BIOMAN – ultrazvuk pro digesci biomasy
- Energie vyráběná z bioplynu je jedním z nejdůležitějších obnovitelných zdrojů a je podmíněna dodávkami substrátů a odpadních materiálů slučitelných s odpovědným využíváním orné půdy a s bezpečnou produkcí potravin a krmiv.
- BIOMAN je projekt financovaný EU, zaměřený na výzkum několika fyzikálních a enzymatických strategií předúpravy a technologií pro bioplynové stanice.
- Výkonový ultrazvuk je osvědčená metoda ke zlepšení digesce biomasy, a tím k výraznému zvýšení výtěžku bioplynu.
Výroba bioplynu s reinjekční smyčkou
BIOMAN
Biologické odpadní materiály, jako je hnůj a zemědělské zbytky, představují hojný zdroj pro výrobu, v Evropě i celosvětově. Protože však tyto substráty obsahují vysoký podíl vláken (5-80% obsahu sušiny) s nízkým metanovým potenciálem, jsou ekonomické přínosy provozu bioplynové stanice kvůli nízkému výtěžku bioplynu na tunu často příliš nízké na to, aby byl provoz ekonomicky ziskový. Ke zvýšení výtěžku bioplynu se ukázaly jako přínosné předúpravy (např. mechanické, tepelné, chemické a biologické) (Angelidaki & Ahring, 2000; Uellendahl et al., 2007). V projektu Bioman se zkoumá koncept úpravy pro reinjekční smyčku (Re-Injection Loop) s cílem zvýšit výtěžek bioplynu na tunu odpadní biomasy, a to za předpokladu, že přínosy úpravy převýší provozní náklady, aby byla zajištěna ekonomická udržitelnost.
BIOMAN vyvine pro řadu malých a středních podniků (SMEs) fyzikální a enzymatické strategie předúpravy a technologie pro bioplynové stanice. To umožní členům konsorcia z řad SME uvést na trh kompletní řešení a zemědělskému sektoru umožní provozovat bioplynové stanice přímo na hovězí hnůj a slámu.
Reinjekční smyčka
„Reinjekční smyčka“ ́ slouží k výrobě bioplynu z obtížně rozložitelných nízkoenergetických substrátů s vysokým obsahem lignocelulózy kombinací řady mechanických a enzymatických úprav, viz obrázek 1. Zmenšování velikosti, ultrazvuk a enzymatické úpravy jsou technologie, které se mají v reinjekční smyčce používat a budou aplikovány na předem digestované a odvodněné biomasy před recirkulací do bioplynového reaktoru; klíčovým zaměřením je celková ekonomická udržitelnost (Uellendahl et al. 2013).
Poděkování
Projekt BIOMAN je financován ze Sedmého rámcového programu Evropské unie, který spravuje REA – Výkonná agentura pro výzkum: (FP7/2007-2013) v rámci grantové dohody n0 FP7-SME-2012, 315 664, „BIOMAN“.
Fakta, která stojí za to znát
Co je bioplyn a z čeho se skládá?
Bioplyn je směs plynů vznikající rozkladem organické hmoty bez přístupu kyslíku. Jeho hlavními složkami jsou metan (CH₄) a oxid uhličitý (CO₂). Hlavními složkami bioplynu jsou metan (CH₄) a oxid uhličitý (CO₂). Bioplyn lze vyrábět ze surovin, jako jsou zemědělský odpad, hnůj, komunální odpad, rostlinný materiál, odpadní vody, zelený odpad nebo potravinový odpad. Jde o obnovitelný zdroj energie, který má v mnoha případech velmi malou uhlíkovou stopu.
Protože metan, vodík a oxid uhelnatý (CO) lze spalovat nebo oxidovat kyslíkem, používá se bioplyn jako obnovitelný zdroj energie. Tato energie se většinou využívá jako palivo a k vytápění nebo se pomocí plynového motoru přeměňuje na elektřinu a teplo.
Proč je pro výrobu bioplynu nutná předúprava?
Biologické odpadní materiály, jako je hnůj a zemědělské zbytky, obsahují vysoký podíl vláken (5–80 % sušiny) s nízkým metanovým potenciálem, což kvůli nízkému výtěžku bioplynu na tunu často činí bioplynové stanice nerentabilními. Ke zvýšení výtěžku se používají předúpravy (mechanické, tepelné, chemické a biologické).
Jakou roli hraje výkonový ultrazvuk při digesci biomasy?
Výkonový ultrazvuk je osvědčená metoda ke zlepšení digesce biomasy a k výraznému zvýšení výtěžku bioplynu. V rámci reinjekční smyčky je ultrazvuk jednou z klíčových dezintegračních technologií, která se uplatňuje vedle zmenšování velikosti a enzymatických úprav.
Jak najdu správný ultrazvukový systém pro svůj proces?
Hielscher nabízí laboratorní a průmyslové ultrazvukové procesory (až do 16 000 W) a projedná vaše specifické požadavky, aby vám poskytl systém vhodný pro vaše uspořádání digesce nebo předúpravy.
Zlepšuje sonikace aerobní digesci přebytečného aktivovaného kalu?
Sonikace je účinný způsob, jak zlepšit digesci kalu. Ultrazvuk zlepšuje proces tím, že zvyšuje narušení buněčných stěn a biologickou dostupnost substrátu, což při anaerobní digesci zvyšuje výtěžek metanu na tunu odpadní biomasy. Při aerobní digesci přebytečného aktivovaného kalu (WAS) tentýž mechanismus sonikace rovněž urychluje dezintegraci a hydrolýzu a může snížit objem kalu. Objevte výhody ultrazvukové úpravy při aerobní digesci WAS!
Literatura/Reference
- Karaalp, Duygu (2014): Enhancement of Biogas Production from Laying Hen Manure via Sonolysis as Pretreatment. Journal of Bioprocessing & Biotechniques 04(06), January 2014.
- Kavitha S., Jessin Brindha G.M., Sally Gloriana A., Rajashankar K., Yeom I.T., Rajesh Banu J. (2016): Enhancement of aerobic biodegradability potential of municipal waste activated sludge by ultrasonic aided bacterial disintegration. Bioresource Technology 2016 Jan;200:161-169.
- C. M. Braguglia, G. Mininni, A. Gianico (2008): Is sonication effective to improve biogas production and solids reduction in excess sludge digestion? Water Science Technology 1 March 2008; 57 (4): 479–483.
- Uellendahl, H., Njoku, S.I., Kragelund, C., Ottosen, L.,Ruiz , B.(2013): Boosting the economy of manure based biogas plants. Proceedings of the International Anaerobic Digestion Symposium at BiogasWorld 2013, April 23- 25, Berlin.
Hielscher Ultrasonics vyrábí vysoce výkonné ultrazvukové homogenizátory od laboratorních až po průmyslové velikosti.