KUTATÁS + FEJLESZTÉS PROGRAM. - AKF2012/1. ütem -

Átírás

1 KUTATÁS + FEJLESZTÉS PROGRAM - AKF2012/1. ütem - AGROWATT biogáz kutató központ Kecskemét, január március Készítette: AGROWATT Nonprofit KFT. 1

2 Előzmények: Az Agrowatt Kft. biogáz kutató központ építkezési munkái 2011 áprilisában befejeződtek. Az ezt követő technológiai próbák, beüzemelés eredményeképp az erőmű próbaüzeme, ezzel párhuzamosan a K + F tevékenység 2011 szeptemberében kezdődött meg. Célok: A kutatás fejlesztési program során különböző, biogáz technológiai felhasználásra feltehetőleg alkalmas anyagok üzemi körülmények között történő kipróbálása történik. A program célja az eredmények folyamatos kiértékelése, dokumentálása, s egy a gyakorlati felhasználókat segítő, ösztönző tudásháttér kialakítása. A program végrehajtásának műszaki feltételei: Az alkalmazott technológia alkálikus iszaprothasztás, menynek során a szerves anyagok lebontása anaerob környezetben történik meg. A technológia mezofil hőmérsékleti tartományban végzett fermentálás. A lebontást különböző baktérium populációk munkája eredményezi. A folyamat eredményeképp egyrészt biogáz, másrészt kierjedt fermentlé keletkezik. A rothasztás műtárgya a fermentor. Az Agrowatt biogáz kutató központban két fermentor, egy normál üzemi, illetve egy kísérleti fermentor található. A fermentor egy szigetelt, megerősített kör alakú betonacél tartály, mely trapézlemez-burkolattal van ellátva. A fermentorban történik az erjesztendő szubsztrát fermentálása 35 és 40 C között. A feltöltés egy szubsztrát vezetéken keresztül történik, amelyik a fermentor folyadékszintje felett végződik. A töltés idővezérelten történik. A beadagolt szubsztrát mennyiségének függvényében az erjedő folyadékba merülő túlfolyó-vezetéken keresztül, adott mennyiségű végtermék kerül átvezetésre a végterméktárolóba. A folyadékszint felett található a gáztér, amely egy gázfóliával le van zárva. A gázfóliát egy szilárdan felszerelt, megerősített szövetből készült ponyvatető burkolja és védi. Nettó térfogata kb m 3. A kísérleti fermentor szerkezeti kialakítás szempontjából mindenben megegyezik a fő fermentorral. Térfogata 200 m 3, alapanyag-ellátása a fő fermentorral megegyező módon, de kézi üzemben történik. A kutatási munkát továbbá különböző online mérő berendezések segítik, melyekkel a következő paraméterek folyamatosan nyomon követhetők: közeg hőmérséklet, gáznyomás, üzemidő, tartózkodási idő, rothasztótér szerves anyag-terhelés, gázösszetétel (metán, kén-hidrogén és oxigén), biogáz mennység, betáplált anyag mennyiség, redoxpotenciál. 2

