Tisztelt Hölgyeim és Uraim, kedves Kollégák!

Átírás

1 bevezetô Editorial Tisztelt Hölgyeim és Uraim, kedves Kollégák! A tavasszal együtt megérkezett remélhetôleg Önök is egyetértenek velem abban, hogy a megszokott színvonalon a Biohulladék Magazin legújabb száma. Remélem a tavasz frissességével újabb lökést ad a hazai biohulladék-gazdálkodásnak is, mert megítélésem szerint nagy szükség lenne rá, hiszen mindamellett hogy újabb és újabb beruházások valósulnak meg és megismerhettük az Országos Hulladékgazdálkodási Tervet (OHT II.) is, az üzemeltetôk nem igazán tudják, hogy mit is tegyenek a területükön képzôdött biológiailag bontható hulladékokkal. Nyilvánvalóan szakmailag az a legjobb megoldás, ha szelektíven gyûjtünk minden biohulladékot és minôségi komposztot állítunk elô, amit utána a mezôgazdaságban mint termésnövelô és talajjavító terméket használunk fel. Ennek azonban bizonyos esetekben ökonómiai korlátai vannak. Építsenek és üzemeltessenek a hulladékkezelôk mechanikai-biológiai hulladékkezelô létesítményeket? Ezzel tökéletesen megoldják a hulladék elôkezelését, de mivel a másodtüzelôanyag-piac még nem mûködik, a többi lerakóval szemben gazdaságossági szempontból, versenyhátrányt szenvednek. Természetesen a biohulladék-kezelô rendszerek kiválasztásánál az ökonómiai vonatkozásokat is figyelembe kell venni, de a szükséges motivációs rendszert (akár pozitív akár negatív szempontból) a jogszabályoknak és az OHT II.-nek kellene biztosítaniuk, de sajnos ezt nem teszik. Ez a körülmény indokolja a talán kicsit szokatlanul kritikus hangvételû cikkeinket az újságban. A mi lehetôségeink ugyanis a Biohulladék Magazinnal csak addig terjednek, hogy eljuttatjuk Önökhöz a szakmailag legkorszerûbb ismereteket, és felhívjuk a figyelmet a szakmai összefogás szükségességére, de a jogalkotóknak kell egyértelmû jövôképpel megalkotniuk a keretrendszereket. A hazai összefogás mellett a nemzetközi együttmûködés is fontos, hiszen az EU országok többsége szembenéz a fenti problémákkal. A közös projektekre jó példa a Compo-ball nevû program, amelyben több európai ország szakemberei dolgoznak együtt egy kutatás-fejlesztési témán, remélhetôleg hasznos eredményeket hozva a hazai biohulladék-kezelést végzô telepek számára is. Errôl a projektrôl a Biohulladék Magazin következô számaiban folyamatosan tájékoztatni fogjuk Önöket. Lapszámunkban folytatjuk cikksorozatainkat is, egyrészt a szakma elismert képviselôjének segítségével ismertetjük Önökkel az energetikai faültetvény létrehozására alkalmas fajokat és fajtákat, másrészt a biomassza feldolgozásában alkalmazható szétválasztási, osztályozási technológiákról olvashatnak érdekes információkat. Jó olvasását és eredményes munkát kívánva, maradok tisztelettel, Dr. Alexa László Tartalomjegyzék / Table of contents Bevezetô / Editorial... 1 Gondolatok a biohulladék hasznosítás aktualitásairól / Some thoughts on current issues concerning biowaste utilization... 2 Innovatív, fenntartható energetikai termékek és technológiák fejlesztése / Development of Innovative and Sustainable Energy Products and Technologies... 8 Szétválasztási technológiák a biomassza feldolgozásban: Dúsítás / Separation technologies on biomass production: Concentrations Tudományos melléklet / Scientific section Energetikai faültetvény létesítésére alkalmas fajok és fajták / Tree Species and Varieties Suitable for Tree Plantations for Energy Generationn A mechanikai-biológiai hulladékkezelés jelenlegi helyzete és jövôbeli lehetôségei Magyarországon az Országos Hulladékgazdálkodási Terv adatait értékelve / The Current Situation and Future Opportunities for Mechanical-Biological Waste Management in Hungary, based on an Analysis of the Data of the National Waste Management Plan Hômérséklet- és nedvességtartalom mérés vezeték nélkül / European research project heading for better composting of organic waste Dear Readers, Along with spring the latest issue of Biowaste Magazine has arrived, and I hope you will agree with me that its quality is as high as ever. I also hope that the freshness of spring will provide a new impulse for biowaste management in Hungary, which, in my view, is badly needed. Even though there are numerous new investment projects and we got acquainted with the National Waste Management Plan (NWMP II.), plant managers do not really know what to do with the biodegradable waste generated at their sites. Obviously, professionally the best solution would be if all biodegradable waste was collected selectively and then turned into quality compost, which could then be utilized in agriculture as yield enhancing and soil improvement substance. In certain cases, however, this solution has economic limits. Should there be more mechanical-biological waste treatment plants built and operated? They would provide a perfect solution for pretreating waste, but since the market for secondary fuels is not yet functioning, these plants have a competitive disadvantage compared to other waste disposal sites. Naturally, when selecting the most appropriate biowaste treatment systems, economic aspects need to be considered as well, but the necessary motivational system (either positive or negative) should be provided by legislation and the NWMP II. Unfortunately, this is not the case. And this is probably why the articles in our latest issue are unusually critical. In our Magazine we can only provide you the latest available professional knowledge and information, and call your attention to the need for professional cooperation. However, legislators need to provide the necessary framework systems and conditions. Besides cooperation at the national level, international collaboration is also important since most EU member countries are facing similar challenges. The Compo-ball program is an excellent example for this. It is a research and development project in which professionals from several European countries work together, and will hopefully come up with useful results for biowaste treatment plants in Hungary too. We will continue to report on this project in Biowaste Magazine. In the current issue we continue our series of articles. On the one hand, with the help of a great professional authority we introduce you to species and types suitable for growing in energy plantations. On the other hand, you can find interesting pieces of information on selection and classification technologies in biomass processing. I hope you will enjoy reading our articles, and wish you fruitful work. Faithfully yours, Dr. László Alexa Biohulladék 1

2 JOGszabály Legal background > Dr. Alexa László Profikomp kft. Gondolatok a biohulladék hasznosítás aktualitásairól A biológiailag bontható szerves hulladékok még a papírhulladékok nélkül is a települési szilárd hulladékok legnagyobb frakcióját jelentik, mennyiségük Európa minden országban 35% és 45% között van. Valószínûleg emiatt mondta az uniós környezetvédelmi biztos, Stavros Dimas úr is azt, hogy az EU hasznosítás-központú társadalommá válásában a biohulladékok révén óriási lehetôségek rejlenek: energetikai hasznosítás esetén a klímavédelem vonatkozásában, a jó minôségû komposztokkal pedig a talajvédelem és a biodiverzitás szempontjából. Abiohulladék mennyiségét figyelembe véve az EIONET (European Topic Centre on Resource and Waste Management) adatai alapján az EU25-ben a keletkezô 254 millió tonna TSZH-ból mintegy 100 millió tonna volt a biohulladék mennyisége, és ebbôl 24 millió tonna szelektív gyûjtése és hasznosítása volt megoldott. Az EU27-ben ez az arány még rosszabb: a biohulladék hasznosítás a 20%-ot sem éri el, tehát EU szinten is sok még a tennivaló. Ismert tény, hogy az Európai Unió az üvegházhatású gázok emisszióját ig 20%-kal akarja csökkenteni, és az is köztudott, hogy a hulladékgazdálkodás a 4. legnagyobb emissziót okozó tevékenység ben az EU15 hulladékgazdálkodása már több mint 110 millió tonna CO 2 ekvivalens üvegházhatású gázt bocsátott ki, amelynek elsôdleges okozója a hulladéklerakóban lezajló bio lógiai bomlás során képzôdô, és a levegôbe távozó metán volt. Nem véletlen, hogy a biohulladék szektor számára továbbra is egyetlen jogszabályi fogódzót jelentô Landfill directive elôírja a biohulladék csökkentését a hulladéklerakókon. Csak érdekességként jegyzem meg, hogy amennyiben az EU-ban a 2 Biohulladék

3 JOGszabály Legal background Rekultiválandó hulladéklerakó / Landfill before recultivation teljes biohulladék mennyiségét eltérítenénk a lerakókról, azzal az EU 2020-as vállalásának 40%-át azonnal teljesíteni tudnánk. A klímavédelem mellett a biohulladékok erôforrásként történô alkalmazása is óriási jelentôségû, hiszen az európai talajok 45%-a alacsony humusztartalmú, a talajok eróziója pedig az EU hivatalos becslései alapján évente 38 milliárd Euro költséget okoz. A komposztok iránti igény ezért a jövôben várhatóan folyamatosan növekedni fog, elméletileg az EU mûtrágya felhasználásának 10%-a kiváltható lenne komposztokkal. A hazai helyzet Mint az ismert, követve az uniós jogszabályt a hazai hulladékgazdálkodási törvény elôírja a lerakóra kerülô települési hulladék biológiailag lebomló részének csökkentését 2016-ig, a bázisévhez képest 35%-ra. A korábbi 2007-es 50%- os csökkentési határidôt a realitásokat figyelembe véve és az EU által biztosított derogációt kihasználva, a Hgt évi módosításával, nagyon bölcsen re módosítottuk. A hulladékgazdálkodási terv (OHT I.) adatai alapján az 1995-ben keletkezett 4,5 millió tonna települési hulladékból 2,34 millió tonnát tett ki a biológiailag lebomló hányad, amelynek 32,7%-ra becsült hányada a könnyen hasznosítható papírhulladék, 67,3%-a pedig egyéb biohulladék volt. A minisztériumi jelentés alapján a 2004-es követelményeket Magyarország teljesítette, kihasználva azt, hogy a papírhulladékok szelektív gyûjtésében és hasznosításban magas arányt értünk el. Az OHT I. alapján fejlesztési irányként a zöldhulladék elkülönített gyûjtését és hasznosítását jelöltük meg, és a ra kiépült 34 komposztáló telep már közel 250 ezer tonna kezelési kapacitással rendelkezett. A valóságban azonban már ekkor látszott az, hogy további jogszabályok és ösztönzôk nélkül ezek a kapacitások is kihasználatlanok lesznek, a komposztokat nem lehetett értékesíteni, és kiderült az a nyilvánvaló tény is, hogy a komposztálásnak nagyobbak a költségei, mint az elôkezelés nélküli lerakásnak. Mindezek miatt elôtérbe helyezôdtek más megoldások is: többek között az egyébként nagyon fontos házi, közösségi komposztálás elterjesztése, valamint egyéb kezelési módok (mechanikai-biológiai kezelés, anaerob technológiák) alkalmazása a tervezett regionális hulladékgazdálkodási rendszerekben. Dr. László Alexa, Profikomp Ltd. Some thoughts on current issues concerning biowaste utilization Biodegradable organic waste constitutes, even without including paper waste, the largest fraction of communal solid waste with a proportion of between 35% and 45% in all European countries. It is probably because of this fact that Mr. Stavros Dimas, the EU s Commissioner for Environment has said that there are great opportunities in the EU becoming utilizationfocused as a society thanks to biowaste: in the case of energetic utilization of waste there are opportunities with regard to climate protection, and with high quality composts with regard to soil protection and biodiversity. As for the quantity of biowaste, according to data compiled by EIONET (European Topic Centre on Resource and Waste Management), out of the 254 million tons of communal solid waste produced in the EU25, about 100 million tons were biowaste, and of these, 24 million tons were actually collected selectively and utilized. In the EU27 this proportion is even less: utilization of biowaste does not even reach 20%, so even at EU level there is still a lot to do. It is a commonly known fact the European Union intends to decrease the emission of greenhouse gases by 20% by 2020, and it is also commonly known that waste management is the fourth most emission-intensive activity. In 2004, waste management activities in the EU15 were responsible for the emission of more than 110 million tons of CO 2 -equivalent of greenhouse gases, primarily deriving from methane produced during biological decomposition at landfills which entered the atmosphere. It is not by accident that the Landfill Directive, which is still the only legal standard for the biowaste sector, prescribes the reduction of biowaste at waste disposal sites. Out of interest, let it be mentioned here that if the entire quantity of biowaste could be diverted from landfills in the EU, 40% of the EU s pledge for 2020 would be fulfilled immediately. Besides climate protection, the utilization of biowaste as a power source is of great significance as well, as 45% of soils in Europe have low humus content, and, according to official EU estimates, soil erosion creates costs of EUR 38 billion per year. The need for composts is therefore expected to increase continuously in the future, and in theory 10% of the EU s fertilizer use could be substituted by composts. The situation in Hungary As known, following EU regulations, the Hungarian Waste Management Act prescribes that the > Biohulladék 3

