AgroKlub.com

\

Kolumna

Dobrodošli na AgroKlub.com!


Zaboravljena lozinka?
Novi korisnik - Registracija!

Gdje se nalazim? AgroKlub.com » Kolumna » Proizvodnja bioplina i skromni rezultati u RH

Proizvodnja bioplina i skromni rezultati u RH

Energija

Proizvodnja bioplina i skromni rezultati u RH

Datum: 30.09.2012. |

4

Kategorija:

Kolumna

Poljoprivreda kao izvor energije

Biogoriva danas predstavljaju najvrjedniji oblik obnovljivih izvora energije dobivenih iz biomase. Od ukupne potrošnje obnovljivih izvora energije, oko 84 % biti će dobiveno iz šumske i poljoprivredne biomase. Postoje čvrsta, tekuća i plinovita biogoriva.

Čvrsta goriva su drvena sječka, briket i pelet. Tekuća biogoriva su bioetanol, kao zamjena ili dodatak benzinu u benzinskim motorima i esterificirana ulja, kao zamjena ili dodatak mineralnom gorivu u dizelskim motorima (biodizel).

Plinovito biogorivo je bioplin, kao gorivo u kogeneracijskim postrojenjima ili pročišćen, kao zamjena za zemni plin metan.

Po definiciji bioplina, kao biogoriva (Direktiva 2003/30EC-članak 2), bioplin je plinsko gorivo koje se proizvodi od biomase i/ili od biorazgradivog dijela otpada, koji se mogu pročistiti do kvalitete prirodnog plina, da bi se koristili kao biogorivo ili generatorski plin.

Utjecaj proizvodnje bioplina na okoliš je višestruko pozitivan.

Poljoprivreda značajno doprinosi emisiji stakleničkih plinova. Količine metana i dušikovog dioksida iz poljoprivrede iznose približno 10% ukupnih emisija stakleničkih plinova. Oko 49% metana i 63% dušikovog dioksida potječe iz poljoprivredne proizvodnje.

Smanjenje emisija stakleničkih plinova proizvodnjom obnovljive energije je od velike važnosti. Proizvodnja bioplina je ključna tehnologija za održivo korištenje poljoprivredne biomase kao obnovljivog izvora energije. Proizvodnjom bioplina mogu se doseći visoki prinosi energije po hektaru, uz istodobno smanjenje emisije stakleničkih plinova.

Već u XVIII stoljeću bilo je poznato da se anaerobnom fermentacijom može dobiti plin sa visokim sadržajem metana i značajkama sličnim zemnom plinu. Za proces dobivanja bioplina zaslužni su mikroorganizmi - metanogene bakterije rodova: Clostridium, Methanobacterium i Methanosarcina.

Nakon tih otkrića, bioplinska postrojenja počela su nicati u cijelome svijetu. Kina danas ima 8.000, a Indija 4.000 bioplinskih postrojenja.

Proizvodnja bioplina u EU nije nimalo beznačajna, budući da je i inače 59,5% svih obnovljivih goriva u svijetu proizvedeno iz biomase u zemljama EU. Njemačka, Austrija, Švedska, Italija, Francuska, Belgija, Nizozemska,... više od 13 % ukupno proizvedene energije, dobivaju iz biomase. Broj postrojenja je u eksponencijalnom porastu. Za primjer navodimo tablicu (ispod teksta), koja pokazuje porast broja postrojenja u Njemačkoj.

I u Republici Hrvatskoj izgrađeno je

  • u Osječko-baranjskoj županiji - 6 postrojenja
  • u Vukovarsko-srijemskoj županiji - 3 postrojenja
  • u Koprivnicko-križevačkoj županiji - 2 postrojenja
  • u Zagrebackoj županiji - 2 postrojenja
  • u Viroviticko-podravskoj županiji - 1 postrojenje
  • u Sisacko-moslavačkoj županiji - 1 postrojenje
  • u Splitko-dalmatinskoj županiji - 1 postrojenje
  • u Bjelovarsko-bilogorskoj - 1 postrojenje.

