Tisztelt Hölgyeim és Uraim, kedves Kollégák!

Átírás

1 bevezetô Editorial Tartalomjegyzék Table of contents Tisztelt Hölgyeim és Uraim, kedves Kollégák! Egy rövid szünet után megújult erővel készítettük el Önöknek a Biohulladék Magazin legújabb számát, amelyet szeretettel ajánlok szíves figyelmükbe. Az új hulladéktörvénnyel új időszámítás kezdődött a magyar hulladékgazdálkodás területén, hiszen a lerakó járulék bevezetésével január 1-jétől már nemcsak elméleti és ideológiai kérdés a hulladékok eltérítése a hulladékgazdálkodás hierarchiájának utolsó lépcsőjén álló lerakással történő ártalmatlanítástól, hanem gazdasági szükségszerűség is. Bízunk benne, hogy ez a törvény kiegészülve a végrehajtási rendeletekkel a biológiailag bomló hulladékok hasznosításában is áttörést fog hozni. Ha kitekintünk határainkon túlra, akkor hasonló tendenciákkal találkozunk, egy példát azonban szeretnék kiemelni. Lengyel magyar két jó barát tartja a mondás, de most barátaink a hulladékgazdálkodás terén egy kicsit elhúztak tőlünk azzal, hogy tavaly szeptemberben hatályba lépett a hulladékok lerakhatósági feltételeit meghatározó jogszabály, amely a fejlettebb országokban már néhány éve létezik. A paraméterekből a biológiai stabilitás (AT4 érték) és a maximális fűtőérték talán a legfontosabbak, hiszen ezek garantálják egyrészt a lerakók kedvezőtlen környezeti hatásának csökkentését, másrészt a magas fűtőértékű frakció energetikai hasznosítását a lerakás helyett. Következő számainkban több lengyel projektet is be fogunk mutatni, remélve, hogy hamarosan nálunk is szabályozva lesz ez a terület is. A megszokott rovatok mellett ezúttal 4 darab tudományos cikket is olvashatnak, amely bizonyítja, hogy a kutatás-fejlesztés, az innováció töretlen a szakterületünkön. Tisztelettel: Dr. Aleksza László Bevezető / Editorial... 1 Hírös komposztálás Kecskeméten / The composting plant in Kecskemét, Hungary... 2 Hogyan tud a biohulladékok komposztálása és erjesztése hozzájárulni az üvegházhatású gázok kibocsátásának csökkentéséhez? / Composting and Fermentation of Biowaste Contribution to reduce Greenhouse Gases... 8 Energiaültetvények létesítése: ültetési alapanyag és telepítés / Creation of Energy Plantations: Planting Materials and the Planting Process Tudományos melléklet / Scientific section Almalégyártási melléktermék hasznosításának vizsgálata / Utilization Experiments of Apple Pomace Biológiailag lebomló hulladékok, komposzt és bio-szén mezőgazdasági újrahasznosítása a szintetikus műtrágyák és kemikáliák csökkentésére / Reducing mineral fertilisers and chemicals use in agriculture by recycling treated organic waste as compost and bio-char products Dear Readers, After a short break, we prepared the latest issue of Biowaste Magazine with renewed effort, and I would now like to bring it to your kind attention. In Hungary, the new waste law marks a new era in waste management since introducing the landfill disposal fee from 1 January 2013 makes diverting waste from landfills - disposal being the least preferred step of the waste management hierarchy - not only a theoretical and ideological question, but also an economic necessity. We trust that this law, along with implementing regulations, will bring about a breakthrough in the utilization of biodegradable waste. If we look outside our borders, we see similar trends. I would, however, like to highlight one example. Poles and Hungarians are good friends goes the saying, but our friends have, so to say, overtaken us in the field of waste management in that the law regulating the conditions of waste disposal had already been enacted last September in Poland. In more developed countries similar regulations have already been in force for several years. From among the various parameters to be considered, biological stability (AT4 value) and maximum calorific value are probably the most important since they guarantee that adverse environmental impacts are minimized as well as fractions with high calorific value are utilized for energy generation instead of being landfilled. In our forthcoming issues we will introduce several Polish projects in the hope that appropriate legislation will soon follow in this field in Hungary. Besides our regular columns, this time we present four scientific articles which prove that research and development as well as innovation show steady momentum in our field. Yours, Laszlo Alexa Biohulladék Magazin Negyedévente megjelenő szaklap Kiadja/Published quarterly by: Profikomp Zrt. Szerkesztőbizottság/ Editorial board: Dr. Aleksza László, Dr. Csőke Barnabás, Dr. Füleky György, Dr. Gyuricza Csaba, Ferencz Károly Felelős kiadó/publisher: Dr. Aleksza László Magyar nyelvű cikkek fordítása angolra és lektorálás: Válaszút Fordító Iroda/ Translation and proofreading from original non-english language work: Válaszút Translation Agency Tervezés és nyomdai előkészítés/design and layout: Stég Grafikai Műhely Nyomtatás/Printed by: Globál Kft. ISSN Hirdetési tarifák/advertisements: Belső borítók/inside covers: Ft Hátsó borító/ Back cover: Ft 1/1 oldal: Ft 1/2 oldal: Ft Szerkesztőség/Editorial office: 2100 Gödöllő, Perczel Mór u. 107 Telefon/fax: (+36) 28/ info@profikomp.hu Biohulladék 1

2 mintatelep Model plant Hírös komposztálás Kecskeméten Kecskeméten 2010-ben több nagyszabású beruházás is befejeződött: ezek egyike az ISPA/KA támogatással megvalósult csatornahálózat bővítés és a komposztáló üzem. A Bácsvíz Zrt. üzemeltetésében álló korszerű tisztítómű egyik fontos eleme a teljesen zárt technológiával működő iszapkomposztáló csarnok. A fél évig tartó sikeres próbaüzemet követően immár teljes kapacitással működő telepre jelenleg már számos környező település szennyvíziszapját is beszállítják, illetve hasznosítják. Az üzem működéséről és az eddigi tapasztalatokról Padra István komposztálási üzemvezetőt kérdeztük. Milyen méretű beruházást képzeljünk el, amikor a kecskeméti szennyvíztisztítóról beszélünk, és hány település problémáját oldja meg az üzem? A kecskeméti szennyvíztisztító több ütemben épült. Az utolsó legjelentősebb fejlesztés a komposztáló telep építése volt. A szennyvíztisztító telep teljes egészében megoldja Kecskemét város, és további három közeli település szennyvízének a tisztítását (korábban 50%-volt a szennyvíz csatornahálózattal ellátott lakosok száma, ez a beruházással szinte 100%-os). Bővítések történtek a szennyvíztisztítás iszapkezelő rendszerében, épült egy korszerű iszapvíztelenítő gépház, teljesen új gépészeti berendezésekkel. A szennyvíztisztító telep lakos szennyvízének tisztítására alkalmas. A befolyó szennyvíz mennyisége m 3 /nap. Milyen technológiával működik maga a szennyvíztisztító? A kecskeméti szennyvíztisztító telepen mechanikai- és biológiai tisztítási fokozat van. A mechanikai tisztítás egységei: 2 durva rács, 2 huber rács, 2 homokfogó és a 4 db előülepítő medence (az egységek párhuzamosan üzemeltethetőek). A biológiai tisztítóegység négy párhuzamosan elhelyezett teljes keverésű műtárgy. Térfogata medencénként 3000 m 3, ez összesen m 3 levegőztetett térfogatot jelent. A medencékben a szennyvíz-eleveniszap elegy lebegésben tartását, körbeáramlását Flygt banánkeverők biztosítják. A szervesanyag lebontásához szükséges oxigénbevitelt a medence fenekén elhelyezett Flygt Sanitaire rendszerű gumimembrános levegőztető elemek végzik. Mindegyik levegőztető medencéhez tartozik egy-egy utóülepítő. Átmérőjük egyenként 36 m, térfogatuk pedig 2750 m 3. A tisztított szennyvíz a Csukáséri csatornán keresztül, a Tiszába folyik. Az előülepítőkből történik a nyers iszap 2 Biohulladék

3 mintatelep Model plant The composting plant in Kecskemét, Hungary 1. kép: Gázmosó torony és biofilter / Picture 1: Gas scrubber and biofilter elvétele, melyet az utóülepítőkből elvett fölös iszappal együtt sűrítve a rothasztó tornyokba töltünk (a rothasztók összes térfogata 5160 m 3 ). A szennyvíztisztító telepen átlagosan 3300 m 3 biogáz képződik naponta. A képződő biogázt gázmotorokban hasznosítva villamos energiát és hőenergiát termelünk. A megtermelt villamos energia a szennyvíztisztító telep összes DÁTUM villamos energia igényének 63%-ra elegendő. Rothasztás után a stabilizált iszapot 2 db ALFA LAVAL ALDEC G2 60 típusú iszapvíztelenítő centrifugával víztelenítik és átadják a komposztálónak. A bejövő szennyvíz mennyisége m 3 /nap, mely megtisztításából átlagban 25 m 3 stabilizált iszap képződik. A lakott terület közelsége miatt KECSKEMÉT BOI KOI NH 3 -NH 4 szerv. N össz. N P össz. leb. anyag SZOE 25 mg/l 75 mg/l 10 mg/l 40 mg/l 50 mg/l 5 mg/l 50 mg/l 15 mg/l befolyó szv ,2 71,6 17, elfolyó szv. 6,5 44,8 4,48 11,92 5,7 15,6 1,7 befolyó szv ,4 74,1 14, ,9 elfolyó szv. 5,4 51,4 7,57 16,3 6,5 19,3 2,5 befolyó szv ,6 79,5 13, ,1 elfolyó szv. 8,8 52,4 4,95 15,5 4,6 19,0 2,7 befolyó szv ,1 94,8 15, ,8 elfolyó szv. 8,7 43,1 3,80 11,1 5,7 13,9 2,9 befolyó szv elfolyó szv ,6 9,9 4,0 11 4,4 befolyó szv ,3 61,6 86,2 12, ,3 elfolyó szv. 9,3 42,8 3,58 8,54 11,5 3,7 14,1 2,5 befolyó szv ,3 55,0 75,4 9, ,4 elfolyó szv. 7,1 39,4 3,99 9,38 11,7 2,9 12,1 2,4 befolyó szv ,0 54,5 75,2 11, ,6 elfolyó szv. 8,5 39,3 5,0 8,8 11,4 2,5 11,6 2,0 befolyó szv ,0 57,7 85,0 13, ,5 elfolyó szv. 8,7 39,7 6,5 7,0 9,7 2,9 8,7 2,0 1. táblázat: A befolyó és a tisztított szennyvíz jellemző paraméterei In 2010 in Kecskemét several large investment projects were concluded, one of them being the ISPA/ Cohesion Founds supported sewage system expansion and composting plant project. One of the main elements of the state-of-theart sewage treatment plant, which is operated by Bácsvíz Ltd., is the sewage composting hall that applies closed system composting technology. Following the successful six months long test run, the plant now operates at full capacity and treats sewage sludge transported there from numerous neighboring settlements. We interviewed István Padra, the manager of the composting plant about the operations of the plant and their experience so far. Can you tell us how large the investment at Kecskemét was, and the sewage problem of how many settlements it solved? The sewage treatment plant at Kecskemét was built in several phases. The last and at the same time most significant development phase was the building of the composting plant. The new treatment plant treats wastewater from the whole town of Kecskemét and three neighboring settlements (prior to the investment 50% of the population had access to sewage system, now nearly 100%). During the project, the sludge handling system was expanded, a state-of-the-art sludge dewatering engine house was built with completely new mechanical equipment. The plant is suitable for treating the sewage of a population of 240,000 people. The quantity of influent wastewater is 20,000 m 3. What kind of technology does the plant use? At the Kecskemét sewage treatment plant there is a mechanical and a biological treatment level. The mechanical treatment level has the following elements: 2 coarse-mesh grids, 2 huber grids, 2 sand trap and 4 presettling basins (these elements can be operated parallel). The biological cleaning unit consists of four fully mixing engineering structures placed parallel to one another. Its volume is 3,000 m 3 per basin, so altogether they add up to an aerated volume of 12,000 m 3. The mixture of sewage sludge and activated sludge is kept floating and circulating by Flygt mixers. Oxygen input needed to decompose the organic matter is provided by Flygt Sanitaire system rubber membrane aeration elements placed at the bottom of the basin. Each of the aeration basins are connected to a post-settling unit. The diameter of these units is 36 m and their volume is 2,750 m 3. Finally, the treated wastewater is flown through the Csukás-éri canal into the River Tisza. Biohulladék 3