4 JOGszabály Legal background Biohulladék hasznosítás elôtt / Green waste before composting amount of the biodegradable fraction of communal waste disposed at landfills should be decreased by 35% by 2016, compared to the base year. The earlier deadline of 2007 for a decrease of 50% was taking into account the actual situation and making use of the derogation assured by the EU very wisely modified by an adjustment to the year 2009 of the Waste Management Act (in 2007). According to data from the National Waste Management Plan (NWMP I.), in 1995, of the 4.5 million tons of communal waste 2.34 million tons were biodegradable, of which 32.7% of which was estimated to be easily utilizable paper waste and 67.3% other biowaste. According to a ministerial report, Hungary fulfilled the 2004 requirements, taking advantage of the fact that the country had a high proportion of selective collection and utilization of paper waste. Following NWMP I., the development goal of selective collection and utilization of green waste was set, and by composting plants had been built, and had a treatment capacity of almost 250,000 tons. In reality, it was already visible then that without further legal regulations and motivating factors these capacities would not be used to the fullest, composts could not be sold, and the obvious fact was verified that composting would involve higher costs than waste disposal without pretreatment. As a result, other solutions have also come to the fore, such as, for instance, promotion of the altogether very important practice of home or community composting, and the employment of other treatment methods (e.g. mechanicalbiological treatment, anaerobic technologies) at the planned regional waste management sites. Continuing with the Hungarian practice of creativity regarding statistical data, according to the ministerial report, through home composting the disposal of up to 120,000 tons of biowaste was avoided in It is naturally be very difficult to measure or prove this data, and, actually, professional circles such as the Hungarian Compost Folytatva a magyar kreativitást a statisztikai adatok vonatkozásában, a minisztériumi jelentés alapján 2006-ban a házi komposztálással mintegy 120 ezer tonna biohulladék lerakását lehetett elkerülni. Ezt az adatot természetesen nagyon nehéz lenne pontosan mérni, bizonyítani, és ôszintén szólva ezt a 120 ezer tonnás értéket a szakmai körök, többek között a Magyar Minôségi Komposzt Társaság is erôsen kétli. Megítélésünk szerint ezt a számot célként meg lehet fogalmazni, de jelenleg még távol áll a valóságtól. Kreativitásra utal az is, hogy a budapesti hulladékégetômû 2006-os korszerûsítése és bôvítése révén megnövekedett mennyiségû elégetett vegyes TSZH-ban lévô biohulladék termikus hasznosító kapacitásának 218 ezer tonnára növekedését mint új hasznosítást jelentettük. Ezt az adatot Brüsszel természetesen kénytelen volt biohulladék hasznosításként betudni, de azt hiszem nem nehéz belátni, hogy a törvényhozók szándéka a biohulladék lerakóktól történô eltérítésével kapcsolatban nem az volt, hogy a magas nedvességtartalmú biohulladékot a vegyes hulladékkal együtt elôkezelés nélkül égessük el. A KvVM által közzétett OHT I. beszámolója is megállapítja azt, hogy a komposztálás és a rendelkezésre álló termikus kezelô kapacitások csak részben teljesítik az idôarányosan elvárt kezelési követelményeket. Megállapítja továbbá...amennyiben az EUban a teljes biohulladék mennyiségét eltérítenénk a lerakókról, azzal az EU 2020-as vállalásának 40%-át azonnal teljesíteni tudnánk. 4 Biohulladék

5 JOGszabály Legal background azt is, hogy 2008-ig megvalósultak az elsô mechanikai-biológiai hulladékkezelô létesítmények, amelyek mûködésében szintén felmerültek fenntarthatósági kérdések. Az ISPA keretében megvalósuló projektek tervei szerint a 2004-ben rendelkezésre álló 122 ezer tonnás éves biohulladék kezelô kapacitás 2008-ra 460 ezerre nôtt volna, de nem nôtt, hiszen éppen a biohulladék kezelését szolgáló infrastruktúra elemei nem kerültek idôben kiépítésre. Tény azonban az is, hogy a Kohéziós Alapból finanszírozott fejlesztési projektek minden esetben tartalmazzák a biohulladék kezelô létesítmények megvalósítását is. Összefoglalva megállapíthatjuk, hogy a papírhulladékok kivételével a TSZHban lévô biohulladékok hasznosítására alkalmas kapacitások még csak részben épültek ki, és ami talán ennél is nagyobb baj, a meglévô rendszerek mûködtetésének nincsenek meg a fenntarthatósági feltételei, részben gazdasági, részben végtermék hasznosíthatóság szempontjából. A KvVM által közzétett, re vonatkozó OHT-ben az szerepel, hogy a biológiailag lebomló összetevôk elkülönített gyûjtését és kezelését meg kell oldani oly módon, hogy 2016-ban legfeljebb 820 ezer tonna kerüljön lerakásra, aminek az eléréséhez 835 ezer tonna biohulladékot kell szelektíven gyûjtenünk és hasznosítanunk. Javaslatok, teendôk Megítélésem szerint ahhoz, hogy a jövô évekre vonatkozó célszámok tarthatók legyenek, haladéktalanul szükséges bi- Biohulladék hasznosítás közben / Shredding of green waste zonyos intézkedések véghezvitele, és jogszabályok megalkotása. Ezek kétfelôl lehetnek alkalmasak arra, hogy a biohulladék hasznosítás gyakorlatában radikális változásokat hozzanak létre: egyfelôl egyszerûsítik a komposztok felhasználását, ezáltal a komposztok értékesítésén keresztül bevételt hoznak a telepeknek, másfelôl pedig rákényszerítik a lerakók üzemeltetôit a kiépült kapacitások kihasználására. Ez utóbbinak a legegyszerûbb eszköze a hulladékok lerakhatósági feltételeinek meghatározása (biológiai stabilitás, AT 4 érték, TOC stb.), illetve a lerakó-adó bevezetése a nem elôkezelt hulladékok esetében. A komposztok felhasználásának elôsegítését az alábbiakban bemutatott intézkedésekkel lehetne biztosítani. Új komposzt-rendelet megalkotása, a komposzt minôségbiztosítási rendszer bevezetése A komposztok értékesítése, felhasználása jelenleg Magyarországon nagyon kezdetleges, pedig a komposzt értékesítés hozzájárulna a komposztáló telepek gazdaságosságához és ezáltal a kiépült kapacitások jobb kihasználásához. A jelenleg mûködô, viszonylag kis számú komposztáló telep esetén is megállapítható, hogy a komposztok hasznosítását szabályzó rendelkezések nem alkalmasak a problémakezelésre. A komposztálást, ill. komposzt felhasználást szabályozó 36/2006. FVM rendelet értelmében minden komposztáló telepnek forgalomba hozatali engedélyt kell beszereznie a FVM Agrár-környezetgazdálkodási Fôosztályán az általa elôállított kom- Association very much doubt that this figure of 120,000 tons is correct. We believe this value can be set as a target, but it is still far from reality. In another case of creative problem solving, it was reported to the EU that, as a result of the modernization and enlargement of the Waste Incineration Plant of Budapest, regarding the increased amount of incinerated mixed solid community waste there was an increase in the thermal utilization capacity of incinerated biowaste to 218,000 tons, which was reported as a new case of utilization. At Brussels, of course, they had to classify the data as biowaste utilization, but it is easy to understand that the intention of the legislators in diverting biowaste from landfills was not to allow biowaste with a high moisture content be incinerated together with mixed waste without any pretreatment. A report connected to the NWMP I., which was published by the Ministry of Environment and Water, stated that composting and the available thermal treatment capacities had only partly fulfilled the treatment requirements expected over the time span in question. It also stated that, by 2008, the first mechanical-biological waste treatment facilities had been established, but sustainability issues had arisen in connection with their operation. According to the plans of the projects carried out in the framework of ISPA, the biowaste treatment capacity of 122,000 tons for 2004 would have increased to 460,000 tons by 2008, but it did not because infrastructure for the treatment of biowaste was not created in time. It is also true, however, that development projects financed from the Cohesion Funds always include the realization of biowaste treatment facilities. To sum up, it may be stated that the capacities for utilizing biowaste in community solid waste, with the exception of paper waste, have been developed only partially, and what may be an even greater problem is that the operation of existing systems does not meet sustainability requirements, partly from an economic point of view, and partly from the perspective of utilization of the end-product. The NWMP for published by the Ministry for Environment and Water stipulates that the separate collection and treatment of the biodegradable content of waste has to be solved in a way that by 2016 no more than 820,000 tons should be disposed of at landfills; in order to reach this target more than 835,000 tons of biowaste has to be separately collected and utilized. Recommendations and tasks In our view, in order to be able to meet the targets set for the coming years, it is necessary to implement certain measures and create certain laws without delay. These may effect radical changes in the practice of biowaste utilization in two respects: firstly, they may simplify the use of composts, thus producing extra income for the plants through the sale of composts; and secondly, they may force landfill operators to use the established capacities. The simplest ways in which the latter can be done are, for one part, better definition of > Biohulladék 5

