BIOMAN – Ultrazvuk na rozklad biomasy
- Energia vyrábaná z bioplynu je jedným z najdôležitejších obnoviteľných zdrojov a jej výroba je podmienená dodávkou substrátov a odpadových materiálov zlučiteľnou so zodpovedným využívaním ornej pôdy a bezpečnou výrobou potravín a krmív.
- BIOMAN je projekt financovaný EÚ zameraný na výskum viacerých stratégií a technológií fyzikálnej a enzymatickej predúpravy pre bioplynové stanice.
- Výkonový ultrazvuk je osvedčená metóda na zlepšenie rozkladu biomasy, a tým aj na výrazné zvýšenie výťažnosti bioplynu.
BIOMAN
Biologické odpadové materiály, ako sú hnoj a poľnohospodárske zvyšky, predstavujú v Európe aj na celom svete bohatý zdroj na výrobu. Keďže však tieto substráty obsahujú vysoký podiel vlákniny (5–80% obsahu sušiny) s nízkym metánovým potenciálom, ekonomické prínosy prevádzky bioplynovej stanice sú často príliš nízke na dosiahnutie rentability v dôsledku nízkej výťažnosti bioplynu na tonu. Ukázalo sa, že predúpravy (napr. mechanické, tepelné, chemické a biologické) sú prospešné na zlepšenie výťažnosti bioplynu (Angelidaki & Ahring, 2000; Uellendahl et al., 2007). V projekte Bioman sa skúma koncepcia úpravy v slučke spätného vstrekovania s cieľom zvýšiť výťažnosť bioplynu na tonu odpadovej biomasy, pričom predpokladom je, že prínosy úpravy prevýšia prevádzkové náklady, aby sa zabezpečila ekonomická udržateľnosť.
BIOMAN vyvinie pre viacero malých a stredných podnikov stratégie a technológie fyzikálnej a enzymatickej predúpravy pre bioplynové stanice. To umožní malým a stredným podnikom, ktoré sú členmi konzorcia, uviesť na trh kompletné riešenia a poľnohospodárskemu sektoru prevádzkovať bioplynové stanice priamo na hnoj hovädzieho dobytka a slamu.
Slučka spätného vstrekovania
„Slučka spätného vstrekovania“ slúži na výrobu bioplynu z ťažko rozložiteľných substrátov s nízkym energetickým potenciálom a vysokým obsahom lignocelulózy kombináciou viacerých mechanických a enzymatických úprav, pozri obrázok 1. Zmenšovanie veľkosti častíc, ultrazvuk a enzymatické úpravy sú technológie určené na použitie v slučke spätného vstrekovania a budú sa aplikovať na čiastočne rozloženú a odvodnenú biomasu pred jej recirkuláciou do bioplynového reaktora, pričom kľúčový dôraz sa kladie na celkovú ekonomickú udržateľnosť (Uellendahl et al. 2013).
Poďakovanie
BIOMAN je financovaný zo siedmeho rámcového programu Európskej únie, ktorý spravuje REA – Výkonná agentúra pre výskum: (FP7/2007-2013) na základe grantovej dohody č. FP7-SME-2012, 315664, „BIOMAN“.
Užitočné informácie
Čo je bioplyn a z čoho sa skladá?
Bioplyn je zmes plynov vznikajúca rozkladom organickej hmoty bez prístupu kyslíka. Jeho hlavnými zložkami sú metán (CH₄) a oxid uhličitý (CO₂). Hlavnými zložkami bioplynu sú metán (CH₄) a oxid uhličitý (CO₂). Bioplyn možno vyrábať zo surovín, ako sú poľnohospodársky odpad, hnoj, komunálny odpad, rastlinný materiál, splaškové odpadové vody, 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) možno spaľovať alebo oxidovať kyslíkom, bioplyn sa využíva ako obnoviteľný zdroj energie. Táto energia sa väčšinou využíva vo forme paliva a na vykurovanie alebo sa pomocou plynového motora premieňa na elektrinu a teplo.
Prečo je pri výrobe bioplynu potrebná predúprava?
Biologické odpadové materiály, ako sú hnoj a poľnohospodárske zvyšky, obsahujú vysoký podiel vlákniny (5–80% sušiny) s nízkym metánovým potenciálom, čo často spôsobuje nerentabilitu bioplynových staníc v dôsledku nízkej výťažnosti bioplynu na tonu. Na zvýšenie výťažnosti sa používajú predúpravy (mechanické, tepelné, chemické a biologické).
Akú úlohu zohráva výkonový ultrazvuk pri rozklade biomasy?
Výkonový ultrazvuk je osvedčená metóda na zlepšenie rozkladu biomasy a výrazné zvýšenie výťažnosti bioplynu. V slučke spätného vstrekovania je ultrazvuk jednou z kľúčových dezintegračných technológií používaných spolu so zmenšovaním veľkosti častíc a enzymatickými úpravami.
Ako nájdem správny ultrazvukový systém pre svoj proces?
Hielscher ponúka laboratórne a priemyselné ultrazvukové procesory (až do 16 000 W) a prediskutuje s vami vaše konkrétne požiadavky, aby vám poskytol systém vhodný pre vašu zostavu na rozklad alebo predúpravu.
Zlepšuje sonikácia aeróbnu stabilizáciu prebytočného aktivovaného kalu?
Sonikácia je účinný spôsob zlepšenia stabilizácie kalu. Ultrazvuk zlepšuje tento proces zvýšením miery narušenia bunkových stien a biologickej dostupnosti substrátu, čo pri anaeróbnej stabilizácii zvyšuje výťažnosť metánu na tonu odpadovej biomasy. Pri aeróbnej stabilizácii prebytočného aktivovaného kalu (WAS) rovnaký mechanizmus sonikácie tiež urýchľuje dezintegráciu a hydrolýzu a môže znížiť objem kalu. Objavte výhody ultrazvukovej úpravy pri aeróbnej stabilizácii prebytočného aktivovaného kalu (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.
Hielscher Ultrasonics vyrába vysokovýkonné ultrazvukové homogenizátory od laboratórnej po priemyselnú veľkosť.
