BIOMAN – Ultrazvuk pro trávení biomasy
- Energie vyrobená z bioplynu je jedním z nejdůležitějších obnovitelných zdrojů a je podmíněna dodávkou substrátů a odpadních materiálů slučitelných s odpovědným využíváním orné půdy a bezpečnou produkcí potravin a krmiv.
- BIOMAN je projekt financovaný Evropskou unií, který se zaměřuje na výzkum několika fyzikálních a enzymatických strategií a technologií předúpravy pro bioplynové stanice.
- Výkonový ultrazvuk je osvědčená metoda, jak zlepšit trávení biomasy a tím výrazně zvýšit výtěžnost bioplynu.
Výroba bioplynu s reinjektážní smyčkou
BIOMAN
Biologické odpadní materiály, jako je hnůj a zemědělské zbytky, nabízejí bohaté zdroje pro výrobu v Evropě i na celém světě. Vzhledem k tomu, že tyto substráty obsahují vysoké množství vláken (5-80 % obsahu sušiny) s nízkým potenciálem metanu, jsou ekonomické výhody pro provoz bioplynové stanice často příliš nízké na to, aby byly ekonomicky rentabilní kvůli nízkému výnosu bioplynu na tunu. Pro zlepšení výtěžnosti bioplynu se ukázalo, že předúpravy (např. mechanické, tepelné, chemické a biologické) jsou prospěšné (Angelidaki & Ahring, 2000; Uellendahl a kol., 2007). V projektu Bioman je zkoumán koncept čištění pro Re-Injection Loop s cílem zvýšit výtěžnost bioplynu na tunu odpadní biomasy s předpokladem, že přínosy zpracování převýší provozní náklady a zajistí tak ekonomickou udržitelnost.
BIOMAN bude pro řadu malých a středních podniků vyvíjet fyzikální a enzymatické strategie předúpravy a technologie pro bioplynové stanice. To umožní členům konsorcia z řad malých a středních podniků uvádět na trh kompletní řešení a zemědělskému sektoru umožní provozovat bioplynové stanice přímo na chlévskou mrvu a slámu.
Reinjekční smyčka
“Smyčka opakovaného vstřikování” ́ je určen k výrobě bioplynu z rekalcitrantních nízkoenergetických substrátů s vysokým obsahem lignocelulózy kombinací řady mechanických a enzymatických úprav, viz obrázek 1. Zmenšování, ultrazvuková a enzymatická úprava jsou technologie, které budou použity v re-injekční smyčce a budou aplikovány na předdestilovanou a odvodněnou biomasu před recirkulací do bioplynového reaktoru, přičemž klíčová je celková ekonomická udržitelnost (Uellendahl et al. 2013).
Potvrzení
Projekt BIOMAN je financován ze sedmého rámcového programu Evropské unie, který spravuje REA – Výkonná agentura pro výzkum: (FP7/2007–2013) v rámci grantové dohody č. 0 7. RP-MS-2012, 315664, “BIOMAN”.
Fakta, která stojí za to vědět
Co je to bioplyn a z čeho se vyrábí?
Bioplyn je směs plynů vznikající rozkladem organické hmoty za absence 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 zemědělské odpady, hnůj, komunální odpad, rostlinný materiál, splašky, zelený odpad nebo potravinový odpad. Jedná se o obnovitelný zdroj energie, který v mnoha případech vykazuje velmi malou uhlíkovou stopu.
Vzhledem k tomu, že metan, vodík a oxid uhelnatý (CO) lze spalovat nebo oxidovat kyslíkem, používá se bioplyn jako obnovitelný zdroj energie. Tato energie se většinou používá jako palivo a pro vytápění nebo se přeměňuje plynovým motorem na elektřinu a teplo.
Proč je pro výrobu bioplynu nutná předúprava?
Biologický odpad, jako je hnůj a zemědělské zbytky, obsahuje vysoké množství vláken (5–80 % sušiny) s nízkým metanovým potenciálem, což často vede k nerentabilitě bioplynových stanic kvůli nízkému výtěžku bioplynu na tunu. K zvýšení výtěžnosti se používají předúpravy (mechanické, tepelné, chemické a biologické).
Jakou roli hraje výkonový ultrazvuk při rozkladu biomasy?
Výkonný ultrazvuk je osvědčená metoda ke zlepšení rozkladu biomasy a k výraznému zvýšení výtěžku bioplynu. V rámci re-injekčního cyklu (Re-Injection Loop) patří ultrazvuk k klíčovým technologiím rozkladu, které se používají společně s drcením a enzymatickými úpravami.
Jak mohu najít vhodný ultrazvukový systém pro svůj proces?
Společnost Hielscher nabízí laboratorní i průmyslové ultrazvukové procesory (s výkonem až 16 000 W) a ráda s vámi projedná vaše konkrétní požadavky, aby vám mohla dodat systém, který bude vyhovovat vašemu uspořádání pro rozklad nebo předúpravu.
Zlepšuje sonikace aerobní rozklad odpadního aktivního kalu?
Ultrazvukové ošetření je účinným způsobem, jak zlepšit rozklad kalu. Ultrazvuk zlepšuje tento proces tím, že zvyšuje narušení buněčných stěn a biologickou dostupnost substrátu, což při anaerobním rozkladu zvyšuje výtěžek metanu na tunu odpadní biomasy. U aerobního rozkladu odpadního aktivovaného kalu (WAS) stejný mechanismus sonikace rovněž urychluje rozpad a hydrolýzu a může snížit objem kalu. Objevte výhody ultrazvukové úpravy při aerobním rozkladu metodou WAS!
Literatura/Odkazy
- 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 laboratoř k průmyslová velikost.