6 JOGszabály Legal background > the parameters for waste disposal (e.g. biological stability, AT 4 value, TOC, etc.), and for the other, the introduction of a disposal tax in the case of non-pretreated waste. The promotion of the utilization of composts may be ensured by the following measures. poszt értékesítésére. Ez fontos módja a The framing of a new compost regulation and the introduction of a compost quality control system The sale and use of composts is currently in a very rudimentary state in Hungary, although the selling of composts could contribute to the profitability of composting plants, and thereby to the better use of already established capacities. Even with regard to the currently operational (albeit relatively few in number) composting plants, it can be stated that the regulations on compost utilization are not suitable for dealing with extant conditions. According to the Ministerial Order No. 36/2006 of the Ministry of Agriculture and Rural Development, which regulates compost production and compost use, each and every composting plant should obtain a permit for circulation from the Department of Agro- Environmental Management at the Ministry for the circulation of the compost they produce. This is an important way of controlling the product; however, in the case of smaller plants not even one year s income from receiving the disposed waste would be enough to cover the cost of the permit (HUF million). Nevertheless, the permitting process takes almost a year, so if only a small amount of compost is produced, the proportion of process fee per unit makes the product unmarketable. At the same time, the permit obtained in this way remains in force for 10 years during which the authority only does occasional examinations despite the fact that it is based on one test made on a single representative sample. Thus it is not ensured that continuous quality control, serving the interest of the customer, takes place. The new regulation should meet the following requirements: it should ensure that composting plants and the process of composting are suitably monitored; it should establish clear requirements with regard to both controlling and compost quality; it should establish a control system that is capable of flexibly adjusting to changing circumstances; the process of bringing to the market composts that meet requirements should be simplified. termék ellenôrzésének, ugyanakkor a kisebb méretû telepek esetében a hulladék átvételbôl befolyt egyévi összeg sem fedezi az engedélyeztetés 1,5-2 millió forintos költségét. Mindemellett az eljárás menete közel egy évet vesz igénybe, így kis mennyiségû komposzt elôállítása esetén az egységre jutó eljárási díj versenyképtelenné teszi a terméket a piacon. Az így megszerzett forgalomba hozatali engedély ugyanakkor annak ellenére 10 évig érvényes mely idôtartam alatt a hatóság csak eseti vizsgálatokat végez, hogy annak alapját csak egyetlen reprezentatív minta egyszeri vizsgálata adja. Így tehát nem biztosított a felhasználók érdekeit garantáló folyamatos minôségbiztosítás. Az új szabályozásnak a következô feltételeknek kell megfelelni: biztosítsa a komposztáló telepek és a komposztálás folyamatának megfelelô ellenôrzését; állapítson meg egyértelmû követelményeket mind az ellenôrzés mind a komposzt minôség tekintetében; hozzon létre egy olyan ellenôrzési rendszert, amely rugalmasan tud alkalmazkodni a változó körülményekhez; egyszerûsödjön a követelményeket teljesítô komposztok forgalomba hozatala. A komposztok minôségi besorolására három kategóriát javaslunk bevezetni: I. osztály, amely megfelel az ökológiai gazdálkodás követelményeinek is, tehát minden területen korlátozások nélkül felhasználható,...ahhoz, hogy a jövô évekre vonatkozó célszámok tarthatók legyenek, haladéktalanul szükséges bizonyos intézkedések véghezvitele, és jogszabályok megalkotása. A végtermék minôsítése is fontos lépés a komposztálás folyamatában / The qualification of end products is an important point by composting We recommend introducing three categories for the quality classification of composts: Class I., for composts which meets the requirements of organic farming as well, and can therefore be used in all areas without restriction. Class II., which can be used for composts in all areas of agriculture in general, and without constraints if applied according to the regulations of proper agricultural practice. The threshold limits of class II. would actually correspond 6 Biohulladék

7 JOGszabály Legal background II. osztály, amely a mezôgazdaság minden területén általánosan, a helyes mezôgazdasági gyakorlat szabályai szerint korlátozások nélkül felhasználható. A II. osztály határértékei egyébként megfelelnének a 36/2006. FVM rendelet határértékeinek. A III. komposzt osztály csak korlátozásokkal lenne felhasználható, ezek esetén javasoljuk egy egyszerûsített talajvédelmi eljárás szerinti kihelyezés engedélyezését. Az így kiadott engedélyekrôl központi adatbázist kell készíteni, amely alapján ellenôrizni lehet az engedélyek betartását, illetve ki lehet alakítani egy monitoring rendszert, amely a komposztok hatásait hivatott nyomon követni. A komposztok rekultivációs célokra történô felhasználásának egyszerûsítése A Kohéziós Alap regionális fejlesztéseinek egyik eleme a régi lerakók rekultivációja, amely során a komposztok és a stabilizált hulladékok felhasználása mindenképpen célszerû lenne. Ennek ellenére a rekultivációs gyakorlatban szinte soha nem használják a komposztokat, elsôsorban jogszabályi okokból. A hulladéklerakók rekultivációjával kapcsolatos feltételrendszert a 20/2006. (IV. 5.) KvVM rendelet szabályozza, amely elôírja, hogy a hulladéklerakók rekultivációja során az átmeneti felsô záróréteg rendszer részeinél a kiegyenlítô rétegben használható stabilizált biohulladék, de komposzt nem. Ez még akkor is nehezen érthetô, ha nyilván a jó minôségû komposzt esetében nem a legjobb felhasználás a rekultiváció. A fedôrétegben szerepel 30 cm vastagságban stabilizált biohulladék és 30 cm vastagságban talaj vagy komposzt. Csak megjegyzem, hogy a 23/2003. (XII. 29) KvVM rendelet 8..-nak 2. pontja azt írja elô, hogy a rekultiváció során adott területen felhasznált stabilizált biohulladék mértéke nem haladhatja meg a 200 t/ha szárazanyag mennyiséget. A 30 cm hektáronként és a 200 tonna nincs összhangban, de az én megítélésem szerint egyik korlátra sincs szükség, hanem a rekultivációs terv alapján a Hatóság határozhatná meg az ennél jóval nagyobb mennyiséget is. A jogszabály a végleges felsô záróréteg rendszer kiegyenlítô rétegében sem a komposztot sem a stabilizált biohulladékot nem engedélyezi. A végleges felsô záróréteg rendszer fedôrétegének cm vastagságú altalaj rétegében a stabilizált biohulladékot engedi, de a komposztot nem. Ezeknek a jogszabályoknak a felülvizsgálata szintén szükséges, hiszen a komposztok és a stabilizált biohulladékok szakmai szempontból mindenképpen alkalmasak a rekultivációs felhasználásra is. Összefoglalva megállapíthatjuk, hogy a biohulladék hasznosítás területén az utóbbi években komoly fejlôdés volt tapasztaltható, de ahhoz, hogy a szükséges áttörés bekövetkezzen, mindenképpen kívánatos további intézkedések, jogszabályok meghozatala, és a meglévô szabályzók harmonizációja is. to the threshold limits laid down by Order No. 36/2006 of the Ministry of Agriculture and Rural Development. Class III. compost could only be used according to further restrictions; in this case it is recommended that permission for their use is obtained via a simplified soil protection process. Permits granted in this way should be recorded in a central database, which could be used for verification and monitoring the effects of composts. The simplification of the use of composts for recultivation purposes One element of the Cohesion Funds regional development processes is the recultivation of old landfills, for which the use of composts and stabilized waste materials would be expedient by all means. However, in the practice of recultivation, composts are almost never used, mostly because of the existing legal regulations. Framework conditions with regard to the recultivation of landfills are regulated by the Ministry of Environment and Water (Order No. 20/2006. (05/04)), which prescribes that during the recultivation of landfills, in parts of the temporary closing layer system, in the compensatory layer, stabilized biowaste can be used but compost cannot. This is difficult to understand (even when in the case of good quality compost recultivation is not the best use). In the upper topsoil layer there is 30 cm of stabilized biowaste and 30 cm of soil or compost. Let us note here that according to point 2 of 8.. in the Ministerial Order No. 23/2003. (29th December) of the Ministry of Environment and Water, it is prescribed that, during recultivation, the amount of stabilized biowaste used in a certain area may not exceed 200 tons/hectare dry substance volume. The values of 30 cm/hectare and 200 tons are incongruous with each other, and in our view neither limit is necessary, but the Authority should potentially be able to determine even a significantly greater amount based on the requisite recultivation plan. Regulations do not allow for the use of either compost or stabilized biowaste in the upper closing layer system; while in the cm deep subsoil layer of the upper layer of the permanent sealing layer, stabilized biowaste is permitted, but compost is not. It is also necessary to review the legal regulations mentioned above, as composts and stabilized biowaste are, from an expert point of view, by all means suitable for recultivational use. In summary it may be stated that in recent years there has been considerable development in the area of biowaste utilization, but in order for the necessary breakthrough to take place, it is highly necessary to introduce further measures and regulations and also to further harmonize pre-existing waste policies. Biohulladék 7

8 Általános General > Bagi Beáta Profikomp Kft. Innovatív, fenntartható energetikai termékek és technológiák fejlesztése Beáta Bagi, Profikomp Ltd. Development of Innovative and Sustainable Energy Products and Technologies Introduction As consumers customs and ways of living have changed together with product compositions and packaging technologies, the composition of municipal solid waste (MSW) that is generated has also significantly altered over the past few decades while the amount of waste produced has steadily increased. The fact that hazardous wastes are produced by households requires that non-selectively collected municipal waste should undergo special treatment. These problems are only partly solved by today s selective waste collection methods and by the construction of selection plants. Only 15-25% of total waste is typically reused in its material form through selective waste collection and further separation of packaging materials, and selective treatment (selective collection and composting) of the biodegradable part only accounts for a similar percentage in waste reduction. The remaining 40-60% of the waste continues to be deposited at the landfills without treatment. The considerable biomass content of this landfilled waste triggers reactions and, thus, endangers the chemical stability of the landfills. Besides organic matter content, the high calorific heat value content is also significant. Bevezetés A települési szilárd hulladék (TSZH) öszszetétele egyebek között a fogyasztási szokások és az életmód változásával, a termékösszetétel és a csomagolástechnika változásaival összefüggésben az eltelt évtizedekben jelentôsen módosult, a képzôdô hulladék mennyisége pedig folyamatos, lassú emelkedést mutat. A háztartásokból kikerülô veszélyes hulladékok a nem szelektíven gyûjtött települési hulladék különleges kezelését teszik szükségessé. E gondokon a napjainkban folyó szelektív hulladékgyûjtés és válogatómûvek kiépítése is csak részben segítenek, hiszen a csomagolóanyagok szelektív gyûjtésével és válogatásával a teljes hulladék %-a hasznosul (anyagában), a biológiailag lebontható rész külön kezelése (szelektív gyûjtése és komposztálása) is csak további hasonló nagyságú hulladékcsökkenést eredményez. A fennmaradó % hulladék továbbra is kezelés nélkül kerül a lerakóba. A hulladék jelentôs hányadú biomassza tartalma a lerakás során biokémiai reakciókat indít el, ezzel veszélyeztetve a lerakók kémiai stabilitását. A szervesanyag-tartalom mellett jelentôs a nagyfûtôértékû anyaghányad. A projekt bemutatása A Profikomp Kft, a Vertikál Zrt, a Terra Humana Kft, valamint a GAK Kft. által létrehozott konzorcium együttmûködve a Miskolci Egyetem Eljárástechnikai Tanszékével a fenti célok elérése érdekében 2006 ôszén Innovatív, fenntartható energetikai termékek és technológiák fejlesztése címmel kutatás-fejlesztési pályázatot nyújtott be a Kutatás-fejlesztési Pályázati és Kutatáshasznosítási Iroda Jedlik Ányos Programján. Az NKFP-A3-2006/00024 számú nyertes pályázat 2007 januárjától kezdôdôen egy hároméves projekt keretében vizsgálta a települési szilárd hulladékból nyerhetô másodlagos energiahordozók elôállításának lehetôségeit. A konzorcium tagjainak korábbi vizsgálatai már rámutattak arra, hogy a nem szelektíven gyûjtött TSZH a mechanikai, biológiai és termikus hasznosítási módok megfelelô kombinációjával hasznosítható a legmegfelelôbben. Az így keletkezô termékek: a komposzt-szerû frakció, és az ezzel termesztett biomassza; a biogáz; valamint a szilárd és gázfázisú tüzelô anyagok, a másod-tü zelô anyagok. Továbbfejlesztve az eddigi rendszereket, jelen projekt a települési szilárd hulladékokból nyerhetô másodlagos energiahordozók elôállításának átfogó koncepcióját tûzte ki célul. A hulladékok mechanikai elôkészítése A projekt elsô évében a kísérleti technológiai rendszer megtervezése és kialakí- 8 Biohulladék

