Bioplyn z anaerobního zpracování odpadů je vysoce kvalitní obnovitelný zdroj energie, který poskytuje celou řadu možností energetického využití.
Výroba bioplynu z odpadů má řadu výhod: vede ke snížení emisí skleníkových plynů a na rozdíl od solárních a větrných elektráren mají bioplynové stanice stabilní výkon (produkci bioplynu) po celý rok. Obcím a zemědělcům nabízí tato technologie ekonomický a perspektivní způsob nakládání s rozložitelnými odpady.
BIOPLYN
Produkty anaerobní digesce jsou zejména bioplyn a biologicky stabilizovaný substrát. Výhřevnost bioplynu významně ovlivňuje pouze obsah metanu, který závisí především na složení vsázky a technologických parametrech bioplynové stanice (BPS). Problémovou složkou bioplynu je naopak sulfan, jenž je při spalování BP příčinou tvorby kyseliny sírové, která při kondenzaci ze spalin způsobuje korozi. Proto se musí sulfan při vyšší koncentraci z bioplynu (BP) odstraňovat. K tomuto účelu se nejčastěji používá chemická adsorpce sulfanu do pevné látky (FeO, Fe2O3), nebo biologická metoda využívající sirných bakterií, které v aerobním prostředí oxidují sulfan na elementární síru a sírany v závislosti na teplotě a pH.
V ideálním případě dosahuje suma CH4 a CO2 hodnoty velmi blízké 100 % obj., vždy s výraznou převahou obsahu metanu. V praxi může bioplyn obsahovat celou škálu složek, jako jsou zbytky vzdušných plynů (N2, O2, Ar), neúplně spotřebované produkty acidogeneze (H2, přebytek CO2) anebo další minoritní a stopové příměsi (H2S, N2O, HCN, uhlovodíky i jejich deriváty většinou kyslíkaté i sirné).
Bioplyn se nejčastěji využívá v kogeneračních jednotkách. Zhruba 30 % energie bioplynu se transformuje na elektrickou energii, 60 % na energii tepelnou a zbytek jsou tepelné ztráty. Ekonomicky zatím bioplyn nemůže konkurovat systémům pro běžné pohonné látky, a to i z důvodu vyšších nákladů na údržbu a servis, větší spotřeby a velkých investičních nákladů na úpravu motoru apod. Perspektivně snad bude možné dodávat přečištěný BP do veřejné sítě zemního plynu, což by přispělo k jeho širšímu využití.
ZBYTEK PO FERMENTACI
Přestože se ve všech zařízeních jedná o zbytek po anaerobním rozkladu, výstupy z těchto zařízení nejsou označovány jednotnou terminologií, jak ukazuje tabulka. Terminologie se liší podle vstupních surovin do zpracovatelského zařízení. Stejně tak - podle použitých vstupních surovin - spadá nakládání s výstupy pod různé právní předpisy.
Fermentační zbytek z různých procesů bioplynových stanic může mít různý charakter a podle toho s ním může být nakládáno. Fermentační zbytky je možno rozdělit na:
upravený kal,
digestát/hnojivo,
odpad, rekultivační digestát nebo kal, který nemůže být využit na zemědělské půdě,
separovaný fugát - kalová voda.
UPRAVENÝ KAL
Pokud je výstupem z metanizační nádrže na čistírenské BPS upravený kal, a je s ním zamýšleno nakládat na zemědělské půdě, je třeba postupovat podle vyhlášky č. 382/2001 Sb., o podmínkách použití upravených kalů na zemědělské půdě. Tato vyhláška požaduje doložení výsledků rozborů agrochemických vlastností půd v evidenčním listu využití kalů v zemědělství. Dále stanovuje množství, četnost a způsob zapravení těchto kalů do půdy, jakož i mezní hodnoty koncentrací vybraných rizikových látek, které se tímto do půdy přidávají. V příloze č. 4 vyhlášky č. 382/2001 Sb., jsou uvedena mikrobiologická kritéria pro použití upravených kalů. Při legalizaci digestátu jako hnojiva (vyhláškou č. 401/2004 Sb., kterou se mění vyhláška Ministerstva zemědělství č. 474/2000 Sb., o stanovení požadavků na hnojiva) je nutné při registraci tohoto hnojiva doložit rozbor na indikátory mikrobiologické kontaminace a posouzení zdravotní nezávadnosti.
DIGESTÁT - HNOJIVO
Pokud je výstup z BPS přímo aplikován na zemědělskou půdu za účelem hnojení (zákon č. 156/1998 Sb., o hnojivech), případně je-li dále zpracováván jako organické hnojivo (např. v kompostárně) a následně aplikován na zemědělskou půdu, nejedná se v tomto případě o odpad, ale o hnojivo, a je třeba dále postupovat podle příslušných předpisů upravujících problematiku zemědělství. Skladování a způsob používání hnojiv musí být v souladu s vyhláškou č. 91/2007 Sb., o skladování a způsobu používání hnojiv. Digestát, resp. fugát, je nový typ organického hnojiva uvedený v příloze č. 3 vyhlášky č. 474/2000 Sb., o stanovení požadavků na hnojiva jako 18.1e) a je pro něj stanoven požadavek na minimální obsah živin: 25 % spalitelných látek a 0,6 % celkového obsahu anorganického dusíku v sušině. ÚKZUZ vydává rozhodnutí o registraci, které je pokaždé specifické a platí 5 let. To znamená, že bude platit pro každou BPS samostatně. Dle nařízení vlády č. 103/2003 Sb., o stanovení zranitelných oblastí je povinností zapravovat tekutá statková hnojiva do půdy nejpozději do 24 hodin. K evidenci aplikace fermentačního zbytku na ornou půdu slouží tabulka uvedená v příloze č. 1 k vyhlášce č. 91/2007 Sb.
