Anaerobní rozklad organických odpadů: Proces, technologie a využití

Anaerobní digesce je proces rozkladu organických látek bez přístupu kyslíku. Při rozkladu organických látek (hnůj, zelené rostliny, kal z čističek) v uzavřených nádržích bez přístupu kyslíku vzniká bioplyn. Anaerobní digescí je možno zpracovat biodegradabilní odpady rostlinného a živočišného původu i cíleně pěstovanou fytomasu energetických rostlin.

Rozlišujeme biomasu "suchou" (např. dřevo) a "mokrou" (např. tzv. kejda - tekuté a pevné výkaly hospodářských zvířat promísené s vodou). Základní technologie zpracování se dělí na suché procesy (termochemická přeměna) jako je spalování, zplyňování a pyrolýza a procesy mokré (biochemická přeměna), které zahrnují anaerobní vyhnívání (metanové kvašení), lihové kvašení a výrobu biovodíku.

Anaerobní digesce a teplotní podmínky

Anaerobní digesci lze provádět při různých teplotních podmínkách. Podle teploty se proces dělí na mezofilní (kolem 35°C), termofilní (kolem 55°C) a psychrofilní (rozmezí do 20°C).

Mezofilní stabilizace

Průměrná doba zdržení kalu v mezofilní anaerobní stabilizaci při teplotě kolem 35°C je asi 15 dní. Mezofilní stabilizací se kal hygienizuje pouze částečně. Po mezofilní stabilizaci by se měl kal ještě hygienizovat například kompostováním, nebo i jiným aerobním stabilizováním. Obvykle se jedná o dvoustupňový proces. První stupeň je míchaný a vyhřívaný. Odebírá se produkovaný bioplyn. Druhý stupeň není třeba zahřívat ani nemusí být bioreaktor zakrytý.

Termofilní stabilizace

Obvykle se jedná o dvoustupňový proces probíhající při teplotě kolem 55°C. Kal po termofilní anaerobní stabilizaci odpovídá třídě I. (A). Kal po termofilní stabilizaci je možno aplikovat přímo na půdu jako hnojivo. Po aerobní stabilizaci je vhodné kal upravit ještě termicky. První stupeň je vždy míchaný a vyhřívaný. Opět se odebírá produkovaný bioplyn. Druhý stupeň se doporučuje taktéž míchaný a uzavřený na rozdíl od mezofilní stabilizace, opět s odběrem bioplynu. Při termofilní anaerobní stabilizaci je dosahováno hlubšího stupně rozkladu organických látek a vyšší produkce bioplynu v porovnání s mezofilní anaerobní stabilizací.

Čtěte také: Zpracování bioodpadu anaerobně

Hlavním hygienizačním parametrem je působení teploty po dobu zdržení v reaktoru. Zvýšený hygienizační účinek, který je předností termofilní anaerobní stabilizace, spočívá nejen ve zvýšené teplotě, ale také ve vysoké hydrolytické aktivitě termofilních kultur bakterií. Termofilní proces má jako vysoce intenzivní proces odpovídající nároky na udržování optimálních podmínek, hlavně teplotních. Další důležitou podmínkou dobré funkce a stability termofilního procesu je aktivní a dobře adaptovaná termofilní kultura.

Převedení procesu anaerobní digesce z mezofilních na termofilní podmínky je jednou z možností, jak intenzifikovat kalové hospodářství a zvýšit jeho kapacitu. Zároveň by se odstranily přetížené reaktory.

Hygienizační účinek vzrůstá s teplotou a dobou zdržení. Při hygienizaci je zapotřebí dodržet požadované parametry doby zdržení a homogenity nádrží a to v prvním i druhém stupni stabilizace. Tato doba zdržení a homogenita je vypočítávána s koncentrace a typu kalu. Při anaerobní stabilizaci dochází k významným změnám v mikrobiálním společenství kalu. Dochází k různému stupni destrukce přítomných mikroorganismů, a tím i patogenů. Stupeň destrukce závisí na technologických podmínkách. Mezi nejdůležitější patří teplota a doba zdržení.

