Přidat EnviWeb k oblíbeným odkazům
RSS kanályMobilní verze EnviWeb.cz

Kofermentace křídlatky při anaerobní digesci hovězí a prasečí kejdy

09.09.2004  |  zdroj: CZ BIOM  |  168× přečteno      vytisknout článek

Řízená anaerobní digesce je perspektivní způsob ekologického zpracování biomasy. Jedná se o bioenergetickou transformaci organických látek při které nedochází ke snížení jejich hnojivé hodnoty.

Oldřich Mužík, Jaroslav Kára

Úvod

Řízená anaerobní digesce je perspektivní způsob ekologického zpracování biomasy. Jedná se o bioenergetickou transformaci organických látek při které nedochází ke snížení jejich hnojivé hodnoty. Tato technologie využívaná v bioplynových stanicích (BPS) je souborem procesů, ve kterých směsná kultura mikroorganismů rozkládá biologicky odbouratelnou organickou hmotu bez přístupu vzduchu. Výslednými produkty jsou biologicky stabilizovaný substrát s vysokým hnojivým účinkem a bioplyn (BP) s obsahem 55-70% metanu a výhřevností cca 18-26 MJ.m-3, který se využívá k energetickým účelům. V agrárním sektoru ČR jednoznačné převažuje výroba BP z exkrementů hospodářských zvířat. Jako perspektivní se jeví společné využívání exkrementů hospodářských zvířat s přídavkem energetických plodin. Proto je dobré znát vlastnosti technologického procesu anaerobního zpracování jednotlivých substrátů zvlášť i ve vzájemných kombinacích, protože vzájemné promíchání může mít synergický, nebo inhibiční účinek.

Křídlatka Bohemica

Křídlatka Bohemica je vytrvalá dvoudomá bylina s bohatě rozvětvenými a silnými dlouhými oddenky. Křídlatky jsou původem z mírného pásma Asie. Z Japonska jsou hlášeny výnosy 12 až 27 t.ha-1. Podobných výnosů lze dosáhnout i u nás. Křídlatka roste od nížin až do podhorského stupně na rumištích, v křovinách, podle vod, hlavně na mokré, živné, nevápenité, kamenité půdě. Nejlepší podmínky pro růst jsou na stanovištích s dobrou zásobou vody. Za pozornost stojí schopnost křídlatky akumulovat těžké kovy, zvláště kadmia a olova. Plantáž křídlatky lze založit z oddenků, semeny se množí velmi obtížně, nejlépe na jaře, kdy začíná křídlatka rašit. Vysazují se jeden až tři odkopky na 1 m2. Choroby a škůdci se u křídlatky vyskytují v zanedbatelném rozsahu. Křídlatka Bohemica je však kontroverzní plodina. Má vynikající výnos biomasy, jak zelené hmoty, tak sušiny po dozrání, ale zároveň je importovanou invazní rostlinou, což způsobuje problémy s jejím pěstováním.

Použité materiály

U laboratorních pokusů pro stanovení produkce a složení bioplynu byla použita čerstvá křídlatka s hmotnostním procentem sušiny 21,6%, která byla rozšrotována na velikost jednotlivých částic do 4 mm.

Pro inokulaci procesu metanogeneze byla použita směs vyhnilého fugátu z bioplynové stanice Rabbit Trhový Štěpánov a čerstvé kejdy ze ZD Trhový Štěpánov. Šlo o směs hovězí a vepřové kejdy v poměru 1:1, která byla smíchána s fugátem opět v poměru 1:1. Tato směs kejdy a fugátu pak dále v textu bude nazývána pro zjednodušení kejdou. Jako neutralizační činidlo sloužil vápenný hydrát. Kyselost vzorků s vyšším pH kolem 4-5,5 byla upravována na pH 7,5. Hmotnostní procento sušiny z celkového obsahu vzorku při míchání směsných substrátů bylo 6 % nebo 8 % a platilo pro celý pokus. Pokusné fermentory byly pak osazovány náplněmi s podílem složek v této sušině v poměrech podle tabulky 1. Jako srovnávací etalon produkce byla pro tyto vzorky použita samotná kejda.

Tab. 1: Podílový obsah zkoumaných složek z hmotnostního procenta sušiny při zakládání pokusných šarží

Malé fermentory % kejdy (50% kejda 50% fugát) % Křídlatky
1a 100 -
2a 90 10
3a 80 20
4a 70 30
5a 60 40
6a 10 90

Metodika pokusů s produkcí bioplynu

Pro výrobu bioplynu ze speciálních substrátů bylo ve VÚZT upraveno laboratorní pracoviště, kde se průběžně provádí sledování produkce bioplynu. V laboratorních pokusech jsou využívány malé fermentory o objemu 3 l, které jsou umístěny ve vyhřívané vodní lázni, aby bylo možné simulovat různé režimy anaerobního vyhnívání (mezofilní a termofilní proces). Tato malá zařízení slouží k hrubému odhadu produkce BP z různých substrátů. Současně je 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 dále ověřovány v těchto větších laboratorních fermentorech. Dvojice reaktorů pak umožní optimalizovat složení fermentační směsi, lépe kontrolovat průběh procesu a sledovat vliv provozní teploty. Každý fermentor má svůj plynojem pro odečet produkce bioplynu. Pro analýzu vznikajícího bioplynu používáme analyzátor AIR LF se kterým je možné měřit obsah CO2 a CH4, příp. i O2. U všech pokusů byly nastaveny stejné podmínky. Malé fermentory produkovaly bioplyn při teplotě 42 °C (mezofilní oblast), velké fermentory byly pro porovnání provozovány také při 42 °C a zároveň při 55 °C (termofilní oblast).

