Možnosti zpracování tříděného BRKO Bakalářská práce

Transkript

1 Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav aplikované a krajinné ekologie Možnosti zpracování tříděného BRKO Bakalářská práce Vedoucí práce: Ing. Bohdan Stejskal, Ph.D. Vypracoval: Michal Trnka Brno 2010

2 zadání

3 PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma Možnosti zpracování tříděného BRKO vypracoval(a) samostatně a použil(a) jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Bakalářská práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího bakalářské práce a děkana Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brně. dne podpis studenta

4 PODĚKOVÁNÍ Tímto bych rád poděkoval vedoucímu své bakalářské práce Ing. Bohdanu Stejskalovi, Ph.D. za odborné vedení a rady při zpracování bakalářské práce.

5 ABSTRAKT V komunálním odpadu je obsaženo cca 40 % biologicky rozložitelných odpadů (BRKO) ukládaných na skládky. Dle směrnice EU je nutno toto množství snižovat za použití vhodných technologií. Bioodpad se dá zpracovávat několika způsoby. Tato práce se zabývá výčtem a přehledem jednotlivých technologií pro biologické a nebiologické zpracování biologicky rozložitelného komunálního odpadu. V závěru jsem se pokusil shrnout výhody a nevýhody jednotlivých technologií. Klíčová slova: kompostování, anaerobní digesce, termické zpracování, alternativní způsoby zpracování biologicky rozložitelného komunálního odpadu, mechanickobiologická úprava ABSTRACT The municipal waste contains about 40 % of biolgically degradable municipal waste (BDMW) that is put on the dumps. According to directive of EU is necessary to reduce this amount by using suitable technologies. Bio-waste can be treated in different ways. This thesis deals with enumeration and summary of single technologies for biological and abiological treatment of biologically degradable municipal waste. At the close I try to summarize benefits and disadvantages of single technologies. Key words: composting, anaerobic decomposition, termic processing, mechanicalbiological modification, alternative ways of treatment of biologically degradable municipal waste.

6 OBSAH: 1 ÚVOD CÍL PRÁCE SLOŽENÍ BRKO A STRATEGIE S JEHO NAKLÁDÁNÍM BIOLOGICKÉ ZPRACOVÁNÍ BRKO Kompostování Způsoby kompostování Kompostování v hromadách Kompostování v ohradách Vermikompostování Intenzívní kompostovací technologie Technické prostředky kompostování Energetické prostředky Drtiče (štěpkovače) Překopávače kompostu Prosévací (separační) zařízení Ostatní zařízení Prostředky pro monitorování kompostovacího procesu Hodnocení kompostu a jeho využití Anaerobní digesce Způsoby anaerobní digesce Mokrá a suchá cesta Jednostupňové a vícestupňové systémy Kontinuální a diskontinuální systémy Digestát, fermentát a jejich využití Bioplyn a jeho využití... 37

7 5 NEBIOLOGICKÉ ZPRACOVÁNÍ BRKO Termické zpracování Mechanicko-fyzikální stabilizace KOMBINOVANÉ ZPŮSOBY ZPRACOVÁNÍ BRKO Mechanicko-biologická úprava Mechanická část technologie Biologická část technologie Biologické vysoušení, výroba paliv z odpadů a jejich využití Další a alternativní způsoby zpracování BRKO DISKUSE ZÁVĚR LITERATURA PŘÍLOHY... 54

8 1 ÚVOD Podíl biologicky rozložitelných odpadů (BRO) ukládaných na skládky by měl být minimalizován veškerými dostupnými způsoby látkového a energetického využití s cílem omezení negativního účinku skládek na životní prostředí v souladu s principy trvale udržitelného rozvoje a v zájmu budoucích generací. I u dokonale odplyněných skládek komunálních odpadů uniká do atmosféry 30 % metanu. Metan působí jako skleníkový plyn, který má dvacetinásobně vyšší účinnost zadržení infračerveného záření oproti oxidu uhličitému. K omezení globálního oteplování atmosféry v důsledku skleníkového efektu je tedy třeba snížit množství biologicky rozložitelných odpadů ukládaných na skládky, což je jedním z požadavků Směrnice Rady 1999/31/EC o skládkování odpadů. Cílem této směrnice je zajistit opatření, postupy a návody, jimiž se vyloučí nebo co nejvíce omezí možné negativní dopady skládkování odpadů na životní prostředí, zejména znečišťování povrchových a podzemních vod, půdy, ovzduší a také globálních účinků, včetně skleníkového efektu. Tato směrnice ukládá členským státům, aby nejpozději v roce 2006 bylo množství biologicky rozložitelného odpadu ukládaného na skládky sníženo na 75 % celkového vzniklého množství BRO v roce 1995, dále v roce 2009 na 50 % a v roce 2016 na 35 %. Pokud bylo v roce 1995 ukládáno více než 80 % komunálních odpadů, je možné oddálit splnění těchto cílů o 4 roky. Cílové roky naplnění požadavku směrnice jsou v České republice 2010, 2013 a Ke splnění těchto cílů jsou členské státy povinny zpracovat národní strategie pro omezení ukládání BRO na skládky. Základní součástí strategie každé země by měla být komplexní analýza trendů v produkci BRO mezi dnešním stavem a předpokládaným stavem v roce 2016, resp tak, aby byly k dispozici technologie a zařízení využívající jiných způsobů nakládání s BRO než je skládkování. Národní strategie by se měly soustředit na předcházení či prevenci produkce odpadů a na opatření k minimalizaci jejich tvorby. Nástroje, které jsou pro tuto fázi důležité, zahrnují iniciativy zaměřené na prevenci tvorby odpadů, jako jsou výchovné programy, školní kampaně, programy cílené na uvědomování veřejnosti k tomu, aby bylo produkováno méně odpadů, dále povzbuzení domácností k omezení odpadů, které 8

9 produkují a k zodpovědné separaci těchto odpadů. Jako velmi účinné se ukazují fiskální nástroje (opatření týkající se nákladů na sběr a nakládání s odpady, snížení poplatků za sběr a podobně), legislativní opatření (právní požadavky a místní nařízení pro oddělený sběr biologicky rozložitelných komunálních odpadů, daňová zvýhodnění a mnohá další). 9

10 2 CÍL PRÁCE Cílem mé bakalářské práce bylo zpracování výčtu, možností a podrobného popisu jednotlivých technologií pro biologické a nebiologické zpracování tříděného biologicky rozložitelného komunálního odpadu. Na závěr jsem zhodnotil možnosti použití jednotlivých technologií v rámci České republiky z hlediska jejich dalšího rozvoje. 10