3 A program végrehajtásának menete: A program ciklusokra osztja az erőmű kutatás-fejlesztési tevékenységét. Egy évben 4 6 ciklus zajlik, tehát egy ütem kb napig tart. A 2012-es év első ütemének végrehajtásának menete 2012 januárjában kezdődött és március végéig tartott. Egy egy ütemben előreláthatólag 2 5 különböző alapanyag üzemi próbájára van lehetőség. Minden ciklus végén kiértékelésre kerülnek a kísérleti / üzemi eredmények. A kiértékelés az alapanyagok szerint felosztva, az egyes próbákat bemutatva történik. A kutatás-fejlesztési eredmények minél hatékonyabbá tétele, valamint az esetleges kockázatok időben történő elkerülése érdekében az egyes alapanyagok még a tényleges felhasználás előtt többnyire laboratóriumi kivizsgálásra kerülnek. Az anyagokból vett minták laboratóriumi feldolgozását egy nagy tapasztalatokkal rendelkező németországi labor végzi. A laboratóriumi feldolgozás során megállapítást nyer, hogy az adott minta tartalmaz-e a fermentációt, a baktériumok működését gátló anyagokat. Az eljárás a bakteriális életet akadályozó maradványanyagok, mint pl. az antibiotikumok, szulfonamidok kimutatására szolgál. A teszt során nem meghatározott gátlóanyagokat vizsgálnak, hanem azt ellenőrzik, hogy általános gátlóhatás kimutatható-e az adott mintában. A folyamatot szükséges 6,0, 7,2, 7,4 és 8,0 ph tartományban is vizsgálni, mivel a gátlóanyagok hatás optimuma különböző. A gátlóanyag teszt mellett mindig megállapításra kerül a minta száraz, valamint szerves szárazanyag tartalma. Az anyag kémiai összetétele alapján pedig megbecsülik az egyes szubsztrátok üzemi körülmények között várható biogáz potenciálját szerves szárazanyagra, száraz anyagra, valamint teljes anyagra vetítve, valamint a metánképző potenciálját is. A laboratóriumi eredmények ezt követően kiértékelésre kerülnek. A kiértékelés alapján születik döntés arról, hogy az adott alapanyag érdemes, illetve a gátlóanyag teszt alapján alkalmas üzemi / kísérleti feldolgozásra vagy sem. A kiértékelés alapján alkalmas alapanyagok ezután kerülnek a tényleges, üzemi körülmények között zajló szakaszba. Az anyagok feldolgozásának üzemi körülmények között történő kiértékelése folyamatosan történik, a tapasztalatok, eredmények dokumentálását a K + F Program egyes ütemeinek leírása tartalmazza. 3

4 2012/1. ütem 1. sz. kutatott alapanyag Vizsgált anyag: Származási hely: Tojó trágya Tojótelep, Kunszállás Fotó: Fizikai állag, halmazállapot: szilárd, darabos Laborvizsgálat, előminősítés eredményei Szárazanyag tartalom: 31,5 % Szerves szárazanyag tartalom: 69,2 % Elméleti gázkihozatal: 543 l/kg szerves szárazanyag 375 l/kg szárazanyag 115 l/kg teljes anyag Elméleti metánpotenciál: 59,6 % Gátlóanyag teszt: Értékelés: negatív minden tartományban A laboreredmény alapján az anyag alkalmas biogáz üzemben történő felhasználásra. 4

5 Üzemi, kísérleti próba leírása, eredményei A tyúktrágya a beszállítást követően napi kb. 3 5 tonnás adagokban került fermentálásra. Az anyagnak a fermentorba történő bejuttatása a fogadó bunkeren keresztül, toló padozat, szállítócsigák közreműködésével valósult meg. A trágya csekély mennyiségben tartalmaz tollat, illetve egyéb idegen, a technológia szempontjából előnytelen anyagot. Ezeknek a felhasználhatóságot tekintve azonban nincs jelentőségük, nagyobb kockázatot nem rejtenek magukban. A próba során kb. 250 tonna mennyiség került fermentálásra 65 napon keresztül. Az üzemi adatok alapján az anyag biogáz potenciálja megközelíti a laborvizsgálat során mért értéket, 1 tonna tojó trágyából kb. 100 m 3 biogáz keletkezett % metán tartalom mellett. Az anyag felhasználása nem váltott ki negatív irányú hatást a fermentorban. A fermentációs értékek a laboratóriumi vizsgálatok alapján végig megfelelően alakultak, a biológiai folyamatok lefutása optimális. Viszont az anyag hajlamos a felúszásra, ezáltal úszó réteg képzésére, többletkeverést tesz szükségessé. Az anyag kutatási értékelése, ítélete: A tojó trágya jól alkalmas biogáz erőműben történő felhasználásra. Magas ammóniumtartalma miatt azonban egy későbbi időpontban javasolt nagyobb volumenű bejuttatás mellett is megvizsgálni. 5

6 2012/1. ütem 2. sz. kutatott alapanyag Vizsgált anyag: Származási hely, beszállító: Összetétel, leírás: Konzervgyári melléktermék (csutka-csuhé) Konzervgyár, Kecskemét Kukorica csutka-csuhé keverék (levél, szár, szem) Fotó: Fizikai állag, halmazállapot: Szálméret: Szilárd, szálas mm Laborvizsgálat, előminősítés eredményei Szárazanyag tartalom: 23,4 % Szerves szárazanyag tartalom: 97,5 % Elméleti gázkihozatal: 568 l/kg szerves szárazanyag 542 l/kg szárazanyag 127 l/kg teljes anyag Elméleti metánpotenciál: 53,2 % Gátlóanyag teszt: Értékelés: negatív minden tartományban A laboreredmény alapján az anyag alkalmas biogáz üzemben történő felhasználásra. 6

