Gázmotorok emisszió-csökkentése és hulladékhőhasznosítása alga- növény- és haltermelésre

Átírás

1 Gázmotorok emisszió-csökkentése és hulladékhőhasznosítása alga- növény- és haltermelésre Dr. Stündl László egyetemi docens Debreceni Egyetem MÉK A Biogáztelep hulladék CO2-jének, -szennyvizének, és -hőjének zárt ciklusú újrahasznosítása biomasszával c. projekt - 1. nemzetközi Workshop Budapest, április 28.

2 Az integrált multitrofikus akvakultúra (IMTA) előnyei 1) Környezeti és gazdasági szempontból egyaránt fenntarthatóbb gyakorlat (integrált rendszerek, faj- és korcsoport-specifikus takarmányozás, elfolyó víz tisztítása/hasznosítása, növény- és enegriatermelés) 2) Alacsony vízfelhasználású, -kibocsátású és üzemeltetési költségű zárt rendszerekre létesítése lehetéséges (energiahatékonyság fokozása, kisebb kiszolgálási, növény/állategészségügyi kockázat és költség) 3) A városokhoz/piacokhoz közeli termelés (kisebb logisztikai költség, kedvezőbb környezeti hatás ökológiai / karbon lábnyom, folyamatos ellátás) 4) A termékek minőségbiztosításának, nyomonkövethetőségének és címkézési sztenderdjeinek kialakítása lehetséges, jó példák rendelkezésre állnak 5) Ezek hosszútávú társadalmi és gazdasági előnyöket hordozó tevékenységek (jövedelem diverzifikáció, szocioökonómiai hatás munkahelyek megtartása)

3 DE AGTC Halbiológiai Labor 18 db 450 l-es halnevelő medence; 20 db 90 l-es ivadéknevelő medence 15 db 180 l-es akvárium; 1 db 2,8 m 3 -es tárolómedence; 14 db 8 l-es keltető (Zuger) üveg; 5 db 200 l-es Zuger ballon (Zb). 1 db 450 l-es kerekesféreg nevelő rendszer

4 Vizsgált halfajok Barramundi (Lates calcarifer) - elterjedési területe Dél-kelet Ázsia és Ausztrália Vörös árnyékhal (Sciaenops ocellatus) - Észak és Közép Amerika partvidékén honos Hibrid csíkos sügér (M.Saxatilis x M. Chrysops) Észak Amerikában kialakított fajhibrid A fajok termelésének előnyei: Kiváló húsminőség: szálkamentes, ízletes, fehér húsú halfajok Gyors növekedés és kedvező húskihozatal A környezeti tényezőkkel (sótartalom, hőmérséklet) és a termelés technológiai elemeivel szemben ellenállóak

5 Algatermelés Akvapónia

6 Főbb eredmények A Halbiológiai Oktató- és Kutatólaboratóriumban kialakításra került: Édes vizű és sósvizes recirkulációs lárva- és utónevelő rendszer Alga-reaktor, illetve speciális élő eleség (Rotatoria, Artemia) előállító egységek Elért kutatási eredmények: Kedvező biológiai hatású mikroelemekkel dúsított élőeleségek előállítása, ezeknek a hallárva termelési paramétereire gyakorolt hatása Beltartalmában (vitaminok, nyomelemek, egyéb takarmánykiegészítők) gazdagított tápok kifejlesztése, faj- és korosztály-specifikus tápreceptúrák kialakítása A komplex lárva- és ivadéknevelési technológia (takarmányozás, tartástechnológia, kritikus vízminőségi paraméterek meghatározása, stb.) Funkcionális haltermék-prototípusok előállítása A halhús mellékíz-mentesítés és fogyasztói attitűd vizsgálatok Piac- és komplex gazdasági elemzések

7 Kombinált Algabioreaktor termelés Termékek Elektromos energia Gázmotor Biodízel, EPA, DHA, fehérje, stb. Ráfordítások Biogáz, termálvíz (CH 4 tartalom) Gázmotor Hő - és elektromos energia Hőenergia, CO 2 Víz, tápag. Alga bioreaktor Haltakarmány, kiegészítő anyagok Akvakultúra Víz Víz, tápanyagok Hidrokultúrás egység Alga fehérje (takarmány) Haltermékek Zöldség, dísznövény, stb. Akvakultúra Hidropónia

8 Metán égése Égése tökéletes, mivel a C tartalom nem magas (CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O) Égéshő: 55,50 MJ/kg, 890 kj/mol, fűtőérték: 55,50 MJ/kg Energiatartalom: 9,94 kw/m 3, ~ 1 l tüzelőolaj energiája Átalakítás: villamos energia 25-42%, termikus hatásfok 40%, kogenerációs berendezések össz. hatásfoka > 75%! Energiatermelés: 2,5-4 kw/m 3 villamos és 4 kw/m 3 hő

9 Az algák lehetséges felhasználása Táplálkozás: astaxanthin, béta-karotin, többszörösen telítetlen (Omega-3) zsírsavak DHA and EPA; Gyógyszeripar: gyógyászati célú fehérjék, vírus, mikroba és gombaellenes készítmények, neuro-protektív termékek; Hidrokolloidok: agar, alginát, karragén; Takarmányozás: hal-, rák-, kagyló- és más állati takarmányok; Ipari felhasználás: színezékek, kenőanyagok, biopolimerek, bioműanyagok.

