KUTATÁS + FEJLESZTÉS PROGRAM. - AKF2014/1. ütem -

Átírás

1 KUTATÁS + FEJLESZTÉS PROGRAM - AKF2014/1. 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 2014-es év első kutatási ütemének végrehajtásának menete az év első három hónapjában zajlott le. 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 2014/1. ütem 1. sz. kutatott alapanyag Vizsgált anyag: Származási hely: Ipari zsír Állateledel-gyártó üzem Fotó: Fizikai állag, halmazállapot: Részben szilárd, illetve folyékony Laborvizsgálat, előminősítés eredményei Szárazanyag tartalom: 55,0 % Szerves szárazanyag tartalom: 98,0 % Elméleti gázkihozatal: 510 l/kg szerves szárazanyag 500 l/kg szárazanyag 275 l/kg teljes anyag Elméleti metánpotenciál: 51,0 % 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 zsír a beszállítást követően napi kb. 1 1,5 tonnás adagokban került fermentálásra. Az anyagnak a fermentorba történő bejuttatása a fogadó bunkeren keresztül, toló padozat, szállítócsigák közreműködésével valósult meg. A próba során kb. 20 tonna mennyiség került fermentálásra 15 napon keresztül. Az üzemi adatok alapján az anyag biogáz potenciálja kb m 3 a teljes anyagra vetítve. Az anyag felhasználása a fermentációs folyamatokban nem váltott ki negatív hatást. A későbbiek során amennyiben erre lehetőség mutatkozik - érdemes lehet nagyobb mennyiség mellett is egy próbát lefolytatni. Az anyag kutatási értékelése, ítélete: Az ipari zsír jól alkalmas biogáz erőműben történő felhasználásra. 5

6 2014/1. ütem 2. sz. kutatott alapanyag Vizsgált anyag: Csemegekukorica-feldolgozási melléktermék (csutkacsuhé keverék) Származási hely, beszállító: Összetétel, leírás: Konzervgyár, Kecskemét Csemegekukorica feldolgozás során keletkező melléktermék Fotó: Fizikai állag, halmazállapot: Szilárd, szálas 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 csemegekukorica-feldolgozási melléktermék 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 feltétlenül aprítást tesznek szükségessé, csak ezt követően lehet az anyagot a technológiába juttatni. (a kép már az aprított anyagot mutatja) A próba során kb tonna mennyiség került fermentálásra kb. 120 napon keresztül. Az üzemi adatok alapján az anyag biogáz potenciálja meghaladja a laborvizsgálat során mért értéket, 1 tonna csutka-csuhé keverékből kb m 3 biogáz keletkezett % 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 jól alkalmas biogáz üzemi feldolgozásra, de aprítási előfeltétele többletköltségként keletkezik. 7

8 2014/1. ütem 3. sz. kutatott alapanyag Vizsgált anyag: Származási hely: Leírás: Slempe (szeszmoslék) Szeszfőzde, Tiszakécske Pálinkafőzés mellékterméke Beszállítás eszköze (fotó): Fizikai állag, halmazállapot: Folyékony Laborvizsgálat eredményei Szárazanyag tartalom: 2,6 % Szerves szárazanyag tartalom: 80,7 % Elméleti gázkihozatal: 544 l/kg szerves szárazanyag 440 l/kg szárazanyag 11 l/kg teljes anyag Elméleti metánpotenciál: 54,2 % Gátlóanyag teszt: Értékelés: Pozitív 6,0 ph tartományban Negatív 7,2 / 7,4 / 8,0 ph tartományban A laboreredmény alapján az anyag alkalmas biogáz üzemben történő felhasználásra. 8

9 Üzemi, kísérleti próba leírása, eredményei A slempe tartálykocsiban kerül beszállításra a biogáz üzembe, ahol az alapanyag fogadó tartályba kerül előtárolásra. Az anyagnak a fermentorba történő bejuttatása szivattyú segítségével a keverőtartályon keresztül történik. A próba során kb. 100 m 3 mennyiség került fermentálásra. Az anyag felhasználása nem váltott ki negatív irányú hatást a fermentorban. A slempe biogáz kihozatali értéke jelentéktelen, csupán hígító folyadékként érdemes a technológiába illeszteni. Az anyag kutatási értékelése, ítélete: A slempe alkalmas biogáz technológiában történő felhasználásra. 9

10 Összefoglalás A kutatási fejlesztési program 2014/1-es ütemében a fent részletezett három anyag került a kutatási programba. A lefolytatott vizsgálatok alapján mindhárom anyag alkalmas biogáz technológiában történő hasznosításra. 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 Ipari zsír X Csemegekukorica- feldolgozási mell. X Slempe X A K + F Program 2014/1. ütem lezárult. Kelt: Kecskemét, április