9 Általános General tása történt meg úgy, hogy az alkalmas legyen a szilárd települési hulladékok komplex kezelésére és nemesítésére, valamint a projekt keretében vállalt innovatív energetikai termékek (biogáz, biomassza és másodlagos tüzelôanyag) elôállítására, majd a következô két évben elvégeztük a vonatkozó vizsgálatokat, és kiértékeltük az eredményeket. A koncepció szerint elsôként a mechanikai elôkezelés fázisában a nyershulladékot kíméletes aprítást követôen három jól elkülönülô anyagi összetételû szemcsefrakcióra bontottuk, melyek a következôk voltak: a legfinomabb szemcséjû <20-30 mm-es frakció, nagy biológiailag lebomló hányaddal; a legdurvább rész (> mm), a nagyfûtôértékû frakció; a köztes szemcseméret-frakció, ami mind a két (éghetô és biológiailag bontható) anyagban egyaránt szegényebb. A három frakció ezek után csaknem teljesen önálló technológiai mûveltsorra került, ezek mindegyikének végcélja a tüzelôanyag elôállítása volt az alábbiak szerint: A 3A biogáz-komposzt rendszer A mechanikai elôkezelés során legfinomabb szemcsefrakcióként (<20-30 mm) kapott, magas biológiailag bontható hányadot tartalmazó frakció kezelése a Profikomp Kft. sióagárdi telephelyén kialakított 3A biogáz-komposzt rendszerben történt. A projekt keretében létrehozott, és a további fejlesztések alapját jelentô biológiai hulladékkezelô rendszer az aerob (komposztálás) és az anaerob (biogáz-elôállítás) folyamatok kombinációja. A kezdô aerob lépcsôt követôen egy anaerob fázis következik, mely folyamat során történik a biogáz termelés, majd a folyamatot egy újabb aerob lépés zárja le. A 3A-rendszer kidolgozása során egy olyan eljárás kialakítására törekedtünk, amelynél az általános anaerob eljárásokkal szemben ahol a folyékony, legfeljebb 10 százalékos szárazanyagtartalmú hulladékot tudnak kezelni, itt szárazon, azaz a nyershulladék természetes nedvességtartalmához közelálló (30-35% sza.) nedvességtartalom mellett is hatékony kezelés valósul meg. A fejlesztés elônyei, hogy a települési szilárd nyershulladék összes biológiailag lebontható szervesanyag-tartalma a kombinált eljárással két értékes termékké alakítható át: biogázzá és komposzt-szerû frakcióvá. A folyamat során nyert komposztszerû frakció a megfelelô mechanikai tisztítást követôen, energiaültevények tápanyag-utánpótlására, illetve rekultivációs célokra hasznosítható. Másod-tüzelôanyag nemesítés A folyamat során a legnagyobb szemcse méretû frakció fûtôértékét, tisztaságát mechanikai úton javítottuk. A kezelés lépései a mágneses, örvényáramú szeparálás, szelektív aprítás és/vagy légáramkészülékkel történô szelektálás voltak. Ennek eredménye a cementgyári hasznosításra is alkalmas RDF I. másodtüzelôanyag lett. A középsô szemcseméret-frakció mechanikai-biológiai hulladékkezelésre került. Az eredményeképpen létrejött Introduction to the project In autumn 2006, in order to address the issues above, a consortium comprised of Profikomp Ltd, Vertikál Corp, Terra Humana Ltd and GAK Ltd in collaboration with the Department of Process Technology at Miskolc University applied for a research and development tender with the title Development of Innovative Sustainable Energy Products and Technologies within the framework of the Ányos Jedlik Program of the Research and Development Tender and Research Utilization Office. After winning tender number NKFP-A3-2006/00024, the consortium started a three-year project to study the opportunities for producing secondary energy sources from municipal solid waste. Earlier studies made by consortium members had already shown that non-selectively collected MSW can best be utilized with the right combination of mechanical, biological and thermic utilization methods. The process results in the following products: a compost-like fraction, and the biomass contained with it; biogas; and, solid and gas phase fuels and refuse-derived fuels, or RDF. Having already improved on pre-existing systems, the present project aimed to elucidate a comprehensive process for producing secondary energy sources from municipal solid waste. The mechanical pre-treatment of wastes During the first year of the project the experimental technological system for treating and refining municipal solid waste (MSW) and producing innovative energy products (biogas, biomass and refuse-derived fuel) as planned within the framework of the project was designed and set up. During the second and third years experiments were carried out and the results were analyzed. The concept was that, firstly, following fine shredding (mechanical pre-treatment), the raw waste should be divided into three distinct and well-separable grain fractions, which are the following: The finest grain fraction ( <20-30 mm), which contains a high proportion of biodegradable materials, The coarsest grain fraction (> mm), which is the fraction of high calorific value, The mid-size grain fraction, which contains a lower proportion of both (combustible and biodegradable) materials. Following this, the three fractions went through almost completely separate technological processes, all of which had the same final goal; that is, to produce fuel as described in more detail below: A 3A biogáz-komposzt rendszer / 3A bigas-compost system A 3A biogas compost system During the mechanical pre-treatment process the treatment of the finest grain fraction (<20-30 mm) (containing a high proportion of > Biohulladék 9

10 Általános General > biodegradable materials) took place in a 3A system set up on the Sióagárd premises of Profikomp Kft. The biological waste management system, which was established within the framework of the project and can serve as a basis for further developments, combines aerobic (composting) and anaerobic (biogas production) processes. The first aerobic stage is followed by an anaerobic step which results in the production of biogas. The process is then completed through another aerobic stage. When the 3A system was designed, the aim was to develop a system which, unlike general anaerobic processes which are used to treat liquid waste with a maximum dry matter content of 10% could efficiently treat dry wastes; that is wastes with a moisture content of 30-35%, close to the natural moisture level of raw wastes. The advantages of the process are that by using the dual technique, all the biodegradable organic matter content of the municipal solid waste can be turned into one of two valuable products: biogas, or a compost-like fraction. The compost-like fraction produced during the process can be used for supplying nutrients for energy cultivations and other recultivation procedures, following suitable mechanical cleaning. Refinement of refuse-derived fuel During this process the calorific value and purity of the roughest grain fraction was mechanically improved. Treatment included the following steps: magnetic, eddy current separation, selective shredding and/or sorting using air blowers. The final product of the treatment was RDF 1 refuse-derived fuel suitable for cement factory utilization. The mid-sized grain fraction underwent mechanicalbiological waste treatment. The fine part of the produced biostabilate combined with the compostlike fraction originating from the 3A process. One part of the rough, large grain-size fraction of the biostabilate provided RDF II refuse-derived fuel, which can be utilized in different power plants. The other part of the produced material underwent further mechanical treatment such as shredding and/ or pelleting or briquetting. At the end the product was pyrolised and the final product, RDF III, or pyrolisis coke, was produced. biostabilát finomrésze összekapcsolódik a 3A folyamatból kikerülô komposztszerû frakcióval. A biostabilát durva, nagy szemcseméretû frakciójának egy része adta az RDF II. másod-tüzelôanyagot, amely különbözô erômûvekben hasznosítható. Az kikerülô anyag másik részét pedig további mechanikai kezelésnek aprításnak és/vagy pelletálásnak, brikettálásnak vetettük alá. A keletkezô terméket ezt követôen pirolizáltuk, melynek eredménye a pirolízis koksz, az RDF III. Pirolízis A projektben a kísérleti rendszerben alacsony hômérsékletû pirolízist valósítottunk meg, alacsony hômérsékletû hôbontási eljárással ( C), oxigénmentes körülmények között. A K+F célja volt a reduktív hôbontást és a hôbontási termékek elégetését kombinálni, egymástól elválasztott termikus reaktorokban. Emellett modelleztük a másodlagos tüzelôanyag nemesítô technológia pirolízis rendszerét egy 100 liter kapacitású szakaszos üzemû berendezéssel. Evvel a kombinált eljárással lényegében kétfokozatú termikus kezelést valósítottunk meg, így biztosítva az egyes részfolyamatok jobb szabályozhatóságát, hasznosítva az égetés és hôbontás elônyeit. Az eljárás során kidolgoztunk egy olyan termikus hulladékhasznosítási módszert, amely a korszerû égetési technikákkal az energetikai hatásfok és a környezetvédelmi hatékonyság szempontjából egyaránt versenyképes. A kombinált eljárás végterméke nagy hômérsékletû füstgáz, amelynek hôtartalma hasznosítható, valamint a nagy hômérsékletû átalakítás eredményeképpen keletkezô inert szilárd széntermék a pirolízis koksz. A vázolt rendszerrel kapott termékeket részletes tüzeléstechnikai vizsgálatoknak vetettük alá. Összességében megállapítható, hogy mindhárom hulladék minta alkalmas égetéssel történô energetikai hasznosításra. A projekt eredményei A hároméves kutatás-fejlesztési projekt december 31-én sikeresen lezárult. A konzorcium a projektben vállalt feladatokat a tervezett formában, ütemezésben és költségvetéssel végezte el. A kitûzött célokat elértük, így a konzorcium egy olyan komplex, gazdasági szempontból is optimalizált hulladékgazdálkodási rendszert dolgozott ki, amely szerint a települési szilárd hulladék valamennyi frakciója hasznosításra került (1. ábra). Több új technológia kidolgozása ré- Pyrolisis In the experimental system of our project we used low temperature pyrolisis with a low temperature heat dissociation technique ( C) in an oxygen-free environment. The objective of this R and D was to combine reductive heat dissociation and the incineration of heat dissociation products in separated thermic reactors. In addition, we periodically modeled the pyrolisis system of the refuse-derived fuel refinement technology (using 100 liter capacity equipment). Through utilizing this combined method we basically established a two-level thermic treatment process, ensuring that each section of the process could be easily calibrated, thus making maximum use of the advantages of incineration and heat dissociation. During this process we worked out a competitive thermic waste utilization method due to cutting-edge incineration 1. ábra: A TSZH különbözô frakcióinak energetikai hasznosítása a komplex hulladékgazdálkodási rendszeren belül 10 Biohulladék

11 Általános General vén energetikai célú felhasználásra alkalmas termékeket állítottunk elô: 1) a maradék hulladék biomassza tartalma részben komposztálás útján, energiaültetvények tápanyag-utánpótlása révén, részben pedig az aerobanaerob-aerob rendszerû technológia alkalmazásával biogáz-elôállítás útján hasznosult; 2) a kis és nagyfûtôértékû hulladékfrakció külön-külön lett kinyerve TSZHból, és belôlük szabályozott, garantált minôségû másodlagos tüzelôanyagokat állítottunk elô; 3) a relatíve kis mennyiségû veszélyesanyag-tartalmú rész-anyagáram pirolízis útján került hasznosításra. A projekt során két szabadalmi eljárást dolgozott ki a konzorcium Komplex többtermékes mechanikai eljárásokra alapozott technológia energetikai-termékek elôállítására szilárd települési hulladékból, valamint Települési szilárd hulladékok biológiailag bontható részének anaerobaerob biológiai hasznosítása biogáz elôállításával címmel. A projekt eredményeinek összefoglaló bemutatása a december 4-én Gödöllôn megrendezett, gyakorlati bemutatóval egybekötött Profikomp és Partnerei Tudományos Nap c. konferencián történt meg. A rendezvényen részt vevô szakemberek összefoglalót hallhattak a 3 éves K+F projekt egészérôl, a kitûzött célokról és azok megvalósulásáról, majd az egyes konzorciumi tagok által vállalt feladatkörök részletes bemutatására került sor témakörönként. techniques and high energetic and environmental efficiency. The final product arising from the combined technology is a high temperature smokegas with utilizable heat content and an inert solid carbon product produced by the high temperature transformation; pyrolisis coke. The products we obtained through using the system described above underwent detailed firing-technical examinations. The result was that all the three waste samples were judged generally suitable for energetic utilization through incineration. Results of the project The three-year research and development project was successfully completed on 31st December The consortium successfully carried out the tasks undertaken within the project on time and within budget. The desired outcome was realized and the consortium s work resulted in a complex, economicallyoptimal waste management system which utilizes all the fractions of municipal solid waste (Diagram 1). By discovering a number of new technological processes we developed some products that are suitable for energetic utilization: 1) The biomass content of the remaining waste was reused, partly through composting, through supplying nutrients for energy cultivations and partly through biogas production using an aerobicanaerobic-aerobic system process. 2) The low and high calorific value waste fractions were obtained from MSW separately. They were turned into regulated, guaranteed high-quality refuse-derived fuels through refinement. 3) The relatively small quantity of wastes containing hazardous material was utilized through materialflow pyrolisis. During the project the consortium developed two patented technological processes with the titles: 1) Complex multiple product technology based on mechanical processes for the production of energy products from municipal solid waste, and; 2) Biogas production through the anaerobic-aerobic biological utilization of the biodegradable part of municipal solid waste. The results of the project were presented together with some practical demonstrations at the conference Profikomp and Partners Day of Science on 4th December 2009, where experts attending the event were introduced to the goals and outcomes of the three-year R and D project. Each member of the consortium gave a detailed presentation about their specific tasks which covered all the topics one by one. Biohulladék 11