Bioplyn

Při rozkladu organických látek (hnůj, zelené rostliny, kal z čističek) v uzavřených nádržích bez přístupu kyslíku vzniká bioplyn. V bioplynovém zařízení se biomasa zahřívá na provozní teplotu ve vzduchotěsném reaktoru. Obvyklá teplota je pro mezofilní bakterie 37 až 43 °C, pro termofilní 50 až 60 °C. Princip vyvíjení bioplynu je velmi jednoduchý, protože je však nutné dodržovat bezpečnostní normy, zařízení se stávají složitými, a tudíž dražšími.

Ze zemědělských odpadů se v největší míře energeticky využívá kejda, případně i slamnatý hnůj, sláma, zbytky travin, stonky kukuřice, bramborová nať a další. Tímto způsobem je možné zpracovávat také slámu, piliny a jiný odpad, proces je však pomalejší.

Čtěte také: Více o anaerobní biodegradaci a jejích produktech

Bioplynová stanice v Přibyšicích

Bioplynová stanice v Přibyšicích na zpracování organického odpadu byla spuštěna počátkem roku 2009. Bioplynových stanic je v Česku několik stovek, energetický zdroj společnosti Anaerobic Power Biogas Benešov a.s. (APBB) v Přibyšicích u Benešova se však vymyká. Jednak na rozdíl od většiny stanic nezpracovává zemědělské plodiny, ale organický odpad, který je využit a zpracován ve vlastní technologii společnosti APBB. Byť i odpadových bioplynových stanic existuje více, stále jsou poměrně raritní.

Právě do APBB nyní vstoupil nový většinový vlastník, francouzská vodárensko-energetická skupina SUEZ. „Díky APBB SUEZ rozšiřuje svou nabídku služeb pro obce a průmysl v Česku a vytváří hodnotu v celém životním cyklu organického odpadu. Tato akvizice je plně v souladu se závazkem skupiny k využívání bioodpadu, stoprocentní zelené energie, která je vyráběna a distribuována lokálně,“ komentovala akvizici šéfka SUEZ Sabrina Soussanová.

• V roce 2008 byla spuštěna komunální bioplynová stanice nedaleko Benešova v Přibyšicích.
• Nový závod pro anaerobní digesci biologických odpadů byl uveden 10. června 2011 do trvalého provozu.

Zařízení společnosti „Anaerobic Power Biogas Benešov spol. s r.o.“, organizované jako joint-venture se společností IuT Group, si vyžádalo investici přibližně 250 mil. Použitý proces anaerobní digesce pojmenovaný autory jako ADOS proces byl vyvinut rakouskou společností Innovation und Technik GmbH. Zařízení je vybudováno v lokalitě stávající skládky na TKO v Přibyšicích v návaznosti na třídění směsného komunálního odpadu.

Jen část biologicky rozložitelného odpadu (BRO) pro zpracování pochází ze separovaného domovního odpadu, zbytek pochází z mechanicky předtříděného směsného komunálního odpadu. Další část BRO pochází ze středočeských komerčních a průmyslových zdrojů. Z Prahy a okolí Benešova jsou přijímány zejména gastroodpady (kuchyňský odpad z restauračních zařízení), odpady pocházející z obchodních řetězců (zelenina, ovoce, pečivo, masné a mléčné výrobky), jedlé tuky a oleje, vedlejší produkty živočišného původu kat.