4 nokba érkezik a víztelenített szennyvíziszap a centrifuga gépházból két iszapátadó csigán keresztül. A víztelenített iszap szárazanyag tartalma átadáskor 20 23%. A bekeverésig az iszaptároló betonon tároljuk a csarnokon belül, a struktúráló anyagokat szintén az alapanyag tároló térben kialakított szárítóágyon tároljuk, ahol a visszarostált erdőgazdálkodási aprítékot légbefúvással szárítjuk. Nyersanyagként fűrészüzemi szálas hulladékot és faaprítékot vásárolunk, ill. a város területéről összegyűjtött gally aprítás után felhasználásra kerül, továbbá a szelektíven gyűjtött biológimintatelep Model plant Raw sludge from the pre-settling basins and excess sludge from the post-settling units are thickened and put into digester towers (the total volume of the digesters is 5,160 m 3 ). At the sewage treatment plant 3,300 m 3 biogas is generated on average every day. The biogas is utilized in gas engines to produce electricity and heat. The electric power thus generated is sufficient to cover 63% of the electricity needed at the plant. Following digestion, the stabilized sludge is dewatered by 2 ALFA LAVAL ALDEC G2 60 type centrifuges and is taken to the composting plant. The amount of influent wastewater is 20,000 m 3 /day, following its treatment 25 m 3 stabilized sludge is generated on average. DATE KECSKEMÉT BOD COD NH 3 - NH 4 organic total N N P total organic floating solvent material extract 25 mg/l 75 mg/l 10 mg/l 40 mg/l 50 mg/l 5 mg/l 50 mg/l 15 mg/l 2004 influent sew effluent sew influent sew , effluent sew influent sew effluent sew influent sew effluent sew influent sew effluent sew influent sew effluent sew influent sew effluent sew influent sew effluent sew influent sew effluent sew Table 1: Specific parameters of the influent and treated wastewater Because of the closeness (<300 m) of populated areas, the composting plant had to have a closed system technology. The exchange of air needs to happen in a way that gases and vapors first go through primary cleaning in gas scrubbers, and then the ammonia-free air is channeled out through biofilters (in which more than 1,000 m 3 biologically active charge is responsible for fixing and decomposing any remaining pollutants). 2. kép: Gore PLS emelőtetős komposztáló rendszer / Picture 2: Gore PLS lifting roof composting system (<300 m) a komposztáló telepet zárt technológiával kellett megépíteni, melyhez a légcserét úgy kell megoldani, hogy a csarnokokban keletkező gázokat és gőzöket gázmosó tornyokkal előtisztítva, az ammóniától mentesített levegőt biofiltereken keresztül vezetjük a levegőbe (melyekben több mint 1000 m 3 biológiailag aktív töltet végzi a maradék szennyezőanyagok megkötését és lebontását). Az iszap komposztálás minden munkafázisa teljesen zárt körülmények között valósul meg: Hogyan működik ez a rendszer? Az előkezelő, alapanyag tároló csar- 3. kép: Komposzt a felemelt takaróponyva alatt / Picture 3: Compost under the cover Each and every phase of the sludge composting process is conducted under completely enclosed conditions: how does this system work? The dewatered sewage sludge is taken from the centrifuge engine house into the pretreatment and storage halls through two pulleys. At this stage the dry matter content of dewatered sludge is 20-23%. Until mixing, the sludge is stored on specially made concrete in the hall. Structure materials are also stored there on drying beds where screened forestry chippings are dried with airflow. Fibrous sawmill waste and chippings are purchased as raw materials. Twigs collected in the town are shredded and then utilized. Selectively collected biodegradable waste is also treated (greenery, grass cutting and leaves). 4 Biohulladék

5 mintatelep Model plant 4. kép: Rostára feladás / Picture 4: Screening ailag lebomló hulladékokat is kezelünk (lomb, fű nyesedék és levél). A keverőgép a csarnok közepén található, mely digitális mérleggel van ellátva, így a gépre feladott anyag tömegét is tudjuk ellenőrizni. Általánosságban 4 egység struktúráló anyaghoz 1 egység iszapot keverünk, így a C/N arány és a víztartalom megfelelő lesz az előírt 60 C feletti hőmérséklet eléréséhez és a magas hő tartáshoz. A nyersanyag a keverőgép szalagja alól az intenzív érlelő silóba kerül betárolásra. A cellák oldalfala 2,5 m magas vasbeton, melyhez 4 m magasságú üvegszálas 5. kép: A "Hírös" komposzt / Picture 5: Finished compost "Hírös" The mixer is placed in the centre of the hall and is equipped with digital scales, so the weight of the material fed into the machine can be monitored. On average 4 units of structure material are mixed with 1 unit of sludge, so that the C/N ratio and water content will be appropriate for reaching the predetermined min. 60 C temperature as well as for sustaining high temperature later. The material is then taken from under the mixer and is placed into intensive digesting silos. The side walls of the cells are 2,5 m high and made of reinforced concrete. A 4 m high glass-fiber tarpaulin is attached to these, and the whole structure is covered with semipermeable membrane (which is fully isolated from the environment). Storage and mixing take up 3 working days, before which the air supply pipes are cleaned with a high pressure machine (a combined trough washer is used). In order to assist good air dispersion and avoid blocking, windrows are built using the shredded wood. At half time during the maturation process (21 days) the composting material is transferred to the curing cell where maturation is continued. Transferring the material helps make it homogeneous again, its temperature rises and anaerobic zones are eliminated. The maturation process is monitored by on-line equipment. Biological activity, for example, is indicated by a low level of oxygen saturation and concurrent high temperature. From the 42 nd day the compost can be considered mature; however, sifting is not started until the material in the windrows almost stops consuming oxygen and its temperature is about the same as the temperature of the environment (35 40 C in summer). The material is separated using a Doppstadt drum screen with 12 x 12 mm holes on its drum, so compost with good grain size can Biohulladék 5

6 mintatelep Model plant be produced. Naturally, sifting is done under closed conditions as well; the prescribed air exchange is conducted through 7 injection and 2 extractor ventilators. Extractor ventilators blow the ammonia-free air through scrubbers onto biofilters, where the charge neutralizes any remaining pollutants. The finished compost is stored in covered halls in windrows for several months until it is sold. What is your experience so far with the completely new and unique, so-called lifting roof system technology which is used in the intensive phase of the composting process? At the Kecskemét composting plant altogether 8 cells can be found, the closed nature of which is ensured by the use of the GORE PLS system. The mixing space (the preparation and raw material storage hall) and the sifting hall are connected by a corridor on one side of which the intensive and on the other the post-maturation cells can be found. The cover tarpaulins of the cells are lifted by 104 elevator motors. The intensive cells have 14 elevator motors each, and the post-maturation 12. The only difference between them is in the length of cells because during intensive maturation there is so much material loss that after 21 days maturing the mixture can be placed in cells that are 5 meters shorter. Tarpaulins are moved during loading (tarpaulins are lowered every day to avoid damaging them), and then for 21 days monitoring devices are put in through spaces fashioned in the tarpaulins (a threezone thermometer and an oxygen saturation meter for each cell). The technology operates without problems despite the high number of elevator motors (high potential for failures). The ropes of the elevator motors had to be cut to size perfectly to avoid any breaks in the wire rope. The GORE Cover is impermeable to moisture and thus the system neither cools down (hygienisation is complete) nor dries out too much due to condensation on the interface of the semi-permeable membrane. The final product, the compost, has already received marketing authorization. Is there any demand for it? The quality of the compost satisfies the criteria set by the 36/2006. (V. 18.) decree of the Ministry of Agriculture and Rural Development in Hungary (the decree on licensing, storing, marketing and using yieldincreasing materials). Marketable grain size is achieved with the smallest slit size drum screen (12 x 12 mm). Small grain size allows for wider scale utilization, for example, the sustaining top dressing of lawns. On sand soils spectacular quality change was experienced during field tests (sapling, fruit and sod production, sodding, sawing of hayseed, forced vegetable varieties, etc.). Micro-element deficiencies (Mg, Fe, Zn, S and Cu) 6. kép: Komposzt hatás a 10. napon / Picture 6: Compost effect after 10. days ponyva csatlakozik, a tetejét pedig félig áteresztő membránnal zárja (teljesen el van zárva a környezettől). A betárolás és keverés 3 munkanapot vesz igénybe, előtte a levegő befúvó csöveket nagynyomású (kombinált csatornamosó) géppel kitisztíttatjuk és a csövekre a jó levegő eloszlás elősegítése ill. a dugulás elkerülése miatt prizmákat képzünk aprított fából. Az érési idő felénél (21 nap) megkezdődik az átpakolás az utóérlelő cellába, ahol folytatódik az érés. Az átrakással a félkész komposzt újra homogén lesz, hőmérséklete felszökik és az anaerob zónák is megszűnnek. Az érést on line műszerekkel figyeljük, a biológiai aktivitást például a prizmában lévő alacsony oxigéntelítettség és az egyidejű magas hőmérséklet jelzi. A 42. naptól a komposzt késznek tekinthető, de a rostálást akkor kezdjük meg, ha a prizmában lévő anyag már alig fogyaszt oxigént és a hőmérséklete közelít a környezeti hőmérséklethez (nyáron C). Az anyag szétválasztása Doppstadt dobrostával történik, melynek dobján 12 x 12 mm es lyukak vannak, így tudunk jó szemcseméretű komposztot előállítani. Természetesen a rostálás is zárt térben történik, a zárt csarnokokból az előírt légcserét 7 befúvó- és 2 elszívó ventilátor végzi. Az elszívó ventillátorok gázmosó tornyokon keresztül biofilterre nyomják az ammóniától mentesített levegőt, ahol a maradék szennyeződést a töltet eszi meg. A kész komposztot is fedett csarnokban, prizmában tároljuk, ahol az értékesítésig több hónapot pihen. Mik a tapasztalatok a teljesen új, egyedi, ún. emelőtetős rendszerű technológiáról, amellyel a komposztálás intenzív szakasza működik? A kecskeméti komposztáló telepen összesen 8 cella található, melyeknek a zártságát a GORE PLS rendszer biztosítja. A keverő teret (előkészítő és alapanyag tároló csarnok) ill. a rostáló csarnokot egy folyosó köti össze melynek egyik oldalán az intenzív- a másik oldalán pedig az utóérlelő cellasor van. A cellák takaróponyváinak emelését 104 db emelőmotor hajtja végre. Az intenzív celláknak egyenként 14 emelőmotorja van, az utóérlelőknek pedig 12 db. A szerkezeti különbség csak a cella hosszában van ugyanis az intenzív éréskori anyagveszteség akkora, hogy 5 méterrel rövidebb cellába befér a keverék 21 nap érés után. A ponyvák mozgatása be- és a kirakodás időtartama alatt történik (naponta leeresztik a kollégáim az esetleges ponyvasérülések elkerülése miatt), majd 21 napig a ponyván kialakított helyen a mérő műszerek behelyezésre kerülnek (egy háromzónás hőmérsékletmérő és egy oxigén telítettség mérő cellánként). 6 Biohulladék