11 3 SLOŽENÍ BRKO A STRATEGIE S JEHO NAKLÁDÁNÍM Biologicky rozložitelným (biodegradabilním) odpadem je jakýkoliv odpad, který je schopen aerobního nebo anaerobního rozkladu. Za biologicky rozložitelné komunální odpady (BRKO) jsou pak považovány všechny druhy biologicky rozložitelných odpadů, které je možno zařadit do skupiny odpadů podle Vyhlášky Ministerstva životního prostředí č. 381/2001 Sb., kterou se stanoví Katalog odpadů. Mezi tyto odpady patří zejména komunální odpady včetně oddělených složek těchto odpadů, odpady z údržby zeleně, kuchyňský odpad jak z domácností, tak i z jídelen a restaurací, odpady z tržišť, zemědělské, zahradnické a lesnické odpady, odpady z potravinářského průmyslu, průmyslu papíru a celulózy, ze zpracování dřeva, kožedělného a textilního průmyslu, papírové a dřevěné obaly, čistírenské a vodárenské kaly. Nejvýznamnější podíl BRKO představuje biologicky rozložitelná část směsného komunálního odpadu. Tabulka č. 1 Podíl biologicky rozložitelných složek v BRKO v % hmot. Katalogové číslo Název druhu odpadu Podíl biologicky rozložitelné látky Papír a/nebo lepenka Dřevo Organický kompostovatelný kuchyňský odpad Oděvy Textilní materiál Kompostovatelný odpad z údržby zeleně Směsný komunální odpad Odpad z tržišť 75 11

12 Výběr nejvhodnější technologie pro zpracování biodegradabilních odpadů se řídí druhem a charakterem BRO (suchý, vlhký, sypký apod.), skladbou a kvalitou (míněno stupněm znečištění jinými složkami nebo kontaminanty), velikostí produkce a svozu v daném regionu a také ekonomickou výhodností a dostupností. Druh, charakter, skladba a kvalita BRO a produkované množství BRO jsou určeny specifičností a místními podmínkami daného regionu, zda převažuje zemědělská nebo průmyslová výroba v kraji, zda je kraj řídce nebo hustě osídlen atd. Využívání biodegradabilních odpadů by se mělo řídit těmito preferencemi v sestupném pořadí: minimalizace materiálová recyklace s produkcí energie materiálová recyklace bez produkce energie energetické využívání skládkování Jak již bylo uvedeno výše, hlavním důvodem pro omezení skládkování biodegradabilních odpadů a pro jejich odstraňování jiným způsobem, je výrazné omezení produkce skleníkových plynů oproti současnému stavu. Bioodpady obsahují rostlinné živiny a je proto účelné je uvádět zpět do přírodního koloběhu zpracované jako organické hnojivo, kompost nebo jako různé substráty pro pěstování rostlin (zahradnický, lesnický, rekultivační apod.). Další možnosti látkového využití rostlinných bioodpadů jsou ve výrobě stavebních a izolačních hmot a kompozitních materiálů nahrazujících dřevo, ale mohou sloužit i k výrobě alternativních uhlovodíkových paliv (bionafta) nebo alkoholových paliv (biolíh z dřevního odpadu). 12

13 4 BIOLOGICKÉ ZPRACOVÁNÍ BRKO 4.1 Kompostování Kompostování je přirozený biochemický proces probíhající v přírodě, při němž z původních organických látek pod vlivem živých organismů (mikrobů) vzniká stabilní organické hnojivo - kompost. (Harant, Staněk, 2005) Jde o organické hnojivo barvy hnědé, šedohnědé až černé, drobivé až hrudkovité struktury, bez nerozpojitelných částic, mající deklarované kvalitativní znaky. Aerobní kompostovací proces je intenzívní rozklad organické hmoty pomocí živých organismů, jejichž druhová skladba se mění podle stupně rozkladu a syntézy organické hmoty. Pro vytvoření vhodných podmínek rozvoje organismů nezbytných pro aerobní kompostování je nutné zabezpečit: druhovou skladbou surovin dostatečné množství organické hmoty, min. 25 % optimální vlhkost v průběhu celé doby kompostování % poměr C:N, doporučené 30 35:1 K zabezpečení těchto podmínek je nutné zvolit správný poměr jednotlivých druhů surovin podle jejich kvality stanovené chemickou analýzou: obsah organických látek obsah celkového dusíku vlhkost Fáze kompostovacího procesu: (Létalová, 2008) 1. fáze termofilní - nastupuje v prvních hodinách a trvá den, dochází k silnému namnožení mikroorganismů, v důsledku tvorby organických kyselin klesá ph, teplota dosahuje vysokých hodnot: C 2. fáze termofilní - trvá den, teplota dosahuje C, silně se namnožují termofilní mikroorganismy, probíhá rozklad jednoduchých proteinů, ph stoupá do alkalické oblasti, jsou zničeny choroboplodné zárodky, semena rostlin ztrácejí svou klíčivost, inaktivace činnosti hub, bakterií a aktinomycet 13

14 3. fáze ochlazovací - trvá den, teplota se udržuje nad 55 C, obnovuje se aktivita hub, bakterií a aktinomycet, den teplota klesá pod 40 C, kompost se kolonizuje vyššími organismy (kroužkovci, červy), dochází k rozkladu polymerů (celulózy, hemicelulózy, ligninu), ph postupně klesá do neutrální polohy 4. fáze zrání - trvá den, v případě obsahu dřevní hmoty až 56 dnů, teplota se stabilizuje pod 30 C (podle vnější teploty), stabilizace ph 6,0 8,5, dochází k syntéze humusových kyselin, kompostovací proces je ukončen Způsoby kompostování Degradace přírodními biomechanismy může probíhat v anaerobním nebo aerobním režimu. Podle režimu se liší složení přítomných mikroorganismů, průběh procesu a produkty metabolismu. Každý z režimů má své přednosti i nedostatky. (Plíva et al., 2005) Anaerobní způsoby kompostování Anaerobní proces je veden bez přístupu vzdušného kyslíku a produktem metabolismu bakterií je metan. V současnosti se investuje do anaerobního procesu při kompostování pouze ve specifických případech. Jedním z nich je například využití a zpracovávání čistírenských kalů. Aerobní způsoby kompostování Aerobní proces je podstatně rychlejší a jeho výsledek je zpravidla stabilizovaný kvalitní kompost, schopný dodat půdě nezastupitelný humus. Základem aerobního kompostování je biodegradace organické hmoty účinkem aerobních mikroorganismů kombinovaná s některými dalšími reakcemi jako oxidace, hydrolýza. Složení mikroorganismů není konstantní a závisí jak na složení kompostu, tak na stupni humifikace kompostovaného materiálu. Každá technologie aerobního kompostování musí zabezpečovat vhodné podmínky pro činnost aerobních mikroorganismů a tím dosažení optimálního průběhu kompostovacího procesu. 14

