Třída odpadu bioplyn

Bioplyn a bioplynové systémy představují energetické zdroje s vysoce positivními přínosy pro ochranu a tvorbu životního prostředí. Bioplynové systémy ve všech možných uspořádáních pracují jako plně obnovitelné energetické zdroje transformující i spoluvyužívající solární energii.

Termín „bioplyn“ v posledních letech 20. století zcela zobecněl a stal se nejen běžně rozšířeným mezi technickou odbornou veřejností, nýbrž i jistým synonymem čehosi ekologicky příznivého v majoritní laické veřejnosti. Snad právě díky popularizačním pokusům masmedií nejrůznějších typů i odborných úrovní byl v laické veřejnosti fixován dojem, že „bioplyn“ je sice možná páchnoucí, nicméně užitečný a ekologicky čistý plyn vznikající v živých organismech resp.

Věcný význam slova „bioplyn“ napovídá, že by se mělo jednat o plyn produkovaný blíže nespecifikovaným biologickým druhem, pokud přijmeme další běžný usus, totiž že takto mluvíme o plynech produkovaných a nikoliv spotřebovávaných biologicky. I tak je však kategorie „bioplyn“ stále velmi pestrou skupinou různých plynných zplodin z biologických resp.

Při rozkladech i syntézách uskutečňovaných biochemickými cestami vzniká celá řada jednoduchých i složitějších plynných sloučenin. Jako názorný příklad může posloužit atmosférický kyslík. Přesto, že již po mnoho let zná chemie řadu procesů jak čistý kyslík získat i jinak, než z atmosféry, není nejmenších pochyb o původu absolutně drtivé většiny kyslíku, která nám umožňuje dýchat a nakonec i diskutovat o tom, co je to „bioplyn“.

Již po stovky milionů let produkují nejrůznější rostliny kyslík od mikroskopických druhů až po obří a dlouhověké stromy a přitom nikdo kyslík bioplynem nenazývá. Odborník na mikrobiologii a botaniku by snad v diskusi připustil, že principiálně se o bioplyn jedná, ovšem dodá též, že tato kategorizace kyslíku je nanejvýše neobvyklá přesto, že kyslík resp.

Čtěte také: Emisní třída prachu: co to znamená?

Obecnému pojmu „bioplyn“ nevyhoví ani zúžení výběru na všechny plyny hořlavé a jejich směsi. Biologicky produkovaný vodík obyčejně sám není klasifikován jako bioplyn, což stejně platí i pro jiné hořlavé (a někdy též vysoce toxické) komponenty jako jsou např.

Teprve široce rozvinutá praxe anaerobních postupů pro čištění odpadních vod, která se jako dobře fungující technologie rozšířila od první čtvrtiny XX. století, přinesla s sebou termín „bioplyn“. I když v technické praxi byla většinou až do šedesátých či sedmdesátých let pro název tohoto plynu aplikována jiná synonyma buď „kalový plyn“, anebo „čistírenský plyn“.

V Německu, kde byly v technologických měřítcích široce aplikovány anaerobní čistící procesy je „Klärgas“ dodnes běžný název tohoto plynu. K „čistírenským“ plynům můžeme přiřadit i název „bahenní plyn“, který ve většině případů vyhoví podmínkám zařazení mezi bioplyny. Plyny vznikající v anaerobních prostředích hlubších partiích rybníků, slatin a močálů jsou svým vysokým obsahem biologicky vytvořeného methanu právem chápány jako bioplyny.

Můžeme tedy shrnout, že souhrnný termín „bioplyn“ přiřadila současná technická praxe výlučně pro plynný produkt anaerobní methanové fermentace organických látek uváděné též pod pojmy anaerobní digesce, biomethanizace, biogasifikace anebo vyhnívání (u čistírenských kalů). Názvem „bioplyn“ je obecně míněna plynná směs methanu a oxidu uhličitého.

V plynném produktu dobře prosperujících methanogenních mikroorganismů představuje suma CH4 a CO2 hodnoty velmi blízké 100 % obj., vždy s výraznou převahou obsahu methanu. Protože se však v technické praxi nemusíme vždy potkat s takovýmto „ideálním“ bioplynem je zde ještě celá škála dalších plynů, které může bioplyn obsahovat.

Čtěte také: Příroda kolem nás: ekosystém rybníka

Zvláštní kapitolu mezi bioplyny představují plyny tvořící se samovolně ve skládkách odpadů, které obsahují biologicky rozložitelné komponenty. Skládkový plyn je termín, který se někdy používá pro veškeré plyny, které lze odsát či navzorkovat z tělesa skládky odpadů bez ohledu na to, zda obsahuje třeba i jen 1 % obj. methanu a nebo i 10 % obj. kyslíku.

