HULLADÉKOK ENERGETIKAI ÉS BIOLÓGIAI HASZNOSÍTÁSA
8.1
A húsliszt bioenergetikai hasznosítása zárt rendszerben, biogáz és üzemanyag keletkezése mellett Tárgyszavak: húslisztégetés; folyamatábra; járványügy; energiamérleg; biztonságtechnika.
A húsliszt állati tápanyagként történő alkalmazásának betiltása az állati tetemek és a vágóhídi hulladékok kezelésének jelentős mértékű drágulásához vezetett. Miután ezeket az anyagokat tápanyagként belátható időn belül nem engedélyezik felhasználni, kifejlesztették az ún. TBAen rendszert (állati hullát ártalmatlanító intézmények), amelyben a húsliszt bioenergetikai hasznosítása során a költségeknek legalább egy része megtérül, és lehetőség nyílik zárt rendszerben a teljes körű, járványveszélytől mentes húspépfeldolgozásra. A cikkben a húsliszt és az állati zsiradék biotechnológiai feldolgozásának három éves eredményeit ismertetik. A rendszer ismertetése A 300 m3 térfogatú húspéptároló tartályban a fermentálásra váró anyagot (35 % szárazanyag-tartalmú húspép) 133 °C-on, 3 bar nyomáson, 30 percen át történő sterilizálás után tárolják. A második, 5000 m3-es gyűjtőtartályból távozó hígítóvizet visszavezetik a körfolyamatba. A húspépet a gyűjtőtartályból hőcserélőn át vízzel ellenáramban egy fermentorba táplálják, és összekeverik a körfolyamatból származó, tisztított vízzel. Ezáltal biztosítható 4–5 kg száraz anyag/m3 reaktor szervesanyagmennyiség biotechnológiai úton történő kezelése. Erre a lépésre a húspép nagy nitrogéntartalma miatt is szükség van. A tartózkodási idő a fermentorban 20 nap.
A szilárd anyag és a szennyvíz kezelése A fermentált anyagot három dekantálóba szivattyúzzák. A dekantálókból egy 10 %(V/V)-os, 30% szárazanyag-tartalmú részáramot egy szilárdanyagkeverő tartályba táplálnak, a maradék anyagáramot tovább osztják. A körfolyamatból származó vizet kigőzölőbe vezetik a nagy ammóniumtartalom eltávolítása érdekében. A felesleg egy kisnyomású evaporátorba kerül, ahol a víz 55–60 °C-on elpárolog, majd ismét kondenzál. A visszamaradó, 18% szárazanyag-tartalmú anyag a keverőtartályba kerül. A dekantálóból és az evaporátorból származó szilárd anyagot összekeverik, szárítják és elégetik. A szárítás során keletkező gőzt kondenzáltatják, és a kisnyomású evaporátorból származó kondenzvízárammal tisztítják. A kondenzvízáramot fordított ozmózissal 6 bar nyomáson kezelik. A kezelés során nagy tisztaságú víz keletkezik. A biogáz értékesítése A fermentor és az állati tetemeket feldolgozó berendezések energiaigényének fedezése érdekében a keletkező biogázok egy részét blokk-fűtőműben elégetik. Az égetés során 1 t húspépből 600 kWh villamos áram és 600 kWh termikus energia keletkezik, 6 bar-os gőz és forró víz formájában. A gőzt a húspép sterilizálására és a fermentor maradékok szárítására, a forró vizet a fermentor hőntartására használják. A felesleges biogázt (kb. 66%) tisztítják és a gázhálózatba vezetik. A tisztított gáz minősége megegyezik a földgáz minőségével, így földgázként hasznosítható. További lehetőség a tisztított biogáz motorhajtó anyagként történő alkalmazása, ami a folyamatosan emelkedő benzin- és dízelüzemanyag-árak miatt egyre nagyobb jelentőséget kap. Az autóipar részéről a műszaki lehetőségek adottak, a kereslet pedig ezen gépjárművek iránt folyamatosan nő. Az 1. ábrán egy 100 E t húspép/év kapacitású, állati tetemek feldolgozására alkalmas berendezés folyamatábrája látható. Járványügyi kérdések – a szennyvíz és a szilárd anyag kezelése A fermentorban járványügyi-higiéniai szempontok miatt három biztonsági lépcsőt alakítottak ki, amelyek segítségével a környezetszennyezés valószínűsége a minimálisra csökkenthető. A lépcsők magukban foglalják a szennyvíz kezelését is. Az eljárás különbözik a jelenlegi gyakorlattól, amely szerint a szennyvizet hagyományos derítőmedencében kezelik, majd a befogadóba vezetik.