7 mintatelep Model plant A technológia stabilan üzemel a sok emelőegység ellenére (sok a hibalehetőség). Az emelőmotorok köteleit kellett csak pontos méretre vágni, hogy a drótkötelek okozta töréseket megakadályozzuk. A GORE ponyván a csapadékok nem tudnak átjutni, így a rendszer nem hűl vissza (higiénizáció tökéletesen megy végbe), de nem is szárad túl a félig áteresztő membrán határfelületén végbemenő kondenzáció miatt. A keletkező végtermék, a komposzt már forgalomba-hozatali engedéllyel is rendelkezik. Van rá kereslet? A komposzt minősége megfelel a 36/2006. (V. 18.) FVM rendeletben (a termésnövelő anyagok engedélyezéséről, tárolásáról, forgalmazásáról és felhasználásáról) leírtaknak, a piacképes szemcseméretet a legkisebb résméretű rostadobbal (12 x 12 mm) állítjuk elő. Az apró szemcseméret lehetővé teszi a szélesebb körű felhasználást pl. gyepek, pázsitok fenntartó fejtrágyázását. A homokhátsági talajokon látványos minőségi változásokat tapasztaltunk a tesztkultúrákban (szabadföldi csemete és gyümölcstermesztésben, gyepszőnyeg előállításhoz, gyepszőnyeg terítéséhez, fűmagvetéshez, hajtatott zöldségfélékhez stb.). A homoktalajon termesztett mikroelem hiányos tünetek (Mg, Fe, Zn, S és Cu) megszűntek. Az előállított komposzt mennyisége 5000 m 3 /év körül van, a felhasználási lehetőségeket és dózisokat az engedélyokirat tartalmazza (zöldség, gyümölcs, szőlő és szántóföldi kultúrák). A kereslet lassan növekszik, általában a kísérletező vásárló szomszédja keres meg bennünket. Parképítők állati eredetű szervestrágya helyett használják a könnyebb bedolgozás-, az egyöntetű kelés- és a gyommentesség (mag és egyéb szaporító képletek) miatt. Összességében mik az első néhány év üzemeltetési tapasztalatai a telepen? A kezdeti nehézségek után az üzemet megfelelő technológiai módosításokkal, odafigyeléssel üzembiztossá tudtuk tenni. A technológia sajátossága (zárt) intenzív gőzképződést indukál, melynek következménye a rossz látási viszonyok és a kondenzáció miatti csúszásveszély februárjában -17 C os környezeti hőmérsékleten a befúvó ventillátorok hóágyúvá váltak, a csarnok belsejében 1 centis hó állt mindenütt (kint semmi). A beltérben lévő kapcsolószekrényekben állt a víz, zárlatokat és üzemzavarokat okozva (az IP 44-es védettségű szekrényeknél a kábelátvezetéseket kétkomponensű folyékony gumival (kiöntés), ill. fűtőpatronok beszerelésével tettük vízmentessé). A gőzképződést a gócpontokra történő elszívás fokozásával mérsékeltük. A kezdeti magas ammónia koncentrációt technológiai optimalizálással: a keverési arány megváltoztatásával (1:2,5 iszap/struktúra arányról 1:4-re változtattuk), a 3. naptól a 10. napig történő magasabb levegőztetési idővel és a közlekedő folyosó levegőjének koncentrált elszívásával) csökkentettük. A változtatások eredménye, hogy már csak az átrakásnál és a keverésnél van nagyobb gőzmennyiség. Fejlesztésként a fajlagos költségek csökkentését tűztük ki célként, zsákolásban továbbra sem gondolkodunk. A piacot ellentmondások jellemzik: a Hírös komposzt ára 40% -a a bevásárló központokban lévő kínálatnak, ill. állati trágyákat alig lehet jó minőségben vásárolni, mégsem kapkodják el a terméket a gazdák. experienced on sand soils were eliminated. The amount of compost produced is about 5,000 m 3 /year, utilization options and dozes are described in the permits (vegetable, fruit, grape and crop cultures). Demand is growing slowly; the neighbors of experimenting buyers are usually the ones who approach us. Park maintenance companies also use compost instead of manure as it is easier to work in, shooting is more uniform and the material is weed-free (due to seed and other propagating formula). On the whole, what is your experience after the first few years of operation? Following initial difficulties and after introducing appropriate technological modifications as well as with conscious management we managed to make the plant foolproof. The specificity of the technology (the fact that it is closed system) induces intensive vapor generation, the consequences of which are poor visibility and slip hazard due to condensation. In February 2012 at -17 C outdoor temperature injection ventilators started operating as snow guns and the floor of the hall was covered by 1 cm thick snow (when there was no snow outside). The switch cupboard in the hall was covered in water which caused faults and breakdowns (IP 44 protected cupboards and cable passages were waterproofed by two-component liquid rubber (casting) and installing heating cartridges). Vapor generation was minimized by increasing extraction. Initial high ammonia concentration was reduced by technological optimization: through changing the mixing ratio (from 1:2.5 sludge/structure material to 1:4), increasing aeration time from day 3 to day 10 and concentrated air extraction in the corridor. The result of these modifications is that by today we only struggle with higher vapor content during transferring and mixing the material. Our aim is to reduce specific costs. At the same time, we do not plan to sell composts in bags. The market is characterized by controversies: the price of our compost is only 40% of the compost available in supermarkets and good quality manure is not available, still, demand for it is low. Biohulladék 7

8 általános general Dr.-Ing. Carsten Cuhls, Gewitra GmbH Hogyan tud a biohulladékok komposztálása és erjesztése hozzájárulni az üvegházhatású gázok kibocsátásának csökkentéséhez? 1. Bevezetés Napjainkban nagyon sok szó esik a biohulladékok hasznosításáról mind az erőforrás-hasznosítás, mind pedig az energiatermelés szempontjából. Az Európai Unióban a komposztálás és anaerob lebontás általánosan alkalmazott megoldások a bio- és kerti hulladékok kezelésére. A kerti zöldhulladékok prizmákban történő komposztálása minden EU tagországban korszerű technológiának számít; Németországban a kezelési kapacitás kb. felét jelenti. A kapacitás másik fele forgatott és levegőztetett, zárt rendszerű technológia. Bizonyos telepeken ez utóbbit kiegészíti egy anaerob lebontási szakasz, amelynek biogáz termelés a célja. Annak érdekében, hogy a hulladék szén- és tápanyag-tartalmát minél nagyobb mértékben újrahasznosítsuk, a komposztált szerves hulladék mennyisége előre láthatólag növeked- ni fog. A szerves anyagok mikrobiális lebontása különböző gázok úgymint szén-dioxid (CO 2 ), metán (CH 4 ), nitrogén-oxid (N 2 O) és ammónia (NH 3 ) termelésével jár. Ezek közül a gázok közül több üvegházhatású gáz (ÜHG), és így hozzájárul a klímaváltozáshoz. A komposzttelepekről nagyon kevés ÜHG kibocsátási adat áll rendelkezésre. A különböző komposztálási folyamatok során keletkező ÜHG kibocsátások dinamikus és diffúz jellegéből adódóan a kibocsátott ÜHG-k mennyiségi meghatározása nem egyszerű feladat. 2. Az ÜHG kibocsátások mérésére szolgáló projekt bemutatása, definíciók 2006 és 2011 között kb. harminc különböző komposzttelep ÜHG kibocsátásait elemezték egy, a Német Szövetségi Környezetvédelmi Hivatal 1. ábra: Mintavételi módszer: aktív diffúz forrás (balra: biofilter), passzív diffúz forrás (jobbra: prizma) / Figure 1: Sampling method: active open Source (left: biofilter), passive fugitive source (right: windrow) 8 Biohulladék

9 általános general 2. ábra: Mintavételi módszer: aktív pontforrás (kémény, csövek) / Figure 2: Sampling method: active point source (pipe) (Umweltbundesamt) által támogatott kutatási projektben. A projekt során minden telep kibocsátásait több alkalommal, különböző évszakokban és legalább egy hétig mérték a következő paraméterek alapján: TOC (összes szerves széntartalom, folyamatos FID módszerrel), CH 4 és N 2 O (folyamatos NDIR módszerrel), NH 3 (szakaszos abszorpció H 2 SO 4 - ben). A reprezentatív adatgyűjtés rendkívül komplex és munkaigényes volt a különböző típusú kibocsátási források miatt: aktív pontforrás (kémény), aktív diffúz forrás (biofilter) és passzív diffúz forrás (a prizmák felülete). A nagy biofilter rekeszeket átmenetileg vékony fóliával, a nyitott prizmákat pedig hatalmas, 10 méter hosszú fóliasátorral fedték le (1. ábra). A kéményekből történő mintavétel egyszerűbb volt, a szokásos módszernek megfelelően csövek segítségével történt (2. ábra). 3. ábra: Metán (CH 4 ) kibocsátási faktorok: átlag és tartomány / Figure 3: Methane (CH 4 ) emission factors means and ranges 4. ábra: Nitrogén-oxid (N 2 O) kibocsátási faktorok: átlag és tartomány / Figure 4: Nitrous oxide (N 2 O) emission factors means and ranges 5. ábra: Ammónia (NH 3 ) kibocsátási faktorok: átlag és tartomány / Figure 5: Ammonia (NH 3 ) emission factors means and ranges Telep Rövidítés Alkalmazott módszerek sorszáma 1 Anl + Aufb anyag beszállítás + előkezelés 2 KOA g (FrischK) zárt rendszerű komposztálás (friss komposzt) 3 KOA g (FertigK) zárt rendszerű komposztálás (kész komposzt) 4 KOA tg (FertigK) zárt + nyitott rendszerű komposztálás (kész komposzt) 5 KOA sm membránnal takart komposztálás, levegőztetett 6 KOA o (Bio+Grün) nyitott prizmás komposztálás (bio és kerti hulladék) 7 KOA o (Grün) nyitott prizmás komposztálás (kerti hulladék) 8 VA anaerob rothasztás 9 VA + NR g anaerob rothasztás + zárt rendszerű érlelés 10 VA + NR o anaerob rothasztás + nyílt rendszerű érlelés Dr.-Ing. Carsten Cuhls, Gewitra GmbH Composting and Fermentation of Biowaste Contribution to reduce Greenhouse Gases 1. Introduction Utilization of bio waste is very popular from the view of resource recovery and regenerative energy production as well. Composting and anaerobic digestion (AD) have become a common treatment option for bio and garden waste in the European Union. Garden waste composting in windrows is state-of-the-art in all the EU countries and covers about half of the treatment capacity in Germany. Other half of the facilities is turned and aerated in-vessel composting. Some plants are combined with an AD step for producing biogas. In future the amount of organic waste treated by composting is expected to increase in order to recycle the carbon and the nutrients in the waste material. Microbial degradation of organic substrate entails the production of various gases such as carbon dioxide (CO 2 ), methane (CH 4 ), nitrous oxide (N 2 O) and ammonia (NH 3 ). Some of this gases are classified as greenhouse gases (GHG), thus contributing to climate change. Currently only few GHG emission data from composting facilities are available. The dynamic and diffuse nature of GHG production and emission from different composting systems challenge the quantification of these. 2. GHG measuring project, Definitions Between 2006 and 2011 GHG emissions of about thirty different composting plants were analyzed in a research project founded by the German Federal Environmental Agency (Umweltbundesamt). All plants were continuously measured several times in different seasons and over a period of at least one week; parameters: TOC (Total Organic Carbon, continuous FID method), CH 4 and N 2 O (continuous NDIR method), NH 3 (discontinuous absorption in H 2 SO 4 ). The representative sampling was complex and laborious because of different types of emission sources: active point (stack), active area (biofilter) and passive area (windrow surface). Large compartments of biofilters were temporary capsulated by thin foil, open windrows were capsulated by large wind tunnel of 10 meters length (Figure 1), samplings in pipes or from stacks were done easily like a typical point source method (Figure 2). 1. táblázat: A vizsgált telepek és a telepeken alkalmazott módszerek összefoglalása Biohulladék 9

