VYUŽITÍ BIOCAT+ V ZAŘÍZENÍ KOMPOGAS V GERMANIER ECORECYCLAGE SA V LAVIGNY VE ŠVÝCARSKU Germanier Ecorecyclage SA je společnost, zabývající se likvidací biologického odpadu s ročním objemem 25 000 tun. V roce 2008 bylo uvedeno do provozu nové zařízení Kompogas s projektovanou roční kapacitou 12 500 tun. Dle výrobce je maximální možná kapacita zařízení až 16 000 tun ročně. Stabilita zařízení je závislá na důkladné kontrole kvality a složení substrátu. Aby se omezila variabilita materiálu, využívá se prostor pro přípravu. Rozdílná kvalita substrátu se omezí jejich promícháváním průměrně po dobu tří dnů v přípravném prostoru. Zařízení je vzdálené 500 metrů od vesnice Lavigny. Její obyvatelé, stejně jako obyvatelé z okolí, měli velké námitky proti vycházejícímu zápachu. Navzdory instalovanému systému pro kontrolu kompostování, použití biofiltrů k čištění vzduchu v přípravném prostoru i prostoru s kompostovaným materiálem a užití látek zastírající zápach, pokračující stížnosti si vyžádaly konstruktivnější řešení. Uvedení BioCat+ na trh nabídlo nový a nenákladný způsob řešení těchto problémů, které ohrožovaly nadálý provoz zařízení. CHARAKTERISTIKA BIOCAT+ Citadel BioCat+ je bioaktivní řešení vytvořené fermentací přírodního rostlinného materiálu včetně mořských organismů. BioCat+ byl vyvinut mnohaletým výzkumem a vývojem. BioCat+ je směs mikroorganismů, mikroživin, kofaktorů a fágů. Mikroorganismy obsahují bakterie, crenarchaeota a euryarchaeota jak ze suchozemských tak mořských zdrojů. Většina druhů nebyla identifikována, neboť nebylo možné je kultivovat v izolaci, ale jejich skupiny mohou být identifikovány analýzou 16S rdna. BioCat+ zlepšuje působení původních mikroorganismů. Fermentované produkty, mikroživiny a kofaktory zvyšují svůj metabolismus. Neexistuje žádná jednotlivá složka BioCat+ s tímto efektem, je to celková součinnost složek BioCat+, co cíleně působí na biosystém. SLOŽENÍ SUBSTRÁTU POUŽÍVANÉ V ZAŘÍZENÍ KOMPOGAS V GERAMIER SA V LAVIGNY. Bioodpad (posekaná tráva, rostliny, listy atd.) : 38,2% Smetky z mlýnů : 1,3% Rostlinný odpad z polí : 20,4% Voda s obsahem mastných kyselin (10% mastných kyselin) : 11,9% Kuchyňský odpad (restaurace) : 17,5% Obsah žaludků dobytka (jatka) : 8,7% Různé (odpad z hroznů a ovocných džusů, seno) : 2,0% 1
DENNÍ DÁVKOVÁNÍ MATERIÁLU DO FERMENTORU Germanier SA využívá zařízení Kompogas pro rozklad za termofilních podmínek s objemem 1000 m³. Průměrná teplota zařízení je 54 C. Dle údajů výrobce je toto zařízení navrženo tak, aby bylo schopno pojmout 34,2 tuny denně (12 500 tun ročně) smíšeného substrátu. Při ideálních podmínkách může být zařízení schopno pojmout maximálně 43,8 tun denně (16 000 tun ročně). PŘIDÁVÁNÍ BIOCAT+ DO FERMENTORU Ke kultivaci BioCat+ dochází v nádrži o stálé teplotě 30 C. Do nádrže je nepřetržitě dodávána pitná voda, která je regulována odkapávacím systémem pro zajištění stálého toku. V případě Germaniem SA je průtok stanoven na 20 l/h. BioCat+ přeteče do napájecího systému zařízení. Objem nádrže musí odpovídat alespoň dvacetinásobku objemu dodávaného materiálu za hodinu. Množství BioCat+ a kultivačního média se odvíjí dle typu a směsi dodávaného materiálu do fermentoru. POZOROVANÉ ZMĚNY PO PŘIDÁNÍ BIOCAT+ Bioodpad se poměrně snadno rozloží a riziko otravy bakteriemi tvořící kyseliny/acetát je nízké. Naopak materiál typu odpadu z mlýnů a mastných kyselin produkuje velké množství H 2 ve fázi hydrolýzy a acetogeneze. Jeden z účinků BioCat+ je podpora ničení H 2 a zabránění tvorby kyselého prostředí. Z tohoto důvodu mohou bakterie stále působit. 2