12 Technika techics > Dr. Gombkötô Imre Egyetemi adjunktus ME Nyersanyagelôkészítési és Környezeti Eljárástechnikai Intézet Szétválasztási technológiák a biomassza feldolgozásban: Dúsítás 1. Bevezetés Cikksorozatunk elôzô részében beszámoltunk a biomassza feldolgozásban legelterjedtebben használt osztályozási eljárásokról. Megállapítottuk, hogy a szétválasztási technológiák sora igen nagyszámú, a biomassza iparban, alkalmazásukra számos példát sorolhatunk, mint például az élelmiszeripar számára fontos növényi részek szétválasztása az arra alkalmatlan, azonban energetikai célra kiváló növényi részektôl, vagy a papíripar számára értékes, könnyen rostosítható növényi részek szétválasztása a nehezen rostosítható növényi részektôl. Ide sorolhatjuk példaként a magas szerves anyag tartalmú hul ladékáramok feldolgozási technológiáját mechanikai biológiai stabilizációval vagy az energetikai célú hasznosítást megelôzô elôkészítés esetét is [5]. Az aprítással feltárt komponensek egymástól való szétválasztása a komponensek között meglévô fizikai tulajdonságbeli eltérésen alapul. Ezeket az eljárásokat összefoglalóan dúsításnak nevezzük, mivel az adott komponenseket rájuk nézve nagy koncentrációjú termékekbe választjuk le. A dúsítás rendszerint azon az anyagtulajdonságon alapszik, amelyben az adott szemcseméretnél legnagyobb az eltérés a szétválasztandó komponensek között. A fémeket is tartalmazó anyagáramok esetében a különbözô alkotóanyagok szétválasztására elsôsorban a sûrûség, a mágneses és elektromos tulajdonság eltérése alapján nyílik lehetôség. Megkülönböztetünk egymástól száraz illetve nedves technológiai megoldásokat. A dúsítás száraz eljárásai elsôsorban a kézi válogatás, sûrûség szerinti szétválasztás légárammal száraz áramkészülékben illetve légszérrel, a vas mágneses szeparátorokkal a nemvas-fémek leválasztása pedig elektrosztatikus vagy örvényáramú szeparátorok alkalmazásával történhet. Nedves technológia alkalmazásakor a száraz áramkészüléket és a légszért, nedves áramkészülék, ill. az ülepítôgép vagy nehézszuszpenziós készülék, finomabb anyagokra nedves szér váltja fel. 2. Válogatás A kézi válogatásnál a hatékonyság csak a nagyobb méretû (> 50 mm) anyagok eltávolításánál jelentkezik. Eszköze a kissebességgel mozgó válogató szalag, amely mellett 1,5 1,8 m széles munkahelyeket alakítanak ki. A szalag szélessége, ha csak az egyik oldalán vannak munkahelyek legalább 0,6 m, ha mind a két oldalon akkor 1,2 m. A kiválogatott anyagokat ledobó aknán keresztül boxokba vagy konténerekbe gyûjtik. A válogatószalagot elsôsorban olyan esetekben célszerû alkalmazni, ahol a feldolgozott anyagáram nagyméretû értékes komponenseket, illetve kisszámú valamilyen szempontból veszélyes komponenseket tartalmaz. Fémtartalmú hulladékok esetében elsôsorban a nemvas-fémek alu- 12 Biohulladék

13 Technika techics mínium, réz, ólom, valamint a rozsdamentes nem mágnesezhetô acél egymástól való elválasztására alkalmazzák. Az üzemekben a kézi válogatást rendszerint megelôzi egy gépi méret szerinti osztályozás (szitálás), amikor is a kisméretû idegen tárgyakat szitálással eltávolítják, és a haszonanyag-hulladékot fellazítják. A vas-komponensek leválasztása a kézi válogatás elôtt vagy után történik a szalag feletti mágnesekkel (néhány esetben mágneses dobokkal is). Az üzemeltetôk gyakran elônyben részesítik a fémeknek a kézi válogatás utáni mágneses leválasztását, mert ekkor a fém-frakciót már nem szennyezik rátapadó anyag szemcsék. A válogatómûvet a kialakított területen megépített csarnokba építik be (vagy a csarnokkal egy egységben építik meg). A válogatószalag a csarnokban (vagy közvetlenül a csarnok mellé épített) zárt kabinban, a válogató szalag kiszolgáló egységei pedig a kabinon kívül nyernek elhelyezést [2]. 1. ábra: Válogató kabin az AvE miskolci telephelyén és szalag [web4] a Pioneer ZRt. szarvasi vetômag üzemében / Figure 1.: Sorting cabin at the vicinity of AvE in Miskolc and a sorting belt at seed factory of [web4] Pioneer ZRt. at Szarvas Manapság, a számítógépek számítási teljesítménye a 10 évvel korábbi kapacitásukhoz képest jelentôs növekedést mutatnak, így megnyílt a lehetôség a gépi válogatási technológiák jelentôsebb térnyerésének. Az automatikus válogatás során számos részfolyamat követi egymást. Fontos az anyag fellazítása, sorba állítása, hogy minden egyes darab külön vizsgálható legyen (a szemcsék egyedi megjelenítése). Ez a mûvelet gyakorlatilag szállítószalaggal, forgó tárcsával vagy egyéb hasonló célú berendezésekkel történik. Ezután a sorba állított szemcséket a felismerô egységhez kell szállítani. Egy jel kibocsátó jel érzékelô és feldolgozó egység (számítógép) segítségével megtörténik az egyes darabok azonosítása meghatározott szétválasztási tulajdonságok alapján, valamint a kapott mérési jelek kiértékelése. A rendszer automatikusan meghatározza, hogy elôre programozott minták alapján a vizsgált szemcse melyik termékbe kell hogy kerüljön, és a cselekvési fázisban beavatkozik. Ez történhet fúvóka sorral, ahol a szabadon esô szemcsék pályáját módosítják légáram segítségével vagy önmûködô csapóajtók segítségével terelhetik az egyes szemcséket egyik vagy másik termékbe. 3. Sûrûség szerinti szétválasztás A sûrûség szerinti száraz szétválasztás történhet áramkészülékekben süllyedési végsebesség szerint, vagy légáramban fluidizált ágyban sûrûség szerint légszérrel vagy légülepítôgéppel. A légáramban történô szétválasztás elvi alapja a légáramban történô osztályozással azonos módón az alkotók eltérô süllyedési sebessége, ill. közegben való eltérô mozgása. A szemcsék (mérettôl és közeg- és szemcsesûrûségtôl függô) mozgását a nyugvó közegben mért maximális sebességével, az un. süllyedési végsebességgel jellemezzük, amelyre jellemzô, hogy a nagyobb sûrûségû (és nagyobb méretû) szemek nagyobb sebességgel mozognak mint a kisebb sûrûségûek (és kisebb méretûek). A légáramban történô osztályozás esetében elmondott ismereteket azonban szükséges kiegészíteni az együttülepedés fogalmával [2]. Az áramkészülékkel történô szétválasztás feltétele a szemcsék eltérô süllyedési sebessége. Az egykomponensû szemcsék esetén a nagyobb méretû szemcsék nagyobb, a kisebbek kisebb sebességgel mozognak. Többkomponensû, különbözô méretû szemcsékbôl álló rendszerben a jelenség összetettebb. Egy kisméretû, de nagy sûrûségû szemcse azonos vagy nagyobb sebességgel Imre Gombkötô, PhD. assistant professor UM, Institute of Raw Material Processing and Environmental Process Engineering Separation technologies on biomass production: Concentration 1. Introduction Most widespread classification technology used for biomass processing was introduced at our previous article. In fact, separation techniques are commonly used at biomass industry, there are several applications, such as the separation of agricultural biomass into foodstuffs and residues that may serve as fuel or as a raw material for synfuel manufacture, the separation of forest biomass into the darker bark-containing fraction and the pulpable components, the separation of marine biomass to isolate various chemicals, the separation of urban refuse into RDF and metals, glass, and plastics for recycling.[5] Separation of components is possible using the difference between at least one physical property of the components if the components had been liberated from each other by comminution properly. These separation processes are called concentration, because the components are separated to products where the concentration of the components are very high in comparison to the feed. Concentration is usually based on the physical property of the components which shows the most significant difference according to the particle size of the material. Separation of material streams including metals in it, can be separated by their density, magnetic and electric properties. There are wet and dry technical solutions for each separation method. Dry concentration methods for biomass are generally gravity concentration in air flow separator, air tables or air jigs, sorting. Iron particles can be separate in magnetic separators and non-ferrous metals can be separated by electrostatic separator or by eddie-current separator. Instead of air flow separator, often wet flow separator, jigs or heavy media separator, and wet shaking tables in case of fine particles are used if the applied technology is wet. 2. Sorting Hand sorting is effective only if the particle Biohulladék 13

