BIOMAN – Ultrazvuk na trávenie biomasy
- Energia vyrobená z bioplynu je jedným z najdôležitejších obnoviteľných zdrojov a je podmienená dodávkou substrátov a odpadových materiálov kompatibilných so zodpovedným využívaním ornej pôdy a bezpečnou výrobou potravín a krmív.
- BIOMAN je projekt financovaný EÚ na skúmanie niekoľkých fyzikálnych a enzymatických stratégií a technológií predbežnej úpravy pre bioplynové stanice.
- Výkonový ultrazvuk je osvedčená metóda na zlepšenie trávenia biomasy a tým na výrazné zvýšenie výnosu bioplynu.
Výroba bioplynu s reinjektážnou slučkou
BIOMAN
Biologické odpadové materiály, ako je hnoj a poľnohospodárske zvyšky, ponúkajú bohatý zdroj na výrobu v Európe a na celom svete. Keďže však tieto substráty obsahujú vysoké množstvo vlákien (5 – 80 % obsahu sušiny) s nízkym potenciálom metánu, ekonomické prínosy pre prevádzku bioplynovej stanice sú často príliš nízke na to, aby boli ekonomicky rentabilné z dôvodu nízkej výťažnosti bioplynu na tonu. Na zlepšenie výťažku bioplynu sa ukázalo, že predbežné úpravy (napr. mechanické, tepelné, chemické a biologické) sú prospešné (Angelidaki & Ahring, 2000; Uellendahl et al., 2007). V projekte Bioman sa skúma koncepcia spracovania pre slučku opätovného vstrekovania s cieľom zvýšiť výťažok bioplynu na tonu odpadovej biomasy s predpokladom, že prínosy spracovania prevýšia prevádzkové náklady, aby sa zabezpečila ekonomická udržateľnosť.
BIOMAN bude pre sériu malých a stredných podnikov vyvíjať fyzikálne a enzymatické stratégie a technológie predbežnej úpravy pre bioplynové stanice. To umožní členom konzorcia MSP priniesť na trh kompletné riešenia a umožní poľnohospodárskemu sektoru prevádzkovať bioplynové stanice priamo na hnoj a slamu hovädzieho dobytka.
Slučka opätovného vstrekovania
“Slučka spätného vstrekovania” ́ slúži na výrobu bioplynu z ťažko rozložiteľných substrátov s nízkou energetickou hodnotou a vysokým obsahom lignocelulózy prostredníctvom kombinácie rôznych mechanických a enzymatických úprav, pozri obrázok 1. Drvenie, ultrazvukové a enzymatické úpravy sú technológie, ktoré sa majú používať v re-injekčnom okruhu a budú sa aplikovať na preddigestovanú a odvodnenú biomasu pred recirkuláciou do bioplynového reaktora, pričom kľúčovým zameraním je celková ekonomická udržateľnosť (Uellendahl et al. 2013).
Potvrdenie
BIOMAN je financovaný zo siedmeho rámcového programu Európskej únie, ktorý riadi REA – Výkonná agentúra pre výskum: (FP7/2007 – 2013) na základe dohody o grante n0 FP7-SME-2012, 315664, “BIOMAN”.
Fakty, ktoré stoja za to vedieť
Čo je bioplyn a z čoho sa vyrába?
Bioplyn je zmes plynov, ktorá vzniká rozkladom organickej hmoty bez prítomnosti kyslíka. Jeho hlavnými zložkami sú metán (CH₄) a oxid uhličitý (CO₂). Hlavnými zložkami bioplynu sú metán (CH₄) a oxid uhličitý (CO₂). Bioplyn sa dá vyrábať zo surovín, ako sú poľnohospodárske odpady, hnoj, komunálny odpad, rastlinný materiál, splašky, zelený odpad alebo potravinový odpad. Je to obnoviteľný zdroj energie a v mnohých prípadoch má veľmi malú uhlíkovú stopu.
Keďže metán, vodík a oxid uhoľnatý (CO) môžu byť spaľované alebo oxidované kyslíkom, bioplyn sa používa ako obnoviteľný zdroj energie. Táto energia sa väčšinou používa ako palivo a na vykurovacie účely alebo sa premieňa pomocou plynového motora na elektrinu a teplo.
Prečo je pri výrobe bioplynu potrebná predúprava?
Biologické odpadové materiály, ako je hnoj a poľnohospodárske zvyšky, obsahujú veľké množstvo vlákien (5–80 % sušiny) s nízkym potenciálom tvorby metánu, čo často spôsobuje, že prevádzka bioplynových staníc je nerentabilná kvôli nízkej výťažnosti bioplynu na tonu. Na zvýšenie výťažnosti sa využívajú predúpravy (mechanické, tepelné, chemické a biologické).
Akú úlohu zohráva vysokofrekvenčný ultrazvuk pri rozklade biomasy?
Ultrazvuk s vysokým výkonom je osvedčená metóda na zlepšenie rozkladu biomasy a výrazné zvýšenie výťažku bioplynu. V rámci re-injekčného cyklu je ultrazvuk jednou z kľúčových technológií na rozpad biomasy, ktorá sa používa popri drvení a enzymatických úpravách.
Ako si môžem vybrať vhodný ultrazvukový systém pre môj proces?
Spoločnosť Hielscher ponúka laboratórne a priemyselné ultrazvukové zariadenia (s výkonom až 16 000 W) a rada s vami preberie vaše konkrétne požiadavky, aby vám mohla poskytnúť systém, ktorý bude vyhovovať vašej konfigurácii rozkladu alebo predúpravy.
Zlepšuje ultrazvukové ožiarenie aeróbne rozkladanie odpadového aktívneho kalu?
Ultrazvuková úprava je účinným spôsobom, ako zefektívniť rozklad kalu. Ultrazvuk zlepšuje tento proces tým, že zvyšuje narušenie bunkových stien a biologickú dostupnosť substrátu, čo pri anaeróbnom rozklade zvyšuje výťažok metánu na tonu odpadovej biomasy. Pri aeróbnom rozklade odpadového aktivovaného kalu (WAS) ten istý mechanizmus sonikácie tiež urýchľuje rozpad a hydrolýzu a môže znížiť objem kalu. Objavte výhody ultrazvukovej úpravy pri aeróbnom rozklade metódou WAS!
Literatúra/Referencie
- 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.
Spoločnosť Hielscher Ultrasonics vyrába vysokovýkonné ultrazvukové homogenizátory od laboratórium do priemyselná veľkosť.