Mit és hogyan hozhatunk ki hulladékainkból? SZTE Mérnöki Kar Gépészeti és Folyamatmérnöki Intézet dr. Hodúr Cecilia, dr. László Zsuzsanna Beszédes Sándor, dr. Hovorkáné Horváth Zsuzsanna Kertész Szabolcs, Szép Angéla Hulladék nincs, csak rossz helyre került alapanyag!
A SZTE MérnM rnöki Kar Gépészeti G és Folyamatmérn rnöki Intézet zetének kutatási területei magas szervesanyag tartalmú élelmiszeripari szennyvizek/melléktermékek tisztítása membrán technikával szennyvíziszapok kezelési és hasznosítási eljárásai gyümölcsfeldolgozásban keletkezı melléktermékek teljeskörő feldolgozási technológiája másodgenerációs bioteanolgyártás lignocellulóztartalmú mezıgazdasági és élelmiszeripari hulladékból élelmiszeripari hulladékok biogáz-termelésének növelése Élelmiszeripari szennyvizek tisztítása membrántechnikával Az élelmiszeripari szennyvizek jellemzıi: egyes élelmiszeripari ágazatok szennyvízkibocsátása jelentıs a technológiától függıen változatos összetétel a szennyvizek szervesanyag tartalma jelentıs (magas KOI) legtöbbször a kommunális létesítmények és a feldolgozó mőveletekben keletkezı szennyvizek keverednek magas detergens tartalom a kémiai szennyvíztisztítás (kicsapás) esetében nagy iszapprodukció, amely veszélyes hulladék
A membrántechnika alkalmazhatósága Szelektív fázis-szeparáció hajtható végre Kiemelkedı szervesanyag és detergens visszatartás Kvázi vegyszermentes tisztítási technológia A membránok nagy választékban elérhetıek Jól illeszthetı a változó kapacitáshoz Helyi és esetleges szennyvízkezelési feladatokra is könnyen adaptálható Az eltömıdés a membránok élettartamát és kapacitását csökkenti
Egy lehetséges megoldás: Vibrációs membránszőrı (VSEP) alkalmazása Fejlesztési forrás: NKTH Pázmány Péter Program: SZTE KNRET konzorcium Kutatási fejlesztési megállapodás a New Logic Reserach Inc.-el Élelmiszeripari melléktermékek tisztítása NF és RO membránokkal Savófluxusok összehasonlítása vibrációs és klasszikus modullal J [l m -2 h -1 ] 8 6 4 2 VSEP, NF, 25 bar VSEP, RO, 35 bar 3DTA, NF, 25 bar 3DTA, RO, 35 bar 1 2 3 4 5 6 Time [h]
Savó fehérjék szeparálása 3 kda UF membránnal Fehérje visszatartás VSEP UF-el 54 Retention of total protein [%] 52 5 48 46 44 42 4.25.5.75 Amplitudo [inch] 1 1.25 8 bar 6 bar 4 bar Olajtartalmú szennyvíz szőrése 1 kda UF membránnal J [l m -2 h -1 ] 25 2 15 1 5 m/m% Oil/Water q V =3 GPM; T=5 C 5 2 4 6 8 1 1.75.5 A [inch].25 TMP [bar]
Bogyósgyümölcsök teljeskörő feldolgozása Kíméletes besőrítés az aromaanyagok és bioaktív vegyületek megırzése céljából A keletkezı préslepény hasznosítása Pektin/galakturonsav kinyerés Antioxidánsok kinyerése Természetes színezıanyagok kinyerése A folyamatokban visszamaradó növényi részek hasznosítása bioetanol és biogáz gyártás céljára Kíméletes membrános besőrítés a hıérzékeny komponensek megırzésével