U Europi se trenutno razvijaju tri tipa bioplinskih postrojenja:

  • mala i srednja zasebna postrojenja,
  • velika zasebna postrojenja s visokom tehnologijom
  • industrijski građena, visoko tehnološka zajednička postrojenja, koja prikupljaju stajski gnoj od pojedinačnih farmera, po cijeni od 0,11 kn/kg, iz užeg i šireg okruženja.

Nekoliko je faza u proizvodnji bioplina. Shema:

Rad sustava
Svemu prethodi mehaničko sitnjenje i miješanje.

Potom se, kao predtretman, poduzima alkalna hidroliza tj. proces u kojem se kompleksne molekule hidroliziraju na osnovne komponente, dodatkom vode pri pH većem od 7. Ovaj proces, koji je odobren od Europske komisije Regulativom 92/2005/EC, smatra se vrlo važnim prilikom razaranja velikih proteinskih lanaca.

Kao predtretman, provodi se pasterizacija tj. proces uništavanja vegetativnih formi mikroorganizama uz istovremenu inaktivaciju enzima u materijalu koji se pasterizira. Definira se kao primjena relativno kratkog izlaganja materijala srednje visokoj temperaturi radi redukcije broja živih mikroorganizama i uklanjanja ljudskih patogena. Pasterizacija se uobičajeno provodi na temperaturi od 63°C tijekom 30 minuta ili zagrijavanjem na 71°C tijekom 15 sekundi, nakon čega slijedi naglo hlađenje do temperature skladištenja od 10°C..

Kao predtretman, provodi se sterilizacija tj. postupak uklanjanja ili uništavanja bilo kojeg oblika života, s različitih materijala, objekata ili sredine. Sterilizacija se provodi u autoklavu pri temperaturi od 121°C i tlaku od 103 kPa. Čvrsti materijali se učinkovito steriliziraju na 121°C tijekom najmanje 15 minuta ili na temperaturi od 134°C tijekom 3 minute. Pravilno autoklaviranje inakivirat će sve gljivice, bakterije, viruse, kao i spore bakterija, koje mogu biti vrlo otporne.

Anaerobna fermentacija je ključni biokemijski proces u kojem određene različite vrste bakterija, zajednički, razgrađuju biomasu u anaerobnim uvjetima, prevode biološki materijal u bioplin. Biokemijski proces anaerobne fermentacije odvija se u četiri stupnja.

1. Hidroliza se odvija pomoću hidrolitičkih i fermentativnih bakterija koje ugljikohidrate, bjelančevine i masti razgrađuju do šećera, aminokiselina i masnih kiselina.

2. Acidogeneza; šećeri, aminokiseline, i masne kiseline razgrađuju se pomoću acidogenih bakterija do hlapivih masnih kiselina, alkohola, vodika (H2), amonijaka (NH3) i ugljikovog dioksida (CO2).

3. Acetogeneza; produkti acidogeneze (2) razgrađuju se u octenu kiselinu, vodik i ugljikov dioksid, pomoću acetogenih bakterija.

4. Metanogeneza; (na posljetku) metanogene bakterija razgrađju nastale produkte u metan i ugljikov dioksid, tj. nastaje bioplin.

U grafikama ispod teksta možete vidjeti shemu anaerobne fermentacije kao i rezultate, sastav proizvoda, osobine bioplina i komparaciju s zemnim plinom.

Mogućnosti iskorištenja bioplina

Najisplativije korištenje bioplina kao goriva izvodi se u kogeneracijskim postrojenjima, za istodobnu proizvodnju električne i toplinske energije. Ovaj princip osigurava najučinkovitije iskorištavanje goriva - troši se 30% manje goriva nego u odvojenoj proizvodnji. Kod kogeneracijskih postrojenja dodatan izazov je zadovoljavanje trenutnih potreba potrošača, kako za toplinskom, tako i za električnom energijom, a ti zahtjevi ne moraju nužno pratiti jedan drugoga. Primjenu kogeneracijskih postrojenja treba vezivati uz koncepte primjene odvedene topline, odnosno procesa gdje se odvedena toplina koristi ili za proizvodnju pare ili vruće vode (grijanje zatvorenih bazena, sportskih centara, bolnica, škola, stambenih naselja, zgrada, staklenika itd.) ili za proizvodnju ohlađene vode za procese hlađenja pomoću apsorpcijskih hladnjaka ili za proizvodnju pare i topline neophodne za tehnološke procese u procesu sušenja.

