ZJIŠŤOVÁNÍ MOŽNOSTI ZVÝŠENÍ PRODUKCE BIOPLYNU Z FERMENTÁTU POMOCÍ PŘÍPRAVKU GASBACKING

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "ZJIŠŤOVÁNÍ MOŽNOSTI ZVÝŠENÍ PRODUKCE BIOPLYNU Z FERMENTÁTU POMOCÍ PŘÍPRAVKU GASBACKING"

Libor Bureš
před 7 lety
Počet zobrazení:

1 Výzkumný ústav zemědělské techniky, v.v.i. Drnovská Praha 6 - Ruzyně ZJIŠŤOVÁNÍ MOŽNOSTI ZVÝŠENÍ PRODUKCE BIOPLYNU Z FERMENTÁTU POMOCÍ PŘÍPRAVKU GASBACKING Objednavatel: ENZYMIX s.r.o. Frindova 612/ , Krásná Lípa Zpracovali: Kontroloval: Ing. Jaroslav Kára, CSc. Ing. Irena Hanzlíková Ing. Dana Čandová Ing. Jaroslav Kára, CSc.

Drnovská 507 161 01 Praha 6 - Ruzyně ZJIŠŤOVÁNÍ MOŽNOSTI ZVÝŠENÍ PRODUKCE BIOPLYNU Z

2 STANOVENÍ MOŽNOSTI ZVÝŠENÍ PRODUKCE BIOPLYNU S POUŽITÍM ADITIVA PRO ANAEROBNÍ FERMENTACI SUBSTRÁTU V BIOPLYNOVÉ STANICI (Jako vzorový materiál pro pokus byl použit zfermentovaný substrát fermentát z BPS Energetika Kněžice, s.r.o. ) během laboratorních pokusů jsme zjišťovali orientační produkci bioplynu při anaerobní fermentaci vzorků fermentačních zbytků dodaných z bioplynové stanice Energetika Kněžice, s.r.o. bez aditiv a s aditivy. Anaerobní fermentace je biotechnologie, která umožňuje a urychluje biodegradaci a recyklaci přírodních struktur rostlinného nebo živočišného původu na základě degradabilního mezofilního nebo termofilního procesu. Přídavkem aditiv, tj. enzymatických, nebo obecně biologicky aktivních prostředků lze tento proces příznivě ovlivnit a zvýšit produkci bioplynu, nebo metanu. Postup stanovení výtěžnosti bioplynu Pro dodané vzorky fermentačních zbytků, neboli fermentátu byly v mezofilních podmínkách, (teplota procesu 42 o C) zjišťovány produkce bioplynu a jeho chemické složení. V laboratorních pokusech byly vzorky pro výrobu bioplynu testovány na malých zařízeních o objemu 1 l. Sada fermentorů je ve vyhřívané vodní lázni. Každý fermentor má svůj plynojem pro odečet produkce bioplynu. Pouze pro ilustraci uvádíme zařízení laboratoře na obrázcích 1 až 7. Obr. 1: Malé laboratorní fermentory o objemu 1 litr. Obr. 2: Malé laboratorní plynojemy o objemu 3 litry. 1

) během laboratorních pokusů jsme zjišťovali orientační produkci bioplynu při anaerobní fermentaci vzorků fermentačních zbytků dodaných z bioplynové stanice Energetika Kněžice, s.r.o. bez aditiv a s aditivy.

