Tisztelt Hölgyeim és Uraim, kedves Kollégák!

bevezetô

Editorial

Tartalomjegyzék / Table of contents

Tisztelt Hölgyeim és Uraim, kedves Kollégák!

Bevezetô / Editorial........................ 1

Bevezetômet ezúttal nagy örömmel azzal kezdhetem, hogy tovább erôsödik a Biohulladék Magazin „csapata”, hiszen ettôl a számtól kezdve a lapnak kitûnô szakemberekbôl álló szerkesztôbizottsága is van. Ez, elképzelésünk szerint a Magazin szakmaiságának fejlôdése mellett a nagyobb hazai és nemzetközi ismertséget és elismertséget is fog jelenteni. Nehéz helyzetben vagyunk mi, európai szakemberek, akik sok-sok éve a biohulladékok kezelésével foglalkozunk, amikor abban kell állást foglalnunk, hogy jó-e az, hogy a biohulladékok kezelésének európai szintû szabályozására éppen a Hulladék Keretirányelven belül (WFD), a hulladékstátusz megszûnésével (EoW) nyílik lehetôség. Közel 10 évvel ezelôtt, amikor az EU biohulladék rendelet 2. tervezetét elkészítettük még abban bíztunk, hogy rövid idôn belül hatályba léphet a biohulladékok szelektív gyûjtésének, kezelésének és a végtermékek elhelyezésének Európai Uniós irányelve, erre azonban azóta sem került sor. Brüsszel az egyes tagországokra bízta azt, hogy mit tesz a hulladéklerakóktól eltérített biológiailag bontható frakcióval, amivel komoly fejfájást okozott mindenekelôtt a 2004 után csatlakozott országoknak. Természetesen másik szemünk örül minden olyan kezdeményezést látva, ami egységes szabályozást irányoz elô. Nem szabad azonban elfelejteni, hogy a végtermékekkel (komposztokkal és fermentumokkal) kapcsolatos szabványok elfogadása nem helyettesítheti a kiindulási anyagokat és a teljes kezelési folyamatot figyelembe vevô komplex minôségbiztosítási rendszereket. A számtalan érdekes információt tartalmazó, többek között a biogáz termeléssel és a biomassza ültetvényekkel kapcsolatos cikkeinkhez ezúttal is szeretnénk Önöknek jó tanulmányozást kívánni.

I am very happy to start my introduction with the great news that the Biowaste Magazine team has become stronger as beginning from the current issue it has an editorial board composed of prominent experts. In our opinion, apart from improving the professionalism of the Magazine, this will also enhance its reputation both in Hungary and abroad. European professionals working in the field of biowaste management are in a difficult situation when asked to take a stand on whether it is favorable that the opportunity for the regulation of biowaste management at the European level is presented within the Waste Framework Directive (WFD) in relation to End of waste criteria (EoW).

Biogáz körkép / Biogas panorama ..................................... 6 Az anaerob erjesztés jövôje Európában – nemzetközi szakmai konferencia Dublinban / The Future of Anaerobic Digestion in Europe –International Professional Conference in Dublin.................... 14 Tudományos melléklet / Scientific section . ..................................... 17 Kutatói összefogás a termôterületek megmentéséért / Alliance of Rearchers to Save Arable Land Areas .................................. 19 MBH technológiával kapcsolatos vizsgálatok az AVE Miskolc Kft. Hejôpapi I. telepén / Experiments with MBT technology at the Hejôpapi I. Plant of AVE Miskolc Ltd. . ........................ 25 Fás szárú energianövények termesztése: a növénytáplálás módszerei / Ligneous Energy Plant Cultivation: Techniques For Nutritive Supply ........................................ 31

Tisztelettel: Dr. Aleksza László

Dear Readers,

Készül a komposztok és fermentumok hulladék státuszának megszûnésére vonatkozó kritériumok kidolgozása / End-of-waste criteria for compost and digestate are in progress ....................................... 2

Nearly 10 years ago when we prepared the 2nd draft of the EU biowaste regulation, we were hoping that in a short time the EU directive on the selective collection and treatment of biowaste as well as on the disposal of the final product was going to come into force. However, this still has not happened. Brussels gave EU member states the responsibility for regulating the fate of biodegradable waste that cannot be deposited in landfill sites. This decision created difficulties for member states joining the EU after 2004. Naturally, on the other hand, it is good to see any proposals for the uniform regulation of biowaste management. However, it should not be forgotten that establishing standards relating to final products (composts and ferments) cannot replace complex quality management

Ökoindustria / Ökoindustria ........ 38

systems taking into consideration raw materials and the whole treatment process. We would like to wish you a pleasant time reading our articles that contain numerous pieces of interesting information, among other topics, on biogas production and biomass plantations. Sincerely: Dr. László Aleksza