CO NEMŮŽE BÝT VYUŽITO NA ZEMĚDĚLSKÉ PŮDĚ
Pokud výstup z BPS není aplikován na zemědělskou půdu za účelem hnojení, nejedná se v tomto případě o hnojivo, ale o odpad, případně rekultivační digestát, a je třeba dále postupovat podle zákona č. 185/2001 Sb., o odpadech a jeho prováděcích předpisů. Zařízení pro nakládání s odpady musí mít souhlas podle 14 odst. 1 zákona. Z této kvalifikace plynou povinnosti dle § 39 zákona o vodách, zejména pak zabránit vniknutí závadných látek do povrchových nebo podzemních vod. To znamená např. aplikace pouze na pozemky, kde není provedeno odvodnění půdy, zákaz aplikace na zamokřenou půdu, zachování ochranného pásu vodního toku apod.
V daném případě se při skladování těchto látek bude jednat o nakládání se závadnými látkami "ve větším rozsahu" ve smyslu § 39 vodního zákona.
SEPAROVANÝ FUGÁT - KALOVÁ VODA
Pokud je z fermentačního zbytku na výstupu z BPS separována pevná složka, a kapalná složka není dále zpracovávána jako organické hnojivo, může být zpracována jako odpadní voda na ČOV, kde se obvykle míchá s přítokem. Fugát, bohatý na dusík a fosfor lze rovněž využít k nitrifikaci in situ - přidává se do regenerační zóny ČOV.
DALŠÍ MOŽNOSTI VYUŽITÍ FERMENTAČNÍHO ZBYTKU
U technologií mokré fermentace má fermentační zbytek tekutou formu, sušina se běžně pohybuje mezi 6 až 10 %. Je možno jej odstřeďovat, získat z něj kapalinu o obsahu zhruba 1 % sušiny (fugát) a separovaný fermentační zbytek o sušině kolem 30 % (tuhá frakce). Základním využitím fermentačního zbytku je jeho aplikace na zemědělskou půdu jako hnojiva jak v tekuté, tak v separované formě. Přínosem je - kromě vrácení organické hmoty půdě - také významná redukce choroboplodných zárodků a klíčivosti semen plevelů, zvýšení potenciálu zadržování vody a v neposlední řadě hnojivý účinek. Oproti hnojení umělými hnojivy znamená využití fermentačního zbytku i nemalý finanční přínos (až 1500 Kč/ha). Dalšími možnými alternativami využití separovaného podílu jsou dosoušení a peletkování pro využití jako topiva, případně jako podestýlka pro chov hospodářských zvířat.
Každý projekt je individuální jak složením a množstvím, tak i využitím fermentačního zbytku, možnostmi skladování a upotřebení na straně zákazníka a saturačními schopnostmi lokality.
Ing. Ondřej Škorvan
Ing. Marek Holba, PhD
Ing. Karel Plotěný
ASIO, s. r. o., Botanický ústav AV ČR, v.v.i., VŠCHT Praha
ROZDĚLENÍ ZAŘÍZENÍ ZPRACOVÁVAJÍCÍCH BIOODPADY
1. skupina - výstupy splňují požadavky na výrobky podle zákona č. 156/1998 Sb. ,o hnojivech.
2. skupina - výstupy splňující požadavky vyhlášky č. 341/2008 Sb. Využívání mimo zemědělskou a lesní půdu. Skupina dělí na další třídy:
Třída I - určena pro využití na povrchu terénu užívaného nebo určeného pro zeleň u sportovních a rekreačních zařízení včetně těchto zařízení v obytných zónách s výjimkou venkovních hracích ploch.
Třída II - určena pro využití na povrchu terénu užívaného nebo určeného pro městskou zeleň, zeleň parků a lesoparků, pro využití při vytváření rekultivačních vrstev.
Třída III - určena pro využití na povrchu terénu vytvářeného rekultivačními vrstvami zabezpečených skládek odpadů podle ČSN 83 8035 Skládkování odpadů.
3. skupina - stabilizovaný bioodpad určený k uložení na skládku.
4. skupina - výstupy ze zařízení k využívání bioodpadů, které nesplňují podmínky pro 1., 2. a 3. skupinu a které jsou odpady biologicky nerozložitelnými, určenými většinou k jejich odstranění.
OZNAČENÍ VÝSTUPŮ ZE ZAŘÍZENÍ ZPRACOVÁVAJÍCÍCH BIOLOGICKY ROZLOŽITELNÝ ODPAD ANAEROBNÍM ROZKLADEM
Bioplyn snad bude možné brzy dodávat do veřejné sítě zemního plynu, což by přispělo širšímu rozvoji bioplynových stanic (na foto BPS ve Švábenicích).