15 Zakládka kompostu musí splňovat předpoklady pro možnost výměny plynů mezi kompostovanými surovinami a okolím. Zakládka musí být porézní a kyprá, nesmí být ani suchá ani příliš převlhčená. Velmi důležitá je též homogenita a důkladné promíchání jednotlivých surovin, aby jejich styčný povrch byl co největší a mohly na sebe působit co nejrychleji. Pro zabezpečení všech těchto požadavků je nezbytné vybrat pro zpracovávané suroviny vhodnou technologii kompostování a posléze zajistit i vhodné technické prostředky pro její zdárný průběh. Kompostování musí být prováděno na vodohospodářsky zabezpečené ploše. Často se využívají nepotřebné silážní žlaby, zemědělská složiště nebo hnojiště, případně zabezpečené plochy bývalých provozoven uhelných skladů Kompostování v hromadách Nejběžnější dnes používaný systém kompostování představuje kompostování v pásových hromadách. Při tomto kompostování je běžná doba zrání kompostu 3-6, někdy i 12 měsíců. O délce trvání jednotlivých fází rozhoduje zejména surovinová skladba, homogenita surovin v hromadě, kvalita a počet překopávek a například i roční období. Jde o technologii, při které jsou kompostované suroviny zakládány ve vrstvách do pásových hromad trojúhelníkového nebo lichoběžníkového průřezu na vodohospodářsky zajištěných plochách. Délka hromad je omezena velikostí těchto ploch. Profil hromady Velikost i profil pásové hromady spolu úzce souvisí a do značné míry na nich závisí i velikost použité mechanizace, zejména překopávače kompostu. Profil hromady je určen množstvím zpracovávaných surovin na jednotkové kompostovací ploše. V podstatě přicházejí v úvahu dva typy profilu hromady: (Plíva et al., 2005) Trojúhelníkový profil hromady - využití spíše při kompostování menšího množství surovin, které jsou zakládány průběžně s minimálními přestávkami. 15

16 Rozměry hromad - minimální doporučená šířka je 2,0 m, z technického hlediska bývá běžná šířka 2,5 až 4,0 m, výška profilu je pak dána fyzikálními vlastnostmi surovin (zrnitost, sypný úhel, vlhkost) a mívá následující parametry: Tabulka č. 2 Rozměry trojúhelníkových hromad Šířka pásové hromady (m) Výška profilu (m) 2,0 1,10 1,20 2,50 1,30 1,50 3,0 1,50 1,80 4,0 2,20 Výhody: u trojúhelníkového profilu hromady se lépe uplatní komínový efekt, tj. přirozené provětrávání profilu dochází k lepšímu odvádění tepla (kompost se nepřehřívá) Nevýhody: ztížená aplikace kejdy nebo vody pro zvlhčení do zakládky, v úzké koruně trojúhelníkového profilu se hůře upraví rýha pro zasakování zakládka je silně zranitelná deštěm, protože velký povrch odpovídá poměrně malému absorpčnímu povrchu (jádru) Lichoběžníkový profil hromady - využití zejména tam, kde je zpracováváno velké množství surovin a kde organizace práce umožňuje jejich zakládání provádět po dávkách. Tabulka č. 3 Rozměry lichoběžníkových hromad Rozměry hromad: šířka hromady od 3,0 m do 6,0 m při doporučené výšce 2,0 2,50 m 16

17 Výhody: lepší využití ploch - menší podíl plochy připadá na pracovní uličky, lepší udržení teploty v hromadě zejména při začátku procesu, menší zranitelnost deštěm - tzv. velký absorpční objem hromady vzhledem k jejímu povrchu, lepší aplikace tekuté složky. Nevýhody: výrazně horší přirozené provětrávání profilu a z toho vyplývající nutnost častějšího překopávání Kompostování v ohradách Kompostování v ohradách je způsob, který navazuje na kompostování v hromadách. (Huleš, 2007) Do tohoto způsobu lze zahrnout i tzv. vyvýšené záhony. Základem jsou vybudované různé systémy ohrad ze dřeva, plastů, zdiva, betonu, drátěného pletiva, plechu a kombinovaných materiálů. Z hlediska přípravy materiálu zakládky je vhodné vybudovat několik ohrad vedle sebe. Do jedné se ukládají suroviny, do druhé se zakládá na první kompostovací proces (1. tepelná fáze, záhřev na C ), kdy dochází k hygienizaci, do třetí (2. tepelná fáze, opět záhřev na 50 C a více) a případně dalších, kam se překopává kompost k dozrávání. Tento proces trvá déle, jeden i více roků, podle použité zakládky, vrstvení, výšky vrstev, vlhkosti, obsahu snadno nebo těžko rozložitelných komponentů. Optimální výška ohrady je nejlépe kolem jednoho metru. Ohrada by měla umožnit snadné zakládání a vybírání, nejvhodnější je s dvířky nebo vyjímatelnou stěnou. Hromady se nezakrývají, nanejvýš jen přibližně 10 cm zeminy proti vysychání. Zakládka se vrství od spodu. Tloušťka vrstev rozhoduje o rychlosti rozkladu, čím větší, tím pomalejší a naopak. Nejlepší výsledky jsou mezi cm na jednu vrstvu. Vrstvy se jen na sebe pokládají, nikoli hned promíchávají, mohlo by to podstatně zpomalit proces humifikace. Založený a správně vrstvený materiál se samovolně sesouvá, uvnitř dochází k samozahřívání a uvolňuje se přebytečná voda, kterou je možno zachytávat do nádoby nebo jiného prostoru. Zachycená voda pak může posloužit k vlhčení přesušeného substrátu a obsahem v ní uvolněných živin k dosycení 17

18 vznikajícího kompostu. Vyzrálý kompost je nakonec mírně vlhký, sypký, tmavohnědý až černý, s téměř neznatelnými částicemi Vermikompostování Při vermikompostování se využívá schopnosti žížal přeměňovat rostlinné zbytky na velmi kvalitní organické hnojivo - vermikompost. Tento způsob kompostování je jednou z možností domácího kompostování. Samotný vermikompostér lze umístit na balkón, na terasu, do garáže nebo do předsíně. Při dodržování správných zásad vermikompostování obsah kompostéru nezapáchá. (Paríšková, 2007) Důležité je vždy zajistit pro žížaly optimální teplotu kolem 20 C a správnou vlhkost substrátu. V zimě je tedy nutné nenechávat vermikompostér venku bez izolace a v létě jej nevystavovat přímému slunci, aby nedocházelo k výparu vody a přehřívání. K vermikompostování lze využít také nádoby přímo určené k tomuto způsobu kompostování dostupné i v České republice. Skládají se obvykle z několika pater, což umožňuje intenzívnější kompostování. Perforovaná dna jednotlivých nádob zajišťují odvod přebytečné vody a provzdušnění. Tyto vermikompostéry obvykle obsahují veškeré základní potřeby pro vermikompostování. Z přiložené kostky kokosových vláken, proužku papíru a vermikulitu se dle návodu připraví materiál na podestýlku o optimální vlhkosti, kterou je vhodné dodržovat po celou dobu vermikompostování. Vermikulit je komplex hořčíku, hliníku a železitého silikátu. Má schopnost se mnohokrát rozpínat, pokud je zahříván. Ve vermikompostérech je používán jako upravovač půdy nosič chemikálií Intenzívní kompostovací technologie Podstatou intenzívních kompostovacích technologií je co nejrychleji dosáhnout odbourání podstatného množství biologicky rozložitelných látek. Jedná se většinou o tepelně izolovaná zařízení, tlakově vzdušněné a odsávané tunelové fermentory s různými způsoby plnění a vyprazdňování. Tato zařízení představují jen první stupeň kompostování, dozrávání kompostu se provádí v kompostovací hale nebo na zastřešené kompostovací ploše, zpravidla aerované z podloží kompostu. (Váňa, 2005) 18

