Élelmiszeripari zöld innovációs program megvalósítása EEA Grants Norway Grants Szerves trágya kezelés, hasznosítás Dr. Mézes Lili, Debreceni Egyetem, Víz- és Környezetgazdálkodási Intézet University of Debrecen, Institute of Water and Environmental Management 28 September 2015 HU09-0015-A1-2013 1
Bevezetés Mélyalmos tartástechnológiájú broiler csirkenevelés Kapacitás-növelés =>nagy mennyiségben (11.600 t/év) keletkezik baromfi almos trágya trágya elő-kezelő és baromfi trágya tároló tér bővítése ellenkező esetben a szükséges tartózkodási idő nem tartható Magas N-tartalom (karbamid tartalom) biogáz célú hasznosításra nem optimális szántóföldi kihelyezése erősen korlátozott sérülékeny vízbázisú, nitrát-érzékeny területek 2015.09.29. HU09-0015-A1-2013 2
Átfogó célok és célkitűzések I. 1. A baromfi trágya túlzott ammónia-tartalmát és szaghatását csökkentő beruházás megvalósítása 2. A baromfi trágya környezetbarát tárolása Csökkentett ammónia tartalmú baromfi almos trágya Ezen célokat intenzív előkezeléssel (gore-tex fólia) tervezzük megvalósítani biochar/zeolit alkalmazásával. Előkezelt trágya Biogáz alapanyag Talajjavító anyag 2015.09.29. HU09-0015-A1-2013 3
Átfogó célok és célkitűzések II. Tesztelés A módszer hatékonyságának vizsgálata Gázemissziós értékek elemzése (NH 3 -tartalom csökkenése) Csurgaléklé Talajjavító termék Tároló medencébe gyűjtése (szükség esetén előkezelt trágya nedvesítés) A megmaradt csurgaléklé tápanyagforrás (fermentlével hígítva) N-eltávolítási módszer kidolgozása NH 3 a talajban lassabban feltáródó formában válik ki =>csökken a túlzott nitrogén bemosódás a nitrátérzékeny területeken 2015.09.29. HU09-0015-A1-2013 4
Kísérleti fejlesztés => Beruházás A Debreceni Egyetem Víz- és Környezetgazdálkodási Intézete a baromfi trágya előkezelését, biogáz célú és talajjavító anyagként történő hasznosítását készíti elő K+F+I tevékenység keretében. Az eredmények alapján a Bátortrade Kft. megvalósítja a beruházásokat: - előkezelő és átmeneti tároló terület kialakítása, - monitoring kutak létesítése 2015.09.29. HU09-0015-A1-2013 5
Munkaszakaszok 1. munkaszakasz: Szerves trágya és az adalékanyagok minősítése 2. munkaszakasz: Szerves trágya intenzív elő-kezelésének monitoringja, keverési arányok beállítása 3. munkaszakasz: Szerves trágya intenzív elő-kezelésének monitoringja, levegőminőség-védelmi vizsgálatok 4. munkaszakasz: Szerves trágya újrahasznosíthatóságának vizsgálata biogáz célra és talajjavító anyagként 2015.09.29. HU09-0015-A1-2013 6
