KUTATÁS + FEJLESZTÉS PROGRAM. - AKF2011/1. ütem -

Átírás

1 KUTATÁS + FEJLESZTÉS PROGRAM - AKF2011/1. ütem - AGROWATT biogáz kutató központ Kecskemét, szeptember október Készítette: AGROWATT 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, másrész 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 kutatás fejlesztési 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 5 6 ciklus zajlik, tehát egy ütem kb napig tart. Az első ütem végrehajtásának menete szeptemberben kezdődött és október 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, leírását a K + F Program egyes ütemeinek leírása tartalmazza. 3

4 2011/1. ütem 1. sz. kutatott alapanyag Vizsgált anyag: Származási hely: Összetétel: Gabonaporlási melléktermék Gabonatisztító üzem, Szentkirály Elsősorban napraforgó, valamint kukorica, búza és egyéb gabonafélék tisztítása során keletkező hulladék, héj, ocsú Fotó: Fizikai állag, halmazállapot: Szemcseméret: Szilárd, szemcsés 5 25 mm Laborvizsgálat eredményei Szárazanyag tartalom: 90,3 % Szerves szárazanyag tartalom: 90,7 % Elméleti gázkihozatal: 611 l/kg szerves szárazanyag 549 l/kg szárazanyag 496 l/kg teljes anyag Elméleti metánpotenciál: 57,7 % Gátlóanyag teszt: Értékelés: negatív minden tartományban A laboreredmény alapján az anyag alkalmas biogáz üzemben történő felhasználásra. 4

5 Üzemi, kísérleti próba leírása, eredményei A gabonaporlási melléktermék 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 gabonaporlás csekély mennyiségben tartalmaz növényi, fás szárat, illetve a technológia szempontjából túlságosan nagy méretű anyagot. Ezek eltávolítása nehezíti, lassítja kissé a felhasználást. A próba során kb. 75 tonna mennyiség került fermentálásra 20 napon keresztül. Az üzemi adatok alapján az anyag biogáz potenciálja megközelíti a laborvizsgálat során mért értéket, 1 tonna gabonaporlási melléktermékből 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. Etetése során azonban fokozott felügyelet szükséges, mivel az anyag hajlamos a felúszásra, ezáltal úszó réteg képzésére. Használata többletkeverést tehet szükségessé a fermentorban. Az anyag kutatási értékelése, ítélete: A gabonaporlási melléktermék megfelelő tisztítást követően és folyamatos felügyelet mellett- alkalmas biogáz erőműben történő felhasználásra. 5

6 2011/1. ütem 2. sz. kutatott alapanyag Vizsgált anyag: Származási hely, beszállító: Lucernaszenázs Városföldi Agrárgazdasági ZRt. Fotó: Fizikai állag, halmazállapot: Szilárd, szálas Vágási méret: mm Laborvizsgálat eredményei Szárazanyag tartalom: 28,7 % Szerves szárazanyag tartalom: 89,0 % Elméleti gázkihozatal: 552 l/kg szerves szárazanyag 341 l/kg szárazanyag 98 l/kg teljes anyag Elméleti metánpotenciál: 54,6 % Gátlóanyag teszt: Értékelés: negatív minden tartományban A laboreredmény alapján az anyag alkalmas biogáz üzemben történő felhasználásra. 6

7 Üzemi, kísérleti próba leírása, eredményei A lucernaszenázs a beszállítást követően napi 3,5 20 tonnás adagokban került fermentálásra folyamatos emelés mellett. Az anyagnak a fermentorba történő bejuttatása a fogadó bunkeren keresztül, toló padozat, szállítócsigák közreműködésével valósult meg. A bejuttatás során az anyag nedvessége okozott eleinte problémát, mivel nagy mennyiségű betöltés mellett a nedves anyag túlzottan betömődött, ennek hatására pedig többször eltömítette az anyagtovábbító csigákat. Később, kevesebb betöltéssel gyakorlatilag problémamentes volt a bejuttatás. A próba során kb. 500 tonna mennyiség került fermentálásra 45 napon keresztül. Az üzemi adatok alapján az anyag biogáz potenciálja megegyezik a laborvizsgálat során mért értékkel, 1 tonna lucernaszenázsból m 3 biogáz keletkezett kb. 55 % metán tartalom mellett. Az anyag felhasználása nem váltott ki semmiféle negatív irányú hatást a fermentorban. A fermentációs értékek a laboratóriumi vizsgálatok alapján végig megfelelően alakultak, a biológiai folyamatok lefutása optimálisnak bizonyult. Az anyag kutatási értékelése, ítélete: A lucernaszenázs jól alkalmas biogáz erőműben történő felhasználásra, bár biogáz kihozatali értéke alacsony más növényi szilázsokhoz viszonyítva. 7

8 2011/1. ütem 3. sz. kutatott alapanyag Vizsgált anyag: Származási hely, beszállító: Összetétel: Zöldkaszálék Városgazdálkodási Kft., Kecskemét Városi parkokból származó fű Fotó: Fizikai állag, halmazállapot: Szilárd, szálas Vágási méret: mm Laborvizsgálat A csekély mennyiség és az aprítatlanság miatt nem készült laborvizsgálat. 8

9 Üzemi, kísérleti próba leírása, eredményei A zöldkaszálék a beszállítást követően napi 0,5-1 tonnás adagokban került fermentálásra. Az anyagnak a fermentorba történő bejuttatása a fogadó bunkeren keresztül, toló padozat, szállítócsigák közreműködésével valósult meg. A zöldkaszálék jelentős mennyiségben tartalmaz idegen anyagot, száraz falevelet, ágat, illetve kommunális hulladékot is. Emiatt, illetve a hosszú szálak miatt a szilázs készítése problémás. A hosszú szálak miatt napi 1 2 tonna adagolás fölött eltömődést okozna a bejuttatás gépészeténél. A próba során kb. 40 tonna mennyiség került fermentálásra 50 napon keresztül. Az üzemi adatok alapján az anyag biogáz potenciálja kb m 3 tonnánként kb. 52 % metán tartalom mellett. Az anyag felhasználása nem váltott ki negatív irányú hatást a fermentorban. Az anyag kutatási értékelése, ítélete: A zöldkaszálék a fent leírt állapotban csak korlátozottan alkalmas biogáz erőműben történő felhasználásra. További vizsgálata szükséges egy későbbi kutatási ciklusban. 9

10 Összefoglalás A kutatási fejlesztési program évi 1. ütemében a fent részletezett három anyag került kipróbálásra. A nevezett anyagok mellett a további anyagok feltérképezése történt meg: konzervgyári szennyvíziszap, angolperje, kukorica ocsú, napraforgó héj, baromfi hígtrágya, sütőipari hulladék. Ezek az anyagok jelenleg az előzetes értékelés stádiumában vannak. Némelyik esetében már laborvizsgálati eredmény is rendelkezésre áll. Ezen anyagok a program következő ciklusában kerülhetnek a kutatási fázisba. Az anyag ítélete biogáz technológiai feldolgozhatóság szempontjából. Gabonaporlási melléktermék Lucernaszenázs nem alkalmas kevésbé alkalmas alkalmas jól alkalmas X X kiválóan alkalmas Zöldkaszálék X A K + F Program 2011/1. ütem lezárult. Kelt: Kecskemét, október