3 Obr. 3: Velké laboratorní fermentory Obr. 4: Plynoměry pro velké fermentory Obr. 5 a 6: Analyzátory plynu AIR LF a Dräger X-am 700, Tato malá zařízení slouží k hrubému odhadu produkce bioplynu a dalších vlastností směsí různých substrátů, potravinářských odpadů, jatečních odpadů, fytomasy energetických plodin, kejdy, fugátu a neutralizačních činidel pro snížení kyselosti anaerobně zpracovávané směsi organických substrátů a různých enzymatických a bakteriálních aditiv pro ovlivňování průběhu procesu. Pro analýzu vznikajícího bioplynu používáme analyzátor AIR LF se kterým je možné měřit koncentraci CO 2 a CH 4, příp. i O 2. Paralelní, nebo upřesňující měření můžeme realizovat analyzátorem plynu Dräger X-am 700, který mimo dříve uvedených plynů měří i koncentrace H 2 S. Současně je V LABORATOŘI k dispozici dvojice větších reaktorů o objemu 100 l, sloužících k provádění srovnávacích měření metanogeneze. Směsi odzkoušené s dobrými výsledky v malých fermentorech jsou pak v případě potřeby dále ověřovány v těchto větších laboratorních fermentorech. Velké fermentory o objemu 100 l nebyly zatím pro testování vzorků ADITIVA GASBACKING využity. Větší reaktor modeluje samozřejmě lépe přiblížení provozním podmínkám. Umožňuje lépe optimalizovat složení fermentační směsi, lépe kontrolovat průběh procesu a 2

fytomasy energetických plodin, kejdy, fugátu a neutralizačních činidel pro snížení kyselosti anaerobně zpracovávané směsi organických substrátů a různých enzymatických a bakteriálních aditiv pro

4 sledovat vliv provozní teploty. Pro drtivou většinu aplikací a ověření základních parametrů zkoumaného substrátu však stačí laboratorní fermentory o objemu 1 l. 1 - skleněná nádržka 3 l 2 - základová deska 3 - pryžová hadice pro přívod bioplynu 4 - vodní nádrž 5 - zadržovaný bioplyn Obr. 7: Schéma vodního plynojemu pro jímání bioplynu (1 sekce) VLIV PŘÍPRAVKU ADITIVA GASBACKING V SUBSTRÁTU BPS KNĚŽICE NA MNOŽSTVÍ A KVALITU PRODUKCE BIOPLYNU Odběratelem byly dodány vzorky ADITIVA GASBACKING. Odvoz nádob se substrátem z BPS Kněžice jsme zajistili sami. Jednalo se o zfermentovaný materiál z bioplynové stanice, fermentát. Pro ověřovací pokus bylo využito tří sad pokusných fermentorů o objemu 1 litr, jedna s neupraveným substrátem, tak jak opouští bioplynovou stanici, druhá upravená přípravkem GASBACKING v koncentraci 0,05 g na litr a třetí upravená přípravkem GASBACKING v koncentraci 0,07 g na litr substrátu. Pro přesnější dávkování byl přípravek GASBACKING naředěn: - pro dávkování 0,05 g na litr bylo rozpuštěno 5 g výrobku ve 100 ml vody a dávkoval se 1 ml připraveného roztoku na litr substrátu - pro dávkování 0,07 g na litr bylo rozpuštěno 7 g výrobku ve 100 ml vody a dávkoval se 1 ml připraveného roztoku na litr substrátu Doba trvání pokusu: Obvykle by měla trvat 50 dní, u snadno rozložitelných substrátů můžeme tolerovat dobu trvání 30 dní, v našem případě však již po 25 dnech byla produkce bioplynu minimální a proto byl pokus ukončen. Jak bylo uvedeno výše pokus byl založen v malých fermentorech o objemu 1 l ve třech sadách se dvěma fermentory v každé sadě (celkem 6 fermentorů) 3

7: Schéma vodního plynojemu pro jímání bioplynu (1 sekce) VLIV PŘÍPRAVKU ADITIVA GASBACKING V SUBSTRÁTU BPS KNĚŽICE NA MNOŽSTVÍ A KVALITU PRODUKCE BIOPLYNU Odběratelem byly dodány vzorky ADITIVA