Anaerobní mikroorganismy produkující methan patří mezi nejstarší živé organismy na Zemi. Pro všechny druhy methanogenních organismů je kyslík prudkým jedem a to i ve velmi nízkých koncentracích.

Výsledkem historických a teoretických úvah je tedy, stručně shrnuto, omezení kategorie „bioplyn“ na přírodní plyny bahenní a na plyny vznikající biomethanizačními procesy buď v reaktorech anebo ve skládkách odpadů či biomasy. Mezi bioplyn v právě popsané kategorii plynů musíme řadit i plyny unikající z polí při pěstování rýže, což jsou v principu plyny „bahenní“.

Dále patří mezi methanem bohaté plyny i střevní plyny přežvýkavců. Skutečně věrohodná a novodobá historie bioplynu začíná až těsně před koncem 19. století. Od roku 1897 byly v anglickém městě Exeter čištěny odpadní vody v uzavřených septicích.

Postupy anaerobního zpracování kalů se pak rychle rozšiřují i v USA. Podle doporučení A.N. Talbota se vznikající bioplyn jímá a využívá k vytápění a ke svícení na čistírně odpadních vod. Na počátku 20. století vznikl design nových „vyhnívacích“ nádrží. Z roku 1903 jsou známy pokusy W.O. Travise s kontinuálním uspořádáním, které však nebyly aplikačně příliš úspěšné.

Čtěte také: Ekologie - Prvouka 2. třída

Kolem roku 1905 vyvinul K. Imhoff dvoupatrovou nádrž s odděleným usazovacím a „vyhnívacím“ prostorem, která byla patentována roku 1907. Principem těchto nádrží byla separace toků kalu a vody tak, že zdržení zachycených kalů je vyšší a sedimentované kaly přitom podlehnou anaerobní fermentaci. Tento typ nádrží se rozšířil pod názvem „Emscherské studny“ anebo „Imhoffovy nádrže či usazováky“.

První samostatné zařízení pro anaerobní vyhnívání uvedli do provozu O‘Shaughnessy a Watson roku 1910 v Birminghamu. Provozně úspěšný reaktor pro anaerobní stabilizaci kalů z čistírny odpadních vod byl navržen a vybudován na čistírně odpadních vod v Essenu-Rellinghausenu v roce 1924. Tento reaktor byl tvořen vyhřívanou nádrží, přičemž k jejímu otopu byl používán vznikající bioplyn.

Díky ohřevu byl proces fermentace kalu přiveden k velmi vysoké intenzitě a tento způsob zpracování čistírenských kalů se začal rychle rozšiřovat. Současně se zhruba od poloviny dvacátých let 20. století začalo rychle šířit i využití bioplynu (tehdy byl většinou nazýván plynem kalovým) k pohonu elektrických motorgenerátorů a k pohonu vozidel.

Od počátku třicátých let rovněž začíná intenzivní výzkum procesu anaerobní fermentace. Nová vlna zájmu a rozšíření technického poznání je pozorovatelná těsně po skončení 2. světové války. Výzkum methanogenů však také nezahálel a Marvin P. Bryant uveřejnil v roce 1967 nové základní poznatky o methan produkujících anaerobech.

Základ bioplynových technologií jednoznačně vzešel z procesů čištění splaškových odpadních vod. Teprve technické úspěchy bioplynu v tomto oboru motivovaly snahy o rozšíření aplikace i na jiné organické substráty než na kaly z odpadních vod. Tak byly aplikovány procesy anaerobní stabilizace na nejrůznějších potravinářských i zemědělských odpadech.

Souběžně s vývojem reaktorových technologií pro anaerobní fermentaci organických odpadů byla v 60. - 70. letech rozpoznána i nebezpečí plynoucí ze samovolné tvorby bioplynu ve skládkách komunálních odpadů. Od 70. let se již technologie reaktorové anaerobní fermentace neomezuje pouze na odpady, nýbrž je úspěšně aplikováno i biologické zplyňování cíleně pěstované (tzv.

Výroba bioplynu z odpadů má řadu výhod: vede ke snížení emisí skleníkových plynů a na rozdíl od solárních a větrných elektráren mají bioplynové stanice stabilní výkon (produkci bioplynu) po celý rok. Produkty anaerobní digesce jsou zejména bioplyn a biologicky stabilizovaný substrát.