2. munkaszakasz: Feladat célkitűzése: Kutatás: 1.) A trágya előkezelés vizsgálatához a keverési arányok beállítása laboratóriumi körülmények között a.) Az trágya előkezelés folyamatának hőkamerás felvételezése b.) A jelenleg képződő almos trágya beltartalmi értékeinek (N, P, K, ph, szerves-, száraza., mikroelem koncentráció) vizsgálata az ammóniamérséklő hatás vizsgálatának érdekében. Elvárt eredmény: 1.) A gazdaságilag és technológiailag optimális adalékanyagarány meghatározása. 2015.09.29. HU09-0015-A1-2013 7
3. munkaszakasz: Feladat célkitűzése: Beruházás: 1.) Trágyakezelő épületek megépítése (Bátortrade Kft.) 2.) Monitoring kút létesítése (Bátortrade Kft.) Kutatás: 1.) Az alomanyaghoz kevert különböző adalékanyagok hatásának vizsgálata a trágya előkezelése során a gázképződésre: Biochar és zeolit különböző adalékanyag kombinációinak hatása A keletkező gázok (ammónia, szén-dioxid, kénhidrogén) koncentrációjának, eloszlásának vizsgálata Ammónia-fixáció hatékonyságának vizsgálata a trágya előkezelés során Biochar és zeolit alkalmazása esetén, Az almos trágya beltartalmi értékeinek (N, P, K, ph, szerves-, száraza., mikroelem koncentráció) vizsgálata A hőmérséklet folyamatos nyomon követése A trágya előkezelés folyamatának hőkamerás felvételezése Elvárt eredmény: 1.) A baromfi előkomposztáló és átmeneti trágyatároló terv szerinti megépítése. 2.) Monitoring kút átadása 3.) Az ammónia és egyéb gázok fixációjához optimális adalékanyag kombináció, kezelés meghatározása. 2015.09.29. HU09-0015-A1-2013 8
Baromfi istálló: trágya keletkezése Anyag és módszer Félüzemi kísérlet helyszíne Gázemisszió mérés Zárt rendszer Nyílt rendszer Kémhatás mérése
Biochar/zeolit ammónia-megkötő képességének összehasonlító elemzése Alkalmazott zeolit: ZOOLIT UNIVERSAL takarmányalapanyag, ásványi anyag. - Ásványos összetétel (minimum): Klonoptilolit 43%, Krisztobalit 10%, kvarc 10/%, Káliföldpát 9%, Montmorillonit 7%, Amorf SiO 2 5%, Illit 3% - Szemcseméret: 0-2,5 mm - Nedvesség tartalom max. 13% (50 C-on szárítva 2h-t) - Aktív bio- és nyomelem-tartalom (nyomokban): Zn, Sn, Ti, B, Li, Co, Se, Ga. - Gyártó: Gyógyító ásványok Geoproduct Kft. Mád. Biochar: VERORA: magas széntartalmú anyag, amely megfelel az Európai Biochar tanúsítványnak, prémium minőségű, innovatív pirolitikus eljárás során keletkezik. 2015.09.29. HU09-0015-A1-2013 10
Anyag és módszer Kísérleti beállítások: Baromfi trágya előkezelése Nyílt kísérleti beállítások (20 kg) Hozzáadott adalékanyag Kontroll (0% zeolit/biochar) 0 kg zeolit/biochar 1% zeolit/biochar 0,33 kg zeolit/biochar 2% zeolit/biochar 0,665kg zeolit/biochar 5% zeolit/biochar 1,66 kg zeolit/biochar Zárt kísérleti beállítások (5 kg) Hozzáadott adalékanyag Kontroll (0% zeolit/biochar) 0 kg zeolit/biochar 1% zeolit/biochar 0,05 kg zeolit/biochar 2% zeolit/biochar 0,10 kg zeolit/biochar 3% zeolit/biochar 0,15 kg zeolit/biochar 5% zeolit/biochar 0,25 kg zeolit/biochar 10% zeolit/biochar 0,5 kg zeolit/biochar
