Ze zbytků jídla se stává proud a teplo

Proud a teplo ze zbytků jídla? V Donaueschingen v Německu je to od srpna 2002 realitou. Rakouská inženýrská kancelář Ing. Friedrich Bauer GmbH zde realizovala jedno z největších vzorových zařízení na fermentaci zbytků jídla a prošlých potravin.

Přeměna zbytků jídla na energeticky vysoce hodnotný bioplyn je v zásadě jednoduchou záležitostí, která však vyžaduje vysoký technický know-how a obšírné znalosti dané problematiky. V realizovaném zařízení vyrábějí fermentací z jedné tuny organického odpadu až 200 kubických metrů bioplynu. Při ročním množství suroviny více než 9000 tun je tak získáváno přibližně 1,8 milionu kubických metrů energeticky bohatého plynu.

Bioplyn se přivádí do kogenerační jednotky (plynový motor a proudový generátor), kde se spaluje a vyrábí se z něj elektrická energie. Při ročním chodu elektrárny okolo 8000 hodin je tak vyrobeno více než 3550 MWh proudu do regionální elektrické sítě, což odpovídá spotřebě elektrické energie pro přibližně 880 domácností po čtyřech osobách. V porovnání s konvenční výrobou el. energie z fosilních paliv, jako je uhlí, oleje nebo zemní plyn, to znamená snížení emisí klimaticky škodlivého oxidu uhličitého o téměř 2300 tun za rok. Zařízení též produkuje nemalé množství tepelné energie, která je využívána pro pokrytí tepelné spotřeby vlastní technologie, na úpravu a hygienizaci zbytků jídel a na vytápění provozních prostor.

PROCES HYGIENIZACE

Do zařízení v Donaueschingenu jsou dodávány zbytky jídla a zabalené potraviny s prošlou životností ve 120 a 220 litrových výměnných nádobách a kontejnerech z podniků provádějící svoz nebo odstranění odpadů. Nádoby a kontejnery od suroviny se myjí v myčce a dezinfikují. Drcení a separace organické hmoty od obalů a rušivých látek probíhá plně automaticky. Materiál podobný kaši (velikost částic je menší než 10 milimetrů) se uloží ve vstupní jímce. Substrát se výlučně ředí pouze znečištěnou vodou z myčky, vstupní jímky apod. Další přimíchávání čerstvé vody není nutné. Hygienizace probíhá formou pasterizace vstupujícího substrátu, v prostorově odděleném úseku využití tepla z kogenerace. Definované množství substrátu se načerpá do hygienizační nádoby, potom se zahřeje na 70řC a hodinu se hygienizuje. Hygienizovaný substrát se vede do chladícího systému, pomocí kterého se jeho teplo využije pro předehřívání další šarže hygienizovaného substrátu. Nyní se nezávadný, na zhruba 45 řC ochlazený substrát přečerpá na hygienicky nezávadného oddílu technologie a tam se uloží v zakládací jímce, která je vybavena ponorným míchadlem, a v pravidelných intervalech se promíchává. Objem zakládací jímky je dostatečný pro dvaapůldenní zásobu substrátu ke kvašení.

VLASTNÍ FERMENTACE

Ze zakládací jímky se materiál přivádí do vlastního fermentačního procesu. Zavážení fermentorů se provádí téměř nepřetržitě pomocí regulační automatiky. Jako bioreaktory se používají v prvním fermentačním stupni čtyři ležaté trubkové fermentory a jeden kotlový fermentor s míchadlem. Jeden dodatečný fermentor (kotel s míchadlem) představuje druhý stupeň kvasného procesu. Všechny fermentory jsou provozovány v mezofilní teplotní oblasti kolem 38 stupňů C. Trubkové fermentovače ze svařených trubek z černé oceli jsou dlouhé 25 m a mají průměr 3 metry. Pro zaručení rovnoměrného vedení tepla na substrát a pro dokonalé promíchávání obsahu jsou vybaveny centrálně uloženou hřídelí, na které je osazen topný had a lopatkové míchadlo. Protože jsou fermentory plněny na maximální míru, je stejné množství vyhnilého substrátu v horní oblasti trubkového fermentoru odváděno a teče přes sifon na další kvašení do dodatečného fermentoru. I jeho obsah se pravidelně homogenizuje pomocí dvou ponorných míchadel a rovnoměrně se temperuje pomocí vytápění dna a stěn. Vykvašený substrát se přetokovou trubkou dostane do konečného skladu (dvě nádoby po 1700 kubických metrů). Zde se sedimentací oddělí pevné a vodní podíly kvasných zbytků. Vodní fáze se odvede do čističky, pevné kvasné zbytky se lisují a jsou odváděny na tepelné zhodnocení. Směs bioplynů, vzniklá v reaktorech, se dávkovaným vstřikem vzduchu odsíří a pomocí kondenzačního odlučovače se z ní odstraní vlhkost. U jednotlivých fermentorů se nepřetržitě měří aktuální množství plynu, stejně jako jeho kvalita (CH4 a H2S). Pro uskladnění vyčištěného plynu je k dispozici foliový zásobník plynu s objemem 800 kubických metrů.

VÝNOSY

Hlavními zdroji příjmu jsou na jedné straně popltaky od původců za odebrání organických odpadů a na druhé straně výnosy u prodeje elektrické energie do lokální sítě. Za rok zařízení vyrobí kolem 3,8 GWh proudu a 4,7 GWh tepla. Roční vlastní potřeba tepelné energie je asi 130 000 kWh, které se spotřebují na hygienizaci substrátu, na vytápění kvasných nádrží a provozních prostor, stejně jako na teplou vodu do myčky nádob na odpady. Nadbytečné teplo se používá pro sušení substrátu. Hospodárnost celého zařízení je dána vysokým stupněm přeměny organické hmoty během fermentačního procesu (70 až 75 % v prvním stupni a 90 až 97 procent v obou stupních). Od roku 1997 bylo realizováno a uvedeno do provozu více než 21 zařízení na výrobu bioplynu v Rakousku a Německu. Na projektu Donaueschingen byl praktikován univerzitní dohled. Univerzita Hohenheim prováděla ve dvouletém měřícím programu sledování a optimalizaci monokvasného procesu. Substrát byl dále kontrolován na svou hygienickou nezávadnost. Organické odpady z domácností, velkokuchyní a potravinářského průmyslu představují velký energetický a látkový potenciál. Podle stejného principu jako je zařízení Donaueschingen pracují také zařízení v zemědělství. Kvašení zemědělských zbytků, jako jsou hovězí a vepřové exkrementy, stejně jako použití speciálně vypěstovaných energetických rostlin dává významné ekonomické podněty. Ing. Milan Ipolt Ipolt CZ, s. r. o.

Zdroj: Patria.cz, 17.01.2006

Tweet