10 általános general Goals of the research project carried out: Identification of relevant emission sources, Quantification the GHG emissions, Summarize all emission sources with respect to the plant throughput (= emission factor), Emission control and mitigation of GHG, Guideline and recommendations into the process management for operators. 3. Emission factors and discussion First of all it is obvious that most emissions various in a very wide range. The emissions depend on input material: substrate (bio, garden, yard, kitchen, sludge) and season, C:N ratio, water content, structure and porosity. And the emissions depend on process conditions seriously: oxygen saturation, temperature, ph-value. So it is very important to regulate the right process by mixture and homogenization of input materials, dimensions of rotting piles, anaerobic potential in case of digester output, active aeration for aerobic milieu, turning and watering. Plant Abbreviation Steps and Types of composting plants No. 1 Anl + Aufb material delivery + pre-processing 2 KOA g (FrischK) In-vessel composting (fresh compost) 3 KOA g (FertigK) In-vessel composting (finished compost) 4 KOA tg (FertigK) In-vessel + open composting (finished compost) 5 KOA sm Membrane cover composting, aerated 6 KOA o (Bio+Grün) open windrow (bio + garden) 7 KOA o (Grün) open windrow (garden) 8 VA anaerobic digestion 9 VA + NR g anaerobic digestion + in-vessel curing 10 VA + NR o anaerobic digestion + open curing Table 1: Steps and Types of composting plants, considered in figures The emission of GHG like methane and nitrous oxide could be minimized only in the biological process of degradation. Methane occurs under anaerobic conditions (high temperature, no oxygen, high water content). Nitrous oxide is produced by nitrification (NH 4 + g N 2 O - g NO 3 -) especially in the curing phase under temperature < 45 C. In all biological systems methane is minimized by sufficient aeration, best done with positive aeration and smart geometric dimensions, e.g. easily performed by cover systems. In all biological systems nitrous oxide is reduced by high C:N value > 25 and temperature > 45 C in the curing phase. In all biological systems ammonia emissions are reduced by high C:N value < 25, low phvalue < 7 and low temperature < 60 C. Plant [8] is equipped with a thermal drying for the digestate, therefore ammonia emissions are on that high level of 10 kg/mg input. In biofilters NH3 is absorbed and mineralized around 60 %, but formation of secondary N 2 O is negative. For AD systems aerobization and in-vessel curing with active aeration is recommended. All storage tanks with anaerobic liquid and 6. ábra: Szén-dioxid egyenérték (CO 2eq.) kibocsátási faktorok: átlag és tartomány / Figure 6: Carbon dioxide equivalents (CO 2eq.) means and ranges 7. ábra: Metán (CH 4 ) kibocsátási faktorok: középérték és tartomány / Figure 7: Methane (CH 4 ) emission factors medians and ranges 8. ábra: Nitrogén-oxid (N 2 O) kibocsátási faktorok: középérték és tartomány / Figure 8: Nitrous oxide (N 2 O) emission factors medians and ranges 9. ábra: Ammónia (NH 3 ) kibocsátási faktorok: középérték és tartomány / Figure 9: Ammonia (NH 3 ) emission factors medians and ranges 10. ábra: Szén-dioxid egyenérték (CO 2eq. ) kibocsátási faktorok: középérték és tartomány / Figure 10:Carbon dioxide equivalents (CO 2eq. ) medians and ranges A kutatási projekt a következő célokat tűzte ki: A meghatározó kibocsátási források azonosítása; Az ÜHG kibocsátások mennyiségi meghatározása; A kibocsátási források összefoglalása a telep teljesítményének függvényében (= emissziós/kibocsátási faktor); A kibocsátások csökkentése és semlegesítése; A komposzttelepek működtetői számára iránymutatás és ajánlások megfogalmazása. 3. Kibocsátási faktorok, az eredmények tárgyalása Egyértelmű, hogy a kibocsátások értéke különböző faktorok következtében igen nagy váltakozást mutat. A kibocsátások mértékét meghatározza az input anyag összetétele: az, hogy milyen szubsztrátról van szó (bio-, kerti, udvari, konyhai hulladék, vagy szennyvíz iszap), milyen évszakban keletkezett, milyen a C/N arány, a víztartalom, a szerkezet és a porozitás. Ezen felül a kibocsátások mértékét a folyamat során fennálló körülmények is igen nagy mértékben befolyásolják: az oxigéntelítettség, a hőmérséklet, valamint a ph érték. Ezért nagyon fontos a megfelelő folyamat kialakítása azzal, hogy megfelelően keverik és homogenizálják az input anyagot, fontos az érlelő prizmák mérete, az anaerob potenciál abban az esetben, ha rothasztót használnak, aerob környezetben pedig a levegőztetés, forgatás és nedvesítés. Az olyan ÜHG-k kibocsátását, mint a metán és a nitrogén-oxid, csak a lebomlás biológiai folyamata során lehet minimalizálni. A metán anae- 10 Biohulladék

11 általános general 11. ábra: A biofilterek hatásfoka VOC, CH 4, nem metán VOC, NH 3, N 2 O, CO 2eq. esetén / Figure 11: Biofilter efficiency factors for VOC, CH 4, NonMethaneVOC, NH 3, N 2 O, CO 2eq. rob körülmények között keletkezik (magas hőmérséklet, magas nedvességtartalom, valamint oxigénmentes állapot). A nitrogén-oxid pedig a nitrifikáció folyamata során termelődik (NH 4 + NO 2 - NO 3 - ), különösen az érlelési szakasz alatt, amikor a hőmérséklet alacsonyabb mint 45 C. Biológiai rendszerekben a metán mennyiségét a megfelelő levegőztetés biztosításával lehet csökkenteni, amit pozitív levegőztetéssel és a célnak megfelelő méretezéssel lehet leginkább megoldani. Erre alkalmasak például a különböző takaró rendszerek. A nitrogén-oxid mennyisége a biológiai rendszerekben a magas C/N arány (>25), valamint 45 C-nál magasabb hőmérséklet mellett csökken az utóérési szakaszban. Biológiai rendszerekben a kibocsátott ammónia mennyisége magas C/N arány (>25), alacsony ph érték (<7) és alacsony hőmérséklet (<60 C) mellett csökken. A [8] számú telepen a fermentált anyagot termikus szárítóval kezelik, ezért az ammónia kibocsátás magas szinten van, 10 kg/mg. A biofilterekben az ammónia megkötődik és kb. 60%-a mineralizálódik, de a másodlagos N 2 O keletkezése negatív. Anaerob lebontó rendszerekhez aerobizáció és zárt rendszerű utóérlelés ajánlott aktív levegőztetéssel. Az anaerob folyadékok és a reaktív technológiai víz tárolására szolgáló tartályoknak zártnak kell lenniük úgy, hogy közben a biogáz termelő rendszerhez vannak csatlakoztatva. Annak érdekében, hogy a magas ammónia kibocsátást csökkentsük, savas gázmosót kell a biofilter elé iktatni. A metán és nitrogén-oxid kibocsátást további kezeléssel nem lehet csökkenteni. A magas ph érték (>7) és magas hőmérséklet (>45 C) hatására az ammónia-kibocsátás emelkedik. Az alacsony C/N arány (<17) mind az ammónia, mind pedig a nitrogén-oxid kibocsátását csökkenti. A savas gázmosó beiktatása a rendszerbe hasznos, és bizonyos esetekben amikor az anaerob lebontás után komposztálás történik az ammónia megkötésére a bioszűrés előtt szükség is van. Segít csökkenteni a zavaró N-vegyületek felhalmozódását, valamint azt, hogy a biofilterekben ne keletkezzen újra nitrogén-oxid. A gázmosóban általában kénsavat használnak, a folyamat végterméke pedig ammónium-szulfát, amelyet műtrágyaként lehet hasznosítani. A biofilterek működtetése során a megfelelő méretezés és karbantartás hiánya nagyon súlyos problémát jelenthet. A lebontás hatékonysága annak függvényében változik, hogy a hul ladék gáz milyen szerves összetevőket tartalmaz. Ezért indokolt lenne a kibocsátások csökkentése során az illékony szerves vegyületek (VOC) és a metán leválasztására külön figyelmet fordítani. A metán biológiai lebonthatósága a biológiai hulladékkezelésből származó különböző nem metán illékony szerves vegyületek (NMVOC) keverékének 90%-os lebonthatóságához hasonlítva nagyon alacsony (átlagosan 10%). Az ammónia biofilterekben történő lebontása eredményeként nagy mértékben növekszik a nitrogén-oxid mennyisége a tisztított gázban. Ez az oka a magas ammónium tartalmú biofilterek negatív ÜHG hatékonyságának (CO 2 eq.) (11. ábra). 4. Következtetések és összefoglalás A Német Szövetségi Környezetvédelmi Hivatal K+F projektjét megvalósító Gewitra vállalat különböző típusú nyitott rendszerű prizmás, zárt rendszerű és anaerob lebontást is alkalmazó nagyméretű, biohulladékokat kezelő komposzttelepek gázhalmazállapotú kibocsátásait vizsgálta. A projekt során VOC (FID), CH 4, NH 3 és N 2 O kibocsátások szabályozására vonatkozó adatokat gyűjtöttek. Ezen felül kibocsátási faktorokat és CO 2 egyenértékeket is fognak reactive process water should not be open but connected to the biogas system. To reduce high ammonia emissions it is necessary to have acid scrubber before biofilter. Additional exhaust treatment cannot reduce GHG methane and nitrous oxide. High ph level > 7 and high temperature > 45 C lead to rising ammonia emissions. Low C:N ratio < 17 supports both, decreasing ammonia and nitrous oxide emissions. Acid scrubbers are useful and sometimes in case of composting after AD necessary to absorb ammonia before biofilter. It helps to reduce disturbing the accumulation of N-compounds and the new formation of nitrous oxide in biofilters. Normally sulfuric acid is used and the product is ammonium sulfate that could be used as fertilizer. Deficiencies in dimensioning and missing maintenance cause major problems in biofilter operation. Efficiency of degradation is different depending on the organic substances in the waste gas, so it may be reasonable to differ emission control of VOC (Volatile Organic Compounds) into nonmethane VOC + methane. The biodegradability of methane is very low (mean value 10 %) compared to the mixture of various NMVOC from biological waste treatment with a high rate (mean value 90 %). The degradation of ammonia in biofilter results in high increase rate of nitrous oxide in the clean gas. This is the reason for negative GHG efficiency (CO 2 eq.) of biofilters with high ammonia load (Figure 11). 4. Conclusions and summary Gewitra company carried out R&D project of the German federal environmental agency (UBA) on determining gaseous emissions from different types of large scale treatment plants for bio waste in Germany: open windrow, in-vessel systems and composting plants with integrated anaerobic digestion step. Measurement data of emission control are VOC (FID), CH 4, NH 3 and N 2 O; emission factors and CO 2 - Equivalents (CH4 factor GWP 25, N 2 O factor GWP 298) will be calculated as well. Arrangements to optimise/minimise process emissions to air are Guidelines: Good practice of composting. They are well known by operators but sometimes superior necessities swing a decision. On principle for a well done process the material characteristics should have structure (high porosity) and water content of max %, the C/N ratio should be to avoid ammonia and nitrous oxide emissions. Important process parameters are water content: %, O2-supply, turning cycles (intensive phase 1 2 times per week, phase of declining activity 0.5 times per week). Windrow profile: height max m (positive aeration), height max m (passive aeration), best available technology must be decided case-by-case. Depending on the rotting milieu there is an opposed formation of CH4 (anaerobic) and Biohulladék 11