Anyag és módszer Vizsgált paraméterek a baromfi trágya előkezelése során: nedvességtartalom (szárítószekrény, laboratóriumi mérleg) szervesanyag-tartalom (izzító kemence) szemcseméret (rázatóalap, szitasor) hőmérséklet (PT 100 hőmérő) ph érték, sótartalom, összes oldott anyag-tartalom (HANNA HI 2550 kombinált mérőműszer) gázösszetétel (Oldham MX21 Plus hordozható gáz-analizátor) elem-tartalom meghatározás (FPXRF NITON XL 700 röntgen fluoreszcenciás spektrometria elvén működő spektrofotométer és IPC-MS) Baromfi trágya Biochar Zeolit Szalma
Baromfi trágya minták előkészítése Szárítás Kenwood típusú aprítógép Száraz előkezelt baromfi trágya Aprítás Szárított trágya aprítása dörzsmozsárban 2015.09.29. HU09-0015-A1-2013 13
A vizsgálat során használt eszközök PT100 hőmérő Laboratóriumi mérleg HANNA HI 2550 kombinált mérőműszer Szitasor (Retsch) Rázatóalap (Edmund Böhler: KS15 A)
A vizsgálat során használt eszközök FPXRF NITON XL 700 röntgen fluoreszcenciás spektrofotométer Oldham MX21 Plus hordozható gázanalizátor
Gáz-emisszió mérése a nyílt és zárt kísérletekben Zárt rendszer Nyílt rendszer 2015.09.29. HU09-0015-A1-2013 16
A baromfi trágya előkezelés folyamatának hőkamerás felvételezése Hőmérsékleti értékek elemzése: HEXIUM PYROLATER-12 termokamera Kontroll 1% 2% 5% A hőkamerával készített felvételeket IRPlayer szoftverrel elemeztünk. 2015.09.29. HU09-0015-A1-2013 17
Sza.% % Eredmények és azok értékelése Baromfi trágya előkezelése zeolittal (nyílt kísérlet) I. 94,6 89,3 91,1 82,5 Szemcseméret (4. hét, Zeolit, Nyílt kísérlet) 6,5 10,7 3,35,7 2,31,22,14,4 0,70,30,51,1 1,30,50,71,3 7,04 6,89 7,42 ph érték változása 7,68 7,7 7,67 7,54 7,55 7,53 7,35 7,36 7,4 5 MM 2,0 MM 1,0 MM 630 ΜM 500 ΜM> Kontroll 1% zeolit 2% zeolit 5% zeolit KONTROLL 1% ZEOLIT 2% ZEOLIT 5% ZEOLIT 2. hét 3.hét 4. hét Szárazanyag-tartalom (%) változása 60 53 4548 46 3942 44 47 43 47 42 4241 444141 45 3639 0. NAP 1. HÉT 2. HÉT 3. HÉT 4. HÉT Kontroll 1% zeolit 2% zeolit 5% zeolit
mg/kg sza. Baromfi trágya előkezelése zeolittal (nyílt kísérlet) II. Elem-tartalom (3. és 4. hét) 80000 60000 40000 20000 0 Ca K Cl S 2015.09.29. HU09-0015-A1-2013 19
Baromfi trágya előkezelése zeolittal (nyílt kísérlet) III. A baromfitrágya talajjavító anyagként kerül felhasználásra => lényeges a nitrogén-, foszfor,- illetve a kálium-tartalom (NPK). A kísérlet időtartama alatt (4 hét) a N-tartalom 20-25%-kal csökkent. A nitrogén-tartalom csökkenése és a szerves anyag feltáródása is intenzívebb volt nagyobb zeolit mennyiség esetén.