Obrázek 1 (produkce bioplynu v m³ na tunu dodávaného materiálu oproti poměru tun dodávaného materiálu za rok) Z grafu v obrázku 1 je jasně patrné, že objem produkce bioplynu s využitím BioCat+ (výsledky z roku 2011) je mnohem vyšší v porovnání s dřívější produkcí (výsledky z roku 2010). Snižující se poměr produkce bioplynu na tunu se zvyšujícím se množstvím dodávaného materiálu je dán dobou zdržení v zařízení pro rozklad. 3
Obrázek 2 (denní produkce bioplynu oproti množství dodávaného materiálu (tun za rok) (červená čára = s BioCat+) Graf v obrázku 2 ukazuje, že pří použití substrátové směsi s průměrnou potenciální produkcí bioplynu 150 m³ na tunu dojde k ustálení produkce přibližně na 5 600 m³ na den. Užití stejné substrátové směsi obohacené o BioCat+ ještě nedosáhlo mezní hodnoty 7 200 m³ za den nárůst přibližně o 30%. Stejně jako při jiném využití, BioCat+ potvrzuje svůj potenciál pro podporu biologického systému. Při použití jakékoliv substrátové směsi za zvýšeného množství dodávaného materiálu nakonec dojde k ustálení produkce bioplynu. Toto je přirozený jev. Čím je vyšší poměr dodávaného materiálu, tím je nižší doba zdržení. Nakonec procento rozkladu na bioplyn klesne pod procentní nárůst dodávaného materiálu a žádné další zvýšení produkce plynu není možné. Při využití BioCat+ se tato rovnováha zásadně změní. Během využívání Biocat+ v Germanier při neustálém dodávání materiálu se předešlo těmto nežádoucím skutečnostem. STABILITA Jedno z klíčových hledisek zařízení pro rozklad smíšeného bioodpadu je stabilita systému. Výkyvy mohou dokonce vést k úplnému selhání produkce bioplynu a restart může být časově náročný. 4
m³ bioplynu na tunu dodávaného materiálu různého typu před využitím BioCat+ m³ vyrobeného bioplynu na tunu stejného typu dodávaného materiálu s využitím BioCat+ 5
Výše znázorněné grafy zachycují denní produkci bioplynu na tunu dodávaného materiálu oproti dennímu množství dodávaného materiálu před a po využití Biocat+ V denní produkci bioplynu jsou zejména patrné výrazně menší odchylky, ačkoliv byla v obou intervalech podobná fluktuace v kvalitě dodávaného materiálu a proces byl několikrát přerušen. Tento efekt je nejlépe znatelný při úbytku rázového zatížení. Když se zařízení zastaví kvůli mechanické poruše nebo značnému snížení dodávaného materiálu (na 2-5 dnů), není zapotřebí dlouhé adaptační fáze při opětovném zahájení procesu. Po vyřešení závady nebo nedostatku dodávky materiálu může být proces obnoven při dodávce materiálu v poměru 55 tun na den. BioCat+ se stále přidává do zařízení po čas poruchy nebo při snížené dodávce materiálu. Měření ph v zařízení pro rozklad neukazuje žádné odchylky během těchto výkyvů. Pro další prokázání stabilního ph v zařízení pro rozklad po čas využití BioCat+ bylo do tohoto zařízení dodáváno navíc k běžnému materiálu ještě 1,5 tuny smetků cukru po dobu deseti dnů. Tato doba odpovídala aktuální zdržovací době materiálu v zařízení. Desetidenní měření ph na třech různých místech v zařízení neukázalo vůbec žádné odchylky. Nebyl také zaznamenán pokles výroby kvůli toxicitě v systému, spíše došlo k růstu objemu produkce bioplynu díky produkčnímu potenciálu cukru. Během tohoto testování denní objem výroby bioplynu značně překročil 8 000 m³. Stabilita systému také velmi napomáhá snížení zápachu vycházejícího jak z tekutého tak tuhého digestátu. Tato skutečnost měla tak velký efekt v post kompostovací fázi, že se již nemusely používat přípravky zastírající zápach. To dokazuje účinnost BioCat+ při pohlcování těkavých kyselin způsobující zápach. Po přidání BioCat+ do zařízení pro rozklad stoupla míra odstraňování amoniakálního dusíku z 24% na 43%. BioCat+ obsahuje archea, mikroorganismy zodpovědné za methanogenezi, ale také zodpovědné za anammoxní proces (přímá oxidace amoniaku na dusík anaerobním způsobem). Snížení množství sloučenin vodíku také přispívá k snížení zápachu tuhého digestátu. ( údaje převzaty od Citadel Environmental Solutions ) 6
7