19 Biofermentory Další možností je intenzifikace kompostování s cílem rychlé přeměny organických látek odpadů na látky humusové, provádí se v počáteční hydrolytické fázi kompostování. O jejím průběhu rozhoduje při optimalizaci chemických a biologických parametrů substrátu intenzita aerace. Nejlepší prostředí pro tuto fázi zabezpečují aerované kompostovací biofermentory. Teplota fermentace v tepelně izolovaných biofermentorech v rozmezí C zabezpečuje účinnou devitalizaci patogenních mikroorganismů a semen plevelů, vyšší redukci obsahu vody a objemu materiálu. Předpokladem dosažení plné stability substrátu je další dozrání na zakládce po dobu minimálně jednoho měsíce. Zintenzívnění kompostovacího procesu v biofermentorech zkracuje dobu dosažení stability o 2 3 týdny. Výhodou moderních biofermentorů je automatické řízení fermentačních procesů a rovněž čištění odplynu v biofiltru. (Slejška, 2005) Kompostování ve fermentačních žlabech Dalším ze způsobů zpracování bioodpadů je fermentační žlab. Směs bioodpadů o vhodné vlhkosti a vhodném poměru C:N je naskladňována do fermentačního žlabu, kde následně dochází k postupnému samovolnému zvyšování teploty fermentovaného materiálu. Materiál ve žlabu je denně automaticky překopáván pomocí spodní vybírací frézy u dna fermentačního žlabu. Po tří až sedmidenní fermentaci je materiál vyskladňován z fermentačního žlabu pomocí spodní vybírací frézy. Doba fermentace závisí jednak na druhu zpracovávaného bioodpadu, ale zejména na jeho budoucím využití (kompost, organominerální hnojivo, biopalivo). Během fermentace není třeba přidávat žádné mikrobiální ani jiné preparáty za účelem urychlení procesu humifikace, či k odstranění zápachu. V průběhu fermentace s denním automatickým překopáváním jsou totiž vytvářeny optimální aerobní podmínky, které urychlují vlastní proces fermentace, zvyšují odpar vody, způsobují asimilaci pachových látek aerobními mikroorganismy. Vyrobený rychlokompost může být dále zpracováván po dosušení na % sušiny a následném granulování na granule organominerálního hnojiva o průměru 3 14 mm. 19

20 Kompostování ve vacích (AG-Bag kompostování) Zajímavým způsobem kompostování odpadů je technologie AG-Bag. Nabízí jedinečné a patentované řešení spočívající ve vytvoření uzavřeného prostoru pro zrání kompostu s řízeným provzdušňováním a vysokým stupněm kontroly procesu. Tato technologie spočívá v plnění polyetylenových vaků smíšeným organickým odpadem pomocí speciálního lisu. Při plnění se vkládá do prostoru vaku provzdušňovací hadice, kterou je zajišťováno nezbytné provzdušňování hmoty. Po naplnění se vak uzavře těsnicím páskem, který zabraňuje úniku tekutiny. Provzdušňování je řízeno monitorovací jednotkou, aby se dodržela optimální teplota při zrání kompostu. Nejdůležitějšími parametry kompostování jsou poměr C:N, dodávka vzduchu, nastavení teploty a optimální vlhkost. Je nutné, aby materiál uložený ve vaku měl takovou homogenitu, aby bylo zajištěno dostatečné provzdušnění. Během plnicího procesu se kontroluje hustota zhutnění na lisovacím stroji a vlhkost materiálu, kterou je možno upravit před plněním. V průběhu kompostování dochází v horní části vaku ke kondenzaci vody a tím se vytváří vlastní zvlhčovací systém. Systém AG-Bag má oproti běžným postupům kompostování několik výhod. Aerobně probíhající proces zabraňuje úniku nežádoucích pachů. Díky uzavření do vaků nedochází při skladování k nežádoucím únikům škodlivých kapalin, je také odstraněna prašnost a možnost výskytu patogenních látek. Uzavřený vak eliminuje možnost přístupu hmyzu a hlodavců, zároveň nevyžaduje tolik prostoru jako tradiční způsoby kompostování. Díky kompresi organických odpadů během procesu je potřeba plochy minimálně třikrát menší. Cyklus kompostování trvá včetně dozrávání týdnů, má minimální nároky na pracovní síly a nízkou pořizovací cenu. Za normálních podmínek lze snadno během roku zvládnout dva cykly, za příznivých podmínek i tři cykly. Při dostatečné ploše je možné komposty nechat ve vaku a zbavit se tak potíží s volným skladováním. (Koňařík, 2006) Technologie kompostování firmy AG-Bag se používá v USA při kompostování biologických odpadů u velkých měst v uzavřených objektech jako jsou letiště či zoologické zahrady. V Evropě se tato technologie rozšiřuje ve Skandinávii, především ve Švédsku a Finsku. Další kompostovací linky AG-Bag se používají ve Francii a Itálii. Náhradou za bioreaktory lze s úspěchem realizovat plochy pro kompostování s nuceným provzdušňováním. Podloží pro umístění zakládky kompostu je vybaveno soustavou aeračních kanálů s rozvodem tlakového vzduchu děrovanými 20

21 polypropylenovými hadicemi. Dalším řešením je odsávání plynů z podloží zakládky vývěvou inicializující vstup čerstvého vzduchu do kompostové zakládky. Toto řešení umožňuje snížení pachových závad a filtraci odplynu v biofiltru. Intenzifikací klasického kompostování na zakládkách je možno docílit zvýšením frekvence překopávek s využitím frézových překopávačů. Na některých kompostárnách bioodpadu se zakládka zakrývá kompostovací plachtou, která je porézní pro výměnu plynů s okolím, ale dobře tepelně izoluje zakládku a zabraňuje vstupu srážek do zakládky. (Borski, Rybář, 2008) Technické prostředky kompostování V souladu se zákonem č. 185/2001 Sb., o odpadech a o změně některých dalších zákonů, ve znění pozdějších předpisů, uvádí 14 podmínky pro provoz zařízení k využívání, odstraňování, sběru nebo výkupu odpadů což je i zařízení na výrobu kompostů - kompostárna. Jde tedy dle 4 o technické zařízení, místo, stavbu nebo část stavby. Toto zařízení (kompostárna) má standardně několik sekcí: (Harant, Staněk, 2005) místo na skladování a na přípravu surovin (skladování, drcení, štěpkování) místo, kde bude probíhat kompostovací proces; kde se bude zakládat a překopávat místo pro úpravu kompostu prosátím místo pro uložení kompostu na dozrání a expedici váhové hospodářství velín pro obsluhu Do základního vybavení každé kompostovací linky by měly patřit tyto technické prostředky: energetický prostředek drtič (štěpkovač) překopávač kompostu prosévací (separační) zařízení ostatní zařízení 21