Výhřevnost bioplynu významně ovlivňuje pouze obsah metanu, který závisí především na složení vsázky a technologických parametrech bioplynové stanice (BPS). Problémovou složkou bioplynu je naopak sulfan, jenž je při spalování BP příčinou tvorby kyseliny sírové, která při kondenzaci ze spalin způsobuje korozi. Proto se musí sulfan při vyšší koncentraci z bioplynu (BP) odstraňovat.

V ideálním případě dosahuje suma CH4 a CO2 hodnoty velmi blízké 100 % obj., vždy s výraznou převahou obsahu metanu. Bioplyn se nejčastěji využívá v kogeneračních jednotkách. Zhruba 30 % energie bioplynu se transformuje na elektrickou energii, 60 % na energii tepelnou a zbytek jsou tepelné ztráty.

Ekonomicky zatím bioplyn nemůže konkurovat systémům pro běžné pohonné látky, a to i z důvodu vyšších nákladů na údržbu a servis, větší spotřeby a velkých investičních nákladů na úpravu motoru apod.

Přestože se ve všech zařízeních jedná o zbytek po anaerobním rozkladu, výstupy z těchto zařízení nejsou označovány jednotnou terminologií, jak ukazuje tabulka. Terminologie se liší podle vstupních surovin do zpracovatelského zařízení.

Fermentační zbytek z různých procesů bioplynových stanic může mít různý charakter a podle toho s ním může být nakládáno. Pokud je výstupem z metanizační nádrže na čistírenské BPS upravený kal, a je s ním zamýšleno nakládat na zemědělské půdě, je třeba postupovat podle vyhlášky č. 382/2001 Sb., o podmínkách použití upravených kalů na zemědělské půdě.

Tato vyhláška požaduje doložení výsledků rozborů agrochemických vlastností půd v evidenčním listu využití kalů v zemědělství. Dále stanovuje množství, četnost a způsob zapravení těchto kalů do půdy, jakož i mezní hodnoty koncentrací vybraných rizikových látek, které se tímto do půdy přidávají. V příloze č. 4 vyhlášky č. 382/2001 Sb., jsou uvedena mikrobiologická kritéria pro použití upravených kalů.

Při legalizaci digestátu jako hnojiva (vyhláškou č. 401/2004 Sb., kterou se mění vyhláška Ministerstva zemědělství č.

Pokud je výstup z BPS přímo aplikován na zemědělskou půdu za účelem hnojení (zákon č. 156/1998 Sb., o hnojivech), případně je-li dále zpracováván jako organické hnojivo (např. v kompostárně) a následně aplikován na zemědělskou půdu, nejedná se v tomto případě o odpad, ale o hnojivo, a je třeba dále postupovat podle příslušných předpisů upravujících problematiku zemědělství.

Skladování a způsob používání hnojiv musí být v souladu s vyhláškou č. 91/2007 Sb., o skladování a způsobu používání hnojiv. Digestát, resp. fugát, je nový typ organického hnojiva uvedený v příloze č. 3 vyhlášky č. 474/2000 Sb., o stanovení požadavků na hnojiva jako 18.1e) a je pro něj stanoven požadavek na minimální obsah živin: 25 % spalitelných látek a 0,6 % celkového obsahu anorganického dusíku v sušině.

ÚKZUZ vydává rozhodnutí o registraci, které je pokaždé specifické a platí 5 let. To znamená, že bude platit pro každou BPS samostatně. Dle nařízení vlády č. 103/2003 Sb., o stanovení zranitelných oblastí je povinností zapravovat tekutá statková hnojiva do půdy nejpozději do 24 hodin. K evidenci aplikace fermentačního zbytku na ornou půdu slouží tabulka uvedená v příloze č. 1 k vyhlášce č.

Pokud výstup z BPS není aplikován na zemědělskou půdu za účelem hnojení, nejedná se v tomto případě o hnojivo, ale o odpad, případně rekultivační digestát, a je třeba dále postupovat podle zákona č. 185/2001 Sb., o odpadech a jeho prováděcích předpisů. Zařízení pro nakládání s odpady musí mít souhlas podle 14 odst. 1 zákona.

Z této kvalifikace plynou povinnosti dle § 39 zákona o vodách, zejména pak zabránit vniknutí závadných látek do povrchových nebo podzemních vod. To znamená např.

Pokud je z fermentačního zbytku na výstupu z BPS separována pevná složka, a kapalná složka není dále zpracovávána jako organické hnojivo, může být zpracována jako odpadní voda na ČOV, kde se obvykle míchá s přítokem.