14 Technika techics size is not too small (> 50 mm). For sorting small conveyor belt is used with relatively slow moving ( m/s) belt, where m wide workplaces are being established. The width of the belt is 0.6 m or 1.2 m, depends on if both side of the belt has workplaces or not. The sorted material is collected in boxes or containers. Hand sorting is generally applied if the material stream contains large valuable material or small amount of hazardous material. If the material stream contains large amount of metals, sorting is used to collect valuable non-ferrous metals from it. Generally classification step is overtake sorting process to remove fine particles and get the material bed to be loose in the sorting plants. Ferrous particles are separated by magnetic separators before or after sorting, however operators are tend to separate ferrous particles from the pre sorted metal fraction, because with this solution, metal particles are seldom contaminated by other material (foils, ). Sorting plant is usually built in halls, the sorting bell is built into cabin and the support units are usually installed within the hall outside of the cabin. Nowadays, computing potential of computers are multiplied according to their capacity was 10 years ago. This fact makes automatic sorting technologies to spreading wide in the industry. Several automatic step follows each other in serial way during automatic sorting. It is important to get the particles loose and observable individually. For this purpose, conveyor belt or rotating disks are used. Then particles has to be transported to the recognizing system. It is a signal emitter sensor processor system, where particles are identified by pre-configured properties. The system determine, to which product the particle should get into using pre-configured patterns to compare with particle properties. In the acting phase the system interact with the particles using nozzles or trapdoors. 3. Gravity concentration Dry gravity concentration of biomass can be carried out with air flow separators, air jigs or tables. The principal of particle concentration in continuum flow based on different movement of the particle in fluid (air or water) and their terminal settling velocity. The movement of the particles in a continuum (based on particle size, density and their shape) can be described their terminal settling velocity. Terminal settling velocity is lower in case of smaller density (or with smaller size) and higher in case of a large particle density (or in case of large particles). It is now important to introduce the term co-sedimentation. In homogeneous systems larger particles are settling faster than smaller particles. In mozoghat, mint egy jóval nagyobb méretû, de kisebb sûrûségû szemcse. Határeset, azaz az együttülepedés feltétele két eltérô sûrûségû szemcsére v 01 = v 02. Ebbôl kifejezhetô az együtt ülepedô d 1 és d 2 méretû szemcsék mérethányadosa. E d 1 és d 2 szemcse-mérethatárokkal jellemzett rendszerben a szétválasztás áramkészülékben sûrûség szerint elválasztásra vezet. 2. ábra: Együttülepedés [2] / Figure 2.: Együttülepedés [2] Biomassza és gabonaipari alkalmazások esetén az ellenáramú légáramkészülékeket és az un. ballisztikus szeparátorokat egyaránt alkalmazzák kôkiválasztásra, illetve a hibás, fertôzött gabonaszemek egészségesektôl történô elválasztására. Ballisztikus szeparátorokban [1] sokszor nem függôleges, vagy vízszintes, hanem ferde légáram segítségével módosítják az adagolóból hulló szemcsék pályáját. Ekkor a nagyobb sûrûségû szemcsék, nagyobb tömegük miatt tehetetlenebbül viselkednek, így a kisebb sûrûségû frakciótól külön edényzetbe gyûjthetôek. 3. ábra: Gabonaipari légáramkészülék [web1], és a Miskolci Egyetem, Nyersanyagelôkészítési és Környezeti Eljárástechnikai Intézet Laboratóriumában épített légáramkészülék / Figure 3.: Air flow separator for seed separation [web1], and the air flow separator has been built in the Laboratory of the Institute of Raw Material Preparation and Environmental Process Engineering Száraz gravitációs dúsítás berendezéseit korábban Csôke foglalta össze [3]. A légszérek szemipermeábilis asztalán a ventilátor által szállított levegô fluid ágyat hoz létre, amelyben a nagyobb sûrûségû szemek az asztalra ülepednek, és e szemeket a vibrációs asztal a lejtôn felfelé kihordja, miközben a kissûrûségû fluidizált szemcsék a lejtô irányába lefolynak a szérasztalról. A légszérek jellemzô kapacitása: 1 2 t/h/m 2 A kéttermékes légszérrel, ahol a szérlapon a szemcsék a nem legyezôen, hanem csak lefelé (könnyûek) és felfelé (nehezek) haladnak a középtermék keletkezése elkerülhetô. A légszérek alkalmazása igen széleskörû, elterjedtek az elektronikai hulladékok, az autóroncsok, a kábelek elôkészítésében, faforgácsból a fémek, malmokban ôrlés elôtt a búzából kôzetszemcsék kinyerésére. Megfelelô sûrûségkülönbség esetén alkalmasok mûanyagok (PE/PVC) egymástól való elválasztására is. 14 Biohulladék

15 Technika techics A légáramban történô szétválasztás elvi alapja a légáramban történô osztályozással azonos módón az alkotók eltérô süllyedési sebessége, ill. közegben való eltérô mozgása. heterogeneous, poly-disperse systems, particle settling velocity is wide ranged. There are cases where small particles with high density value has the same settling velocity than larger particles with low density. In equilibrium, for these particles, v 01 = v 02. In this case, d 1 and d 2 particle diameter can be calculated, where both particles are settling at the same velocity. If particle size are between these particle sizes, at flow separators, the separation process takes place by the density of the particles. Counter current air flow separators and ballistic separators are both use for stone separation or for separation of infected seeds from the stream in biomass and corn industry. In ballistic separators, the air is often vent from an angle to the particle (not horizontally or vertically). Using the different inertial properties of the particles, different collection containers can be applied to collect them separated. 4.ábra. Schomberg légszér és a légszér mûködési elve, ahol L Légáram, A feladott anyag, L könnyû termék, S nehéz termék, 1- lökôrudazat, 2 Rúgó, 3 Ventilátor, 4 szemipermeábilis asztal / Figure 4. Schomberg air table and its working principle, where L air stream, A feed, L light product, S heavy product, 1- pusher, 2 spring, 3 Vent, 4 semi permeable desk Az aero-csatorna (aero-chute) az utóbbi idôkben bevezetett száraz dúsító berendezés, ahol az enyhén dôlt és lefelé szûkülô csatornában az alulról bevezetett levegô hatására fluidizált ágy (és lefelé irányuló szemcseáramlás) alakul ki, amelyben a nehezebb és nagyobb Concept of dry gravity concentrators was summarized by Csôke earlier [3]. Air tables has semi permeable desks with low angle where to the heavy particles are settling down while light particles are being fluidized by the air blowing through the desk and the material bed. The desk is vibrated therefore the heavy particle moving upwards on the desk while light fluidized particles are flowing downhill. Usual capacity of air tables are between 1 2 t/h, m 2. Air tables are extensively used not only in biomass processing, but waste processing plants as well to separate different kind of plastics, or plastics from metals. Aero-chute is a late inventions for dry gravity concentration where narrowing and slight inclination of a channel is applied. Air is vent from below make the particles fluidized. In the fluidized bed, heavy particles are settling down and light particles are floating. Biohulladék 15

16 Technika techics 5.ábra. Alpine légülepítôgép / Figure 5. Alpine air jig Air jigging is a very similar process. The working principle of the process is the pulsating loosening of the material bed, while the particles are organized by particle density. The loosening can be carried out by pulsating the semi permeable screen below the particles or pulsating the vent air through the material bed. In the material bed, the volumetric rate of the solid particles is high even at loosened state and the relative density of the bed (air and particle mixture) is higher while buoyancy is higher to individual particles in the bed. Therefore light particles are floating and the heavy particles are sinking. Application of air jigs are very similar to the air tables, usual capacity of air jigs are between 2 4 t/h, m 2 Solid biomass with a low moisture content tends to have better handling characteristics than wetter biomass. This complements the desire for dry wood in order to reduce storage dry matter losses and maximise energy conversion. Using wet concentration methods are not usually in biomass processing, because costs of drying and sludge water handling are much higher than the income of the biomass product allowed to. Therefore wet concentration technique are used in processing of valuable materials, like metals or construction waste processing. 4. Separation based on different magnetic properties of the particles In every processing plant, even in biomass processing, protecting comminution equipment from iron particles is indispensable [4]. Iron particles are ferromagnetic particles, therefore using magnets are evident süllyedési végsebességû szemcsék a csatorna aljára dúsulnak fel, miközben a könnyebb és kisebb süllyedési végsebességû szemcsék pedig az ágy felsô rétegébe szállítódnak. Az elkülönült szemcserétegek a csatornavégen terelôlappal egymástól elvezethetôk. Hasonló eljárás az ülepítés. Az ülepítés lényege a gép szitáján levô szeparálásra feladott szemcsehalmaz periódikus fel-fellazítása és a szitára való visszaülepítése, miáltal az anyagréteg sûrûség szerint rendezôdik. A fellazítást vagy a szita, vagy pedig a közeg (levegô vagy víz pulzáló) mozgatásával érjük el. A sûrûség szerinti szétrétegzôdés annak köszönhetô, hogy az ülepítôgép szitáján lévô szemcsehalmaz-ágynak a fellazított állapotában is nagy a szilárd részek térfogataránya, amely a rétegek összezáródásakor még nagyobbra növekszik. Minél nagyobb a szemcsék térfogataránya az ágyban, annál nagyobb az ágyat alkotó szilárd szemcsék és a köztük levô közeg sûrûsége, és ezzel együtt az ágy szemcséire gyakorolt felhajtóerô. Az ágy (jelen esetben levegô-szilárd keverék) sûrûségénél nagyobb sûrûségû szemek leülepednek az ágy aljára, a kisebbek pedig felúsznak az ágy tetejére. A légülepítôgép alkalmazása a lég szérekével közel megegyezô. Fô területek például a faforgácsból a fémek és kôzetszemcsék kinyerésére, szilárd települési hulladékból a másodtüzelôanyag elôállításakor a kôzetszemcsék leválasztása, de alkalmazzák hulladék elôkészítésben az elektronikai hulladékok feldolgozása, a kábelek elôkészítésében mûanyag-fém elválasztása során, illetve sárgaréz forgács elválasztásakor az alumínium forgácstól is. Jellemzô kapacitása: 2 4 t/h/m 2. Általában elmondható, hogy a szilárd biomassza száraz állapotban könnyebben kezelhetô, mint nedves állapotban. A száraz biomassza könnyebben tárolható és fajlagos energiatartalma is nagyobb valamint a nedves feldolgozás során keletkezô szennyvíz kezelésének költsége aránytalanul magas a kapott termék értékéhez képest, ezért feldolgozása során nedves technológiákat csak igen ritkán, indokolt esetben alkalmaznak, így a sûrûség szerinti nedves szétválasztási technológiák, mint a nehézközeges dúsítás ill. nedves szérek elsôsorban a nagy értékû fémhulladékok illetve építési, bontási hulladékok feldolgozási technológiájában alkalmazzák. 4. Szétválasztás a szemcsék eltérô mágneses tulajdonságai alapján A biomassza feldolgozásban a mágneses szeparátorok alkalmazása elsô sor ban a törô, aprító berendezések vé delme érdekében elengedhetetlen [4]. A vas ferromágneses tulajdonságait kihasználva könnyen kiválaszthatóak az anyagáramból a vas tartalmú szemcsék, így elkerülhetô, hogy az akár véletlenül (nem az anyagáram tényleges alkotórészeként) odakerült részecskék kárt tegyenek a törô berendezésekben illetve a technológia egyéb berendezéseiben. Fémtartalmú hulladé- 16 Biohulladék