22 Energetické prostředky Energetické prostředky jsou v kompostovacích linkách využívány v případě, že některé operace jsou zajišťovány připojitelnými stroji, které nemají svůj vlastní energetický zdroj a pro svoji činnost musí být spojeny s energetickým prostředkem. Nejčastěji bývají jako energetické prostředky využívány kolový traktor, nosič nářadí nebo nakladač. V případě použití traktoru nebo nosiče nářadí je nutné, aby k němu bylo možné připojit čelní lopatu potřebnou pro manipulaci se zpracovávanými surovinami. Dalším nutným vybavením těchto dvou typů energetických prostředků je schopnost dosahovat pracovní pojezdovou rychlost maximálně 0,5 m.s Drtiče (štěpkovače) Dřevnatá biomasa, zakládaná do kompostovaných hromad, vyžaduje pro snadnější promíchání a homogenizaci kompostovaných surovin rozmělnění či rozdrcení, tzv. jemnou dezintegraci. (Plíva et al., 2005) Obecně z hlediska kompostování platí: čím menší jsou částice surovin, tím je větší oxidační a styčná plocha a biodegradabilní proces probíhá účinněji čím surovina lépe degraduje, tím větší mohou být její částice v zakládce čím menší částice jsou do zakládky požadovány, tím větší jsou ekonomické náklady na jejich rozmělnění Pro jemnou dezintegraci dřevnaté biomasy se používají drtiče a štěpkovače. Drtiče Drtiče jsou v kompostovacích linkách určeny pro drcení větví, zelené hmoty, kůry a dalších odpadů. Na suroviny působí buď pracovním ostřím, úderem nebo pomalým tlakem, přičemž dochází ve větší míře k jejich lámání, štípání, případně rozmělnění na menší částice. 22

23 Rozdělení drtičů lze provést pomocí následujících kritérií: podle energetického zdroje připojitelné k energetickému prostředku přívěsné s vlastním motorem pro pracovní ústrojí samojízdné s vlastním motorem podle výkonu motoru malé - drtiče s motorem 1 3 kw (pro domácí použití) střední - drtiče s motorem 3 50 kw (pro profesionální pracovníky údržby zeleně) velké - drtiče s motorem nad 50 kw a víc (pro specializované firmy zabývající se zpracováním zemědělských, lesnických a ostatních bioodpadů) podle druhu pracovního ústrojí talířové - s jedním, dvěma nebo více noži, přičemž talíř je uložen kolmo nebo šikmo ke směru přiváděného materiálu nožové - se dvěma až čtyřmi zahnutými noži v kombinaci s nožovou hvězdicí, tzv. mixér spirálové ostří - provedené v kotouči kolmo nebo šikmo uloženém ke směru přiváděného materiálu, výhodou jsou menší rázy a plynulejší řez u silnějších materiálů kladívkové - určené pro drcení materiálu na malé částice, velikost částic ovlivní použité síto kombinované - např. talířové a kladívkové Štěpkovače Jako štěpkovače jsou označovány stroje určené k beztřískovému dělení dřeva napříč nebo podél jeho vláken. V kompostovacích linkách nacházejí uplatnění všude tam, kde je potřeba upravit do zakládky podíl odpadního dřeva z ovocných výsadeb, z údržby parků nebo podíl z vytříděného komunálního odpadu. Kvalitu štěpky určují hlavně pracovní ústrojí štěpkovačů a vlastnosti zpracovávaného dřeva (tvrdost, sukovitost, tvar). Pro štěpkování se nejlépe hodí dřevo čerstvé, mokré, z hlediska druhu měkké, rovné. Při zpracování odpadního dřeva kompostováním se ale 23

24 v největší míře zpracovává dřevo nekvalitní, nesourodé, proto je třeba počítat se zvýšenými nároky na technické provedení štěpkovačů při jejich využití v kompostovacích linkách. Rozdělení štěpkovačů lze provést pomocí následujících kritérií: podle energetického zdroje připojitelné k energetickému prostředku přívěsné s vlastním motorem pro pracovní ústrojí samojízdné s vlastním motorem podle druhu pracovního ústrojí diskové (kotoučové) pracovní ústrojí, kde nože jsou umístěny na čelní straně rotujícího kotouče bubnové pracovní ústrojí, které má nože uloženy po obvodu rotujícího válce, většinou vyžaduje vtahovací mechanismus spirálové (šnekové) pracovní ústrojí, u něhož je štěpkovací mechanismus tvořen závitem, šroubovice se stoupajícím průměrem, spirálové ostří povrchu závitu odděluje štěpku podle výkonu motoru malé - vlastní podvozek, připojitelné za traktor (výkon motoru kw) střední - jedno nebo dvounápravový přívěs (výkon motoru kw) velké - nesené na traktorovém podvozku nebo samojízdně (výkon motoru pro vlastní štěpkovač je kw) Překopávače kompostu Překopávání kompostu je nejdůležitější pracovní operací v celém technologickém postupu kompostování. Jeho účelem je provzdušnit kompost, a tím dosáhnout řízení mikrobiální činnosti. Z hlediska dosahované výkonnosti, celkového využití pracovního času, kvality práce, ale i prostorových nároků na kompostovací stanoviště, jsou nejvýhodnější překopávače pracující kontinuálně. Stroje s přerušovanými pracovním cyklem (nakladače) se používají pouze jako nouzové řešení. 24

25 Požadavky na konstrukční řešení překopávačů vyplývají zejména z charakteru zpracovávaných surovin a z objemu produkce kompostu. Překopávače lze kategorizovat následujícími způsoby - podle energetického zdroje, způsobu agregace, orientace hromady kompostu, programu jízdy. překopávače kompostu připojitelné k energetickému prostředku: nesené tlačené tažené překopávače kompostu samojízdné: pohon el. motorem pohon zážehovým motorem pohon vznětovým motorem pracovní ústrojí překopávačů bubnové šnekové dopravníkové trapezoidní (lichoběžníkové) Prosévací (separační) zařízení Prosévací zařízení slouží pro úpravu kompostu při vyšším podílu nerozložitelných částic. Kompostárnu je vhodné vybavit prosévacími zařízeními s odpovídajícím výkonem, které umožní třídit hotový kompost na dvě (i více) frakcí určených k expedici nebo dalšímu zpracování v kompostovacím procesu. Podle požadavku na finální produkt se používají síta s různými velikostmi ok (15, 20, 40 mm). Separátory se používají zejména při kompostování bioodpadu z odděleného sběru biologicky rozložitelného komunálního odpadu. Důvodem je množství plastových příměsí a jiných příměsí, které se musí oddělit po prosátí kompostu prosévacím zařízením. To znamená, že nadsítný materiál je dotříděn na kovový odpad, lehké 25