Zařízení je schopno denně zpracovávat až 100 tun organického odpadu včetně obalového materiálu a konvertovat ho na elektrickou a tepelnou energii (až 1,0 MWh). Ročně by tak mělo zařízením projít až 28 000 tun odpadu s výrobou až 8 GWh elektrické energie. V této spojitosti můžeme konstatovat, že se de-facto jedná v České republice o první zařízení na mechanicko-biologickou úpravu odpadů v anaerobní variantě (tzv. Anaerobní digesce bioodpadu vytříděného ze směsného komunálního odpadu v termofilních podmínkách (tj. při teplotě 51°C) je v České republice zcela jedinečná a má pozitivní význam na snižování objemu organického odpadu ukládaného na tělese skládek.

Čtěte také: Biodegradace BTEX v anaerobních podmínkách

Bioplynová stanice (BPS) čistě komunálního typu v Přibyšicích je od počátku roku 2019 ve vlastnictví nových zahraničních investorů se sídlem na Maltě a v Honkongu. Veškerý proces nakládání s odpady, vybudovaná filozofie a provoz bioplynové stanice byl zachován. Noví majitelé spolu s managementem společnosti nadále úspěšně rozvíjejí to, pro co byla bioplynová stanice vybudována a ještě více se zaměřují na současnou problematiku nakládání s organickými odpady veškerého typu. V rámci platné legislativy České republiky splňuje nejpřísnější technická kritéria.

Mezi nabízené služby patří i svoz kuchyňských odpadů ze stravovacích zařízení ve formě 60l soudků, které jsou výměnným způsobem přebírány. Bioplynová stanice v Přibyšicích je vzorem moderní a sofistikované technologie v rámci využívání a přeměnu organických odpadů na čistou energii a organické hnojivo.

Dne 10.6.2011 byl slavnostně uveden do trvalého provozu nový závod společnosti Bio Servis Benešov spol. s r.o. (BSB) za přítomnosti Karla Šebka, (senátor Senátu ČR), Jaroslava Hlavničky (starosta města Benešov), Dr. Joint-venture společností Technické služby Benešov s.r.o. “Prostřednictvím této investice je benešovský region dobře připraven na vzrůstající požadavky na nakládání s organickými odpady z domácností”, sumarizuje Reinhard Göschl výhody zařízení, vybudovaného k podpoře úsilí ČR snižovat emise CO2.

Bohumil Rataj, jednatel společníka Bio Servisu, Technických služeb Benešov, potvrdil zájem města podporovat rozvoj společnosti a je pyšný na to, že “… více než 50% městského komunálního odpadu bylo zpracováno v tomto závodě.

BioLNG

BioLNG se někdy nazývá zkapalněný biometan (LBM). BioLNG se vyrábí z obnovitelného zdroje - bioplynu - anaerobní digescí, při které dochází k rozkladu organického odpadu pomocí bakterií, a to za nepřítomnosti kyslíku. Bioplyn se získává ze zvířecího hnoje a kalů z ČOV nebo bioodpadu. BioLNG je vysoce udržitelná verze zkapalněného zemního plynu (LNG) s téměř identickým složením.

Výroba BioLNG je jedním ze způsobů, jak účinně řešit výrobu čisté energie, ochranu životního prostředí a nakládání s odpady. Je ideální pro zpracovatelské a průmyslové podniky s energeticky náročnými provozy. BioLNG má mnohem nižší uhlíkovou stopu než jiná fosilní paliva nebo biopaliva. Ve srovnání s naftou má o více než 80 % nižší emise CO2.

Anaerobní stabilizace kalu

Zpracování surového kalu (SSK) probíhá anaerobní stabilizací. Pro další využití je nutné tento kal odvodnit na co nejvyšší obsah sušiny. Výtěžnost bioplynu závisí na poměru primárního a přebytečného aktivovaného kalu. Problémem pro další využití bioplynu může být vyšší koncentrace sulfanu.

Anaerobně stabilizovaný kal je vhodný také pro další způsoby zpracování např. termické. Stabilita je testována biozkouškou vodného výluhu kompostu. Kompostování kalů je vhodné z hlediska zabezpečení jeho hygienizace (tzn. po dobu delší než 21 dnů). oC nastává spolehlivá hygienizace již po 3 dnech fermentace.

