Bioplynové stanice jsou speciální jednotky, kde se odpad zpracovává na bioplyn a organická hnojiva. Oblíbené jsou zejména v Evropě a USA, v Rusku je lídrem v počtu takových zařízení region Belgorod.
Nákup bioplynové stanice je racionálním řešením pro regiony s rozvinutým chovem hospodářských zvířat. To je výhodné z ekonomického i ekologického hlediska, protože umožňuje vyrábět teplo a elektřinu bez zbytečných nákladů nebo poškozování životního prostředí. Ke zpracování různých druhů odpadů potřebujete speciální zařízení na bioplyn, které zakoupíte u společnosti Transutilization.
Instalace pro výrobu bioplynu
Bioplynová stanice využívá hnůj, siláž nebo komunální odpad jako alternativní zdroj energie a přeměňuje tuto biomasu na plyn vyhníváním. Nejjednodušší bioplynová stanice se skládá z reaktoru, do kterého se pomocí čerpadla nebo nakladače přivádí odpad. Průmyslové bioreaktory doplňují směšovací mechanismy, topení, plynojem pro sběr biometanu, úpravny, stanice na zkapalňování plynu a tepelné elektrárny.
Reaktor obsahuje bakterie, které přeměňují organický odpad na bioplyn. Získává se jako výsledek fermentace biologické hmoty. Bioplyn je ve skutečnosti obdobou zemního plynu, rozdíl je pouze v jeho původu. Může být také použit k výrobě tepla nebo elektřiny a výrobě paliva.
Existují různé bioplynové stanice. Existují modely s jednostupňovou fermentací více druhů surovin. Existují i dvoustupňové bioplynové stanice – cena takových jednotek je vyšší, ale tato technologie umožňuje efektivněji zpracovávat některé druhy substrátů, jako je ptačí trus nebo lihovarské výpalky. Takové suroviny nejsou vhodné pro běžný reaktor. To vyžaduje speciální nádobu pro hydrolýzu, kde lze upravit kyselost média. To je důležité, protože bakterie špatně reagují na přebytek kyseliny nebo zásady a mohou zemřít. Bez hydrolyzačního reaktoru lze tyto substráty zpracovávat pouze společně s jinými druhy surovin. Nejčastěji používají hnůj nebo siláž.
Povinné prvky návrhu
Velikost instalace a její konfigurace závisí na objemu surovin, které se plánují zpracovat. Typická bioplynová stanice se skládá z následujících konstrukčních prvků:
- přihrádky pro příjem odpadu
- předklimatizační systém
- bioreaktory vybavené míchadly
- tepelný systém pro vytápění a udržování teploty
- čistící systém
- nádoby na akumulaci plynu a fermentovaný substrát
- program pro sledování průběhu zpracování
Vybavení výrobního komplexu závisí na druhu a objemu zpracovávaných substrátů a také na druhu a kvalitě originálního produktu. Obecné schéma bioplynové stanice je uvedeno níže.
PROVOZNÍ SCHÉMA BIOPLYNOVÉ STANICE
PRINCIP PROVOZU BIOPLYNOVÉ STANICE
Zařízení na výrobu bioplynu nezatěžuje životní prostředí. Reaktor, kde probíhá fermentace, je zcela utěsněný, jeho provoz je bezpečný pro lidi i životní prostředí. Výroba bioplynu probíhá v několika fázích:
- Do zpracovatelského koše se vkládají různé druhy odpadu. Pevné látky a kapaliny se často mísí, aby bylo možné hmoty snadno čerpat. Suché suroviny se někdy ředí vodou, aby se dosáhlo optimální vlhkosti 85 %. Pro větší efektivitu se do živočišného odpadu přidávají rostlinné složky.
- Biomasa vstupuje do reaktoru a je zahřívána. Při teplotě 35-38°C se bakterie aktivují a začnou aktivně zpracovávat odpad. V důsledku jejich životně důležité činnosti vzniká plyn. Tok surovin musí být konstantní, aby mikroorganismům poskytl potřebné množství potravy. Celá tato hmota se periodicky míchá, aby se bakterie v nádobě rovnoměrně rozložily. Mikroorganismy vypouštějí až 80 % celkového bioplynu produkovaného rostlinou. Zbytek metanu se vyrábí ve fermentoru.
- Pro fermentaci drůbežího trusu a alkoholových výpalků se tyto substráty smíchají se siláží nebo hnojem nebo se umístí do přídavného hydrolyzačního reaktoru a upraví se kyselost média.
