Energie z bioodpadu

Antonín Slejška, Jaroslav Váňa

(ODPADY 1/2000, s. 15)

Vytříděný bioodpad je možné zpracovávat kompostováním, anaerobní digescí, etanolovým kvašením apod. V tomto článku se zaměříme na výrobu bioplynu prostřednictvím anaerobní digesce bioodpadu, kterou považujeme za nejvhodnější způsob využití bioodpadu, jelikož zabezpečuje produkci organického hnojiva, elektrické a tepelné energie, dostatečnou hygienizaci substrátu a relativně rychlou návratnost investice. Anaerobní digesce se prokázala jako velmi vhodná rovněž z pohledu snižování emisí skleníkových plynů, a to i přes vyšší spotřebu vody a energie a vyšší produkci inertního materiálu (zejména písku) oproti kompostování. Tyto nevýhody jsou bohatě nahrazeny ziskem energie při kogeneraci bioplynu /1/.

Komunální bioodpad tříděný u zdroje je velmi vhodným substrátem pro anaerobní digesci, při které dosahuje produkce bioplynu cca 700 litrů na kg sušiny substrátu při 60% obsahu metanu. Přidávat je však možné i další materiály: zvířecí fekálie, trávu, zbytky siláže či senáže, odpadní tuky, obsahy kuchyňských lapolů apod. Přibližné výtěžnosti z několika typů materiálů vhodných pro anaerobní digesci jsou uvedeny v tabulce /2/.

Komunální bioodpad je nutné před fermentací zbavit kovů, plastů, dřeva a písku. Dřevo je možné spálit v nejbližší kotelně na biomasu nebo z něj vyrobit brikety. Plasty a kovy jsou obvykle posílány do zpracovatelských závodů.

Proces anaerobní digesce bioodpadu může probíhat buď v termofilních podmínkách (cca 55°C) nebo v podmínkách mezofilních (cca 35°C). Mezofilní proces je považován za stabilnější, avšak musí být předcházen hygienizací při 70°C po dobu 1 - 1 hod. Důležité je omezovat kolísání teplot, jelikož anaerobní mikroorganismy se obtížně vyrovnávají se změnami. Z bioplynu je vhodné před jeho spalováním odstranit sirovodík, což je možné provést přiváděním malého množství vzduchu do místa odběru bioplynu, čímž se dosáhne oxidace sirovodíku na oxid siřičitý.

Spotřeba vody i tepla je sice nižší u vysokosušinových procesů (30 - 35% sušiny /3/), ale v praxi se používají spíše tzv. mokré procesy s recirkulací procesní tekutiny, jelikož jsou více vyzkoušené. V průběhu procesu je nutné velmi pečlivě hlídat pH, které v prvních fázích hydrolýzy a acidogeneze klesá, ale nemělo by poklesnout pod 6,2. V následující acetogenezi a metanogenezi pH opět stoupá, avšak nemělo by přesáhnout hodnotu 8,5.

Doba zdržení substrátu v reaktoru se obvykle pohybuje kolem 30 dní, ale zde hraje důležitou úlohu druh substrátu a použitá technologie. Proto může doba zdržení kolísat u různých zařízení od 10 do 80 dní. Na konci procesu se někdy zařazuje studené vyhnívání, kde se doba zdržení pohybuje obvykle mezi 30 - 60 dny. Velmi důležité je zabezpečit dostatečné promíchávání vyhřívaných reaktorů i studených vyhnívaček.

Hlavními bariérami pro budování bioplynových stanic na bioodpad v ČR jsou téměř úplná neexistence třídění bioodpadu u zdroje a vysoké investiční náklady. Třídění bioodpadu je možné nepřímo podpořit legislativně. Např. v Holandsku jsou tzv. reaktivní skládky (ve kterých jsou organické odpady ukládány) již uzavřeny a v Německu, Rakousku a Švýcarsku se nové skládky tohoto typu již nebudují.

Investiční náklady na stavbu mohou velmi kolísat. V minulém článku na toto téma /4/ došel autor k nákladům na bioplynovou stanici v řádech desítek až stovek miliónů korun. Avšak podle německých zkušeností /5/ a dle investičních záměrů pro přestavbu silážních věží na bioplynové stanice je možné investiční náklady podstatně snížit, a tak zkrátit dobu návratnosti investic až na 2-5 let.

Snížení nákladů je možné provést dvěma způsoby:

1. přechodem od technologií high-tech na technologie farm-tech, tzn. zjednodušením celé technologie a využíváním běžně dostupných zařízení a materiálů /5/;
2. přestavbou či repasací starých zařízení - nevyužívané silážní, senážní a kejdové věže, cisterny na lehký topný olej apod. mohou být přestavěny na anaerobní reaktory; žumpy je možné přebudovat na vstupní a/nebo výstupní zásobník organického materiálu; naftové motor-generátory (např. staré záložní generátory el. proudu) je možné po úpravě nasadit jako kogenerační zařízení atd.

V současné době vypracováváme v laboratoři detoxikace odpadů ve Výzkumném ústavu rostlinné výroby několik investičních záměrů pro přestavbu silážních a jiných věží na bioplynové stanice. Velice uvítáme, pokud se nám ozvou projektanti ochotní participovat na projekci těch záměrů, které úspěšně projdou prvním kolem propočtů, schvalování a žádostí o podporu. Věřím, že nepůjde jen o tyto projekty, ale že v blízké budoucnosti bude poptávka po podobných zařízeních narůstat.

Abychom trochu urychlili rozvoj využívání bioodpadu v ČR, zahájili jsme prostřednictvím neziskového sdružení CZ BIOM kampaň bioodpad, v rámci něhož rozšiřujeme informace o této problematice a pokoušíme se tak působit na všechny sféry české společnosti. Informace zveřejňujeme například prostřednictvím webu CZ BIOMu. 10. května proběhne v rámci této kampaně seminář BIOODPAD 2000, který chceme zaměřit zejména na problematiku bioplynu, ale nebude uzavřen ani ostatním souvisejícím technologiím.

Jelikož jsme v kampani bioodpad došli již na okraj personálních i finančních možností CZ BIOMu, tak velmi uvítáme všechny organizace i jednotlivce, kteří by chtěli být v tomto oboru rovněž aktivní. Myslíme si, že pouze skrz vzájemnou spolupráci více subjektů je možné uskutečnit rozsáhlý program zavádění třídění a zpracování bioodpadu v ČR.

Literatura:

/1/ ZAHNEN W.: Composting versus digestion of biowaste. The CADDET Renewable Energy Newsletter, http://www.caddet.co.uk/re/html/398art3.htm.
/2/ SCHATTNER S., et al.: Bewertung der Biogastechnologie. Bayerische Landesanstalt für Landtechnik Weihenstephan. http://www.tec.agrar.tu-muenchen.de/uetech/schattner/biogas.htm
/3/ OLESZKIEWICZ J. A. a POGGI-VARANDO H. M.: High-Solids Anaerobic Digestion of Mixed Municipal and Industrial Waste, Journal of Environmental Engineering, pp. 1087-1092, November 1997.
/4/ SLEJŠKA A.: Výroba bioplynu z domovního odpadu, Odpady, s. 17, březen 1998.
/5/ USŤAK S. et al.: Odborná prohlídka bioplynových stanic na biomasu v Německu. Monotematické číslo časopisu BIOM, 16 s., duben 1999.