Odsiřování bioplynu

K odsíření se využívá klasický způsob tzv. suchého odsiřování. Odsiřovací jednotky se v pořadí pracovní a dočišťovací cyklicky střídají. Odsiřovací hmota je pro usnadnění výměny uložena v kónických kontejnerech.

Kompostování

Kompostování zabezpečují převážně aerobní mikroorganismy. V této fázi se uplatňují též termofilní houby, rozkládající lignocelulózové hmoty. Kyselost substrátu hromaděním organických kyselin. původní odpady. Molekulární váha humusových látek se zvyšuje a kyselost substrátu klesá.

Proces kompostování probíhá intenzivně v podmínkách provzdušňování. nastupují anaerobní procesy (hnití) a kompost tzv. "kysne". ve zralém kompostu 25-30:1. Příliš široký poměr C:N prodlužuje zrání kompostu.

Kompostárny jsou provozovány technickými službami a dalšími většinou soukromými podnikatelskými subjekty. Kompostování probíhá ve volných zakládkách nebo v biofermentorech. Je nutné zabraňovat nežádoucímu smísení látek se srážkovými vodami. V biofermentorech je teplota většinou řízena výpočetní technikou.

Vlastnosti kompostu

Musí být také vizuálně přijatelný (t.j. nepříjemného zápachu. složky a mají-li relevantní obsah vody. schopnost aerace a vhodné podmínky pro existenci mikroorganizmů. obsahem vody nejsou vhodné pro růst mikroorganizmů. s nízkým obsahem vody. kompostovaného materiálu. musí být obsah organické složky větší než 70 %. considér považovat rozsah mezi 5.5 - 8. EU, neboť jejich obsahy jsou velmi nízké. tzn., že problém přítomnosti patogenních mikroorganizmů je uspokojivě vyřešen. je zabezpečení proměny organických látek a stability výsledného produktu.

Poměr C:N

Poměr C:N obsahuje pouze 20 % hmotnostních čistírenského kalu. rozložitelných látek a fosforu. na cca 30:1. řezanka ze slámy. 60:40. čistírenských kalů je poměr C:N s optimální hodnotou 35-30:1. pak nelze získat vyzrálý kompost.

Využití kompostu

Kompost lze využít jako náhradu průmyslových hnojiv k hnojení zemědělské půdy. organických složek. obsah mikroorganismů podstatně snížen. je nutno dodržovat vyhl. zemědělské půdě. Ve vyhlášce jsou mj. *Příloha č. 3 k vyhlášce č. aplikován na půdu jednou nebo dvakrát ročně v závislosti na orbě a výsevu. zařízení, jako se používají k aplikaci vody a kejdy. syntetických hnojiv. a biologických metod.

Legislativa a bioodpady

Biologicky rozložitelné odpady („BRO“) legislativa vnímá jako důležitý zdroj organických živin, které je v první řadě potřeba vracet do přírodního cyklu, tedy do půdy. Každý totiž může kompostovat biologicky rozložitelný materiál vznikající při jeho činnosti, pokud vzniklý kompost zase sám využije. Vzniklý kompost je možné i dodávat na trh, pouze však jako certifikované hnojivo.

V zákoně se nově objevuje ustanovení o náležitém soustřeďování BRO před vstupem do technologie zpracování, např. omezením doby jeho uložení tak, aby se zamezilo jeho znehodnocení. Vlastní zpracování BRO je umožněno pouze ve vyjmenovaných typech zařízení.

Jsou to podle používané technologie:

• kompostárny (aerobní proces),
• vermikompostárny (aerobní proces zpracování pomocí žížal),
• bioplynové stanice (anaerobní proces),
• další zařízení využívající technologie vyvinuté na základě postupujícího rozvoje vědy a techniky a
• zařízení sloužící k biologické stabilizaci nerecyklovatelných BRO před jejich uložením na skládku nebo jejich odstraněním.

