O odpadach dla JST – biogazownia

Biogazownia w każdej gminie? 

 

Biogazownia jest instalacją wytwarzającą biogaz z odpadów biodegradowalnych lub specjalnie wytwarzanych substratów. Substratem mogą być także: gnojowica, pomiot ptasi lub osady ściekowe powstające w oczyszczalniach ścieków. Biogaz jest mieszaniną metanu, dwutlenku węgla, wodoru, azotu i innych gazów. Zatem wykorzystując substancje organiczne zawarte w odpadach możemy – poddając je procesowi fermentacji w biogazowni – uzyskać biogaz, który jest paliwem dla silników gazowych. Silnik taki, sprzężony z prądnicą wytwarza prąd, a gorąca woda z jego chłodzenia jest zwykle wykorzystywana do ogrzewania pomieszczeń lub wytwarzania ciepłej wody użytkowej. Jest to tzw. układ kogeneracyjny, czyli wytwarzający dwa produkty – prąd i ciepło – z jednego wsadu. Pozostałość po procesie fermentacji jest cennym nawozem organicznym. Instalacje wyposażone w sekcję sterylizacji, przyjmują także odpady pochodzenia zwierzęcego (np. zepsute produkty mięsne).

Zalety biogzowni:

• dostępne technologie – mokra (zawartość suchej masy we wsadzie poniżej 15%) i sucha (zawartość suchej masy we wsadzie powyżej 15%) wymagają stosunkowo niewielkiego terenu
• do procesu można kierować zarówno wysegregowaną ze strumienia odpadów komunalnych frakcję „bio”, odpady organiczne pochodzenia rolniczego (gnojowica) lub specjalnie wytwarzaną w tym celu biomasę
• Możliwość przetwarzania przeterminowanych lub zanieczyszczonych produktów spożywczych – w tym pochodzenia zwierzęcego
• uzyskanie materiału do celów nawozowych
• uzyskanie biogazu – wytwarzanie energii elektrycznej i cieplnej.

 

Wady biogazowni:

–  zapotrzebowanie na wodę

– zapotrzebowanie na obszar wytwarzający substraty (tylko w przypadku instalacji w których substratem jest kiszonka lub sianokiszonka)

• zanieczyszczenia fermentatu uniemożliwiające wykorzystanie przyrodnicze (np. jako nawóz)
• uciążliwość zapachowa
• zwiększone natężenie ruchu kołowego (samochody dowożące substrat i wywożące fermentat).

 

Biogaz powstaje w procesie prowadzonym przez bakterie beztlenowe. Składa się on z czterech etapów, finalnie skutkując wytworzeniu kilkuset metrów sześciennych palnego gazu o zmiennej zawartości metanu i wodoru. Stężenie metanu w biogazie zależy od rodzaju substratu, temperatury prowadzenia procesu oraz czy proces prowadzony jest jako jedno, lub dwufazowy. Podobne procesy zachodzą w sposób niekontrolowany na składowiskach odpadów, co w przypadku braku instalacji ujmującej biogaz, przyczynia się do jego emisji do powietrza, a biogaz ze względu na swój skład jest gazem cieplarnianym. Lepiej jest zatem wykorzystać odpady w biogazowni – pozwala to na zaoszczędzenie paliw kopalnych  – gazu ziemnego i węgla.

Ryc.1. Gromadzenie wsadu (sieczka kukurydziana) do biogazowni rolniczej

Na zdjęciu widać ciągnik wyładowujący sieczkę z kukurydzy do silosu o betonowych ścianach. W tle widać kopułę na biogaz znajdującą się na reaktorze w którym prowadzona jest fermentacja.

Przykładowe substraty z podziałem na sektory w  których powstają:

• produkcja roślinna: kiszonka z kukurydzy, sianokiszonka z traw, inne kiszonki (topinambur, sorgo).
• produkcja zwierzęca: odchody zwierzęce (obornik, gnojowica, gnojówka, pomiot ptasi).
• przetwórstwo: wytłoki owocowe, gliceryna, serwatka, wywar z gorzelni
• sektor komunalny: odpady komunalne, osad ściekowy, skoszona trawa z trawników miejskich i prywatnych.

W zależności od rodzaju substratu, uzysk biogazu wynosi od 300 do 700m³ z jednej tony suchej masy wsadu.

Ryc.2. Automatyczna biogazownia na odpady z przemysłu spożywczego, także mięsne.

Na zdjęciu widać pionowe fermentory oraz bramy gdzie samochód który przywiózł odpady podjeżdża aby je wyładować w budynku przygotowania wsadu.

Szczególnie interesującym rodzajem biogazowni jest instalacja do fermentacji odpadów biodegradowalnych powstających w sektorze komunalnym. Nie wymaga to zastosowania wody, a uzysk biogazu osiąga poziom 600m³/tonę odpadów. W tym przypadku komora fermentacyjna jest prostopadłościenna, a nie okrągła jak w przypadku biogazowni pracujących w technologii mokrej lub suchej. Uzysk biogazu jest tak duży, że firmy zajmujące się przetwarzaniem odpadów biodegradowalnych są samowystarczalne energetycznie, a okresowo sprzedają część wytworzonej energii do sieci elektroenergetycznej lub ciepłowniczej. W Europie istnieją wsie, którym całą niezbędną energię zapewniają biogazownie, zatem nie muszą one korzystać z energii dostarczanej z elektrowni i ciepłowni. Dodatkowym źródłem dochodu jest poferment, który czasem dodatkowo poddawany jest procesowi kompostowania i uszlachetniania poprzez przesiewanie. Poferment jest cennym nawozem organicznym, który służy do nawożenia pól uprawnych.

Ryc. 3. Biogazownia odpadów komunalnych

Na zdjęciu widać ładowarkę która służy do napełniania stałym wsadem komór biogazowni.

Silnik biogazowy jest specjalnym silnikiem spalinowym przystosowanym do spalania paliwa gazowego. Konstrukcja takiego silnika pozwala na pracę z maksymalną mocą przez długi czas. Umożliwia to ciągłe wykorzystywanie powstającego biogazu, a co za tym idzie zapewnienie stałych dostaw energii elektrycznej i cieplnej.

Dobrze zorganizowana praca biogazowni powoduje brak uciążliwości zapachowej (na co zwykle powołują się oponenci takich instalacji), a zalety w postaci energii elektrycznej i cieplnej wytwarzanej z odpadów są nie do przecenienia.

 

Tomasz Ciesielczuk