych oraz przedstawienie zaleceń dotyczących zachowania potencjału Ukrainy w zaspokajaniu potrzeb energetycznych i żywnościowych Ukrainy i innych krajów. Dostarczona analiza danych Organizacji ds. Wyżywienia i Rolnictwa (FAO), Państwowej Służby Celnej oraz Państwowej Służby Statystyki Ukrainy potwierdziła rolę Ukrainy w zapewnieniu bezpieczeństwa energetycznego i żywnościowego wielu krajów Bliskiego Wschodu i Afryki Północnej, które są głównymi importerami produktów rolnych z Ukrainy. Stwierdzono, że kampania siewno-zbiorowa 2022–2023 na Ukrainie napotyka szereg problemów, w tym: działania wojenne na dużym obszarze, co uniemożliwia terminowe prowadzenie działań agrotechnicznych; brak materiału siewnego z powodu jego systematycznego niszczenia przez wojsko rosyjskie; problemy z zaopatrzeniem w paliwa i smary (systematyczne ostrzały i niszczenie baz naftowych na terenie całej Ukrainy); problemy z zaopatrzeniem w nawozy; bombardowanie pól pszenicy i magazynów żywności; blokowanie ukraińskich portów morskich; mobilizacja znacznej części ludności w szeregach Sił Zbrojnych Ukrainy; problemy logistyczne. W opracowaniu zaproponowano zalecenia dotyczące zachowania potencjału zaspokojenia potrzeb energetycznych i żywnościowych Ukrainy oraz krajów importujących produkty rolne z Ukrainy