5 Dávkování sady fermentorů č.: 1 1a 2a 1 l fermentát z BPS KO, kontrola, bez aditiva 2 3a 4a 1 l fermentát z BPS + 0,05 g GASBACKINGu v 1 kg 3 5a 6a 1 l fermentát z BPS + 0,07 g GASBACKINGu v 1 kg Receptura ředění pro dávkování je uvedena v tabulce1. Tab. 1: Receptura koncentrace aditiva při laboratorním pokusu LB/17-/09, BPS Kněžice + Gasbacking Varianta Přípravek Dávkování 1 l Ředění 1 Gasbacking 0,05g /1kg 5 g výrobku rozpustit v 100 ml vody. - dávkovat 1 ml 50g /1t Varianta Přípravek Dávkování 1 l Ředění 2 Gasbacking 0,07g /1kg 7 g výrobku rozpustit v 100 ml vody. - dávkovat 1 ml 70g /1t Úbytek sušiny a organické sušiny před a po anaerobním zpracování je zaznamenán v tabulkách 2 a 3. Tab. 2: Sušina vzorků před a po anaerobním zpracování Materiál ph Datum založení ukončení Číslo Hmotnost (g) tara brutto brutto 1 2 vysouš. před suš. po suš. sušina BPS Kněžice + aditivum Gasbacking fermentát Kněžice 8, ,36 254,78 80,26 4,33 fermentát Kněžice 8, ,85 287,96 85,42 4,06 Závěr pokusu a 8, ,2 198,65 76,5 3,40 2a 8, ,61 224,33 77,78 3,41 3a 9, ,1 195,66 94,55 3,30 4a 9, ,45 194,23 86,23 3,38 5a 9, ,15 174,32 83,21 3,25 6a 9, ,58 189,99 73,42 3,19 sušina průměr % % 4,20 3,40 3,34 3,22 4

6 Tab. 3: Organická sušina - (spalitelné látky) před a po anaerobním zpracování Materiál Datum Číslo tara kelímku Hmotnost (g) brutto 1 před pál. org.suš. průměr popel průměr org.sušina popel. brutto 2 po pál. % % % % Začátek pokusu LB/17/09 - BPS Kněžice + aditivum Gasbacking fermentát Kněžice ,487 22,639 21,564 53,63 51,88 54,21 fermentát Kněžice 15 19,514 20,995 20,183 54,79 45,21 Závěr pokusu a 15 19,512 21,521 20,509 50,34 49,66 49,67 2a 16 20,894 23,281 22,111 49,00 51,00 3a 17 19,186 21,102 20,226 45,71 54,29 46,14 4a 18 20,090 22,452 21,352 46,58 53,42 5a 19 19,932 21,861 20,951 47,14 52,86 47,80 6a 20 19,504 21,545 20,556 48,45 51,55 48,55 50,33 53,86 52,20 Hmotnostní úbytek materiálu během pokusu je uveden v tabulce 4, denní a kumulativní produkce bioplynu bez aditiva a s aditivy je na obrázcích 1 a 2. Tab. 4: Hmotnostní úbytek materiálu v jednotlivých reaktorech Fermentát BPS Kněžice + aditivum Gasbacking Datum: Doba zdržení: 26 dní Číslo pokusu: LB/17/09 Vzorek Fermentát + aditivum Gasbacking Reaktor ph - začátek ph - konec Hmotnost lahve Brutto začátek Brutto konec úbytek úbytek Sušina směsi (%) (g) (g) (%) začátek konec Úbytek % sušiny směsi na konci pokusu Úbytek sušiny směsi v % na konci pokusu ze 100% základu KO 1a 8,6 8,8 1084,8 1075,6 9,2 0,85 4,2 3,4 0,8 19,05 KO 2a 8,6 8,9 1084,0 1074,9 9,1 0,84 4,2 3,41 0,79 18,81 0,05g 3a 8,6 9,2 1085,7 1072,9 12,8 1,18 4,2 3,3 0,9 21,43 0,05g 4a 8,6 9,3 1085,4 1072,3 13,1 1,21 4,2 3,38 0,82 19,52 0,07g 5a 8,6 9,3 1083,2 1070,6 12,6 1,16 4,2 3,25 0,95 22,62 0,07g 6a 8,6 9,3 1086,2 1073,2 13,0 1,20 4,2 3,19 1,01 24,05 5

14 19,487 22,639 21,564 53,63 51,88 54,21 fermentát Kněžice 15 19,514 20,995 20,183 54,79 45,21 Závěr pokusu 5.12.