Proizvodnjom električne i toplinske energije putem kogeneracije bi se:

  • umanjila energetska ovisnost o drugim državama,
  • izravno i neizravno povećao broj zaposlenih
  • RH bi ostvarila lakše svoju obvezu prema EU da zamjeni konvencionalna goriva s obnovljivim gorivima
  • smanjila bi se emisija štetnih plinova u atmosferu, i to sprječavanjem odlaska metana u zrak koji je jedan od stakleničkih plinova,
  • smanjila bi se koncentracija ugljičnog dioksida u atmosferi, jer se smanjuje potrošnja fosilnih goriva.

I nakon svega ostaje fermentirani ostatak - gnojivo.

Anaerobna fermentacija organske tvari u zatvorenom sustavu bioplinskog postrojenja prolazi praktično bez gubitaka na biljnim hranjivim tvarima. Sagorijeva samo ugljik koji je vezan u organskom materijalu. Razgrađene mineralne tvari, a pogotovo dušik, ostaju u cijelosti sadržane i stoje na raspolaganju za gnojidbu. Kod anaerobne fermentacije nema gubitaka, nego se eventualno vezani oblik dušika prevodi u slobodni oblik. Za razliku od gnojidbe s nefermentiranim organskim supstancama, zabilježeno je brže djelovanje gnojiva, jer su hranjive tvari nakon fermentacije već u mineraliziranom obliku i tako mogu biti bolje iskorištene od biljaka Bakteriološkom pretragom utvrđeni su mezofilni i termofilni mikroorganizmi iz rodova Bacillus, Nocardia, Escherichia i Micrococcus. Kriofilnih bakterija nije bilo. Ni u jednom pregledanom uzorku nisu nađene patogene bakterije iz rodova Salmonella i Listeria. Sve izolirane bakterije iz spomenutih rodova lako se uništavaju standardnim termičkim postupkom sterilizacije.

Kemijski sastav fermentiranog ostatka - gnojiva:

  • pH - 7,98 do 11,50
  • N (ukupni) - 8,36 do 9,36%
  • P - 1,90 do 2,29%
  • K - 1,88 do 1,98%
  • Na - 0,51 do 1,82%
  • Mg - 1,01 do 1,40%
  • Mn - 98,30 do 181,67 mg/kg

Tehnološki i ekonomski (prema svjetskim iskustvima), priča o bioplinu je gotovo čista autopoiesis (αὐτo- (auto-), ποίησις- (poiesis)) - SAMOKREACIJA.

Ipak, svaki se energent, do krajnjih potrošača, mora nekako i distribuirati. Tu dolazimo do monopolskog distributera, čiji je vlasnik vrlo moćna (pravna osoba) država. Kada se u kreiranja cijene energije umješa politika, onda se dobije upravo ovako skroman rezultat, kakav smo ostvarili u Hrvatskoj.

Autor: Zdravko Milić, poljo.hr

Broj pregleda članka: 3444; Uspješnost članka: 199.2

Tagovi: Gnojivo, Gorivo, Biomasa, Bioplin, Obnovljivi izvori energije, Biogorivo

Ključne riječi članka: proizvodnja, bioplina, i, skromni, rezultati, u, rh, postrojenja, bioplina, energije, bakterija, goriva, županiji, proces, plinova, biomase, stakleničkih, tijekom, bakterije, rodova, fermentacije, proizvodnju, dioksida, bioplin, temperaturi, metana, postrojenje, provodi, razgrađuju, anaerobne, pomoću, tvari, proizvodnjom, obnovljivih, oblik, biogoriva, poljoprivredne, zamjena, proizvodnja, emisija, predtretman, stakleničkih plinova, anaerobne fermentacije, proizvodnja bioplina, emisija stakleničkih plinova

Slike Proizvodnja bioplina i skromni rezultati u RH