10 Alga fotobioreaktor Jellemzők: A fotobioreaktor a gázmotorból kikerülő füstgázt fogadja A 8 db 75m 3 -es egység méretezése az előzetes mennyiségi kalkulációk alapján történt A rendszer kétrétegű fóliasátorban van (alapterület: 15x60 m) A medencéket egyenként fedettek A reaktorokban a világítás LED-technológiával (is) történhet. Az alga letermelése naponta lehetséges

11 Kalkuláció (600 m 3 -es kísérleti medencés reaktor) Termálkút: 240 m 3 /nap vízkivétel Gáztartalom: m 3 /h CH 4 elégetésével kg/h CO 2, ez éves szinten 192 t CO 2 felhasználás kg/m 3 / nap n sz.a. hozam kg/m n hozam kg sza/600 m 3 Kivonható olaj % Biodízel liter/10-14 nap/600 m 3 Fehérjetart. átlag (%) n. fehérjehozam kg/ 600 m 3 Chlorella sp. 0,22 3, , , Scenedesmus sp. 0,11 1, , ,2 448 Dunaliella sp. 0,14 1, , ,0 614 átlag 0,16 1, , ,0 733

12 Ebből keletkező termék: 0,16 kg/m 3 /nap alga biomassza (Chlorella sp. Scenedesmus sp. és Dunaliella sp. vegyesen), Ebből olaj (15,4 % sz.a.) és fehérje (60,95 %sz.a.) tartalom esetén: l/év olaj és t/év a fehérje hozam

13 Az akvapónia Az akvakultúra és a talaj nélküli növénytermesztés (hidropónia) kombinációja Rendszere egy mesterséges, recirkulációs ökoszisztéma, amelyben a bakteriális folyamatok alakítják át a halak által termelt hulladék anyagokat növényi tápanyagokká Környezetbarát, természetes élelmiszer előállítási eljárás, amely hasznosítja az akvakultúra és a hidropónia legjobb tulajdonságait

14 raft rendszer (tankkultúra) szubsztrát (ár-apály) rendszer

15 Haltermelő modellrendszer Nyomótartály Nyomótartály Nyomótartály Mechanikai biofilter szűrő Mechanikai biofilter szűrő Mecha.szűrő Biofilter Hozam: t/év Tak.felhaszn.: t/év) Jellemzők: A haltermelő modellrendszer 12 db 50m 3 -es egységből áll A technológia kialakításánál az alacsony beruházási költség, egyszerű és biztonságos üzemeltetés és a minimális környezeti terhelés együttes biztosítása a cél. A technológiai víz mechanikai és biológiai tisztítása során keletkezett nitrogén és foszfortartalmú melléktermékek hasznosítása a növénytermelő egységben történik meg. A rendszert kétrétegű fóliasátorban van (alapterület: 15x60 m).

16 Hidropóniás kertészeti egység 2 egység (4 db sátor) Megnevezés Menny Ter. Hozam (kg/m 2 /év) m 2 kg/év Paradicsom Paprika (kaliforniai) Uborka Fejes saláta Jégsaláta Bazsalikom Korainder Jellemzők: 20 db 60m 2 -es raft (tank) és 24 db 42m 2 -es szubsztrát (ár-apály) egység (össz m 3 ) Salátafélék, zöldség- és fűszernövények szóba jöhető összes fajának/fajtájának kísérleti termesztésére. Az akvakultúrából származó napi 10% (kb. 60 m 3 ) mechanikai szűrlet hasznosítása (nem a teljes haltermelési technológiai víz) 4 db kétrétegű fóliasátorban elhelyezve (alapterület: 4x15x60 m).

17 Fejlesztési tervek (2014) Nyitott algamedencék (36m 3 /medence) Akvakultúra labor (recirkulációs rendszer) Külső ( hideg ) halnevelő (5-30 m 3 medencék) Hirdopóniás növényház (220 m 2 termesztő felület, 58 m 3, szubsztrát és tutaj rendszer) + megújuló energiák

18 Várható eredmények Új környezetbarát technológia: alacsony beruházási és üzemeltetési költség, modul rendszer Új környezetbarát termék: fenti technológiával előállított algaolaj- és algafehérje, halak és zöldségfélék Új környezetbarát szolgáltatás: a szerzett tapasztalatok és kidolgozott technológia alapján szolgáltatásként hasonló telepek tervezése, kivitelezése (know-how és folyamatos szaktanácsadás tenyésztési/termeszetési alapanyag és takarmány biztosításával)

19 Konzorcium Debreceni Egyetem MÉK NNK Környezetgazdálkodási Kft. Földes-Therm Kft.

20 Köszönöm a megtisztelő figyelmet!