Výsledky měření

Kumulativní produkce bioplynu z substrátů s přídavkem křídlatky výrazně stoupala v prvních cca 25 dnech procesu, poté se produkce začala snižovat a po přibližně 40 dnech ustala úplně. Uspokojivých výsledků kolem 250 litrů na 1 kg sušiny bylo dosaženo u substrátů s příměsí křídlatky do 30% hmotnostních, i když i zde byla produkce BP nižší než u samotné kejdy. Záložní pokus v malých fermentorech, který byl ukončen už po 25 dnech, v zásadě potvrdil výsledky prvního pokusu. Průběh kumulativní produkce BP přepočtené na 1 kg sušiny je znázorněna na obrázku 1.


Obr. 1: Kumulativní produkce bioplynu v malých fermentorech - kejda křídlatka

U vybraných poměrů křídlatky a kejdy (1:4) byl pokus opakován i ve větších fermentorech s objemem 100 l, kde byla v mezofilní oblasti naměřena produkce BP o 15 - 20% nižší než ve fermentorech malých. Proces metanogeneze však po 40 dnech úplně neustal, takže lze předpokládat obdobnou produkci BP při delší době zdržení v reaktoru (cca o 10 dní). V termofilní oblasti byla produkce BP o 20 - 25% vyšší než v mezofilním procesu (viz obrázek 2).


Obr. 2: Kumulativní produkce bioplynu ve velkých fermentorech - kejda křídlatka


Obr. 3: Obsah CH4 a CO2 v bioplynu z malých fermentorů - kejda křídlatka

Obsah metanu v bioplynu se pohyboval mezi 70 - 80% v malých fermentorech (viz obrázek 3), ve velkých fermentorech kolísal kolem 70% (viz obrázek 4). Díky vysokému podílu metanu kvalita bioplynu částečně nahrazuje jeho nižší produkci.


Obr. 4: Obsah CH4 a CO2 v bioplynu z velkých fermentorů - kejda křídlatka

Závěr

Provedené pokusy dokazují, že produkce bioplynu ze substrátů s přídavkem křídlatky je nižší než ze samotné kejdy, ale díky vysokému obsahu metanu v bioplynu je možné určitý podíl křídlatky (do 30% hm.) kofermentovat s kejdou bez výraznějších energetických ztrát. Určitou výhodou kofermentace křídlatky s kejdou může být lepší struktura vyhnilého substrátu a vyšší podíl v něm obsažených organických látek.

Nižší produkce bioplynu ze substrátů s podílem křídlatky může být způsobena také větší zralostí použité křídlatky (vyšší sušina vzorku, zvýšený obsah celulózy a ligninu) a jejím nedostatečným rozmělněním. V následujících pokusech bude ověřena tato hypotéza, při rozšrotování křídlatky na velikost 1 mm, což by mělo přispět ke zrychlení náběhu procesu metanogeneze a zkrácení nutné doby zdržení vsázky ve fermentoru. Další možností zvýšení produkce bioplynu ze substrátů s podílem křídlatky, která bude ověřena, je mírné zvýšení sušiny substrátu na 8 - 10%.

Přes výše zmíněné nedostatky lze konstatovat, že energetické využívání křídlatky anaerobní digescí s kejdou může být přínosné a je žádoucí v tomto výzkumu pokračovat. Příspěvek vznikl jako součást řešení projektu NAZV 3160.

Vznik tohoto článku umožnil grant Nadace Sluníčko číslo 5/03.


Související články


Poslední diskuse k článku - 0 příspěvků celkem

přidej nový příspěvek

Zatím žádný příspěvek
můžete na tento článek reagovat jako první...


EnviWeb s.r.o. neručí a nenese zodpovědnost za obsah diskusních příspěvků, diskuse nemoderuje ani nerediguje. Diskusní příspěvky vyjadřují názor jejich autorů. EnviWeb s.r.o. si vyhrazuje právo odstraňovat diskusní příspěvky, a to zejména takové, které odporují dobrým mravům, porušují platné zákony ČR, poškozují dobré jméno serveru nebo obsahují neplacenou reklamu. Diskuse NEJSOU určeny pro dotazy na autory článků nebo redaktory EnviWebu.



Search
Partneři
EKO-KOM a.s.Inisoft s.r.o.Asekol s.r.o.ELEKTROWIN a.s.EKOLAMP s.r.o.
ZmapujTo.cz
Fandíme EnviWebu
Výrobky a služby pro životní prostředí
Výrobky a služby pro životní prostředí
Partnerské časopisy
<< Předchozí Následující >>



Doporučujeme: Ekologove.cz - ekologie v každodenní praxi, EnviMarket.cz - nabídka výrobků a služeb, ZmapujTo.cz - hlášení podnětů od občanů, Nazeleno.cz - úspory energie, Inspirace v bydlení, Cena elektřiny, Dřevěné brikety, Palivové dřevo, Palivové dřevo, Palivové dřevo, Palivové dřevo, Palivové dřevo, Palivové dřevo


Enviweb s.r.o. využívá zpravodajství ČTK, jehož obsah je chráněn autorským zákonem.
Přepis, šíření či další zpřístupňování tohoto obsahu či jeho části veřejnosti,a to jakýmkoliv způsobem, je bez předchozího souhlasu ČTK výslovně zakázáno.
Copyright (2008) The Associated Press (AP) - všechna práva vyhrazena. Materiály agentury AP nesmí být dále publikovány, vysílány, přepisovány nebo redistribuovány.
Toplist