sterilizátorral és szárítóval felszerelt TBAen
100 E t/év húspép, szárazanyagtartalom 38%
a húspépet tároló tartály körfolyamatban használt víz
6 bar nyomású gőz húspép
fermentor
biogáz
dekantáló koncentrátum, 30% szárazanyagtartalom
fermentor maradék, szárazanyagtartalom 4%
tisztítás, 1% szárazanyagtartalom
anyagtároló integrált gáztárolóval
fordított ozmózis
gőzvisszacsatolással ellátott blokk erőmű víz
hulladék gáz (180°C)
a körfolyamatban felhasznált víz kigőzölő
víz
evaporátor
feleslegben levő víz
koncentrátum, 18% szárazanyag-tartalom koncentrátum, 30% szárazanyagtartalom
keverő
tiszta víz
biogáz
a TBAen szárítása a gőzvisszacsatolásból származó gőzzel
szilárd anyag (90%)
elégetés (külső/belső)
hamu
kondenzvíz
gázkezelés
anyagok biogáz szubsztrát/víz tiszta víz szilárd anyag
1. ábra A fermentálás folyamatábrája A három biztonsági lépcső az alábbi: − nyomás alatti sterilizálás a TBAen-ben. A húspépet 133 °C-on, 3 bar túlnyomáson, 20 percen át sterilizálják; − a szilárd anyag és a víz dekantálással és bepárlással történő teljes szétválasztása a fermentálás után. A befejező, háromlépcsős fordított ozmózis során biztosítható a vízfelesleg maradékanyag-mentes kezelése. Derítőberendezés telepítése nem szükséges; − a szilárd anyagmaradékok elégetése (tömegcsökkenés 66%).
Energiamérleg Ha 1 tonna húspépből 200 m3 biogáz keletkezik – figyelembe véve, hogy 1 m3 biogáz fűtőértéke 6,5 kWh – az 1. táblázatban látható energiamérleg készíthető, amely alapján a fermentor üzemvitelével kapcsolatban az alábbi megállapítások tehetők: − az energiaigény teljes mértékben fedezhető a fermentálás során keletkezett energiából, − a keletkező energiafelesleg további energiaforrást jelent, − az égetés és a fermentor maradék szállításának a költségei az egyértelműen kisebb szállítandó mennyiségek miatt jelentősen csökkennek. A fentiekben ismertetett módon tehát költségmegtakarítás érhető el az állati húsliszt teljes elégetéséhez képest. 1. táblázat 1 tonna húspép feldolgozásának energiamérlege A TBAen energiafelhasználása: • hőenergia: 400 kWh • villamos energia: 50 kWh
szárítás, sterilizálás
A biogázüzem energia felhasználása: • hőenergia: 50 kWh • villamos energia: 150 kWh
felmelegítés, elgőzölögtetés, keverés stb.
Energiakitermelés: 1300 kWh
200 m3 biogáz energiatartalma
Energianyereség:
550 kWh
Egyéb megfontolások Biztonságtechnika A Farmatic cég korszerű biogáz technológiát és tapasztalatot kínál. A Linköpingben (Svédország) üzemelő, biogázt termelő berendezésnél – ahol évente 20 E t húspép fermentálására kerül sor – több éven át összegyűjtötték a fermentorban a húspép feldolgozásával kapcsolatban szerzett tapasztalatokat, és további vizsgálatokat végeznek egy kísérleti berendezésben, a húspépfermentálás folyamatának további optimalizálása érdekében. Égetés a helyszínen Lehetőség van a helyszíni égetés megvalósítására, különösen a 100 E t/év kapacitásúnál nagyobb berendezések esetében. Ettől a nagyságrendtől
ugyanis közel azonosak az égetés beruházási és üzemeltetési költségei a szárított fermentormaradék elégetése esetén. Szóba jöhet továbbá a keletkező gázok utóégetéssel történő elgázosítása, a folyamat 850 °C-on zajlik. A Farmatic cég know-how-ja lehetőséget nyújt a biogáz közvetlen hasznosítására és a regeneratív motorhajtó anyag jövőbeni előállítására. A Farmatic cég vezető szerepet tölt be a biogáztermelő berendezések telepítésében és üzemeltetésében, valamint a fermentálási eljárások kutatásában és fejlesztésében (hulladékfeldolgozó berendezések, olívaolaj-hulladék feldolgozás) és a biogáz-hasznosítás továbbfejlesztésében (a földgáz kiváltása, motorhajtó anyagok, tüzelőanyag cellák előállítása). (Regősné Knoska Judit) Martensen, S.: Bioenergetische Verwertung von Tiermehl im geschlossenen System mit Gaseinspeisung und Treibstoffproduktion. = VDI-Berichte, 1622. sz. 2001. p. 61–68. Craig, P. P.: Energy limits on recycling. = Ecological Economics, 36. k. 3. sz. 2001. p. 373– 384.