12 si potenciál (GWP) értéke 25; az N 2 O globális felmelegedési potenciál értéke 298. A folyamat során keletkező kibocsátások optimalizációját/minimalizálását A komposztálás jó gyakorlata című iránymutatás tartalmazza. A telepvezetők jól ismerik ezt, de bizonyos esetekben egyes különleges körülmények felülírhatják az iránymutatásban megfogalmazottakat. Az alapelvek szerint egy jól kivitelezett folyamathoz strukturált (magas porozitású) anyag szükséges, max % nedvességtartalommal és közötti C/N aránnyal annak érdekében, hogy elkerüljék az ammónia és nitrogén-oxid kibocsátást. A fontosabb folyamat-paraméterek a következők: 50-60% közötti nedvességtartalom, O 2 utánpótlás, és a forgatás gyakorisága (az intenzív érési szakasz alatt hetente 1-2 alkalommal, utána pedig hetente 0,5 alkalommal). A prizma profilja: max. 2,50 m magas (pozitív levegőztetés esetén), vagy max. 1,50 m magas (passzív levegőztetés esetén). A legjobb elérhető technológiával kapcsolatban mindig az adott helyzet figyelembe vételével kell döntést hozni. A lebomlás körülményeitől függően CH 4 (anaerob) vagy N 2 O (aerob) keletkezik a biológiai folyamat során. Az alapelv az, hogy a CH 4 és N 2 O kibocsátást a megfelelő anyagjellemzők és folyamat-paraméterek kialakításával kell minimalizálni az aerob kezelés teljes időszakára vonatkozóan. A kibocsátott gázban a CH 4 és N 2 O mennyiségét ugyanis nem lehet már további csővégi technológiával, például gázmosóval vagy biofilterrel csökkenteni. Megvizsgálták, hogy a gázmosó ill. a biofilter csökkenti-e a CH 4 és az N 2 O mennyiségét. A metán (CH 4 ) mennyisége a kibocsátott gázban kevesebb, mint 10%-kal csökkent megfelelő légterhelés > 50 m 3 /m 3 h mellett. Az N 2 O esetében egyáltalán nem tapasztalható csökkenés, hanem inkább növekedés a biofilterben található NH 3 miatt. Jól működő biofilterek használatakor és megfelelő (azaz < 100 m 3 /m 3 h) légterhelés mellett a nem metán illékony szerves vegyületek (NMVOC) esetén általában nagy mértékű csökkenés (~ 90%) tapasztalható a könnyen lebomló vegyüleáltalános general Source: Dr.-Ing. Carsten Cuhls: Composting and Fermentation of Biowaste Contribution to reduce Greenhouse Gases IRRC International Recycling and Recovery Congress, September 2012, Berlin számolni (a CH N 2 O (aerobic) within the biological process. It 4 globális felmelegedé- tek mennyiségében. Az ammónia (NH 3 ) lebomlási aránya a biofilterekben 60%, is a principle that minimisation of the CH 4 and N 2 O emissions to air is the result of the right az újonnan keletkező N 2 O és NO 2 függvényében, miközben csökken a ph ér- material characteristics and the right process parameters for the entire time of aerobic treatment. Because there is no end-of-pipe ték a nitrifikáció következtében, és NH 4 halmozódik fel. A savas gázmosóban technology to reduce CH 4 and N 2 O in exhaust (H 2 SO 4 ), amelyre az esetek többségében szükség van az anaerob fázis után, gas treatment, like scrubber and biofilter. Arrangements for the emission control with kicsapódik az NH acid scrubber and biofilter are shown to the 3 több, mint 90%-a. components. For methane (CH 4 ) there is only A gázmosóban keletkező ammónium very less < 10 % in biofilters at suitable air szulfátot műtrágyaként lehet hasznosítani loads > 50 m 3 /m 3 h. For N 2 O there is no reduction, but rather new generation due to a mezőgazdaságban. A komposztálás gyakorlatban tapasztalt kibocsátási faktorai a következők: NH 3 degradation in biofilter. For nonmethane Volatile Organic Compounds (NMVOC) CH there are normally good reductions of easily 4 : alacsony g/mg átlagos: 250 1,000 g/mg degradable compounds (~ 90 %) at well operating biofilters and suitable air loads < 100 magas: 1,200 1,800 g/mg m 3 /m 3 h. Ammonia (NH 3 ) has deposition N 2 O: bioszűrés előtt: ~50 g/mg rate 60 % in biofilters, accordingly to new generation of N 2 O and NO, declining ph bioszűrés után a tisztított gázban: ~100 g/mg value -as a result of nitrification-reinforces NH 3 : bioszűrés előtt: ~200 g/mg accumulating NH 4. Acid scrubber (H2SO 4 ) bioszűrés után a tisztított precipitates NH 3 > 90 %, mostly necessary gázban: ~20 g/mg after anaerobic step. Ammonium sulfate from acid scrubbers could be used as fertilizer in agriculture. Emission factors from composting in practice: CH 4 low: g/mg average: 250 A keletkező CH 4, N 2 O és NH 3 kibocsátott mennyisége anaerob erjesztés során magasabb lehet, mint a komposztálás 1,000 g/mg high: 1,200 1,800 g/mg során keletkezett mennyiség. N 2 O before biofilter: ~50 g/mg clean gas after A biohulladék biológiai kezelése során biofilter: ~100 g/mg keletkezett gázokra (CH NH 3 before biofilter: ~200 g/mg clean gas after 4 és N 2 O) vonatkozó CO 2eq. adatok a következők: a biofilter: ~20 g/mg Emissions of CH 4, N 2 O and NH 3 from még tisztítatlan gáz esetében anaerobic digestion could be higher than from ~ kg/mg, a tisztított gáz esetében composting. pedig (a bioszűrés után) CO 2 -Equivalent (data from CH 4, N 2 O) from ~ kg/mg. A komposztálással/erjesztéssel történő kezelés esetén a CH biological treatment of bio waste is in the waste gas ~ kg/mg and in the clean gas 4 - re, N after biofilter ~ kg/mg. The estimated 2 O-ra és NH 3 -ra vonatkozó becsült specific contingent for CH 4, N 2 O and NH fajlagos kontingens alacsony (a teljes 3 from composting/digestion is rather low nemzeti kibocsátás < 0,5 %-a). (< 0.5% of total national emission). Forrás: Dr.-Ing. Carsten Cuhls: Composting and Fermentation of Biowaste Contribution to reduce Greenhouse Gases IRRC International Recycling and Recovery Congress, September 2012, Berlin 12 Biohulladék

13 biomassza BIOMASS Dr. Gyuricza Csaba Szent István Egyetem Energiaültetvények létesítése: ültetési alapanyag és telepítés A fás szárú energianövények termesztésének egyik a hagyományos szántóföldi növényektől eltérő sajátossága a szaporítóanyag formája és a telepítés módja. Az ültetvények létesítésének időpontja többnyire tavasszal van, azonban a felkészülést a telepítésre már az előző év őszén, illetve a tél folyamán meg kell kezdeni a szaporítóanyag kiválasztásával, levágatásával, esetleges előkészítésével. A fás szárú energianövények termesztését és felhasználását bemutató sorozatunkban ezúttal az ültetési alapanyagokat és a telepítés módszereit mutatjuk be. Ültetési alapanyag A fás szárú energiaültetvények létesítéséhez kizárólag a fajtatulajdonos vagy engedélyes termelő által központi vagy üzemi törzsültetvényen előállított minősített szaporítóanyagot lehet felhasználni. Az energetikai faültetvények létrehozása telepítési engedélyhez kötött, amely megszerzésének feltétele a szaporítóanyag eredetét bizonyító fajtatulajdonosi igazolás. A csemetének minden esetben egészségesnek, sérülésmentesnek kell lennie. Az energiaültetvények létesítésére különböző típusú szaporítóanyagok használhatók fel. Fűz és nyár fajok telepítése esetén leggyakrabban a cm hosszúságú gyökér nélküli, egyéves hajtásokról származó simadugványokat (1. kép) használják. Egyes ültetőgépek lehetővé teszik a hosszabb dugványokkal (30-35 cm) történő telepítést is, ezeket elsősorban nyár fajtáknál alkalmazzák. A simadugványokkal szembeni minőségi követelmény, hogy átmérője érje el legalább az 1 cm-t, az ennél vékonyabb dugványok a talajba helyezés során sérülhetnek, gépi és kézi telepítésnél egyaránt könnyen eltörnek. A dugványok egyenes, görbülésmentes hajtásokról származzanak, ellenkező esetben szintén nagy lehet a törésveszély. Biohulladék 13