7 Üzemi, kísérleti próba leírása, eredményei A csutka-csuhé a beszállítást követően napi kb tonnás adagokban került fermentálásra. Az anyagnak a fermentorba történő bejuttatása a fogadó bunkeren keresztül, toló padozat, szállítócsigák közreműködésével valósult meg. A keverék idegen anyagot nem tartalmaz. A hosszú szálak viszont aprítást tesznek szükségessé, csak ezt követően lehet az anyagot a technológiába juttatni. A próba során kb tonna mennyiség került fermentálásra 90 napon keresztül. Az üzemi adatok alapján az anyag biogáz potenciálja meghaladja a laborvizsgálat során mért értéket, 1 tonna csutka-csuhé keverékből kb. 140 m 3 biogáz keletkezett 52 % metán tartalom mellett. Az anyag felhasználása nem váltott ki negatív irányú hatást a fermentorban és jelentősebb úszóréteg képződést sem okozott. Az anyag kutatási értékelése, ítélete: A csutka-csuhé megfelelő mértékű aprítást követően kiválóan alkalmas biogáz üzemi felhasználásra. 7

8 2012/1. ütem 3. sz. kutatott alapanyag Vizsgált anyag: Származási hely: Nyúltrágya Nyúltelep, Lajosmizse Fotó: Fizikai állag, halmazállapot: Szilárd, száraz Laborvizsgálat, előminősítés Szárazanyag tartalom: 21,1 % Szerves szárazanyag tartalom: 83,4 % Elméleti gázkihozatal: 560 l/kg szerves szárazanyag 469 l/kg szárazanyag 99 l/kg teljes anyag Elméleti metánpotenciál: 53,6 % Gátlóanyag teszt: Értékelés: 6, 7,2 és 7,8 ph: pozitív; negatív 7,4 ph A gátlóteszt alapján csak óvatosan, kis adagokban szabad az anyagot üzemi próbára bocsátani. 8

9 Üzemi, kísérleti próba leírása, eredményei A nyúltrágya a beszállítást követően napi kb. 2-3 tonnás adagokban került fermentálásra. Az anyagnak a fermentorba történő bejuttatása a fogadó bunkeren keresztül, toló padozat, szállítócsigák közreműködésével valósult meg. A trágya nem tartalmaz idegen anyagot. A próba során kb. 70 tonna mennyiség került fermentálásra 28 napon keresztül. Az üzemi adatok alapján az anyag biogáz potenciálját kb. 100 m 3 /t értékre lehet becsülni. Az anyagból keletkező biogáz metántartalma kb. 54 %. A nyúltrágya felhasználása nem váltott ki negatív irányú hatást a fermentorban. A fermentációs értékek a laboratóriumi vizsgálatok alapján végig megfelelően alakultak, a biológiai folyamatok lefutása optimális. Az anyag kutatási értékelése, ítélete: A nyúltrágya alkalmas biogáz erőműben történő felhasználásra, további nagyobb adagokban történő - vizsgálatra érdemes. 9

10 Összefoglalás A kutatási fejlesztési program évi 1. ütemében a fent megnevezett három anyag került kipróbálásra. Egyértelműen kijelenthető, hogy a csutka-csuhé jól használható biogáz üzemi alapanyagként. A trágyák esetében további vizsgálatok szükségesek, de a mostani tapasztalatok alapján ezek az anyagok is megfelelően felhasználhatók. Egyik kipróbált anyag esetében sem volt tapasztalható jelentős probléma a biológiai folyamatokban. A programban feldolgozott és most leírt anyagok mellett további számos anyag feltérképezése, némely esetben laboratóriumi vizsgálata történt meg az ütem időszakában. Ezen anyagok a program következő ciklusaiban kerülhetnek a kutatási fázisba. Az anyag ítélete biogáz technológiai feldolgozhatóság szempontjából. nem alkalmas kevésbé alkalmas alkalmas jól alkalmas kiválóan alkalmas Tojó trágya X Csutka csuhé keverék Nyúltrágya X X A K + F Program 2012/1. ütem lezárult. Kelt: Kecskemét, április 3. 10