KUTATÁS + FEJLESZTÉS PROGRAM. - AKF2013/4. ütem -

Átírás

1 KUTATÁS + FEJLESZTÉS PROGRAM - AKF2013/4. ütem - AGROWATT biogáz kutató központ Kecskemét, október - december 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 2013-as év negyedik kutatási ütemének végrehajtásának menete októbertől az év 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 öszszetétele 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 2013/4. ütem 1. sz. kutatott alapanyag Vizsgált anyag: Származási hely: Napraforgó szilázs Vezseny Fotó: Fizikai állag, halmazállapot: szilárd, szálas Laborvizsgálat, előminősítés eredményei Szárazanyag tartalom: 25,0 % Szerves szárazanyag tartalom: 95,0 % Elméleti gázkihozatal: 520 l/kg szerves szárazanyag 494 l/kg szárazanyag 124 l/kg teljes anyag Elméleti metánpotenciál: 52,0 % Gátlóanyag teszt: Értékelés: negatív minden vizsgált ph tartományban A laboreredmények alapján az anyag alkalmas biogáz üzemben történő felhasználásra. 4

5 Üzemi, kísérleti próba leírása, eredményei A napraforgó szilázs a beszállítást követően napi kb. 10 tonnás adagokban került fermentálásra folyamatos emelés mellett. Az anyagnak a fermentorba történő bejuttatása a fogadó bunkeren keresztül, toló padozat, szállítócsigák közreműködésével valósult meg. A próba során kb. 700 tonna mennyiség került fermentálásra 70 napon keresztül. Az üzemi adatok alapján az anyag biogáz potenciálja megegyezik a laborvizsgálat során mért értékkel, 1 tonna napraforgó szilázsból m 3 biogáz keletkezett kb. 53 % 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 napraforgó szilázs jól alkalmas biogáz erőműben történő felhasználásra, bár biogáz kihozatali értéke alacsony, több más szilázshoz viszonyítva. 5

6 2013/4. ütem 2. sz. kutatott alapanyag Vizsgált anyag: Származási hely: Összetétel, leírás: Nyers tészta (selejt) Kecskemét Üzletekből visszakerült, selejtté vált tésztahulladék Fotó: Fizikai állag, halmazállapot: Szilárd, tömbös Laborvizsgálat, előminősítés Az anyag jellege miatt fagyott, tehát folyamatosan olvad - nem készült laborvizsgálat. Az anyag csekély adagokban kockázat nélkül alkalmas a próbára. 6

7 Üzemi, kísérleti próba leírása, eredményei A tészta a beszállítást követően napi kb. 1,5 tonnás adagokban került fermentálásra. A nyers tészta fagyasztott állapotban került a biogáz üzembe, felhasználására a felolvadást követően kerülhetett sor. A próba során kb. 50 tonna mennyiség került fermentálásra 30 napon keresztül. Az üzemi adatok alapján az anyag biogáz potenciálját nagyon magas, kb m 3 /t értékre lehet becsülni. A tészta adagolása érezhetően negatív hatással volt a biogáz elegy metántartalmára, az tartósan 50 % környékére került. A tészta 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 nyers tészta jól alkalmas biogáz erőműben történő felhasználásra, biogáz termelő potenciálja kiemelkedő. 7

8 2013/4. ütem 3. sz. kutatott alapanyag Vizsgált anyag: Származási hely: Összetétel: Gabonatisztítási maradvány Gabonatisztító üzem Napraforgó, valamint kukorica, továbbá 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. 8

9 Üzemi, kísérleti próba leírása, eredményei A gabonaporlási melléktermék korábban is szerepelt a kutatási tervben, de a heterogén összetétele miatt célszerűnek tűnt újra vizsgálat alá vonni. Az anyag napi kb. 3 4 tonnás adagokban került fermentálásra. A rothasztóba történő bejuttatás a fogadó bunkeren keresztül, toló padozat, szállítócsigák közreműködésével valósult meg. A próba során kb. 150 tonna mennyiség került fermentálásra 50 napon keresztül. Az üzemi adatok alapján az anyag biogáz potenciálja megközelíti a laborvizsgálat során mért értéket, 1 tonna gabonaporlási melléktermékből kb. 400 m 3 biogáz keletkezett 54 % 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 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. 9

10 Összefoglalás A kutatási fejlesztési program 2013/4-es ütemében a fent részletezett három anyag került kipróbálásra. A tapasztalatok alapján mindhárom anyag jól alkalmazható biogáz technológiában történő feldolgozásra. A program során feldolgozott és fentebb bemutatott anyagok mellett ezúttal is további számos anyag feltérképezése, illetve néhány laboratóriumi vizsgálat 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 Napraforgó szilázs Nyers tészta X X Gabonatisztítási maradvány X A K + F Program 2013/4. ütem lezárult. Kelt: Kecskemét, január