14 biomassza BIOMASS Dr. Csaba Gyuricza, Szent István University Creation of Energy Plantations: Planting Materials and the Planting Process One of the features differentiating it from traditional arable land plantations - of woody energy plant production is the form of the propagation material and the method of planting. Plantations are usually created in spring; however, the preparation must be started in autumn or winter of the previous year by selecting, cutting and possibly preparing the propagation material. Within our series on woody energy plant production and utilization, this time planting materials and planting methods will be introduced. Planting materials For the creation of woody energy plantations certified quality propagation material must be used and this material must be produced in central or industrial stock nurseries by the species owner or a certified producer. The creation of energy tree plantations requires a plantation permission, which can only be obtained with the species owner s certificate verifying the origin of the propagation material. Saplings must always be healthy and free from damage. There are a number of different propagation materials that can be used to create energy plantations. For the plantation of willow and poplar species most frequently cm long, root-free plain cuttings (Picture 1) are used that come from one-year-old plants. Certain planting machines can also work with longer shoots (30-35 cm); however, they are normally used for poplar species. A quality requirement of plain cuttings is that their diameter must be minimum 1 cm as cuttings thinner than that may be damaged when placed into the soil and can also easily break whether planting is carried out with machines or manually. The cuttings must originate from straight plants without bends; otherwise they can also break easily. Another method for the creation of energy tree plantations is propagation with stake shoots (Picture 2). Stake shoots are 1 to 4 meters long, root-free planting materials cut from one-year or a few-year-old (usually 2, maximum 3-year-old) plants. In this case the diameter of the cutting is between 1 and 5 cm depending on the age and size of the cutting. The length of one-yearold stake shoots (also called long shoots) is usually not longer than 2 to 2.5 m while the length of a stake shoot cut from traditional, few-year-old Az energetikai faültetvények létesítésének másik módszere a karódugványokkal történő szaporítás (2. kép). A karódugvány 1-4 méter hosszúságú gyökér nélküli, egyéves vagy többéves (általában két, legfeljebb három éves) növényi részekből vágott ültetési alapanyagot jelent. Ebben az esetben a dugvány átmérője 1-5 cm között változhat a dugvány korától és méretétől függően. Az egyéves karódugvány (hosszú dugványnak is nevezik) hosszmérete általában nem haladja meg a 2-2,5 métert, ugyanakkor a hagyományos többéves növényi részekből vágott karódugvány mérete elérheti a 4 méter hosszúságot is. A dugványok végződhetnek csúcsrügyben (egyéves hajtások), ugyanakkor a többéves növényi részből vágott karódugványok többnyire fejezettek. A nagy területen létesítendő energiaültetvényekhez általában a simadugvány használatos, ugyanakkor speciális esetekben a karódugvány használata is szóba jöhet. Csalitos, nehezen művelhető termőhelyen a talaj előkészítése nélkül speciális fúróval készített ültetőgödörbe akár cm mélységbe is behelyezhető a szapoítóanyag (3. kép). Ugyanezen módszerrel ár- és belvíz által veszélyeztetett termőhelyeken, rekultivációs területeken létesíthető energiaültetvény karódugványokból. Ez a módszer lényegesen drágább, munkaigényesebb, mint a simadugvánnyal történő telepítés, ugyanakkor talajelőkészítés nélkül is alkalmazható, a gyomszabályozás kisebb költséggel, kevesebb növényvédőszer felhasználásával oldható meg, a növekvő hajtásokat kevésbé fenyegeti a növénysorokban fejlődő gyomnövények víz- és fénykonkurenciája, időszakos ár- és belvíz borításra kevésbé érzékeny. Az akác esetében egyéves, jól meggyökeresedett cm magas magágyi csemetéket alkalmaznak. Sok esetben közvetlenül a telepítés előtt cm hosszúságúra vágják vissza a gyökeres növényeket. Mivel az akác gyökérsarjakat fejleszt, ezért a telepítés történhet a nemesített fajtákból származó gyökérdugványokkal is. Szaporítóanyag tárolása A vesszők levágása a vegetációs időszakon kívül, a növény lombmentes állapotában történik. Dugvány előállítására csak az egyenes, egészséges, sérülésmentes kérgű növényi részek használhatók fel. A törzsültetvényről a több méter hosszúságú vesszőket fűrésszel vágják le, amely során ügyelni kell arra, hogy a vágás felszíne roncsolásmentes legyen. Ezt követően történik meg a dugványok méretre vágása speciális körfűrésszel vagy ollóval. A dugványokat kötegelve vagy ládákba helyezve (4. kép) -2-4 C-ra hűtött helyiségben tárolják, majd a telepítés előtt a felhasználás helyére szállítják. Nagyon fontos, hogy a tárolás során egyenletesen alacsony hőmérsékletet lehessen biztosítani, mert ellenkező esetben a nedvkeringés 1. kép: Fűz és nyár ültetvény létesítése leggyakrabban simadugványokkal történik / Picture 1: Willow and poplar plantations are usually created using plain cuttings Folytatás a 31. oldalon 14 Biohulladék

15 tudományos melléklet Scientific section A komposzt érettség vizsgálata forróvizes extrakcióval (HWP) Kovács Dénes PhD hallgató, Kiss Zsolt László MSc hallgató, Gulyás Miklós PhD hallgató, és Dr. Füleky György egyetemi tanár Szent István Egyetem, Környezettudományi Intézet, Talajtani és Agrokémiai Tanszék, Gödöllő Bevezetés A komposztálás napjainkban reneszánszát éli egyrészt azért, mert a fogyasztói társadalmakban termelődő hulladékhegyek több mint egyharmad része szerves-anyag, másrészt talajaink degradációja nagyobb mennyiségű szerves-trágya felhasználását teszi szükségessé. A szerves hulladékok komposztálása alapvető fontosságú hulladékkezelési eljárás, ami dinamikusan terjed világszerte, így hazánkban is. Számos komposztálási technológia áll rendelkezésre és sok komposztáló telep működik már napjainkban. Nem elegendő azonban csak véghezvinni a komposztálás folyamatát, de nagy hangsúlyt kell helyezni a minőség biztosítására is. A felhasználás és a környezet szempontjából döntő minőségi tényező a komposzt érettségének meghatározása, ami jelen dolgozat tárgyát is képezi. Munkánk során arra kívántunk választ kapni, hogy nyomon követhető-e a komposzt érettségének alakulása forróvizes extrakciós (HWP) módszer segítségével. Irodalmi áttekintés A komposzt érettség meghatározására a szerves-anyag átalakulás számos fizikai, kémiai, biológiai, biokémiai és humifikációs tulajdonsága alkalmas. Mindezek közül a vízoldható szerves-anyag a legfontosabb, hiszen ez a frakció vesz részt a legtöbb biokémiai folyamatban. A szerves-anyag átalakulás mértéke és a vízoldható szerves vegyületek képződése nyilván függvénye a kiindulási anyagok minőségének is. Ez a frakció elsősorban cukrokat, kis molekulájú szénhidrátokat, aminosavakat, kis molekulájú fehérjéket, fenolokat és szerves savakat tartalmaz. Korábbi vizsgálatok bebizonyították, hogy a komposztálás során a szerves-anyag mikrobiológiai bontása és az egyszerű szerves molekulákból humuszanyagok szintézise egyidejűleg megy végbe. (Bernal et al, 1998, Sanchez-Mundero et al, 2001). A legfontosabbnak a vízoldható szerves szén mennyiségének a változását tartották, ami rendkívül gyorsan csökken a komposztálási folyamat során. Hasonló tendenciát tapasztalt Füleky (2010) is a forróvíz oldható szerves széntartalom esetén. Érettnek azt a komposztot találták, ahol a vízoldható szerves szén mennyisége kisebb volt 0,5-1,7 %-nál. Benito M. et al, (2009) szerint ez az érték nagymértékben függ a kiindulási anyagok minőségétől is. A vízoldható széntartalom azonban Sellami F. et al (2008) szerint kismértékben fluktálhat is a komposztálás során a mikrobiológiai aktivitás változásának hatására. Megállapítják emellett, hogy a fenti határértékek esetén a komposztálandó anyagok átalakulása során nagyfokú humifikáció állt be. A komposzt érettség vízoldható széntartalom mérése alapján történő meghatározásának egyik legjobb jelzője a 254 nm-nél mért UV abszorbancia és a mért vízoldható széntartalom hányadosa a fajlagos UV abszorbancia (SUVA 254 ), amely egyben a képződött szerves-anyag aromás jellegének jelzője is. Said-Pollicino D. et al. (2007) kimutatták, hogy a vizsgált komposzt fajlagos UV abszorbanciája a komposztálás 28. napjáig állandó volt, majd hirtelen megnövekedett 0,97 Lmg -1 m -1 értékről 1,77 és 3,02 Lmg - 1 m -1 értékre a komposztálás 90. illetve 250. napjára. A fajlagos UV abszorbanciát tehát az aromás jelleg, vagyis a nagyfokú humifikáció jelzésére, egyúttal az érettség meghatározására tartották alkalmasnak. A vízoldható széntartalom mellett fontos jelzője az érettségnek az ammónia (ammónium) tartalom is, hiszen az éretlen komposzt jelentős mennyiségű ammóniát tartalmaz, míg az érett komposztban mennyisége nagymértékben lecsökken és nitráttá alakul. Bernal et al. (1998) szerint az érett komposztokban az ammónium-n/nitrát-n arány 0,16 vagy ennél kisebb érték. Anyag és módszer A komposztmintákon átengedett forró víz segítségével oldottuk ki 10, egyenként 100 cm 3 -es frakcióban a meghatározni kívánt elemeket. (Füleky és Czinkota 1993). Az abszorbanciát mindig az első HWP frakcióban mértük 254 nm-nél. A HWP-oldható széntartalmat az összes frakcióban meghatároztuk kénsavas roncsolással és ezek összegeként adtuk meg a HWP-C értékeket. A SUVA 254 fajlagos UV abszorbanciát az abszorbancia és a vízoldható széntartalom hányadosaként kaptuk meg. A minták összes-c tartalmát izzítási veszteség értékből, az összes N, P és K tartalmat kénsavas roncsolással tártuk fel és vízgőzdesztilláció, spektrofotometriás mérés, illetve lángfotométer segítségével határoztuk meg. A HWP-oldható ammónium-n tartalmat szintén vízgőzdesztilláció során határoztuk meg. Eredmények Az összes széntartalom a kezdeti 36 %-ról egy hét alatt a felére csökkent (18 %), hiszen ez idő alatt ment végbe a termofil fázisa a komposztálásnak. Hasonló jelentős csökkenés következett be a forróvízoldható széntartalomban (HWP-C) is (1. táblázat). A forróvíz oldható C tartalom 0. és 42. napon mért mennyisége az 1. ábrán látható, ahol a mérési adatokra kinetikailag elsőrendű függvényt illesztettünk konstans taggal kiegészítve. 1. ábra: Komposztok forróvíz oldható C mennyiségének alakulása a komposztálás kezdetén (0. nap) és végén (42. nap) Biohulladék 15