26 příměsi (PVC apod.), kameny a čistý nadsítný biologicky rozložitelný odpad. Typy prosévacích zařízení vibrační prosévací síta (zařízení s rovinným sítem) rotační třídiče s válcovým rotační drticí a třídicí Typy separačních zařízení odstředivé vzduchové třídiče využívající geometrického tvaru a povrchu Ostatní zařízení Pro správnou činnost kompostárny jsou zapotřebí další stroje a zařízení. Fólie pro přikrývání hromad kompostu Základní vlastností těchto fólií je schopnost zachytit vodu na povrchu hromady kompostu a přitom umožňovat dostatečnou výměnu plynů. Vyplavování kompostu musí být minimalizováno z důvodu ztráty živin a prodyšnost fólií musí zajistit aerobní průběh kompostovacího procesu. Fólie musí být také odolná vůči ultrafialovému záření. Rovněž musí zajistit optimální vlhkost surovin, založených do kompostu. Manipulace s kompostovací fólií může být zajišťována buď ručně nebo pomocí mechanizace. Zařízení pro vlhčení kompostu v hromadách průběhu překopávání Jedná se o přídavné nádrže, které jsou umístěné na překopávačích kompostu a z kterých je pomocí aplikačního systému (čerpadlo, rozvody a trysky) možné dávkovat vodu, vodu obohacenou různými stimulačními přípravky, kejdu, vodu ze záchytných jímek a podobně přímo do kompostovacích hromad při jejich překopávání. 26

27 Prostředky pro monitorování kompostovacího procesu Po správně provedené zakládce kompostovacích hromad je další důležitou součástí kompostovacího procesu monitoring hlavních fyzikálních, biologických a agrochemických veličin. Kontrolované veličiny kompostovacího procesu teplota kompostu vlhkost kompostu obsahu kyslíku v kompostované hromadě test fytotoxicity (řeřichový test) Měření teplot Při výběru teploměru je důležité uvážit několik hledisek, která určují jejich využitelnost: měřicí rozsah: pro kompostárny je nejvhodnější měřicí rozsah -10 C až +120 C možnost el. výstupu: pro automatické zaznamenávání naměřených hodnot je vhodnější teploměr s elektrickým výstupem přesnost měření: provozní měření je vhodné provádět s teploměry, které mají přesnost měření 2 % z měřeného rozsahu hmotnost: je důležitá pro snadnost práce měřiče. rozměry přístroje (délka sondy): teploměry by měly mít min. délku sondy 1500 mm. cena: je velmi důležité usoudit, zda cena přístroje odpovídá jeho užitným vlastnostem. Pro měření teplot na kompostárně je nutné splnit následující body: pořídit vhodný měřicí přístroj dodržet metodu měření teploty zapichovacím teploměrem určit časové intervaly měření teploty během jedné zakládky určit způsob zaznamenávání naměřených hodnot 27

28 Měření obsahu kyslíku Mimo teploty a vlhkosti lze řídit kompostovací proces i zjišťováním obsahu kyslíku v kompostované hromadě. Měření se provádí většinou monitorem koncentrace kyslíku. Jedním z používaných zařízení je kontinuální analyzátor určený ke sledování koncentrace kyslíku v plynech. Jedná se o analyzátor s vlastním nasáváním vzdušniny a filtrací prachových nečistot. Výstup měřené koncentrace je číselně zobrazen na čelním panelu. Měrným elementem je elektrochemický senzor. Složitější metodou měření je měření pomocí jímání kyslíku do absorbční tekutiny. Obsah kyslíku je udáván v objemových procentech. Stanovení zralosti kompostu biologickou metodou - řeřichový test fytotoxicity Řeřichový test (test fytotoxicity) je metoda vyhodnocování intenzity rozkladu organických materiálů a zralosti výsledného kompostu. Jde o biologickou metodu hodnocení fytotoxicity výluhu vzorku indexem klíčivosti citlivé rostliny (řeřichy seté). Použití testu fytotoxicity je vhodné zejména při aplikaci nově stanovené receptury zakládky kompostu. V takovém případě je doporučováno využít test během aerobní fermentace několikrát a to ve fázích: po homogenizaci před jednotlivými překopávkami a v době ukončování kompostování Hodnocení kompostu a jeho využití Průmyslový kompost je organické hnojivo vyráběné smícháním a biologickým zráním různých látek obsahujících rozložitelné organické látky a rostlinné živiny. Pro výrobu, zkoušení, dodávání a užívání kompostů vyráběných průmyslovým způsobem a používaných jako organické hnojivo platí ČSN Průmyslové komposty. Průmyslový kompost musí odpovídat znakům jakosti podle tabulky 2 uvedené normy. (Koňařík, 2006). Řešením využití biologicky rozložitelných odpadů se v současné době zabývá Centrum pro hospodaření s odpady (CeHO) Výzkumného ústavu vodohospodářského T.G.M. v Praze. Pracovní skupina ve spolupráci s dalšími odborníky zúčastněných resortů zemědělství, zdravotnictví a krajských pracovníků, včetně zástupců kompostářských firem pracuje na návrhu nového předpisu pro nakládání s bioodpady. 28

29 Předběžně se uvažuje s návrhem kritérií pro tři třídy biokompostů z bioodpadů: Třída I Na plochách, které nespadají a nejsou ani do budoucna určeny k produkci potravin a krmiv, k využití pro údržbu městské zeleně a u sportovních a rekreačních zařízení včetně obytných zón, parků, lesoparků a dětských hřišť. Třída II K využití pro pěstování energetických rostlin, k pěstování technických a okrasných rostlin, k terénním úpravám a rekultivaci krajiny (např. po těžbě surovin), k obohacování antropogenních půd, k rekultivaci nebo jako příměsi při tvorbě rekultivační vrstvy na nezemědělských plochách, jako suroviny pro výrobu rekultivačního substrátu pro nezemědělské účely, intravilánu v průmyslových zónách, při stavebních úpravách a výstavbách (silnice, železnice). Stabilizovaný odpad K tvorbě rekultivačních vrstev u zabezpečených skládek a odkališť nebo jako příměsi rekultivačních vrstev v rámci povrchového těsnění skládek podle ČSN Skládkování odpadů - Těsnění skládek a ČSN Skládkování odpadů - Uzavírání a rekultivace skládek. Významnou skupinu produktů a výrobků z technologických procesů zpracování biodegradabilních odpadů tvoří organominerální hnojiva, pomocné půdní látky a substráty. Pro tyto výrobky, resp. pro jejich používání a uvádění na trh platí zákon č. 308/2000 Sb., o hnojivech, pomocných půdních látkách, pomocných rostlinných přípravcích a substrátech a o agrochemickém zkoušení zemědělských půd (zákon o hnojivech), a vyhláška Ministerstva zemědělství č. 474/2000 Sb., o stanovení požadavků na hnojiva, ve znění pozdějších předpisů. Z této vyhlášky plyne, že registrované komposty musí splňovat požadavky podle třídy I. Závazný je požadavek ČSN na nejvyšší přípustné množství sledovaných látek v kompostovatelných odpadech. Další ustanovení ČSN jsou závazné pouze při výrobě registrovaného průmyslového kompostu. Jde zejména o požadované jakostní znaky s výjimkou znaku homogenity (viz tabulka č. 4). 29