17 Technika techics kok feldolgozása esetén a vaskiválasztó mágnesek alkalmazása alapvetô. Alapvetôen Ferro (erôsen mágneses), Para (gyengén mágneses) és Dia (nemmágneses) mágneses anyagokat a hulladék és biomassza feldolgozásban, a gyakorlatban mágneses és nem-mágneses tulajdonságúként soroljuk be. A vas tartalmú szemcsék jó hatásfokkal elválaszthatóak a nem-mágneses szemcséktôl szinte bármely szemcseméret esetén, bár a néhány mm-nél kisebb szemcseméret a biomassza feldolgozásra nem jellemzô. A szétválasztás hatásfokát jelentôsen ronthatja, ha a feladott anyag nedves, mivel a nedvesség miatt a kis sûrûségû biomassza szemcsék könnyen rátapadnak a vas szemcsék felületére, és mivel tömegük csekély, könnyen a mágneses termékbe kerülhetnek. A vaskiválasztó mágnesek 2 fô típusa terjedt el a gyakorlati alkalmazás terén: szalagos és dobszeparátorok [2]. Mindkét típus esetén állandó ill. elektromágnesek biztosítják a mágneses teret. Az állandó mágnesek elônye, hogy mûködésükhöz nem igényelnek elektromos energiát, így üzemeltetésük olcsóbb. A szalagos szeparátorok egyik típusa a kereszt szalagos szeparátor. A szétválasztandó anyagáram fölé egy az anyagáramra merôlegesen elhelyezett szalagot helyezünk, melynek közepébe, az anyagáram fölé egy mágnest helyezünk. Az anyagáramból a ferromágneses szemcsék felugranak a mágnesre, ahol a keresztáramú szalag elszállítja az anyagáram fölül. ahol a felsô szalag már nem tartózkodik a mágnes alatt, a szemcse leesik a szalagról. Ezt a megoldást akkor célszerû alkalmazni, amikor a feldolgozandó anyagáram viszonylag kis mennyiségû vas szemcsét tartalmaz. Keresztszalagos szeparátorok tulajdonképpen bármilyen konvencionális szállítóeszköz fölé szerelhetôek, azonban kerülni kell vibrációs adagolók fölé történô szerelését, mivel a berendezés csapágyazása átmágnesezôdhet jelentôs kopást okozva a berendezés csapágyaiban. Szalagos szeparátor elhelyezhetô szállítóheveder ledobó végénél a szállítóhevederrel egyenáramban. Ebben az esetben, ellentétben a keresztszalagos szeparátorral, olyan mágnest kell alkalmazni, melynek szélessége megegyezik a szállítóheveder szélességével, amely megoldás sok esetben gazdaságtalan. F m > F c + F g cosα 6. ábra: Mágneses szeparátorok vaskiválasztásra [3, web2, web3] / Figure 6.: Magnetic separators for iron [3, web2, web3] removing A mágneses dobszeparátorok hasonló elven mûködnek a szalagos szeparátorokhoz. Álladó mágnest helyezünk el a szállítóheveder ledobó végénél található feszítô dobba, úgy hogy a mágnes a dob csupán egy szeletét töltse ki. Ekkor a ferromágneses szemcsék rátapadnak a ledobó végen a szalagra és nem repülnek le róla, mint a többi, nem-mágneses szemcse. Amint a ferromágneses szemcse eléri azt a kerületi pontot rendszerint immár a szállító heveder alsó felén ahol a to remove them from the material stream( even if they got there accidentally) to protect crushing equipment. Processing waste material with metal components, magnetic separators are effectively used. In recycling, materials are usually subdivided into magnetic and non-magnetic materials. However, technically we distinguish ferromagnetic (strongly magnetic), paramagnetic (weakly magnetic), and non-magnetic materials. The separation of ferromagnetic materials from the others is always possible at high efficiency for all particle sizes, as long as the liberation is good and in case of dry separation of fines (< 5 mm) that the feed is not damp (= of a possibly fluctuating moisture content between entirely dry and fully soaked with water). In recycling two main types of magnetic separators are frequently used for the separation of ferrous metals: belt, pulley or drum separators. For all types permanent magnets as well as electromagnets can generate the magnetic field. The advantage of permanent magnets is that they do not require energy to produce the magnetic field, as is the case with electromagnets. For this reason electromagnets are more and more replaced by permanent magnets. Only when an extremely high field strength is needed, e.g. for the concentration of weakly magnetic material or for heavy scrap, electromagnets are applied. A cross belt separator uses permanent magnets and is mounted some distance above the conveyor. Ferrous metal is attracted and jumps up to the cross belt conveyer to be transported outside the magnetic field where it drops of. It is suitable for the removal of smaller amounts of ferrous metals (de-contamination) or for smaller installations. When the amount of ferrous metal is substantial, line belt, pulley or drum separators are often preferred. Cross belt and line belt separators are able to produce relatively pure (>80%) steel fractions because the distance between the magnet and the feed is well-defined. They also perform well if the feed contains a lot of fines or dust: non-magnetic dust is left on the belt. Cross belt separators can be mounted above practically all type of standard conveyors. Care should be taken to avoid steel parts (non-magnetic stainless is allowed) of the installation in the field of the magnet, since such steel parts will become magnetized and start to attract ferrous parts from the feed. Installing a magnet over a vibratory feeder is not recommended: bearings may become magnetized and show excessive wear, whereas the motion of the feeder itself is reduced because a magnetic field tends to counteract the motion of large metal structures (even if it is made from stainless steel). Biohulladék 17

18 Technika techics For fluctuating feed, showing height fluctuations on the feed conveyor, separators that automatically adjust height by means of hydraulics are available. Heavy duty separators have a belt equipped with liner plates, e.g. for removal of coarse metal scrap from biomass streams or from domestic waste. Working principle of the drum separator is the same as that of the belt separators. In a rotating hollow drum one part is occupied by a permanent magnet. The drum is equipped with baffles carrying the ferrous to the part of the drum outside the magnetic field. This design is very suitable for ferrous scrap separation in large volumes. An advantage is that the magnet is fully encapsulated preventing the build-up of magnetic fines onto to magnet, and the fact that there is no wear, maintenance, and supervision needed of an additional belt. As a conclusion it can be said, that nowadays multi-function mobile biomass processing units are generally used for biomass or waste processing tasks. These mobile units are biomass shredders or screens built together with magnetic separators and air flow separators. These equipments are providing sufficient in-site solution for most of the objectives of waste and biomass processing operation. Such equipment can be seen in figure 7, where mobile screen is built together with air flow separator for rock removing, and the product belts are designed to provide frame for magnetic separators. Magnetic separators in this way can be supplied with energy directly from the main unit. mágnes már nincs felette, elengedi azt és egy külön gyûjtô edényzetbe hullik. A hasonló elven, mágnes hengercikkel szerelt dob rendszerint rozsdamentes acélból készült elhelyezhetô a szállítóheveder ledobó végénél a szalag felett. Ekkor a heveder fölé helyezett dob lassan forog, így távolítva el az anyagáramból a dobra felugró mágneses szemcséket. A dobszeparátor esetében a szemcse kinyerésének feltétele, hogy F m mágneses erô nagyobb legyen az F c centrifugális erônek, valamint az F g nehézségi erô radiális komponensének az összegénél: F m > F c + F g cosα Összefoglalásként érdemes megemlíteni, hogy manapság igen elterjedtek a biomassza és hulladék elôkészítés területén olyan kombinált mobil egységek, amelyek aprítógép vagy osztályozó szitaberendezés, felsôszalagos mágneses szeparátor és légáramkészülék egybeépítésével in-site megoldást biztosítanak a biomassza helyben történô feldolgozására. Egy ilyen osztályozó berendezés látható a 7. ábrán, ahol egy mobil osztályozó szita feladási pontjánál lehetôség van a kôzetanyag eltávolítására egy légáramkészülék segítségével. A termék kihordó szalagok kialakítása olyan, hogy egy felsôszalagos szeparátor könnyedén elhelyezhetô föléjük úgy, hogy a szalag meghajtása a fô egységérôl biztosítható. A berendezés könnyen átalakítható dobszitával történô üzemelésre is. 7. ábra: mobil többfunkciós biomassza feldolgozó egység / Figure 7. Mobile, multi-function screening unit for biomass operation 5. Hivatkozások [1] Bôhm József: Szétválasztás közegáramban. Oktatási segédlet, kézirat [2] Csôke B.: Eljárástechnika alapjai. Miskolci Egyetem, Eljárástechnikai Tanszék,Tanszéki jegyzet [3] Csôke B.: A hulladékfeldolgozás szeparátorai, Hulladéksors X évfolyam 5. Szám pp [4] Nagy, S.: Hulladék biomassza aprítása/comminution of waste biomass material, BIOhulladék/BIOwaste 3-4/2008, [5] Sunggyu Lee, James G. Speight, Sudarshan K. Loyalka (editors) Alternative Fuel Technologies, CRC Press, 2007 [web1] [web2] [web3] [web4] 18 Biohulladék

19 tudományos melléklet Scientific section elvégezhetô, mûszerigénye kisebb a bonyolult tesztekhez képest, kivitelezési költsége alacsonyabb, gyors és érzékeny számos hátránya van. Legnagyobb hátránya, hogy viszonylag kicsi a környezeti realizmusa, mivel nem képviseli a környezet komplexitását. Természetes viszonyok között nem pusztán egy faj egyedei kerülnek kapcsolatba a szennyezôanyaggal, hanem különbözô fajok populációi. Ezek a tesztek figyelmen kívül hagyják a biotikus és abiotikus környezeti tényezôk egymásra hatását is. 2. Anyag és módszer A környezeti szennyezés jelzésének egyik lehetséges bioindikátora a kerti zsázsa (Lepidium Sativum) Bernvalner Glória, egyetemi hallgató Dr. Mészárosné Dr. habil. Bálint Ágnes, egyetemi docens, Szent István Egyetem, Környezettudományi Intézet, Kémia és Biokémia Tanszék, Gödöllô 1. Bevezetés Rendkívül fontos napjainkban, hogy megismerjük környezetünk állapotát. Budapesten található a legnagyobb forgalmú, polgári repülôtér, a Ferihegy. Vizsgálatunk tárgya a Ferihegyi Repülôtér I. terminálja közelében található akácos ban egy talajfoltra lettünk figyelmesek, ahol a növényzet állapota leromlott. Az akkori vizsgálataink kimutatták, hogy a talajban a kadmium koncentrációja a szennyezettségi határértéket többszörösen meghaladja: átlagosan: 13,353 mg/kg sz.a.. Az akkor érvényben lévô 10/2000. (VI. 2.) KÖM- EÜM-FVM-KHVM együttes rendelet szerint állapítottuk meg a szennyezettséget, de a kapott értékek minden esetben meghaladják a tavaly hatályba lépett 6/2009-es KvVM-EÜM-FVM rendeletben foglalt határértéket is. Az akácos rossz állapotát kiválthatta a nehézfém túlzott mennyisége és a környezetben esetlegesen kikerülô kerozin is. Kíváncsiak voltunk arra, hogy biotesztekkel hogyan lehetne megvizsgálni az ott látottakat. A biológiai monitoring tudománya a biológiai indikáción alapul. Az indikáció szó jelentése jelzés. Az egyes élôlények tulajdonságaikkal mindig jeleznek valamit: a hômérsékletet, kémhatást, tápanyaghiányt, nedvességet vagy éppen a környezetszennyezést. Ahhoz, hogy a szennyezô anyagok környezeti kockázatát felmérjük, szükséges ismernünk azok környezetben való viselkedését, valamint veszélyességét, károsító hatásait, amelyek mérésére a tesztszervezetekkel történô bioindikációs vizsgálatok szolgálnak. Az élô szervezetek által adott jelzések értelmezését nehezíti, hogy azok nem csak a környezetei tényezôktôl, hanem a toleranciaviszonyaiktól is függnek [1]. A bioindikáció jelzô-, monitor-, vagy tesztszervezetek segítségével történhet. A jelzô (indikátor) szervezetek elôfordulásukkal, vagy hiányukkal jelzik meghatározott tényezôk hatását, így beszélhetünk pozitív és negatív indikátor fajokról. Ezzel szemben a tesztszervezetekkel történô bioindikációs vizsgálatok során a tesztszervezetek reakciójának kísérleti úton történô vizsgálatára kerül sor individuális és/vagy szupraindividuális biológiai szervezôdési szinten. A tesztszervezetekkel történô bioindikáció mindig aktív, ami azt jelenti, hogy a vizsgálatkor alkalmazott tesztszervezetek mennyiségi és/vagy minôségi változással reagálnak a vizsgált anyagokra az elôre definiált kísérleti körülmények között. Ezek a vizsgálatok fontosak, mivel e szervezetek segítségével megítélhetô a vizsgált anyagok károsító hatása, illetve ez alapján történhet a dózis-válasz viszony megállapítása [2]. A tesztszervezetekkel végzett bioindikációs vizsgálatok köre igen széles. Leggyakrabban az egyszerû, egy fajt tartalmazó teszteket alkalmazzák. Ezek a módszerek jól kidolgozottak, míg az összetett, bonyolult vizsgálati rendszerek rutin vizsgálatként még nem terjedtek el. Az egy fajt alkalmazó teszteknek számos elônye mellett laboratóriumi körülmények között könnyen 2.1. Kerti zsázsa (Lepidium sativum) Vizsgálatainkhoz tesztnövényként a kerti zsázsát (Lepidium sativum) választottuk. A kerti zsázsa a Brassicaceae családhoz tartozik, egyéves növény. Magjai igen aprók, vöröses színûek. Csírázása már néhány C-on is megindul. A kerti zsázsa Abesszíniából származik [3], továbbá két másodlagos származási helye: Észak-Afrika és Dél- Nyugat-Ázsia. Már az ókori népek is jól ismerték, régészeti leletekben gyakori leletnek számít. Az ókorban már közkedvelt fûszer és salátanövény volt. Magja magas olajtartalmú. Indiában magjából étolajat sajtolnak [4]. A kerti zsázsa talajjal szemben támasztott igényeirôl a szakirodalmak eltérôen nyilatkoznak. Egyesek véleménye szerint a közepes [5], míg mások szerint a magas tápanyagellátottságú talajokat kedveli [4]. Megfigyelések szerint a szikesedésre hajlamos talajokon is megterem. Apró magját sekélyen kell vetni és ügyelni kell a magágy nedvesen tartására. Lombnövekedéshez optimális hômérséklet a C. A kikelt növények sziklevelei olajzöldek, kezdetben mm hosszúak, 4-5 mm szélesek. A két sziklevél felülete közvetlenül a csírázás után átlagosan 45 mm 2, teljes kifejlôdéskor pedig 90 mm 2 [4]. A sziklevelek alakja igen változatos. Három termesztett fajtacsoportja van. A kerti zsázsa rovarporozta, idegenmegporzó növény. Virágzata fürtvirágzat, a fürtök általában a fôtengely végén helyezkednek el. Termése lapított, kerek becô, csak túléretten pereg. Tenyészideje virágzásig nap. A kerti zsázsa igen fontos és értékes vitamin- és ásványisó-forrás. Jelentôs C-vitamin-tartalmáért régen a hajósok skorbut ellen vitték magukkal a tengerre. A C-vitaminon kívül karotint, B1-, B2- és B6-vitamint továbbá jelentôs mennyiségben különbözô ásványi sókat, elsôsorban káliumot, kalciumot, foszfort, nátriumot, jódot és vasat is tartalmaz [6]. A kerti zsázsa C-vitamin tartalmával kapcsolatban a szakirodalmak eltérô adatokat közölnek, átlagosan mg /100 g van benne. A kerti zsázsát a biotesztekben már korábban is alkalmazták. A talajban akkumulálódott növényvédô-szerek vagy azok metabolitjai még másodvetésben is kimutathatók benne. A szakirodalomban arról is beszámoltak, hogy alkalmas másodnövényként kezelt talajokból a radioaktív 14 C kimutatására is, illetve policiklikus aromás szénhidrogének (PAH-ok) kimutatására [7] Környezetszennyezô anyagok például a kadmium Kadmium A kadmium igen ritka elem, a földkéregbeli elôfordulási aránya 10-5 % nagyságrendû. Fôleg vas és acél bevonására, akkumulátorokban és elemekben, illetve festékekben és ötvözetekben használják. A repüléstechnikában elsôsorban különféle kopásgátló anyagokat vonnak be kadmiummal. A gumiabroncsok is jelentôs mennyiségben tartalmaznak kadmiumot; azok kopásával a környezetet terhelik [8]. Kadmium a talajban többféle kémiai formában lehet: a talajoldatban oldott állapotban, szerves és szervetlen kolloid felületeken adszorbeáltan, talajásványokba zárva okklúzióval, más vegyületekkel képzett csapadék formájában és biológiai szerves kötésben [9]. A kadmium oldhatóságát legjelentôsebben a ph befolyásolja a talajban. Ha a ph 1 nagyságrenddel megnô, akkor a szorpció 3 nagyságrenddel nô meg [10]. A kadmium növényi felvehetôségét befolyásoló talajtényezôk közé tartozik a talaj ph-ja, hômérséklete, szervesanyag-tartalma, a redox potenciál, az összes Cd-tartalom, más oldott anyagok (P, Cu, Zn, Ni stb.) jelenléte a talajoldatban. A szelénhiány hatására fokozódhat a kadmium toxicitása. Magyarország talajai szelénhiányosak, így ez a kérdés nagy körültekintést igényel. A kadmium a növények számára toxikus. A növényekben legtöbbször klorotikus tüneteket és növekedésgátlást idéz elô. A kadmium továbbá gátolja Biohulladék 19