16 tudományos melléklet Scientific section A 254 nm-nél mért abszorbancia-érték ez alatt 7,15-ről 5,78-ra csökkent, jó összhangban az összes-c tartalom és a HWP-oldható széntartalom változásával. A fajlagos UV abszorbancia a két utóbbi paraméter hányadosa, a kezdeti viszonylag nagy értékről (1,67) tovább növekedett az első hét során. A kezdeti nagy SUVA 254 arra utal, hogy a komposztáláshoz felhasznált zöldhulladék bomlása már a komposztálás beindítása előtt megkezdődött. Said-Pollicino D. et al. (2007) vizsgálatai szerint is kezdetben a SUVA értéke 0,97 volt és a komposztálás végére, érettség esetén érte el a 3,02-es értéket. A komposztálás további szakaszában az összes-c tartalom a 7. napon mért 18 % körül maradt. A HWP oldható C-tartalom jól jelezte az érettség kialakulását, hiszen értéke a 28. napig mg/kg C-érték körül mozgott, ekkor azonban értéke hirtelen lecsökkent a felére (5727 mg/kg C), ami a komposztálás további időszakában már nem változott érdemben. Az összes széntartalom és a forróvíz oldható C-tartalom szoros összefüggését a 2. ábra mutatja. 3. ábra: Komposztok forróvíz oldható NH 4 -N mennyiségének alakulása a komposztálás kezdetén (0. nap) és végén (42. nap) Nagy ugrás (csökkenés) a 14. napon és a 28. napon volt, amikor is mindkét alkalommal a felére csökkent le az ammónium-n tartalom (2. táblázat). A minták összes N, P és K tartalma is a 2. táblázatban található. Mindhárom tápelem mennyisége jelentősen lecsökkent a komposztálás során a kezdeti értékről. Az összes-p tartalom a 21. napon érte el a minimumát, az összes-k tartalom értéke viszont a hetedik naptól állandónak tekinthető. 2. ábra: A komposzt minták Összes-C és HWP-C tartalmának összefüggése A 254 nm-nél mért abszorbancia a kezdeti 7,15 értékről a komposztálás során folyamatosan csökkent, leginkább a HWP-C tartalommal jó összefüggésben. A fajlagos abszorbancia (SUVA) értéke pedig az irodalmi megfigyelésekkel összhangban fokozatosan növekedett, jelezve a képződő szerves szénvegyületek aromás jellegének növekedését (1. táblázat). minta HWP NH 4 -N Összes-N Összes-P Összes-K (nap) (mg/kg) (%) (%) (%) ,21 0,71 0, ,87 0,46 0, ,69 0,52 0, ,44 0,39 0, ,14 0,45 0, ,74 0,51 0, ,65 0,63 0,25 2. táblázat: HWP-N, P, K tartalom változása a komposztálás során Az összes N-tartalom és az ammónium-n mennyiségének összefüggése a 4. ábrán látható. minta Összes-C HWP C Abszorbancia SUVA 254 (nap) (%) (mg/kg) 254 nm (Lmg -1 m -1 ) ,15 1, ,78 1, ,11 2, ,11 2, ,53 2, ,68 2, ,10 2,92 1. táblázat: A C-tartalom változása a komposztálás során A komposzt érettség jellemzésére szintén alkalmas ammónium-n tartalom a kezdeti 1949 mg/kg értékről a komposztálás 42. napjára 350 mg/kg értékre csökkent le, szintén jelezve az érettség elérését. A forróvíz oldható NH 4 -N tartalom 0. és 42. napon mért mennyisége a 3. ábrán látható, a HWP-C tartalomhoz hasonló függvény illesztés esetén. 4. ábra: A komposzt minták Összes-N és HWP-NH 4 -N tartalmának összefüggése Következtetések A nemzetközi irodalommal megegyezően a komposztok vízoldható széntartalma jó jelzője a komposztok érettségének. Az általunk bevezetett forróvizes perkolációs módszer (HWP) által kioldott széntartalom segítségével nyomon követhető a komposztérés folyamata. A HWP-oldható C tartalom jelentős lecsökkenése mellett a 254 nm-nél mért abszorbancia csökkenése, valamint a fajlagos abszorbancia (SUVA 254 ) növekedése is jó jelzője az érés folyamatának. Nemcsak a HWP-C, de a HWP által kioldott ammónium-n mennyisége is szoros kapcsolatban van a komposzt érésével, és mennyisége jelentősen lecsökken a komposztérettség elérésekor. 16 Biohulladék

17 tudományos melléklet Scientific section Irodalmi hivatkozások Benito M., Masaguer A., Moliner A., Hontoria C., Almorox J. (2009): Dynamics of puring waste and spent horse litter co-composting as determined by chemical parameters. Bioresource Technology, 100 (1), pp. Bernal M. P., Paredes C., Sanchez-Monedero M. A., Cegarra J. (1998): Maturity and stability parameters of composts prepared with a wide range of organic wastes. Bioresource Technology pp. Füleky Gy. Czinkota I. (1993): Hot Water Percolation (HWP): - A New Rapid Soil Extraction Method. Plant and Soil, 157, pp. Füleky Gy. (2010): Hot-water carbon extracted with Hot Water Percolation (HWP) the indicator of compost maturity stages, XV Meeting of the International Humic Substances Society, Proceedings Vol 2, pp. Mathur S. P., Owen G., Dinel H., Schnitzer M. (1993): Determination of Compost Biomaturity. I. Literature Review. Biological agriculture and Horticulture, Vol. 10, pp. Said-Pollicino D., Kaiser K., Guggenberg G., Gigliotti G. (2007): Changes in the chemical composition of water-extractable organic matter during composting: Distribution between stable and labile organic matter pools. Chemosphere, Vol. 66. (11.) pp. Sanchez-Monedero M. A., Roig A., Bernal M. P. (2001): The watersoluble organic fraction and its relationship to the degree of maturity of organic matter during composting. ORBIT Journal 01/2001. Sellami F., Hachicha S., Chtourou M., Medhioub K., Ammar E. (2008): Maturity assessment of composted olive mill wastes using UV spectra and humification parameters. Bioresource Technology, 99 (15) pp. Summary Examining compost maturity using hot water percolation In line with current literature, the water soluble carbon content of composts is a good indicator of their maturity. The method of hot water percolation (HWP) introduced by us allows for the maturation process to be monitored through examining dissolved carbon content. Just like the decrease in HWP-dissolved organic C content, decrease in absorbance measured at 254 nm as well as increase in specific absorbance (SUVA 254 ) are both good indicators of the maturation process. Not only HWP-C but also the amount of HWP dissolved ammonium-n is closely connected to the maturity of composts. Its amount decreases radically once the compost maturation process is completed. Biogázüzemi erjesztési maradékkal végzett kísérletek a mezőgazdasági felhasználás tükrében Gulyás Miklós 1 Dr. Szegi Tamás 1 Dr. Makádi Marianna 2 - Dr. Füleky György 1 1 Szent István Egyetem, Környezettudományi Intézet, Talajtani és Agrokémiai Tanszék, Gödöllő 2 Debreceni Egyetem AGTC KIT Nyíregyházi Kutató Intézet 1. Bevezetés Földünk fosszilis energiakészlete véges, a tartalékok hozzáférhetősége problémákat vet fel. Ezen anyagok használata energiahordozóként számos környezeti problémát vet fel, melyek térléptéke mára globális méretű. A problémakör megoldására tett politikai lépések hatására, az alternatív megoldások gyakorlati alkalmazása előtérbe került. A fosszilis készletekkel szemben a megújulók, jóval kisebb környezeti terhelést jelentenek, mindamellett folyamatos ellátást biztosíthatnak. Hazai viszonyainkat tekintve, a jövő meghatározó megújuló energiaforrása a biomassza lehet. Erre kínál alternatívát a biogáz előállítás is. EU-s irányelveknek való megfelelés következtében előtérbe került a mezőgazdasági biomasszára alapozott biogáz üzemek létesítése. A mezőgazdaságban és élelmiszeriparban évről-évre nagy mennyiségű trágya és egyéb hasznos melléktermék keletkezik, melynek megfelelő és biztonságos kezelése létfontosságú. A nemzetközi trendeket követve hazánkban is sorra épülnek a kisebb-nagyobb biogáz üzemek végére a mezőgazdasági biogázüzemek száma megközelítette a 30-at. Ezzel egyidőben számos új kérdés merült fel, mint például az erjesztési maradékok mezőgazdasági hasznosításának kérdésköre. Talajaink állapotának, termékenységének fenntartása, javítása, illetve talajvizeink minőségének megőrzése, továbbá egészséges, gazdaságos élelmiszertermelés, és a keletkező hulladékok mennyiségének csökkentése szükségszerű elengedhetetlen. Ezen indokok miatt meg kell ismernünk az erjesztési maradék talajbani viselkedését, hatását a talaj kémiai tulajdonságaira, tápanyag-ellátó képességére, szervesanyag tartalmára, mikrobiológiai tevékenységére. A fermentum a metán-, és hőtermeléssel foglalkozó biogáz üzemekben képződő melléktermék. A fermentációs technológiától függően a melléktermék folyékony vagy szilárd halmazállapotú lehet. Hazánkban a nedves technológiát alkalmazó üzemek terjedtek és várhatóan terjednek a jövőben is, ezért a folyékony állapotú fermentum, mint melléktermék, környezetbarát felhasználásának megoldása sürgető probléma. A fermentum kémhatása 7,8 és 8,7 között változott [1] [2] tehát a lúgos tartományba tartozik. Nitrogén, foszfor, kálium tartalomra vonatkozóan szintén nem lehet megadni konkrét értéket, mert az nagyban függ a felhasznált alapanyagtól is [2] [3] [4] [5] [6]. Az erjesztési maradék általában a komposztokhoz képest magasabb összes-n, P és K tartalommal rendelkezik [7]. A nitrogén általában %-ban ammónia formában van jelen. Szoros összefüggést figyeltek meg az ammónia illékonysága, a talaj kémhatása, a hőmérséklete és a talaj között. Ez a veszteség fontos a megfelelő mennyiségű fermetum kijuttatásában a Nitrát direktívában meghatározott, maximálisan kijuttatható N miatt, és a N csírázás csökkentő szerepe okán is. A fermentum tartalmazhat toxikus elemeket is, melyek leginkább az állati takarmányok adalékanyagaiból, az élelmiszeripari anyagokból, Biohulladék 17