30 Tabulka č. 4 Jakostní znaky kompostu Znak jakosti Vlhkost v % Spalitelné látky ve vysušeném vzorku v % Celkový dusík jako N přepočtený na vysušený vzorek v % Hodnota od zjištěné hodnoty spalitelných látek do jejího dvojnásobku, avšak min. 40,0 a max. 65,0 min. 25,0 min. 0,60 Poměr C:N max. 30 : 1 Hodnota ph od 6,0 do 8,5 Nerozložitelné příměsi v % max. 2,0 Homogenita celku v % +30 relativních Pro registrované komposty doba zrání po ukončení homogenizace (homogenizační překopávka) trvá minimálně 60 dní. Během doby zrání je nutno kompost minimálně ještě jednou překopat. Interval mezi první a druhou překopávkou musí být větší než 21 dnů s výjimkou ověřených technologií, kde může být stanovena doba kratší. Výška kompostových zakládek musí dle normy být 2 4 m. U kompostů vyráběných z tuhých domovních odpadů, čistírenských nebo farmaceutických kalů nebo z látek s důvodným podezřením na obsah patogenních zárodků musí kompost v procesu zrání dosáhnout minimální teploty 55 C po dobu 21 dnů a u ostatních kompostů teploty 45 C po dobu 5 dnů. Teplota kompostu se měří ve středu výšky zakládky v minimální hloubce 1 m od povrchu zakládky v intervalech umožňujících sledovat průběh zrání. Průmyslový kompost je možné expedovat nejdříve 14 dní po skončení druhé překopávky, jestliže je jeho teplota nižší než 45 C. Uvádění kompostu do oběhu Komposty a pěstební substráty se uvádějí do oběhu prodejem podle zákona č. 308/2000 Sb., o hnojivech. Podle tohoto zákona smějí výrobci a dodavatelé uvádět do oběhu pouze komposty, které jsou registrované podle tohoto zákona. O registraci hnojiva rozhoduje Ústřední kontrolní a zkušební ústav zemědělský na žádost výrobce, který je oprávněn k podnikání. Při podání žádosti je žadatel povinen poskytnout potřebné vzorky nebo umožnit jejich odběr, uhradit správní poplatek, uhradit náklady na rozbory vzorků a poskytnout další podklady a informace, nezbytné pro registrační řízení. Zpravidla je dostačující informací provozní řád kompostárny, schválený 30

31 příslušným úřadem a předložení dokladů o právní subjektivitě žadatele a o oprávnění k podnikání (živnost výroba hnojiv). Součástí registračního řízení je i předložení příbalového letáku, kde musí být uvedeny veškeré náležitosti požadované zákonem č. 308/2000 Sb., a především rozsah a způsob použití kompostu. Vyhláška Ministerstva zemědělství č. 474/2000 Sb., o stanovení požadavků na hnojiva, uvádí rizikové prvky a jejich limitní hodnoty v hnojivech a substrátech a stanoví typy hnojiv. Podle této vyhlášky patří průmyslové komposty mezi organická hnojiva. U balených kompostů a u kompostů, které jsou určeny ke hnojení rekreačních a sportovních ploch a dětských hřišť se vyžaduje hodnocení mikrobiologického znečištění. V případě, že provozovatel kompostárny kompost neprodává a využívá ho při svých dalších činnostech (například při zakládání veřejné zeleně), nemusí kompost registrovat. 4.2 Anaerobní digesce Anaerobní digesce je proces kontrolované mikrobiální přeměny (rozkladu) organických látek bez přístupu vzduchu za vzniku bioplynu a kapalné fáze se suspenzí nerozložených (nebo za daných podmínek nerozložitelných) organických látek, narostlé anaerobní biomasy a anorganického podílu vstupní suroviny. Termín anaerobní digesce má několik synonym, která se zcela nebo částečně překrývají: anaerobní fermentace, anaerobní stabilizace a anaerobní vyhnívání. Anaerobní rozklad je soubor dílčích, na sebe navazujících biologických procesů, na kterých se podílí několik funkčních skupin anaerobních mikroorganismů. Z technologického hlediska se postupy anaerobní digesce dělí především na jednostupňové a dvoustupňové, kontinuální a diskontinuální a mokré a suché procesy. Technologický vývoj směřuje k vícestupňovým procesům. Pro popis anaerobního metabolismu bylo vytvořeno několik modelů, z nichž je dnes uznáván čtyřfázový model: v prvním stadiu rozkladu - hydrolýze - jsou rozkládány hydrolytickými bakteriemi makromolekulární látky (polysacharidy, lipidy, proteiny) na nízkomolekulární organické látky rozpustné ve vodě, tj. na kyselinu octovou, 31

32 vodík, oxid uhličitý, jiné uhlíkaté látky, organické kyseliny vyšší než kyselina octová a alkoholy vyšší než metanol produkty hydrolýzy jsou acidogenními bakteriemi rozkládány dále na jednodušší organické látky, jejichž fermentací se tvoří řada redukovaných produktů, hlavně kyselina octová, vodík a oxid uhličitý. Při vyšší koncentraci vodíku v systému se tvoří organické kyseliny vyšší než kyselina octová, dále kyselina mléčná, etanol apod. v dalším stadiu rozkladu - acetogenezi - probíhá působením homoacetogenických bakterií oxidace vyšších produktů acidogeneze na H 2, CO 2 a kyselinu octovou v posledním stadiu - metanogenezi - metanogenní mikroorganismy rozkládají některé jednouhlíkaté látky (metanol, kyselina mravenčí, metylaminy, CO 2, CO, H 2, z víceuhlíkatých kyselinu octovou. Produkty metanogeneze jsou metan a oxid uhličitý Pro anaerobní digesci jsou vhodné materiály spíše vlhčí (pokosy trávy, odpady z jídelen apod.). Při zjednodušení lze považovat za hranici nad níž je vhodná anaerobní digesce vlhkost materiálu 45 %, zatímco pod touto hranicí je spíše vhodné přímé energetické využití spalováním. Pro zpracování anaerobní digescí jsou vhodné zejména kejdy, hnůj, močůvka, domovní bioodpady, odpady z kuchyní, dále biologicky rozložitelné odpady z tržišť, z velkoobchodů, atd. Poměr C:N surovinové skladby by měl být pod 20 30:1. (Slejška, 2005) V čistírenství byla anaerobní technologie napřed využívána jako hlavní metoda zpracování čistírenských kalů, postupem času se její využití rozšířilo na zpracování zemědělských odpadů z velkochovů hospodářských zvířat, později i na čištění průmyslových odpadních vod a organických odpadů. Vzhledem k možnosti energetického využití bioplynu se v poslední době anaerobní technologie aplikuje jako zdroj alternativní elektrické energie. Mletí, drcení a sekání je prvním a velice často využívaným způsobem předúpravy rostlinného materiálu. Je vhodné vzhledem k redukci objemu fytomasy, z níž plyne lepší skladovatelnost a manipulovatelnost. Dochází ke snížení velikosti částic a tím zvýšení měrného povrchu substrátu, který je napadán hydrolytickými enzymy, a tudíž 32