6 . é v f o ly a m 2 . s z á m

Biohulladék

1

Á lta l á n o s

General

Európai Bizottság

Készül a komposztok és fermentumok hulladék státuszának megszûnésére vonatkozó kritériumok kidolgozása Az Európai Bizottság komposztok és fermentumok hulladékstátuszának megszûnésére (end-of-waste – EoW) vonatkozó kritériumainak kidolgozása céljából megtartott elsô mûszaki munkacsoport találkozója 2011. március 2-án zajlott Sevillában a Közös Kutatóközpontban, a Prospektív Technológiai Tanulmányok Intézetében (JRC-IPTS). A Bizottságtól, az EU tagállamaitól és az érintett szervezetektôl 47 résztvevô érkezett a workshopra. A workshop a mûszaki munkacsoport (TWG) tevékenységei közé tartozik, célja a hulladékstátusz megszûnésére vonatkozó kritériumok mûszaki kidolgozása, valamint az erre való javaslattétel a biológiai kezelésben részesülô biológiailag lebomló hulladékok esetében.

2

Biohulladék


A 2010 májusában megjelent „Az Európai Unión belüli biohulladék gazdálkodás jövôbeni lépéseirôl”’ szóló Európai Bizottság által kiadott közlemény szerzôi (link: http://eurlex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ. do?uri=COM:2010:0235:FIN:EN: PDF) megállapítják, hogy „a biohulladékból származó komposztok és fermentumok nem kerülnek elég széles körben használatra. Annak ellenére, hogy kiválóan hozzájárulnak az EU erôforrás hatékonyságához és a szerves anyagokban szegény talajok feljavításához, a végfelhasználói bizalom hiányának köszönhetôen számos tagállamban alacsony irántuk a kereslet”. A szerzôk továbbá azt is hangsúlyozzák, hogy „a belsô piacon történô szabad áramlás biztosítása érdekében

Á lta l á n o s

ki kell dolgozni a komposztokra és fermentumokra vonatkozó szabványokat, valamint azt is, hogy ne legyen szükség további talajellenôrzésekre azokon a területeken, ahol alkalmazásra kerülnek.” A Hulladék Keretirányelven belül (WFD) a hulladékstátusz megszûnésének (EoW) folyamatával adottak a lehetôségek az ilyen jellegû szabványok kidolgozásához. Módszertani megközelítés A JRC-IPTS 2008-ban elkészült vég sô jelentése alapján (link: http:// susproc.jrc.ec.europa.eu/documents/ Endofwastecriteriafinal.pdf), amelyben kidolgozásra került a különbözô hulladékáramok (fémek, aggregátumok, komposztok) hulladékstátuszának meg szûnésére (EoW) vonatkozó kritériumok kidolgozásának módszere, az Európai Bizottság megbízta a JRC-IPTS-t, hogy adjon javaslatokat a komposztok és fermentumok EoW kritériumaira. A hulladékstátusz megszûnésére vonatkozó kritériumok célja, hogy a jogi biztonság és tisztességes háttér megteremtésével valamint a felesleges adminisztratív terhek megszûntetésével még jobban elôsegítsék a hulladék újrahasznosítást az EU területén. Az egyes meghatározott hulladékok hulladékstátuszának megszûnési kritériumaira vonatkozó elôfeltételek a Hulladék Keretirányelv 6. cikkelyében vannak meghatározva (link: http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/ LexUriServ.do?uri=OJ:L:2008:312 : 0003:0003: EN:). Általánosságban elmondható, hogy egy anyag hulladékstátusza akkor szûnik meg, amennyiben hasznosítási mûveleten esett át, és megfelel az alábbi feltételekkel összhangban kidolgozandó konkrét kritériumoknak: (a) az anyag vagy tárgy általában egy konkrét célra használható; (b) az anyagnak vagy tárgynak van piaca, vagy van rá kereslet; (c) az anyag vagy tárgy megfelel az adott konkrét cél mûszaki követelményeinek és a termékekre vonatkozó

General

létezô jogszabályoknak és elôírásoknak; valamint (d) az anyag vagy tárgy felhasználása nem idéz elô általános káros környezeti vagy egészségügyi hatásokat. A kritériumoknak – ahol erre szükség van – tartalmazniuk kell a szennyezô anyagokra vonatkozó határértékeket, illetve figyelembe kell venni esetükben az összes lehetséges káros környezeti hatást.