U technologií mokré fermentace má fermentační zbytek tekutou formu, sušina se běžně pohybuje mezi 6 až 10 %. Je možno jej odstřeďovat, získat z něj kapalinu o obsahu zhruba 1 % sušiny (fugát) a separovaný fermentační zbytek o sušině kolem 30 % (tuhá frakce).

Základním využitím fermentačního zbytku je jeho aplikace na zemědělskou půdu jako hnojiva jak v tekuté, tak v separované formě. Přínosem je - kromě vrácení organické hmoty půdě - také významná redukce choroboplodných zárodků a klíčivosti semen plevelů, zvýšení potenciálu zadržování vody a v neposlední řadě hnojivý účinek.

Oproti hnojení umělými hnojivy znamená využití fermentačního zbytku i nemalý finanční přínos (až 1500 Kč/ha).

Následující text shrnuje pohled na bioodpady a kaly optikou nového zákona o odpadech i připravované prováděcí vyhlášky. Biologicky rozložitelné odpady („BRO“) legislativa vnímá jako důležitý zdroj organických živin, které je v první řadě potřeba vracet do přírodního cyklu, tedy do půdy.

Proto se biologicky rozložitelnému materiálu zákon věnuje už v části o předcházení vzniku odpadů. Každý totiž může kompostovat biologicky rozložitelný materiál vznikající při jeho činnosti, pokud vzniklý kompost zase sám využije. Zákon tedy všem zahrádkářům „posvětil“ jejich bohulibé počínání, totiž kompostování na vlastní zahradě.

Takto však může předcházet vzniku bioodpadu i právnická nebo podnikající fyzická osoba, vždy však musí vlastní biozbytky zpracovat řízeným kompostováním, aby byl zajištěn aerobní proces bez vzniku zápachu nebo emisí metanu. 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. Obecně jde buď o aerobní postup v kompostárnách, nebo anaerobní rozklad v bioplynových stanicích.

Prováděcí vyhláška upřesní technické i technologické parametry provozu těchto zařízení, specifikuje vstupy do jednotlivých typů zařízení, a také určí hodnocení výstupů. A dodržet všechna nastavená pravidla nebude úplně snadné.

V jakých zařízeních je tedy možné BRO zpracovávat? 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.

Vyhláška vymezí seznamy katalogových čísel BRO, které mohou vstupovat do uvedených zařízení, přitom do posledního jmenovaného typu budou moci vstupovat pouze BRO znečištěné tak, že jejich zpracováním v ostatních zařízení nebude možné získat kvalitní výstup k využití na zemědělské půdě nebo povrchu terénu.

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.

Pokud jde o dokladování kvality BRO vstupujících do jednotlivých technologií, vyhláška nebude požadovat striktně po jejich původci např. analytické rozbory. Povinností provozovatele ale bude, aby obsah rizikových látek a prvků v jednotlivých zpracovávaných odpadech a surovinách neohrozil kvalitu výstupu ze zařízení. Předpokládá tedy kvalifikovaně vedený provoz se znalostí zákonitostí aerobních i anaerobních procesů. Ostatně ani zahrádkáři nevznikne kvalitní kompost úplně sám od sebe.

Původce BRO musí minimálně vědět, zda mu vzniká čistě rostlinný odpad nebo zda obsahuje i živočišnou složku. Odpad obce z údržby zeleně bude mít jiné možnosti a podmínky zpracování než odpad ze stravovacího zařízení.

Jak je to s výstupy z jednotlivých technologií a jejich využitím? Jedná se o:

• bioplyn,
• digestát,
• kompost,
• vermikompost a
• biologicky stabilizovaný (nerozložitelný) odpad.

Výstupy nesmí již dále podléhat rozkladu, nesmí zapáchat a nesmí obsahovat organické fytotoxiny (např. alkaloidy). Provozovatel zařadí výstupy do skupin případně tříd s ohledem na obsah rizikových látek a prvků a další kvalitativní kritéria stanovená ve vyhlášce. A každá tato skupina či třída bude mít vyhláškou přesně vymezené možnosti použití.

Z režimu odpadů je možné vyjmout pouze bioplyn jako palivo vystupující z BPS, komposty splňující limity pro využití na zemědělské nebo lesní půdě, případně rekultivační komposty a rekultivační digestáty k použití na povrchu terénu. Podmínkou je splnění limitních koncentrací vybraných rizikových látek, případně kvalitativních znaků jakosti.

tags: #třída #odpadu #bioplyn

Oblíbené příspěvky:

• Zvířata v české přírodě
• Odpadkové koše pro hráče
• Skládka Zachar v Kroměříži
• Metody fyzikálního zpracování odpadu
• Jak se starat o životní prostředí?