Ammónia emisszió (cm 3 /m 3 ) Ammónia emisszió (cm 3 /m 3 ) Baromfi trágya előkezelése zeolittal.: Ammónia-emisszió NH 3 -emmisszió változása a nyílt kísérletekben 400 350 300 250 200 150 100 50 0 1. hét 2. hét 3. hét 4. hét Tartózkodási idő (hét) K 1% 2% 5% 300 250 220 NH 3 -emmisszió változása a zárt kísérletben 254 200 150 100 50 0 170 130 25 18 9 14 1. hét 2. hét 3. hét 4. hét Tartózkodási idő (hét) K 1% 2% 3% 5% 10%
Ammónia-tartalom csökkenése (%) Ammónia-tartalom csökkenése (%) Zeolit: Ammónia-kibocsátás csökkenés mértéke (%) 30 25 20 15 NH 3 -emmisszió csökkenése a nyílt zeolitos kísérlet esetében 27,6 10 5 0 7,2 1% zeolit 6,6 2% zeolit 5% zeolit NH 3 -emmisszió csökkenése a zárt zeolitos kísérlet esetében 100 84 82,95 80 72,1 91,5 60 40 20 0 21,4 1% zeolit 2% zeolit 3% zeolit 5% zeolit 10% zeolit
Kénhidrogén emisszió (cm 3 /m 3 ) Kénhidrogén emisszió (cm 3 /m 3 ) Baromfi trágya előkezelése: Kénhidrogén-emisszió 1,2 1 H 2 S-emisszió változása (nyílt kísérlet) 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Kontroll Kísérleti beállítások 5% zeolit 1. hét 2. hét 3. hét 4. hét H 2 S-emisszió változása (zárt kísérlet) 35 30 25 20 15 10 2.hét 3.hét 5 0 Kontroll 1% zeolit 2% zeolit 3% zeolit 5% zeolit 10% zeolit Kísérleti beállítások 2015.09.29. HU09-0015-A1-2013 23
Ammónia emisszió (cm 3 /m 3 ) Ammónia emisszió (cm 3 /m 3 ) Baromfi trágya előkezelése biochar-ral: Ammónia-emisszió NH 3 -emmisszió változása a nyílt kísérletekben 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 1. hét 2. hét 3. hét 4. hét K 1% 2% 5% Tartózkodási idő (hét) NH 3 -emmisszió változása zárt kísérletekben 700 628 600 500 K 400 300 200 100 0 332 248 63 82 3 19 3 1. hét 2. hét 3. hét 4. hét Tartózkodási idő (hét) 1% 2% 3% 5% 10%
Ammónia-tartalom csökkenése (%) Ammónia-tartalom csökkenése (%) Biochar: Ammónia-kibocsátás csökkenés mértéke (%) 35 30 25 20 15 10 5 0 NH 3 -emmisszió csökkenése a nyílt biochar-os kísérlet esetében 31,1 11,7 10,5 1% biochar 2% biochar 5% biochar 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 NH 3 -emmisszió csökkenése a zárt biochar-os kísérlet esetében 84,2 91,6 70,8 40,6 28,2 1% biochar 2% biochar 3% biochar 5% biochar 10% biochar
Hőkamerás felvételezés eredményei Baromfi trágya előkezelése zeolittal (0, 1, 2, 5%) Kontroll (0% zeolit, 1. hét) 5% zeolit-os kezelés (1. hét) 2015.09.29. HU09-0015-A1-2013 26
Következtetések és javaslatok Csiba Anita előzetes vizsgálatai alapján a baromfi trágyához 5%- ban adagolt zeolit 86,11%-ban volt képes megkötni a felszabaduló ammóniát. Kísérletünk igazolta állítását (84%). Azonban 10tf% biochar alkalmazásával, zárt körülmények között 90% fölötti ammónia-emisszió csökkenés is elérhető. Nyílt kísérleti beállítások esetében magasabb volt az illékony szerves vegyületek mennyisége a kezdeti időszakban. Az ammónia-megkötés detektálhatósága mind a biochar, mind a zeolit esetében a zárt kísérleteknél bizonyult eredményesebbnek. Továbbá a szemcseösszetétel is kedvezőbb volt, illetve gyorsabb volt az átalakulás mértéke (4 hét). Javasolom zárt körülmények alkalmazását a további kísérleteknél.
Előzetes eredmények: Csíratesztek: Kukorica tesztnövény
Beruházás 1: Monitoring kutak létesítése
Beruházás 2: Nyírvasvári baromfi almos trágya tároló és csurgalékvíz-gyűjtő építése 2015.09.29. HU09-0015-A1-2013 30
Beruházás 3:Baromfi almos trágya tároló és csurgalékvíz-gyűjtő építése (Nyírbátor külterület, 0369/6 hrsz.) 2015.09.29. HU09-0015-A1-2013 31
Köszönöm a megtisztelő figyelmet! http://eletszepitok.hu/a-komposztalas-alapjai-mit-es-hogyan/#prettyphoto/0/