- Bioplyn se shromažďuje v plynové nádrži a poté se čistí. Plyn se například čistí od síry pomocí speciálních bakterií, které kolonizují povrch izolace položené na dřevěné trámové klenbě uvnitř reaktorů a fermentorů. Pro čištění bioplynu na úroveň zemního plynu je nutné instalovat další drahé zařízení.
- Po vyčištění je plyn odeslán do kotle nebo elektrického generátoru, kde se přemění na teplo nebo elektřinu.
- Hnojiva vzniklá během procesu biodegradace jsou pomocí separátoru rozdělena na kapalnou a pevnou frakci a akumulována ve speciální nádobě.
VÝPOČET VÝROBY BIOPLYNU ZA ROK
Počáteční kvalita surovin neovlivňuje fungování zařízení – bioplyn lze získat z jakéhokoli typu organické hmoty:
- hnůj a ptačí trus
- živočišný odpad
- ovocná, bobulovitá a zeleninová dužina
- silo
- odpadní voda
- řasy atd.
Při zpracování tuny živočišného odpadu se z rostliny, siláže a vršků vytěží až 60 m³ bioplynu – až 400 m³. Navíc 1 m³ odpovídá 0,8 m³ zemního plynu. 1 m³ produktu umožňuje získat 2 kW/h tepelné nebo elektrické energie.
Objem výstupu bioplynu závisí na druhu suroviny a velikosti zátěže. Podrobné informace o množství metanu, které vzniká při zpracování konkrétního druhu odpadu, jsou uvedeny v tabulce.
Výpočet rentability bioplynové stanice
Od společnosti Transutilization můžete zakoupit bioplynovou stanici různé kapacity pro velké chovatelské podniky i malé soukromé farmy. Jednotka umožňuje získávat z odpadu teplo a elektřinu, palivo pro automobil, ale i vysoce účinná hnojiva. Suroviny pro zpracování jsou navíc zdarma. Doba návratnosti ceny bioplynové stanice je cca 3-5 let.
Cena bioplynové stanice závisí na její konfiguraci a výkonu. Cena je kalkulována individuálně při projednávání projektu.
VÝHODY A NEVÝHODY
Bioplynové stanice v Rusku nejsou tak rozšířené jako v Evropě. Působí v Moskvě, Bělgorodské oblasti a Republice Tatarstán, nicméně vykazují dobré výsledky. Využití bioplynu jako alternativního zdroje energie umožňuje:
- získat nový levnější zdroj tepla a elektřiny
- snížit náklady na nákup hnojiv
- snížit emise metanu do atmosféry, uvolnit skládky, vyčistit odpadní vody
Výsledná energie bude stačit nejen pro samotný výrobní komplex, ale také pro přilehlá sídla: zdravotnické ústavy, školky, školy a obytné budovy.
Zařízení na bioplyn lze instalovat v jakémkoli regionu, ale vyžaduje neustálé nepřerušované dodávky surovin. Bioplynové stanice se proto často nacházejí v blízkosti farem a v místech, kde je rozvinuté zemědělství a chov dobytka. Umisťovat takový objekt do města nemá smysl. Další nevýhodou je přítomnost nečistot v plynu, které negativně ovlivňují kovové části motoru automobilu. Z tohoto důvodu je pro výrobu paliva nutné hloubkové čištění bioplynu, což je další náklad. Také není příliš výhodné instalovat stanice v chladných oblastech, protože budete muset vynaložit spoustu energie na ohřev reaktoru a udržování optimální teploty.
Nové materiály:
Organická část tuhého komunálního odpadu je vynikající surovinou pro výrobu bioplynu.
K tomuto závěru dospěli specialisté společnosti Transutilization LLC po dokončení laboratorního experimentu zaměřeného na studium objemu, složení a dynamiky produkce bioplynu z vybraných vzorků organické části odpadu TKO.
Bioplynová stanice Aktyuba, kterou zahájila společnost Transutilization LLC v roce 2018, zdvojnásobila svou kapacitu.
Na BGU Aktobe se dokončují práce na spouštění a uvádění do provozu druhé plynové pístové jednotky.
Na bioplynové stanici Aktyuba byla dokončena generální oprava fermentoru č. 1.
Byla instalována instalace plynojemu, dříve demontovaného pro demontáž a plánovanou údržbu ponorných míchadel, které plní funkci homogenizace substrátu ve fermentoru.