33 dochází i ke zvyšování intenzity hydrolýzy, také je ale dosahováno hlubšího rozkladu a s ním spojené zvýšené produkce bioplynu. (Zábranská, 2005) Anaerobní fermentace domovních bioodpadů se provádí zpravidla v kontinuálních technologiích používaných v mokrých kofermentačních systémech (obsah sušiny v suspenzi je cca 10 %). Na rozdíl od kofermentace bioodpadů s kejdou představuje v těchto systémech sušina domovních odpadů celkový nebo převažující podíl sušiny substrátu. Optimální sušiny substrátu se dosahuje recyklací procesní tekutiny z odvodnění zfermentovaného substrátu. Recyklace tekutiny zabezpečuje stabilitu procesu. Anaerobní fermentace tuhých bioodpadů v tekutém substrátu vyžaduje objemné biofermentory a je velmi energeticky náročná na vyhřívání, čerpání a odvodňování. Pomalá reprodukovatelnost anaerobních mikroorganismů zapříčiňuje potřebu delší doby setrvání substrátu ve fermentoru, zpravidla nad 15 dní, což snižuje jeho možné zatížení. Anaerobní fermentace je doprovázena velmi výraznou redukcí přirozené pachové zátěže. Průměrná doba zdržení biomasy v reaktoru činí dnů. Výslednými produkty jsou: fermentační zbytek (digestát) resp. hnojivý substrát (výroba kompostů a certifikovaných hnojiv) energeticky využitelný bioplyn Anaerobní fermentací lze dále docílit: hygienizace fermentačního zbytku podstatné snížení klíčivosti semen (tedy i plevelů) Kofermentace představuje současné anaerobní zpracování více druhů organické hmoty v jednom zařízení (bioplynové stanici). Obecně platí, že při dodržení základních pravidel je možné zpracovávat všechny druhy bioodpadů a biomasy v dané lokalitě. Např. v zemědělství všechny sorty exkrementů spolu se siláží atd. Určitými pravidly je myšleno: úprava a homogenizace biomasy (rozrušení tuhé biomasy, homogenizace na potřebnou sušinu) optimální kofermentační poměr složek biomasy 33

34 udržování optimálních reakčních podmínek (konstantní složení substrátu, teplota, ph atd.) další specifické podmínky v souladu se zvolenou technologií Nedodržení vhodných podmínek může vyústit až v úplný kolaps anaerobního procesu. Naopak dodržení správných pravidel může umožnit podstatné zvýšení efektivity produkce bioplynu, resp. účinnosti odbourávání organické hmoty. Obecně platí, že čím energeticky bohatší biomasa se kofermentuje se základním substrátem, tím přísnější jsou podmínky pro udržení stability anaerobního procesu Způsoby anaerobní digesce Mokrá a suchá cesta Existují dva způsoby anaerobní digesce: suchá a mokrá cesta. Liší se obsahem sušiny v použitém materiálu: biomasa s obsahem sušiny <12 % v případě mokré cesty biomasa s obsahem sušiny % v případě suché cesty U anaerobní digesce tzv. mokrou cestou je potřeba pamatovat na čištění odpadních vod vznikajících při odvodňování vyhnilého substrátu. U anaerobní digesce tzv. suchou cestou není nutné výstupní substrát odvodňovat. Z hlediska četnosti lze konstatovat, že silně převažují aplikace mokré fermentace nad suchou. Je to dáno historií, neboť většina bioplynových stanic je stavěna u intenzívních chovů zvířat. Stávající aplikace suché cesty mívá, ve srovnání s mokrou, nižší specifické výtěžnosti bioplynu. Je to zapříčiněno tím, že suché fermentory zpracovávají substráty s cca 3-4násobným obsahem organické hmoty oproti reaktorům na mokrou cestu. Suché technologie jsou zpravidla využívány u bioplynových stanic, které zpracovávají komunální a domovní odpady. Suchou fermentaci lze použít i u biomasy, kterou nelze mokrou cestou jednoduše zpracovat (např. podestýlky na bázi pilin - v mokré cestě tvoří krusty, ucpávají čerpadla apod.). Suchou cestou je možné zpracovat i nedokonale vytříděné odpady (s obsahem příměsí plastů, dřeva, kovů, zeminy atd.). 34

35 Jednostupňové a vícestupňové systémy Klasická jednostupňová anaerobní technologie doposud nenalezla možnost výrazného zvýšení rozložitelnosti lignocelulolitické frakce organického materiálu. Slibně se rozvíjejícím technologickým řešením anaerobního rozkladu rostlinné biomasy jsou dvoustupňové systémy. Základním principem tohoto řešení je oddělit hydrolyzační resp. acidogenní fázi od fáze metanogenní, umožnit tak provozovat jak hydrolýzu, tak metanogenezi v optimálních podmínkách, a tím dosáhnout větší intenzity a účinnosti procesu. V prvním stupni se pevný materiál mění na kapalné produkty, jež jsou dále zpracovávány v druhém metanogenním stupni. Výhodou je možnost provozovat druhý stupeň jako reaktor s agregovanou biomasou namísto v jednostupňových procesech používaných směšovacích reaktorů. Dvoustupňová anaerobní digesce rovněž umožňuje lepší regulaci, rychlejší nastartování a větší efektivitu zpracování. Vyžaduje sice vyšší investiční náklady a je náročnější na regulaci, ale zabezpečuje mnohem stabilnější proces. (Zábranská, 2005) Kontinuální a diskontinuální systémy Kontinuální systém anaerobní digesce je průběžný systém, který pracuje v neustálém režimu doplňování a vyprazdňování vlastního zařízení. Dávkování biomasy do plynotěsného reaktoru zajišťuje obvykle hydraulický systém, který odebírá biomasu z mezizásobníku a dopravuje ji do zadní části reakční komory. Pohyb, míchání a vyprazdňování reaktoru zajišťuje například šnekový dopravník, který je uložen uvnitř reakční komory. Vyprazdňování fermentačního zbytku probíhá na čele komory, odkud je odebírán pro případné další zpracování. Diskontinuální systém (nazývaný též vsádkový) probíhá v poněkud odlišném režimu. V počáteční fázi se naplní vlastní reaktor biomasou určenou k digesci. Po proběhnutí anaerobní digesce a produkci bioplynu je reaktor vyprázdněn a dochází k novému naplnění reaktoru biomasou. Doprava zpracovávaného materiálu do reaktoru a z něj je zpravidla prováděna běžnou manipulační technikou. 35