18 tudományos melléklet Scientific section szennyvízből és szennyvíziszapból, zsírokból származhatnak [8]. A fermentáció során csökken a szerves szárazanyag- és a széntartalom [6]. Tambone és munkatársai (2009) nagy biológiai stabilitású aromás és alifás molekulákat találtak a fermentumban, de kisebb arányban található nehezen bontható széntartalmú anyag, mint a komposztban [1] ben Indiában a fermentlé laskagombára gyakorolt hatását vizsgálták. A kezelések hatására növekedett a kontrollhoz képest a laskagomba termésmennyisége. Fehérjetartalma növekedett miközben a szénhidrát tartalma csökkent. A gombában kimutatható tápanyagok mennyisége növekedett [9]. Észak-kínai üvegházas kísérletben sertés trágyát fermentáltak, és vizsgálták a termesztett uborka és paradicsom terméshozamot és C-vitamin tartalmát. Uborka esetében 18,4%-os termésnövekedést és 16,6%-os C-vitamin tartalomnövekedést értek el, míg paradicsom estében 17,8%, illetve 21,5% volt a növekedés a kontrollhoz képest [10]. A fermentlé szója jelzőnövény alá kijuttatását követően vizsgálták a talaj elemtartalmát. A talajoldat mérési eredményeiből kiderült, hogy nehézfémtartalma nem változott, a talaj foszfor, kálium és kén készlete szignifikánsan nőtt. Pozitív hatás volt, hogy az alumínium tartalom csökkent, és egyes mikroelemek koncentrációja növekedett. Negatív hatás a Zn tartalom csökkenése és a Na tartalom növekedése, ami hosszú távon hátrányos lehet [11]. A tenyészedényes, kisparcellás és üzemi kísérletekben a fermentlével, és egyéb talajjavító anyaggal kezelt területeken nőtt a növények termés mennyisége, nagyobbra nőttek a növények, javult a beltartalmi mutató [12] [13]. A fermentlé kezelés hatására növekedett a talajok össz. nitrogén tartalma a felsőbb rétegekben a vártnak megfelelően. A nitrát tartalom csökkenést mutatott a mélyebb talajrétegekben, jelezve, hogy a növények felvették a kijuttatott tápanyagot [14]. Munkánk célja, hogy az erjesztési maradék talajra és növényre gyakorolt hatását modellezzük tenyészedényes, majd szabadföldi kísérletekben. Bebizonyítsuk, hogy a keletkező fermentum nem jelent környezeti problémát. Körültekintő használatával talajaink állapota, termékenysége megőrizhető illetve javítható, ezáltal a termesztett növények mennyisége növelhető. A megszerzett ismeretek segítséget nyújtanak a jogi szabályozás megfogalmazásának és a jelenleg hulladékként számon tartott melléktermék értékes, tápanyagutánpótlásra alkalmas anyag lehet. 2. Anyag és Módszer 2.1. Mintavétel A laborvizsgálatokhoz, kísérletekhez szükséges erjesztési maradék mintákat az ELMIB csoporthoz tartozó Green Balance Kft. dömsödi biogáztelepén szereztük be (szennyvíziszapot is tartalmaz). Mintákat minden alkalommal az utótárolóból, homogenizált állapotban vettük. A kísérletekben alkalmazott talajminták a Szent István Egyetem Szárítópusztai, és Józsefmajori kísérleti és tangazdaságából származtak, a mintavételezést a talaj felső (0-25 cm) szintjéből végeztük. A Szárítópusztai terület (Gödöllői-dombság) adottságait figyelembe véve jellemző talaja az erdőtalaj, illetve fellelhetők itt beékelődött csernozjomok. A talajtakaró kialakulásában a változatos geológiai viszonyokon kívül meghatározó szerepe van az eredeti erdős, illetve erdőssztyepp növényi formációnak, a változatos lejtő és ehhez kapcsolódó hidrológiai viszonyoknak. A dombság területén nagy felületet foglal el a barnaföld, illetve a talajképző kőzetnek megfelelően a rozsdabarna erdőtalaj, keletebbre már a csernozjom dinamika, s ennek megfelelően már a csernozjom barna erdőtalaj, majd a csernozjom talaj az uralkodó. A Józsefmajori tangazdaság területe az Észak Alföldi hordalékkúpsíkság és a Cserhátalja határán található. Talajai a táj hegylábi és Alföld-peremi helyzeténél fogva változatos talajképző kőzeten alakultak ki (nyirok, lösz stb.). Uralkodó talajok a barnaföldek és a csernozjom talajok. A barnaföldek nagyrészt nyirkon, míg a csernozjomok főként löszön alakultak ki. Az alkalmazott talaj típusa mészlepedékes csernozjom, fizikai félesége vályog, kémhatása kissé savanyú. A felső szint szervesanyag-tartalma 2 %. körüli vagy magasabb Fermentlé és talajvizsgálatok A vizsgálatok során meghatároztuk a fermentlé minta szárazanyag, valamint szerves anyag tartalmát. Meghatároztuk a fermentum ph-ját, só tartalmát, összes nitrogén, NH 4 -n és NO 3 -N tartalmát. A foszfor tartalmat SPEKOL 221 típusú spektrofotométerrel, a káliumot és nátriumot JENWAY PFP7 típusú lángfotométerrel, míg a kálciumot FLAMOM B automatikus lángfotométerrel határoztuk meg. Toxikus nehézfémek (réz, cink, vas, mangán, ólom, és kadmium) meghatározásához Perkin-Elmer 303 típusú AAS berendezést használtam. A kapott eredményeket MS Excelben értékeltük. Talajvizsgálatoknál meghatároztuk a humusz illetve a szerves szén tartalmát Tyurin módszerével a mintáknak. A ph-ját, só tartalmát, NH 4 -N és NO 3 -N tartalmát a talajoknak Kezelések, biotesztek A növények fejlődésének megfigyelésére és a kísérlet befejeztével a gyökérzet megvizsgálására angolperjét (Lolium perenne) vetettünk lapos edényekbe. Korábbi kísérleteink során bebizonyosodott, hogy az angolperje ideális jelzőnövény, a fermentum, komposztok esetben, a növényekre gyakorolt, növekedést gátló hatások vizsgálatára, gyors növekedése és érzékenysége miatt. Az évek során többféle kezelést állítottunk be különböző fermentlé adagokkal, melynél mindig a Nitrát Direktívában meghatározott N értéket vettük alapul. A kezeléseket a kötöttségnek megfelelő 60%-os nedvességtartalomra állítottuk be, a szükséges folyadékot a nedvesítéshez desztillált vízzel pótoltuk. A kísérlet időtartama alatt súlyra történt az edényzetek öntözése. A Szárítópusztai talajból (rozsdabarna erdőtalaj) a következő kezeléseket állítottuk be 3 ismétlésben: 2010-ben végzett kísérletek: Kontroll: 200g talaj 1.kezelés: 200g talaj 42,5 kg ha -1 N 2.kezelés: 200g talaj 85 kg ha -1 N 3.kezelés: 200g talaj 127,5 kg ha -1 N 4.kezelés: 200g talaj 170 kg ha -1 N 2011-ben végzett kísérletek: Kontroll: 200g talaj 1.kezelés: 200g talaj 25 kg ha -1 N 2.kezelés: 200g talaj 50 kg ha -1 N 3.kezelés: 200g talaj 75 kg ha -1 N 4.kezelés: 200g talaj 100 kg ha -1 N A Józsefmajori talajból (mészlepedékes csernozjom) a következő kezeléseket állítottuk be 10 ismétlésben: 2012-ben végzett kísérletek: Kontroll: 200g talaj 1.kezelés: 200g talaj 80 kg ha -1 N 2.kezelés: 200g talaj 120 kg ha -1 N 3.kezelés: 200g talaj 170 kg ha -1 N 2012-ben végzett szabadföldi kísérletek (mészlepedékes csernozjom Bugyi): A kutatás során szabadföldi kísérletben mér(tük)jük a kijuttatott fermentum hatását a talajok fizikai, kémiai, és tápanyag tulajdonságaira. A növényi tesztek során összefüggéseket keresünk a kijuttatott fermentum mennyisége és minősége között. Továbbá a fermentum magas tápanyagtartalma és szerves anyag tartalma kedvező hatással bír a termesztett növények terméseredményére és beltartalmi értékeire egyaránt, valamint alkalmas a talaj termékenységének fenntartására, esetleg javítására. A kísérletben alkalmazott erjesztési maradék csak mezőgazdasági eredetű alapanyagokat tartalmazott. A kísérlet háromismétléses, sávos, véletlen elrendezésű. Parcellaméret 18 x 100 m= 1800 m 2. Alkalmazott növény kukorica (Zea mays). 1. kezelés: 1800 m kg ha -1 N erjesztési maradék 2. kezelés: 1800 m kg ha -1 N műtrágya 18 Biohulladék

19 tudományos melléklet Scientific section 3. Eredmények 3.1. Kémiai paraméterek 2. ábra: Angolperje fejlődése érlelt talajon Angolperjénél azt tapasztaltuk, hogy a kis adagú kezelések korábban kifejtik kedvező hatásukat, míg a nagy adagok kezdetben depressziót, fejlődésben való elmaradást okoznak. A 20 napos tenyészidőszak végére a különbségek csökkentek. A gyökérzetet megvizsgálva a legnagyobb adagú kezelés hatására csökevényes gyökérzett fejlődött, amit a fermentum magas ammónia tartalmával magyarázunk ben végzett kísérletek 1. táblázat: Fermentlé vizsgálati alapadatai Az erjesztési maradék oldott formában tartalmazza a tápelemeket, amiket így a növények könnyen fel tudnak venni a talajból. Az 50/2001. Korm. rendeletben a szennyvíziszapokra előírt határértéket, a vizsgált nehézfémek közül a Cr(VI) mennyisége haladta meg (1. táblázat) minimálisan. 3. ábra: Angolperje gyökérfejlődése erjesztési maradékkal kezelt talajon 14 nap után A 2010-es eredményekhez hasonlóan itt is azt tapasztaltuk, hogy a kezelések adagjainak növelésével arányosan lassabban indultak csírázásnak az angolperje magok. A kísérlet ideje alatt a kezelések közti különbségek lecsökkentek, csaknem eltűntek, a növények számára rendelkezésre álló könnyen felvehető tápanyagoknak köszönhetően. Azonban a gyökérzetet megvizsgálva ismételten depressziót tapasztaltunk a növekedésben, fejlődésben (3. ábra) ben végzett kísérletek 1. ábra: Érlelés és kezelések hatása a talaj NH 4 -N tartalmára 4. ábra: Erjesztési maradék hatása a kezelt talaj ph-jára A kezelések hatására lineárisan nőtt a talaj ammónium-ion tartalma a kontrollhoz viszonyítva (1. ábra). A 20 napos érlelés utáni mérési eredmények az NH 4 -N tartalom szignifikáns csökkenését mutatják minden kezelés esetében, ami a nitrifikációval magyarázható. A kezelések hatását az angolperje tesztnövényen értékeltük (2. ábra). Figyeltük a csírázás kezdetét, a kelés egységességét, növények átlag magasságát stb. Ezeket összevetve százalékos rendszerben értékeltük a kezelések eredményeit, minden esetben a kontrollt 100%-nak tekintve. Bár az anyag lúgos kémhatású, a nagy mennyiségben található ammónium ionból a nitrifikáció során felszabaduló H + ionok miatt a talaj kémhatása csökkenő tendenciát mutat (4. ábra). Ehhez járul még hozzá a különböző savak képződése, és a növényi felvétellel járó savanyodás. Biohulladék 19

20 tudományos melléklet Scientific section 5. ábra: Erjesztési maradék hatása a talaj sótartalmára A kezelések hatására szignifikánsan nőtt a sótartalom (5. ábra), ezt a változást az ammónium- sók bomlásakor felszabaduló ionok okozzák. A kationcsere kapacitás vizsgálatból kiderült, hogy a nátrium aránya a kezelések hatására nem változott jelentősen ben végzett kísérletek 7. ábra: Erjesztési maradék hatása az angolperje gyökérfejlődésére 14 nap után A korábbi években tapasztalt gyökérfejlődési depressziót jelen kísérletben is igazoltuk. A 7. ábrán jól látszik, hogy a kezelések hatására a növények kevesebb, és gyengébb gyökérszerkezettel rendelkeznek ben végzett szabadföldi kísérletek 8. ábra: Erjesztési maradék hatása a kukorica termésmennyiségére Szabadföldi kísérletünkből kiderült, hogy a fermentlé pozitív hatással volt a termés mennyiségére (8. ábra), bár a két kezelés között nem volt szignifikáns különbség. A további eredmények feldolgozása folyamatban van, amivel az eredeti céloknak megfelelően értékelhetőek majd az eredmények. 6. ábra: Ammónium- és nitrát-ion időbeni változása a kezelések hatására A 6. ábráról leolvasható, hogy a kontrollt leszámítva, a pontokra illesztett másodfokú polinom függvény metszi egymást. Ez a pont ott található, ahol az ammónium-ion és a nitrát-ion mennyisége megegyezik. A 80 kg-os kezelés esetén a metszéspont a 2. és a 3. nap között, a 120 kg-osnál a 3. és a 4. nap között, a 170 kg-os kezelésnél, pedig pont a 4. napnál metszi egymást a két függvény. A magyarázat az, hogy a kezelésekkel több ammónium-ion kerül a talajba, így több idő kell a nitrifikációhoz, amit a növények fejlődést vizsgálva igazoltunk. 4. Összefoglalás A hazai és külföldi tendenciákat figyelembe véve fokozatosan nőni fog a kisebb-nagyobb biogáz üzemek száma. Ezáltal megnő a kezelt termék és az erjesztési maradék mennyisége is, melyről gondoskodni kell a folyamat végén. Felhasználásához ismerni kell a keletkezett anyag tulajdonságait. A talajvizsgálatból kiderült, hogy a talajhoz kevert fermentlé megnövelte annak oldott nitrogén tartalmát a kezeléseknek megfelelően. Az ammónium-ion, levegőzött talajon nitrifikáló baktériumok hatására átalakulási folyamaton ment keresztül, és nitrát-ionná alakult. Az anyag lúgos kémhatású, azonban a magas ammónium tartalom miatt a nitrifikáció eredményeképpen mégis csökkentette a talaj kémhatását és növelte annak sótartalmát. Amíg az erjesztési maradék magas ammónium tartalmának nagy része át nem esik a nitrifikációs folyamaton addig a növények fejlődése min- 20 Biohulladék