Výroba bioplynu z biomasy tvořené organickým odpadem je jedním z perspektivních zdrojů obnovitelné energie. Je to přínosné nejen z hlediska ekologických, ale i energetických a ekonomických ukazatelů. V naší zemi se však nedočkal řádné distribuce, přestože bioplynové stanice jsou efektivně využívány v Evropě a mnoha asijských zemích. V Číně je tedy asi dvanáct milionů bioplynových stanic a v některých evropských zemích tvoří bioplyn téměř čtvrtinu celkové energetické bilance.
Bioplyn je směs více než poloviny metanu a jedné třetiny oxidu uhličitého s příměsí dalších plynů, jako je čpavek, sirovodík, dusík atd. Bioplyn vzniká působením speciálních metanotvorných bakterií, které zpracovávají biologický odpad naložený do reaktoru bez přístupu kyslíku. Tento proces se nazývá anaerobní digesce. Výstupem ze suchého zbytku zpracovávaných surovin jsou kromě plynu i vysoce kvalitní vermikompostová hnojiva, která zabraňují erozi půdy a obohacují úrodnou vrstvu.
Nepochybné ekonomické přínosy takového procesu spočívají v efektivním a ekologickém zpracování odpadu, jehož výsledkem je produkce užitečných látek pro ekonomiku.
Při bližším pohledu na bioplyn jako na jeden z alternativních obnovitelných zdrojů energie lze vyzdvihnout několik jeho kladných i záporných stránek.
Nepochybnou výhodou biopaliva získaného zpracováním odpadu je jeho dostupnost, zejména pro obyvatele venkova, kteří mohou na farmě organizovat uzavřený výrobní cyklus.
Další výhodou bioplynu je jeho bohatá, prakticky nevyčerpatelná, samoobnovitelná surovinová základna. Bioplynovou stanici lze díky své „všežravosti“ efektivně využít ve velkých městech, jako doplňkový zdroj energie v kombinovaných ekologických systémech výroby obnovitelné energie i na malých venkovských farmách, pokrývajících téměř všechny její potřeby. pro minerální hnojiva. Další nepochybnou výhodou je, že bioplynová stanice nabízí jednu z nejrealističtějších odpovědí na otázku, která ekology stále více znepokojuje: kam dát odpadky? Zpracování organických odpadů na vysoce účinná hnojiva s produkcí biologického paliva, ekonomicky cenného oxidu uhličitého jako vedlejších produktů, jakož i při vybavení zařízení speciálními filtry, čistou vodou, činí bioplynové stanice prakticky bezkonkurenčními v srovnání s jinými jednotkami na likvidaci odpadu. Za zmínku také stojí, že výstavba bioplynové stanice, která zpracovává odpady v průmyslovém měřítku, není tak drahou záležitostí a její kombinace s jinými zdroji obnovitelné energie, jako je větrná a solární energie, zvyšuje účinnost zařízení pro fermentaci biomasy téměř několikrát.
V sudu medu je však moucha v masti. Spolu s výhodami existují také nevýhody, které věda ještě musí překonat. Přestože bioplyn není ekologický, tento typ paliva zcela neeliminuje skleníkový efekt. Spalování bioplynu sice minimalizuje škodlivé emise do atmosféry, ale neeliminuje je úplně. Druhým problémem bioplynu je jeho dostupnost pouze ve venkovských oblastech bohatých na suroviny pro výrobu. Tento problém je spíše organizační a při správném rozvoji infrastruktury se vyřeší sám, ale zatímco bioplynová stanice zůstává spíše výjimkou z pravidla než každodenní normou, problém špatně rozvinutého průmyslového komplexu je poměrně akutní. A nakonec poslední kámen v zahradě bioplynové technologie. Přestože je průmyslové zařízení relativně levné, malé samostatné bioplynové stanice jsou stále daleko nad možnosti průměrného zemědělce, takže si na jejich pořízení musí vzít bankovní úvěry. Aby rolníci rychle splatili půjčku a vrátili investice, začnou pěstovat energetické plodiny, které značně vyčerpávají půdu, což zase negativně ovlivňuje ekologii země.
Technologie výroby bioplynu samozřejmě stále není dokonalá, ale díky státním dotacím a aktivnímu postavení mnoha občanů se začínají vyvíjet mílovými kroky. Odstraněním nedostatků, snížením nákladů a zvýšením efektivity výroby bude bioplyn, ale i bioplynové stanice hrát důležitou roli při normalizaci zhoršující se ekologické situace na planetě.