Membrán visszatartási értékek bogyós gyümölcslevek szőrésekor TSS [ Brix] 3 26 22 18 [%] Oldott sótartalom (TDS) visszatartás 14 1 2 3 4 1 8 Time [h] 6 4 2 Feketeribizli Pirosribizli ext. Bodza Bodza2 Bodza extraktum Pektin, antocianinok és polifenol-származékok extrakciója Finanszírozás: GAK-MEMBRAN 5
Pektin kinyerése Kinyert pektin [mg/g] 5 45 4 35 3 25 2 15 1 5 8 C víz 8 C + ph 2 3 6 12 18 24 3 36 48 57 Extrakciós idı [perc] Hagyományos extrakció K in y e rt p e k tin [m g /g ] 45 4 35 3 25 2 15 1 5 Mikrohullámú extrakció 5 W/g 1 W/g 15 W/g 25 W/g 1 2 3 4 Kezelési idı [perc] Bioetanol elıállítása lignocellulóz tartalmú hulladékokból
Másodgenerációs bioetanol-gyártás Az élelmiszerek és a bio-üzemanyagok nyersanyagai kereslete közötti k verseny csökkent kkentése Egyelıre csak kiegész szíti a fosszilis energiahordozókat, de az importfügg ggıséget get csökkenti A csekély ért rtékő mellékterm ktermékek kek és hulladékok magasabb árú energiahordozóként nt hasznosíthat thatóak ak Lehetséges technológiák: kétlépcsıs: szacharifikáció + etanolfermentáció egylépcsıs: szimultán cukrosítás és fermentáció Az etanol-termelés fokozása a cellulózfrakció hidrolízisének elısegítésével,14 Préslepény Alkoholkihozatal [g/g sz.a.],12,1,8,6,4,2,3 K Lúg + hık.,5 W/g 3p 2 W/g 1 p ph 12 ph12 2 W/g 3p ph12 2 W/g 3p ph2,25 Etanol [g/g sz.a.],2,15,1,5 K K + FÉ ph2 ph12+hık,5w/g 3p Cirokszár,5W/g ph2 1p,5W/g ph2 3p 2W/g ph2 1p 2W/g ph2 3p Finanszírozó: Asbóth Oszkár Húzóágazati Innovációs Program
Lignocellulóz alapú etanol-el elıáll llítás technológi giájának vázlata v szimultán cukrosítás és fermentáci ció esetén szőrıcentrifuga ultraszőrı Nanoszőrı/ Reverz ozm. Permeátum Szilárd maradék + cukor + enzimek Préslepény maradék Cukros lé + enzimek (tiszta víz) Cukros lé enzimek Kevert tartály (fermentor) cukorsőrítmény Élelmiszeripari hulladékok és melléktermékek biogáz-fermentációja Batch biogáz-fermentáció Biológiai lebonthatóság vizsgálata
Szennyvíziszapok ziszapok lebonthatóságának nak és biogáztermel ztermelésének fokozása termikus elıkezel kezelésekkel BD% BD% Konvektív 95 Konvektív 95 1 W/g 1 W/g 2 W/g 2 W/g 45 45 4 4 5 W/g 5 W/g 1 W/g 1 W/g 35 35 3 3 25 25 2 2 15 15 1 1 5 5 1 2 3 4 1 2 3 4 4 Kezelési idı [perc] 4 Kezelési idı [perc] 35 35 Konv Konv 1 W/g 1 W/g 2 W/g 2 W/g 5 W/g 5 W/g 1 W/g 1 W/g 3 3 Metán [ml/g] Metán [ml/g] 25 25 2 2 15 15 1 1 5 5 1 2 3 4 1 2 3 4 Kezelési idı [perc] Kezelési idı [perc] Savanyú tejsavó membránszeparációjakor keletkezı frakciók hasznosítása bio-energiahordozók elıállítására 3 Biogáz Metán 25 2 ml/ g sz.a. 15 1 5 Savó Perm. Perm. Hık. Perm 3p 3p Hık. ph2 Konc. Konc. 1p. Hık. ph2 Konc Hık. 3p Konc 3p. Hık. ph2,9,8 Alkoholkihozatal [g alk/ g sz.a.],7,6,5,4,3,2,1 Savó Perm Perm 3p hık ph2 Konc Konc 3p hık ph2
A kutatási eredmények hasznosítása sa szakmai továbbk bbképzésekben Prof. Dr. Szabó Gábor Prof. Dr. Hodúr Cecilia Dr László Zsuzsanna Hovorka Horváth Zsuzsanna Beszédes Sándor Kertész Szabolcs Szép Angéla Török Márta