Nejmenší rozsah odpadů - pouze BRO rostlinného původu - může přijímat tzv. malé zařízení, které má zároveň méně přísné podmínky na výstavbu i samotný provoz. Omezený je i seznam pro vermikompostárny - zde s ohledem na životní potřeby používaných žížal. Zpracovatelé BRO živočišného původu potřebují k provozu vedle povolení odpadářského také souhlas veterinární správy. A kaly z čistíren odpadních vod mohou být zpracovány, jen pokud v zařízení probíhá ověření účinnosti technologie hygienizace a pravidelné kontroly obsahu patogenních mikroorganismů.

Bioodpad a jeho využití

Biologicky rozložitelný odpad (bioodpad) je odpad rozložitelný pomocí mikroorganismů, bakterií, plísní, kvasinek, žížal a dalších živých organismů, který je schopen anaerobního nebo aerobního rozkladu. Po proběhnutí biologického rozkladu se tento odpad mění ve stabilizovanou organickou hmotu.

Velmi důležitou součástí skupiny biologických odpadů jsou biologicky rozložitelné komunální odpady, mezi které jsou řazeny např. odpadní papír a lepenka, oděvy, textilní materiály, odpady z tržišť, kal ze septiků a žump a mimo jiné i biologicky rozložitelný odpad z kuchyní a stravoven.

V důsledku standardizace naší legislativy s legislativou EU dochází k zamezování zkrmování zbytků jídel a prošlých potravin. Vyhláška Ministerstva zemědělství ČR č. 299/2003 Sb., § 58 říká, že kuchyňské odpady nesmí být používány ke krmení zvířat. Jedná se převážně o odpad, který je podle Katalogu odpadů zařazován pod katalogové číslo 20 01 08 - biologicky rozložitelný odpad z kuchyní a stravoven.

Co můžeme pod tento kód odpadu zařadit?

• zbytky ovoce a zeleniny
• tepelně zpracované maso
• veškeré zbytky jídel z kuchyní a stravoven
• prošlé potraviny zbavené všech obalů

A co by nemělo být součástí biologického odpadu?

• syrové maso a kosti
• konfiskáty živočišného původu
• plastové obaly
• kelímky, talířky, tácky a příbory na jedno použití
• jedlé oleje a tuky
• odpady klasifikované jako nebezpečný odpad

Mírné hydrotermální předzpracování bio-kompostovatelných plastů

Mírné hydrotermální předzpracování představuje strategický krok k lepšímu využití bio-kompostovatelných plastů. Umožňuje jejich efektivní rozklad v anaerobní digesci, zvyšuje produkci biometanu a eliminuje potřebu náročného třídění. Bio-kompostovatelné plasty, jako jsou sáčky na bioodpad, jednorázové nádobí nebo obaly, se stále častěji objevují ve směsném komunálním odpadu, zejména v jeho organické složce.

Integrace mírné hydrotermální předúpravy vedla ke zvýšení produkce biometanu o 10 % v porovnání s anaerobní digescí samotného potravinového odpadu. Přítomnost bio-kompostovatelných plastů ve směsi s potravinovým odpadem nenarušila stabilitu procesu anaerobní digesce ani negativně neovlivnila výtěžnost metanu. Mírné hydrotermální předzpracování tedy podle vědců představuje efektivní, ekologicky šetrnou a ekonomicky přijatelnou metodu, jak zvýšit rozložitelnost bio-kompostovatelných plastů v anaerobních podmínkách.

tags: #anaerobni #rozklad #organickych #odpadu #proces

Oblíbené příspěvky:

• Odpadová lišta do sprchy
• Kontejnery na tříděný odpad Litvínov
• Jak vytvořit odolné město
• Poplatky za odpady Jirkov
• CHKO Železné hory