Zwierzęce odchody mogą produkować tanią i łatwo dostępną energię. Jak?
Pogoń za energią nabiera tempa – szczególnie za energię tanią, łatwo dostępną i bezpieczną dla środowiska i człowieka. Rolnictwo jest dość atrakcyjną gałęzią gospodarki narodowej mogącej w tej kwestii mieć dużo do powiedzenia.
Produkcja energii dzięki rolnictwie
Produkcja roślinna i chów zwierząt jest ze sobą ściśle powiązane pod kilkoma względami. Przede wszystkim rolnicy parający się produkcją roślinną zapewniają tym samym bazę paszową dla zwierząt hodowlanych.
Materiał odpadowy i pozostałości z produkcji zbóż – przede wszystkim słoma, stanowią wspaniałe i jak na razie bardzo konkurencyjne materiały jako ściółka w budynkach inwentarskich, szczególnie dla młodych osobników. Natomiast produkty uboczne nierozerwalnie związane z produkcją zwierzęcą - a mówimy tutaj o odchodach zwierzęcych - zapewniają nieoceniony nawóz naturalny użyźniający glebę pod produkcję roślinną.
Jednak od kilku lat w Polsce wzrok producentów rolnych, ale również fachowców i osób zajmujących się energetyką - a szczególnie ekoenergetyką - zwrócony jest w kierunku zagospodarowania odchodów zwierzęcych jako surowca do produkcji energii. Nie od dziś wiadomo bowiem, że odchody zwierzęce będące produktem ubocznym przemiany materii posiadają mnóstwo składników umożliwiających w odpowiednich warunkach przeprowadzenie fermentacji, a tym samym wydzielenie ciepła oraz gazu zwanego biogazem.
Odchody do produkcji energii
W poniższym artykule zostanie przedstawione zagadnienie związane z praktycznym wykorzystaniem odchodów zwierzęcych jako cennego i alternatywnego źródła energii głównie jako wsadu do komory fermentacyjnej biogazowni.
Jak wiadomo, produkcja zwierzęca wymaga olbrzymich nakładów energetycznych, paszowych i sporych nakładów czasowych na wykonywanie i przeprowadzanie podstawowych prac i zabiegów w budynku inwentarskim. W chowie bydła mlecznego i trzody chlewnej oczywiście głównym celem hodowców jest pozyskiwanie surowca, jakim jest mięso oraz w przypadku bydła mlecznego - mleko.
Natomiast otrzymywana olbrzymia ilość odchodów zwierzęcych w postaci obornika (w przypadku chowu ściołowego) oraz gnojowicy (w chowie bezsciołowym) może stanowić bardzo cenny materiał w produkcji energii. Głównie chodzi tutaj o biogazownie. Na zachodzie Europy - zwłaszcza w Holandii i Niemczech biogazownie, a szczególnie biogazownie rolnicze mają już wieloletnią tradycję i t jest to bardzo dobry sposób na produkcję energii elektrycznej i cieplnej, a jednocześnie pozyskiwanie bardzo cennego nawozu naturalnego pochodzenia organicznego.
Jak działa biogazownia?
Biogazownia jest to zespół urządzeń umożliwiających przeprowadzenie w sposób kontrolowany w warunkach beztlenowych fermentacji metanowej konkretnych i wybranych substratów. Fermentująca masa organiczna generuje w czterofazowym procesie biochemicznym biogaz o określonej zawartości metanu, czyli gazu palnego.
Gaz ten po wstępnym oczyszczeniu - to znaczy odwodnieniu i odsiarczeniu - oraz pod odpowiednim ciśnieniem dostarczany jest do agregatu prądotwórczego składającego się z wysokoprężnego silnika spalinowego i prądnicy prądu elektrycznego. W nim jako paliwo gazowe jest spalane, a w ten sposób zasilana prądnica generuje energię elektryczną.
Ze względu na to, że proces wyżej omówiony emituje również olbrzymie ilości ciepła mówi się, iż biogazownia jest technologią kogeneracyjną, czyli produkującą zarówno ciepło, jak i prąd elektryczny. Energia elektryczna oczywiście głównie dostarczona jest do zewnętrznej sieci elektroenergetycznej oraz wykorzystywana może być również na potrzeby własne obiektów, w których funkcjonuje.
Natomiast ciepło przede wszystkim jest wykorzystywane na własne potrzeby na przykład do ogrzewania ciepłej wody użytkowej centralnego ogrzewania i pomieszczeń oraz dogrzewania pomieszczeń inwentarskich w gospodarstwie rolnym, w którym znajduje się i funkcjonuje prawidłowo biogazownia.
Oczywiście w wyniku fermentacji substratów powstaje bardzo cenny nawóz organiczny który w 100% trafia w ręce rolników, sadowników i ludzi parających się przetwórstwem warzywnym.
Budowa biogazowni i schemat jej działania:
Dobór substratów do biogazowni
Bardzo istotnym zagadnieniem i kwestią spędzającą sen z oczu właścicieli biogazowni jest odpowiedni dobór substratów, czyli związków, które trafiają do komory fermentacyjnej. Co prawda praktycznie każda masa organiczna w postaci biomasy może ulegać fermentacji, natomiast proces fermentacji może przebiegać w różny sposób i z różną wydajnością.
Dlatego nie każdy odpad lub pozostałości z produkcji rolno-spożywczej nadaje się do fermentacji biogazowni. W tym miejscu warto wymienić, iż najpopularniejszymi substratami pochodzenia rolniczego są odchody zwierzęce, odpady zwierzęce z rzeźni, pozostałości z przemysłu przetwórczego rolno-spożywczego, ale również uprawy celowe na przykład kukurydza lub pozostałości po produkcji buraków cukrowych, czyli liście buraczane. Cennym substratem również mogą być makuchy, czyli pozostałość po produkcji oleju rzepakowego i jego wytłaczaniu.
Jednak najczęściej stosowanym substratem ze strony odchodów zwierzęcych jest gnojowica. Ponadto z uwagi na cechy funkcyjne można wyróżnić substraty:
- rozcieńczające, w których zawartość suchej masy nie przekracza 8%,
- zagęszczające, w których zawartość suchej masy wynosi więcej niż 8%.
- zwiększające wydajność (wysokoenergetyczne, np. tłuszcze czy białka),
- dodatki stabilizujące proces (np. mikroelementy),
Kolejne fazy powstawania metanu w biogazowni
- I FAZA Hydroliza, która zapoczątkowuje proces fermentacji metanowej w biogazowni. W trakcie hydrolizy następuje rozkład polimerów organicznych do związków o prostej budowie szczególnie dotyczy to rozkładu białek do aminokwasów lipidów do alkoholi i wyższych kwasów tłuszczowych oraz węglowodanów do postaci cukrów prostych.
- II FAZA kwasowa - zwana również acidogenezą. Jest to proces, podczas którego z uzyskanych we wcześniejszej fazie hydrolizy produktów wytwarzane są przede wszystkim kwasy karboksylowe takie jak kwas mrówkowy propionowy i walerianowy.
- III FAZA octowa zwanej również acetogenezą powstaje przede wszystkim octan produkowany przez heterotrofy z cukrów prostych takich jak glukoza oraz przez autotrofy, dla których głównym surowcem jest dwutlenek węgla i wodór powstający w fazie poprzedzającej acetogenezę.
- IV FAZA metanogeneza - czyli faza metanowa. Jest to ostatnia i zarazem najwłaściwsza faza, kiedy powstaje już metan poprzez metanogeny z octanu albo też na drodze redukcji dwutlenku węgla wodorem.
- Tagi:
- odchody zwierzęce
- biogazownia
