BIOMAN – Ultradźwięki do trawienia biomasy
- Energia wytwarzana z biogazu jest jednym z najważniejszych zasobów odnawialnych i jest uwarunkowana podażą substratów i materiałów odpadowych zgodnych z odpowiedzialnym wykorzystaniem gruntów ornych oraz bezpieczną produkcją żywności i pasz.
- BIOMAN to finansowany przez UE projekt mający na celu zbadanie kilku fizycznych i enzymatycznych strategii i technologii obróbki wstępnej dla biogazowni.
- Ultradźwięki mocy to sprawdzona metoda poprawy fermentacji biomasy, a tym samym znacznego zwiększenia wydajności biogazu.
Produkcja biogazu z pętlą ponownego wtrysku
BIOMAN
Biologiczne materiały odpadowe, takie jak obornik i pozostałości rolnicze, stanowią bogate źródło surowców do produkcji biogazu w Europie i na świecie. Jednakże, ponieważ substraty te zawierają dużą ilość włókien (5-80% zawartości suchej masy) o niskim potencjale metanowym, korzyści ekonomiczne z eksploatacji biogazowni są często zbyt niskie, aby były ekonomicznie opłacalne ze względu na niską wydajność biogazu na tonę. Wykazano, że w celu poprawy wydajności biogazu korzystne jest zastosowanie obróbki wstępnej (np. mechanicznej, termicznej, chemicznej i biologicznej) (Angelidaki & Ahring, 2000; Uellendahl et al., 2007). W projekcie Bioman badana jest koncepcja przetwarzania dla pętli ponownego wtrysku w celu zwiększenia wydajności biogazu na tonę biomasy odpadowej, przy założeniu, że korzyści z przetwarzania przewyższają koszty operacyjne, aby zapewnić zrównoważony rozwój ekonomiczny.
BIOMAN opracuje dla szeregu MŚP strategie fizycznej i enzymatycznej obróbki wstępnej oraz technologię dla biogazowni. Umożliwi to członkom konsorcjum MŚP wprowadzenie kompletnych rozwiązań na rynek i umożliwi sektorowi rolnemu prowadzenie biogazowni bezpośrednio na oborniku bydlęcym i słomie.
Pętla ponownego wtrysku
“Pętla ponownego wtrysku” ́ służy do produkcji biogazu z opornych substratów niskoenergetycznych o wysokiej zawartości lignocelulozy poprzez połączenie szeregu zabiegów mechanicznych i enzymatycznych, patrz rysunek 1. Obniżanie wydajności, obróbka ultradźwiękowa i enzymatyczna to technologie, które mają być stosowane w pętli ponownego wtrysku i będą stosowane do wstępnie przefermentowanej i odwodnionej biomasy przed recyrkulacją do reaktora biogazu, a kluczowym celem jest ogólny zrównoważony rozwój ekonomiczny (Uellendahl i in. 2013).
Podziękowanie
BIOMAN jest finansowany przez Siódmy Program Ramowy Unii Europejskiej zarządzany przez REA – Agencja wykonawcza ds. badań(FP7/2007-2013) w ramach umowy o grant nr FP7-SME-2012, 315664, “BIOMAN”.
Fakty, które warto znać
Czym jest biogaz i z czego się składa?
Biogaz to mieszanina gazów powstająca w wyniku rozkładu materii organicznej w warunkach beztlenowych. Jego głównymi składnikami są metan (CH₄) i dwutlenek węgla (CO₂). Głównymi składnikami biogazu są metan (CH₄) i dwutlenek węgla (CO₂). Biogaz można wytwarzać z surowców takich jak odpady rolnicze, obornik, odpady komunalne, materiał roślinny, ścieki, odpady zielone czy odpady spożywcze. Jest to odnawialne źródło energii, które w wielu przypadkach charakteryzuje się bardzo niewielkim śladem węglowym.
Ponieważ metan, wodór i tlenek węgla (CO) mogą być spalane lub utleniane tlenem, biogaz jest wykorzystywany jako odnawialne źródło energii. Energia ta jest wykorzystywana głównie jako paliwo i do celów grzewczych lub jest przekształcana za pomocą silnika gazowego w energię elektryczną i ciepło.
Dlaczego w procesie produkcji biogazu konieczne jest wstępne przygotowanie surowca?
Odpady biologiczne, takie jak obornik i pozostałości rolnicze, zawierają dużą ilość włókien (5–80% suchej masy) o niskim potencjale metanowym, co często sprawia, że biogazownie są nierentowne ze względu na niską wydajność biogazu na tonę. W celu zwiększenia wydajności stosuje się procesy wstępnego przetwarzania (mechaniczne, termiczne, chemiczne i biologiczne).
Jaką rolę odgrywa ultradźwięk o dużej mocy w procesie rozkładu biomasy?
Ultradźwięki o dużej mocy to sprawdzona metoda poprawiająca rozkład biomasy i znacznie zwiększająca wydajność produkcji biogazu. W ramach pętli ponownego wtrysku ultradźwięki stanowią jedną z kluczowych technologii rozdrabniania stosowanych obok rozdrabniania mechanicznego i obróbki enzymatycznej.
Jak mogę znaleźć odpowiedni system ultradźwiękowy do mojego procesu?
Firma Hielscher oferuje ultradźwiękowe urządzenia laboratoryjne i przemysłowe (o mocy do 16 000 W) i chętnie omówi Państwa konkretne wymagania, aby dostarczyć system dostosowany do Państwa procesu trawienia lub obróbki wstępnej.
Czy sonikacja poprawia tlenowy rozkład osadu czynnego z oczyszczalni ścieków?
Ultradźwiękowanie stanowi skuteczny sposób na usprawnienie procesu fermentacji osadu. Ultradźwięki usprawniają ten proces poprzez zwiększenie rozbicia ścian komórkowych i biodostępności substratu, co w przypadku fermentacji beztlenowej zwiększa wydajność metanu na tonę odpadowej biomasy. W przypadku fermentacji tlenowej osadu czynnego (WAS) ten sam mechanizm sonikacji przyspiesza również rozpad i hydrolizę oraz może zmniejszyć objętość osadu. Odkryj zalety zastosowania obróbki ultradźwiękowej w procesie tlenowego rozkładu metodą WAS!
Literatura/Referencje
- 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 produkuje wysokowydajne homogenizatory ultradźwiękowe od laboratorium do rozmiar przemysłowy.