72 3(30)|2023 GAZOWNICTWO Biomasa i poferment Według ustawy o odnawialnych źródłach energii, biomasa to ulegająca biodegradacji część produktów, odpadów lub pozostałości pochodzenia biologicznego z rolnictwa, w tym substancje roślinne i zwierzęce, z leśnictwa i związanych działów przemysłu, w tym rybołówstwa i akwakultury, przetworzona biomasa, w szczególności w postaci brykietu, peletu, toryfikatu i biowęgla, a także ulegająca biodegradacji część odpadów przemysłowych lub komunalnych pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego, w tym odpadów z instalacji do przetwarzania odpadów oraz odpadów z uzdatniania wody i oczyszczania ścieków, w szczególności osadów ściekowych, zgodnie z przepisami o odpadach w zakresie kwalifikowania części energii odzyskanej z termicznego przekształcania odpadów. Ustawa o odnawialnych źródłach energii definiuje też biomasę pochodzenia rolniczego jako biomasę pochodzącą z upraw energetycznych, a także odpady lub pozostałości z produkcji rolnej oraz przemysłu przetwarzającego jej produkty. Substraty można podzielić na wiele grup, w zależności od ich pochodzenia, stanu skupienia, wydajności itp. Przykładowo można wyróżnić podziały z uwagi na: • stan skupienia (ciekłe i stałe), • pochodzenie (roślinne i zwierzęce lub pochodzenia rolniczego i komunalnego), • wydajność (nisko- i wysokoenergetyczne), • możliwości zastosowania (bezpośrednie użycie lub wymagające sanitacji). W biogazowniach rolniczych jako surowiec do produkcji biogazu można wykorzystywać: • odpady z produkcji spożywczej (odpady warzyw, wytłoki owoców, odpady tłuszczów i serów, odpady z produkcji żelatyny i skrobi, wywar pogorzelniany, wysłodziny browarniane), • odpady z produkcji zwierzęcej (gnojowica, obornik, suche odchody), • odpady poubojowe kategorii K2 i K3, • odpady z produkcji roślinnej (odpady zbożowe, odpady z pasz), • rośliny energetyczne z upraw celowych (zboża, w tym kukurydza, rośliny okopowe, rzepak, lucerna). Jako substraty w produkcji biogazu w Europie wykorzystuje się przede wszystkim różnego rodzaju kiszonki (głównie kukurydzy) oraz odchody zwierzęce4. W tabeli 2 przedstawiono wybrane surowce wraz z potencjalnym uzyskiem biogazu. Poferment, czyli masa pofermentacyjna, pochodzi z naturalnej fermentacji biomasy. Jej zaletą jest to, że nie zawiera chemicznych dodatków, szkodliwych pasożytów ani bakterii chorobotwórczych, jak ma to miejsce przy oborniku czy gnojowicy. Poferment z powodzeniem może być stosowany jako wsparcie nawożenia gruntów za pomocą nawozów sztucznych. Masa pofermentacyjna zawiera w sobie m.in. roślinne naturalne regulatory wzrostu i enzymy, które działają stymulująco na korzenie roślin oraz mikroorganizmy obecne w glebie. Stosowanie masy pofermentacyjnej wpływa pozytywnie na stosunki wodno-powietrzne oraz zwiększa pojemność kompleksu sorpcyjnego gleby. Proces fermentacji w biogazowni Fermentacja jest złożonym procesem biochemicznym. Wyróżnia się cztery podstawowe etapy procesu fermentacji, prowadzone przez odpowiednie rodzaje bakterii: hydrolizę, kwasogenezę (fazę kwaśną), acetogenezę (octanogenezę) oraz metanogenezę. Proces fermentacji substratu wprowadzonego do biogazowni zachodzi wielostopniowo. Uproszczony schemat przebiegu procesu fermentacji metanowej przedstawiono na rys. 6. W początkowej fazie procesu hydrolizy następuje rozkład różnego rodzaju związków organicznych do związków prostych – aminokwasów, monocukrów i lotnych kwasów tłuszczowych. W specyficznych warunkach procesu (głównie związanych z pH, ale nie tylko) możliwe jest wytwarzanie dużej ilości biowodoru – zachodzi wówczas tzw. proces fermentacji ciemnej. W kolejnym etapie fermentacji metanowej – octanogenezie – wskutek działania bakterii (głównie Syntrophomonas, Syntrophobacter oraz Desulfovibrio) następuje przetworzenie powstałych wcześniej kwasów do kwasu octowego, który jest głównym materiałem bazowym do wytwarzania z niego biogazu. Proces metanogenezy kończy fermentację i jest prowadzony głównie przez bakterie z rodzaju Methanobacterium. Proces ten polega przede wszystkim na rozkładzie kwasu octowego do metanu i dwutlenku węgla. Grupa surowców Przykłady surowców Uzysk biogazu [m3/t s.m.o.] Koncentrat CH4 [% mol/mol] Surowce odnawialne i uprawy celowe Kiszonka kukurydziana, żyto GPS (niem. Ganzephlanzensilage), buraki cukrowe, kiszonka trawy 450-860 50-55 Nawozy naturalne Gnojowica bydła, obornik bydła, pomiot kurzy 200-700 70-80 Odpady przetwórstwa owocowego Melasa, wytłoki owocowe, wycierka 250-690 65-75 Pozostałości gorzelnicze i browarniane Wysłodziny browarniane, wytłoki winorośli 300-750 58-65 Tab. 2. Wybrane surowce wraz z potencjalnym uzyskiem biogazu5
RkJQdWJsaXNoZXIy NzIxMjcz