7 1200 Denní produkce bioplynu v laboratorních fermentorech fermentát BPS Kněžice + aditivum Gasbacking produkce bioplynu (ml. den- 1 ) čas (den) KO - fermentát 1a fermentát + 0,05g aditiva Gasbacking 3a fermentát + 0,07g aditiva Gasbacking 5a KO - fermentát 2a fermentát + 0,05g aditiva Gasbacking 4a fermentát + 0,07g aditiva Gasbacking 6a Obr. 1: Denní produkce bioplynu, laboratorní fermentory bez aditiva a s aditivy 300,0 Kumulativní produkce bioplynu fermentát BPS Kněžice + aditivum Gasbacking 250,0 bioplyn (l.1kg -1 sušiny) 200,0 150,0 100,0 50,0 0, čas (den) KO - fermentát 1a KO - fermentát 2a fermentát + 0,05g aditiva Gasbacking 3a fermentát + 0,07g aditiva Gasbacking 5a fermentát + 0,05g aditiva Gasbacking 4a fermentát + 0,07g aditiva Gasbacking 6a Obr. 2: Kumulativní produkce bioplynu, laboratorní fermentory bez aditiva a s aditivy Produkce bioplynu, zvýšení produkce bioplynu, koncentrace metanu ve zkušebních vzorcích jsou číselně zpracovány v tabulkách 5 až 7. 6

Gasbacking 5a KO - fermentát 2a fermentát + 0,05g aditiva Gasbacking 4a fermentát + 0,07g aditiva Gasbacking 6a Obr.

8 Tab. 5: Výsledné průměrné koncentrace metanu ve vzorcích Fermentory s náplní KO 0,05g GB 0,07g GB CH 4 CH 4 CH 4 Průměrné hodnoty % 43,6 49,9 52,2 Tab. 6: Produkce bioplynu a metanu během pokusu v l.kg -1 sušiny KO 0,05g GB 0,07g GB Produkce bioplynu během pokusu l.kg -1 sušiny Produkce metanu během pokusu l.kg -1 sušiny 227,1 264,3 265,2 99,0 131,9 138,3 Tab. 7: Nárust produkce bioplynu a metanu během pokusu při porovnání kontrolního vzorku se vzorky s aditivy v % KO 0,05g GB 0,07g GB Zvýšení produkce bioplynu během pokusu v (%) 0 16,38 16,77 Zvýšení produkce metanu během pokusu v (%) 0 33,23 39,7 Závěr Během ověřovacího pokusu se proti kontrole zvýšila produkce bioplynu a metanu s použitím aditiva GASBACKING. Nárůst produkce bioplynu je u dávkování 0,05 g GASBACKINGu v 1 kg fermentátu 16,38 % a u dávkování 0,07 g je 16,77%, prakticky skoro stejný, jen o něco málo lepší. Zato nárůst produkce metanu je u dávkování 0,05 g GASBACKINGu v 1 kg fermentátu 33,23 % a u dávkování 0,07 g je 39,7%. Obecně se podstatně zvyšuje produkce metanu, což je příznivé z energetického hlediska při využití bioplynu pro výrobu elektřiny v kogenerační jednotce. 7

7: Nárust produkce bioplynu a metanu během pokusu při porovnání kontrolního vzorku se vzorky s aditivy v % KO 0,05g GB 0,07g GB Zvýšení produkce bioplynu během pokusu v (%) 0 16,38 16,77 Zvýšení

Podobné dokumenty

RESEARCH OF ANAEROBIC FERMENTATION OF ORGANIC MATERIALS IN SMALL VOLUME BIOREACTORS

RESEARCH OF ANAEROBIC FERMENTATION OF ORGANIC MATERIALS IN SMALL VOLUME BIOREACTORS Trávníček P., Vítěz T., Dundálková P., Karafiát Z. Department of Agriculture, Food and Environmental Engineering, Faculty