ANAEROBNÍ POSTUPY PRO BIODPAD Vytříděný bioodpad je možné zpracovávat kompostováním, anaerobní digescí, etanolovým kvašením apod. V tomto článku se zaměříme na výrobu bioplynu prostřednictvím anaerobní digesce. Považujeme ji za nejvhodnější způsob využití bioodpadu, jelikož zabezpečuje produkci...
ANAEROBNÍ POSTUPY PRO BIODPAD
Vytříděný bioodpad je možné zpracovávat kompostováním, anaerobní digescí, etanolovým kvašením apod. V tomto článku se zaměříme na výrobu bioplynu prostřednictvím anaerobní digesce. Považujeme ji za nejvhodnější způsob využití bioodpadu, jelikož zabezpečuje produkci organického hnojiva, elektrické a tepelné energie, dostatečnou hygienizaci substrátu a relativně rychlou návratnost investice.
Anaerobní digesce se ukázala jako velmi vhodná rovněž z hlediska snižování emisí skleníkových plynů, a to i přes vyšší spotřebu vody a energie a vyšší produkci inertního materiálu (zejména písku) oproti kompostování. Tyto nevýhody jsou bohatě nahrazeny ziskem energie při kogeneraci bioplynu.
Komunální bioodpad tříděný u zdroje je velmi vhodným substrátem pro anaerobní digesci, při které dosahuje produkce bioplynu cca 700 litrů na kg sušiny substrátu při 60% obsahu metanu. Přidávat je však možné i další materiály: zvířecí fekálie, trávu, zbytky siláže či senáže, odpadní tuky, obsahy kuchyňských lapolů apod. Přibližné výtěžnosti z několika typů materiálů vhodných pro anaerobní digesci jsou uvedeny v tabulce .
Komunální bioodpad je nutné před fermentací zbavit kovů, plastů, dřeva a písku. Dřevo je možné spálit v nejbližší kotelně na biomasu nebo z něj vyrobit brikety. Plasty a kovy jsou obvykle posílány do zpracovatelských závodů.
Proces anaerobní digesce bioodpadu může probíhat buď v termofilních podmínkách (cca 55 oC) nebo v podmínkách mezofilních (cca 35 oC). Mezofilní proces je považován za stabilnější, avšak musí být předcházen hygienizací při 70 oC po dobu 1 hod. Důležité je omezovat kolísání teplot, jelikož anaerobní mikroorganismy se obtížně vyrovnávají se změnami. Z bioplynu je vhodné před jeho spalováním odstranit sirovodík. To je možné provést přiváděním malého množství vzduchu do místa odběru bioplynu, čímž se dosáhne oxidace sirovodíku na oxid siřičitý.
Spotřeba vody i tepla je sice nižší u vysokosušinových procesů (30-35 % sušiny), ale v praxi se používají spíše tzv. mokré procesy s recirkulací procesní tekutiny, jelikož jsou více vyzkoušené. V průběhu procesu je nutné velmi pečlivě hlídat pH, které v prvních fázích hydrolýzy a acidogeneze klesá, ale nemělo by poklesnout pod hodnotu 6,2. V následující acetogenezi a metanogenezi pH opět stoupá, avšak nemělo by přesáhnout hodnotu 8,5.
Doba zdržení substrátu v reaktoru se obvykle pohybuje kolem 30 dní, ale zde hraje důležitou úlohu druh substrátu a použitá technologie. Proto může doba zdržení kolísat u různých zařízení od 10 do 80 dní. Na konci procesu se někdy zařazuje studené vyhnívání, kde se doba zdržení pohybuje obvykle mezi 30 - 60 dny. Velmi důležité je zabezpečit dostatečné promíchávání vyhřívaných reaktorů i studených vyhnívaček.
Hlavními bariérami pro budování bioplynových stanic na bioodpad v ČR je téměř úplná neexistence třídění bioodpadu u zdroje a vysoké investiční náklady. Třídění bioodpadu je možné nepřímo podpořit legislativně. Např. v Holandsku jsou tzv. reaktivní skládky (ve kterých jsou ukládány organické odpady) již uzavřeny a v Německu, Rakousku a Švýcarsku se nové skládky tohoto typu již nebudují.
Investiční náklady na stavbu mohou velmi kolísat. V minulém článku na toto téma došel autor k nákladům na bioplynovou stanici v řádu desítek až stovek miliónů korun. Avšak podle německých zkušeností a dle investičních záměrů pro přestavbu silážních věží na bioplynové stanice je možné investiční náklady podstatně snížit, a tak zkrátit dobu návratnosti investice až na 2 - 5 let.
Snížení nákladů je možné provést dvěma způsoby:
1. přechodem od technologií high-tech na technologie farm-tech, tzn. zjednodušením celé technologie a využíváním běžně dostupných zařízení a materiálů;
2. přestavbou i repasací starých zařízení - nevyužívané silážní, senážní a kejdové věže, cisterny na lehký topný olej apod. mohou být přestavěny na anaerobní reaktory; žumpy je možné přebudovat na vstupní a/nebo výstupní zásobník organického materiálu; naftové generátory (např. staré záložní generátory el. proudu) je možné po úpravě nasadit jako kogenerační zařízení atd.
V současné době vypracováváme v laboratoři detoxikace odpadů ve Výzkumném ústavu rostlinné výroby několik investičních záměrů pro přestavbu silážních a jiných věží na bioplynové stanice. Velice uvítáme, pokud se nám ozvou projektanti ochotní participovat na projekci těch záměrů, které úspěšně projdou prvním kolem propočtů, schvalování a žádostí o podporu. Věřím, že nepůjde jen o tyto projekty, ale že v blízké budoucnosti bude poptávka po podobných zařízeních narůstat.
Abychom trochu urychlili rozvoj využívání bioodpadu v ČR, zahájili jsme prostřednictvím neziskového sdružení CZ BIOM kampaň "Bioodpad", v rámci něhož rozšiřujeme informace o této problematice a pokoušíme se tak působit na všechny sféry české společnosti. Informace zveřejňujeme například prostřednictvím webu CZ BIOMu (http://czbiom.zde.cz). 10. května proběhne v rámci této kampaně seminář BIOODPAD 2000 (http://bioodpad2000.zde.cz), který chceme zaměřit zejména na problematiku bioplynu, ale nebude uzavřen ani ostatním souvisejícím technologiím.
Jelikož jsme v kampani bioodpad došli již na okraj personálních i finančních možností CZ BIOMu, velmi uvítáme všechny organizace i jednotlivce, kteří by chtěli být v tomto oboru rovněž aktivní. Myslíme si, že pouze vzájemnou spoluprací více subjektů je možné uskutečnit rozsáhlý program zavádění třídění a zpracování bioodpadu v ČR.
ANTONÍN SLEJŠKA,
JAROSLAV VÁŇA,
Výzkumný ústav rostlinné výroby
FOTO ARCHÍV
Substráty vhodné pro anaerobní digesci
Substrát Litry bioplynu/kg sušiny
Min. Max. Průměr
Hovězí kejda 95 320 250
Obilní sláma 200 320 250
Hnůj 180 420 300
Tráva 290 550 410
Kukuřičná sláma 380 540 410
Lihovarské výpalky 390 550 420
Prasečí kejda 340 510 420
Chrást cukrovky 400 500 450
Drůbeží kejda 320 620 470
Čistírenský kal (nestabilizovaný) 320 745 540
Bioodpad 340 990 700
Krátký řez trávy 700 720 710
Odpad z tukového průmyslu 920 1350 1200
Tuk z lapolů 1050 1600 1330