20 tudományos melléklet Scientific section a fotoszintézist és a transzspirációt, akadályozza az egyes esszenciális mikroelemek (Fe, Cu, Zn) felvételét és szállítódását [11]. A kadmium mérgezô hatását az emberekre a Japánban észlelt itai-itai szindróma diagnosztizálásával fedezték fel. A kadmium az emberi szervezet számára is toxikus nehézfém. Kevés mennyiséget a szervezet még tud tolerálni. Legfôbb veszélye, hogy képes helyettesíteni az esszenciális elemeket és az emberi és állati szervezetben felhalmozódik Módszerek Kísérlet talajokban nevelt kerti zsázsákkal Az elsô kísérletben általános virágföldbe (OK virágföld, Nr /2005) és a már 2006-ban vett reptéri talajmintákból készített átlagmintába vetettünk 0,5 g (115 db ±10) vetômagot (Rédei Kertimag Zrt.). Mindkét talajból 9-9 cserepet töltöttünk meg. Elôször azt vizsgáltuk, hogy van-e különbség a kikelt növények számában. Az elsô számlálást a vetést követô 6. napon végeztem, majd a 7., 8., 9., 13., 14., és 18. napon is feljegyeztük a cserepekben összesen kikelt növények számát. Majd összehasonlítottuk a kétféle talajban kikelt növények számát statisztikai elemzéssel. A második vizsgálatot ismételten az elôbbiekben már leírt módon nevelt növényekkel végeztük. A kikelt növények felét a földbôl kiszedve megmértük azok fizikai jellemzôit milliméterpapíron. Arra kerestük a választ, hogy van-e kimutatható különbség a talajokban nevelt zsázsák gyökér és a szár hosszában, valamint a levelek felületében. A talajokból a vetést követô 18. napon kiszedett növényeket ezek után elôkészítettük a C-vitamin mérésre. A C vitamin tartalmukat HPLC-vel mértük meg, majd ezt megismételtük a vetést követô 25 napon is. A vizsgálat során a 0,2 g mintákat mértünk be Kísérlet Petri csészékben nevelt kerti zsázsákkal A következô kísérletben Petri csészékbe biozsázsákat, illetve Réde vetômagot szórtunk el. A Petri csészék 15 cm átmérôjûek, vattaszivaccsal béleltek. A felületükre kiszórt magmennyiség 2 g volt. A zsázsa mintákat kadmiummal kezeltük, és kontroll mintákkal hasonlítottuk össze azokat. A vetést követô 10., 11. és 14. napon megmértem HPLC-vel a C-vitamin tartalmukat. A minták közül kettôt 0,1 mg/dm 3 -es kadmium oldattal kezeltem a vetést követô 10. napon. Majd 24 és 96 óra leteltével megmértük a minták C-vitamin tartalmát és összehasonlítottuk a kontrollal. A Petri csészében nevelt bio és kadmium oldattal kezelt kerti zsázsák esetében szerettük volna tudni, hogy a növények 24 óra elteltével mennyi kadmiumot vettek fel a gyökerükkel. Az atomabszorpciós spektrometriával kapott értékeket összehasonlítottuk és statisztikai elemzéssel értelmeztük Minták elôkészítése, mûszeres mérés körülményei HPLC mérés C-vitamin kinyerése A szakirodalmakban a C-vitamin kinyerésére többféle eljárást olvasni. Ezek közül a többek által már kipróbált ecetsavas eljárást választottuk [12, 13]. Elsô lépésben a le kell vágni a növények gyökerét. Ezt követôen a friss növényi minták levelébôl és szárából mivel csak ezeket a részeket fogyasztjuk a megadott mennyiséget analitikai mérlegen mérünk. A bemért mintákat dörzsmozsárban nagy tisztaságú kvarchomokkal és 0,5 cm 3 jégecettel jól el kell dörzsölni, míg krémes, pépszerû anyagot nem kapunk. Ezt a pépet 5 cm 3 -es lombikba belemossuk HPLC minôségû desztillált vízzel. A jelre töltött mintákat kétszer 0,45 µm-es membránszûrôn átszûrjük [14]. A HPLC, avagy nagy teljesítményû folyadékkromatográfia (High Performance Liquid Chromatography) vegyületek elválasztására, azonosítására és mennyiségi meghatározására gyakran használt kromatográfiás eljárás. Izokratikus rendszert használtunk, az eluens: 2%-os ecetsav, eluens áramlási sebesség: 1 ml/perc volt. A mérés során a következô eszközöket használtuk: JASCO DEGASEER ERC 313-as gáztalanító, JASCO LG TERNARY GRADIENT UNIT keverô, PU-980i INTELLIGENT HPLC pumpa, BST Rutin C18 MS 120x4 mm-es oszlop és C18-as elôtét oszlop, CHROM A SCOPE BAR SCEP UV-VIS detektor. Az adatfeldolgozó kromatográfiás programcsomag a BSD (Barspec Data System). Számos esetben esetlegesen más eluenssel [15] 254 nm-es hullámhosszon mérik a C-vitamint, de tapasztalatom szerint magasabb csúcsokat kapunk 243 nm-es hullámhosszon, így a kiértékelés során a 243 nm-en mért görbe alatti területekkel számoltam AAS méréshez kadmium feltárása A növénymintákat a vetést követô 14. napon kiszedtük a Petri csészébôl. Majd üveg edényekbe gyûjtve a mintákat szárítószekrényben 48 órán keresztül 65 ±5 C-n szárítottuk. Ezt követôen a mintákat összetörtük achát mozsárban, átszitáltuk 0,2 mm-es lyukbôségû szitán és újabb 24 órára szárítószekrénybe tettük 65 ±5 C-ra. Az elôkészítés [16] által leírtak szerint történt. Az elôkészítés következô szakaszában a növénymintákat elroncsoltuk, hogy feltárjuk bennük a nehézfémet. A roncsolást mikrohullámmal (MILESTONE 1200mega mûszerben) végeztük. Az AAS, azaz az atomabszorpciós spektrometria oldatok elemanalízisére alkalmas, mivel az egyes elemek gázállapotú szabad atomjait az elemekre jellemzô hullámhosszúságú fénnyel megvilágítva, azok a fény egy részét elnyelik. A fényelnyelés mennyisége arányos az abszorbeáló szabad atomok számával. Ezt mondja ki a Bouguer-Lambert-Beer törvény. A mérés során ATI 939 UNICAM AAS típusú atomabszorpciós spektrométert használtunk. A kadmiumot 228,8 nm-es hullámhosszon mértük Statisztikai analízis Az adatok statisztikai elemzését egy, valamint kéttényezôs varianciaanalízissel végeztem [17] SPSS 15.0 programmal. Az adatok statisztikai elemzése során sok kérdésre sikerült megadni a választ. A minták koncentrációinak grafikonon történô ábrázolását Microsoft Excel 97 programmal készítettük el. 3. Eredmények és értékelésük 3.1. Talajokban nevelt kerti zsázsákkal A vizsgálat eredményeként a grafikonról (1. ábra) is jól leolvasható, hogy az általános virágföldben szignifikánsan több mag kelt ki, mint a reptéri talajba ültetett magok esetében. A vetést követô 14. napon fényképen megörökítettük a kikelt növényeket. Ezt mutatja be a 2. és 3. ábra. A kísérlet során kapott eredmény idôben is fennmaradt. 1. ábra: A különbözô talajokban kikelt magok száma 2. ábra: A reptéri átlag talajba vetett kerti zsázsák a vetéstôl számított 14. napon 20 Biohulladék