European Commission

A komposzt teljesíti az alapvetô elvárásokat A JRC-IPTS elsô jelentéstervezetében, amelyet a sevillai workshopon hoztak nyilvánosságra, ellenôrzésre kerültek a komposztokra és fermentumokra vonatkozó hulladékstátusz megszûnésérôl (EoW) szóló általános követelmények. A jelentés megállapítja, hogy a komposztálás és erjesztés újrahasznosító eljárások a Hulladék Keretirányelv (WFD) 6. cikkelyének meghatározása alapján. Az így nyert termékeket speciális célokra használják fel (a): • a komposzt felhasználásra kerülhet mint talaj-javítószer, szerves trágya, valamint adalékanyag termesztô közegekhez; • a fermentumok elsôsorban mint szerves trágyák használatosak. A komposztoknak létezik piacuk, van rájuk kereslet (b). A fermentumok szintén rendelkeznek agronómiai értékkel tápanyagszintjüknek köszönhetôen. Szabványok és mûszaki követelmények (c) szintén vannak a komposztokra vonatkozóan. Az Európai Komposzt Hálózat (ECN) nemrégiben elindított egy önkéntes Minôségbiztosítási Programot (ECN-QAS), amely megfogalmazza a komposztokra érvényes termék- és feldolgozási követelményeket. Ezt a rendszert kellene kiterjeszteni a fermentumokra 2012-ben. Jelenleg mûködik néhány nemzeti szinten (UK, DE, BE, SE) megvalósuló Minôségbiztosítási Program fermentumokra vonatkozóan, amelyeket európai szinten lenne szükséges harmonizálni. A CEN Mûszaki Bizottsága (TC) kidolgozta a komposztok mintavételezési és tesztelési módszereit talajjavítókra és termesztô közegre vonatkozóan, valamint a CEN TC 400 harmonizálási módszereket fejlesztett ki az iszapok, talajok és kezelt biohulladékok területén. Ezek-

The first technical working group (TWG) meeting on end-of-waste (EoW) criteria for compost and digestate of the European Commission took place at the Joint Research Centre “Institute for Prospective Technological Studies (JRC-IPTS)”on the 2 March 2011 in Seville. 47 participants of the Commission, the EU Member States and of stakeholder organisations attended the workshop. The workshop is part of the activities of the TWG for supporting the development of technical proposals on end-ofwaste criteria for biodegradable waste subject to biological treatment.

End-of-waste criteria for compost and digestate are in progress

In the Communication from the European Commission on future steps in bio-waste management in the European Union “(Link: http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ. do?uri=COM:2010:0235:FIN:EN: PDF), which was published in May 2010, is stated that “compost and digestate from bio-waste are under-used materials. While offering an excellent contribution to EU resource efficiency and to the improvement of carbon-depleted soils, in many Member States demand suffers from a lack of end-user confidence”. Further it is highlighted that “standards for compost and digestate should be established to enable their free circulation on the internal market and allow using them without further monitoring and control of the soils on which they are used”. With the end-of-waste procedure under the WFD the opportunity is given to set such standards. Methodology approach Based on the JRC-IPTS Final Report 2008, (link: http://susproc.jrc.ec.europa.eu/documents/ Endofwastecriteriafinal.pdf) in which the methodology for determining end-of-waste criteria for different waste streams (metals, aggregates , compost) was developed, the EU Commission has assigned the JRC_IPTS to work out a proposal for end-of-waste criteria for compost and digestate. The purpose of EOoW criteria is to further encourage recycling in the EU by creating legal certainty and a level playing field as well as removing unnecessary administrative burdens. Preconditions for EoW criteria for certain specified waste are laid down in Article 6 of the WFD (Link: http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ. do?uri=OJ:L:2008:312 : 0003:0003: EN:), In general the material shall cease to be a waste, if it has undergone a recovery, including recycling, operation and complies with specific criteria to be developed in accordance with the following conditions: (a) the substance or object is commonly used for specific purposes; (b) a market or demand exists for such a substance or object;


Biohulladék

3

>

Á lta l á n o s

General

(c) the substance or object fulfils the technical requirements for the specific purposes and meets the existing legislation and standards applicable to products; and (d) the use of the substance or object will not lead to overall adverse environmental or human health impacts. The criteria shall include limit values for pollutants where necessary and shall take into account any possible adverse environmental effects of the substance or object.” Compost fulfils the basic requirements In the first draft report of the JRC-IPTS, which was presented at the workshop in Seville, these general EoW requirements have been checked for compost and digestate. It is stated that composting and digestion are recovery (recycling) operations within the definition of Article 6 of WFD. Their products are used for specific purpose (a): • compost is used as soil improver, organic fertiliser and as mixing compound in growing media; • digestate is primarily used as organic feritliser. A market or demand (b) for compost exists. Also digestate has due to its nutrient level an agronomic value. Standards and technical requirements (C) exist for compost. The European Compost Network has recently established a voluntary Quality Assurance Scheme (ECN-QAS) including product and process requirements for compost, which should be extended for digestate in 2012. Currently some Quality Assurance Schemes for digestate exist on national basis (UK, DE, BE, SE) which need to be harmonised on European level. Sampling and testing methods for compost were developed in the CEN Technical Committee (TC) for soil improvers and growing media as well as in the CEN TC 400 for harmonising methods in the field of sludges, soils and treated bio-wastes. These methods have to been proved for analysing digestate. Composting and digestion have direct and indirect influences on air emissions, greenhouse gas emissions, soil quality and human health (d). Compared to other Municipal Solid Waste (MSW) management options it is stated, that composting and digestion have at the least negative impacts and the most benefits.

Parameter

Value

Minimum organic matter content

20 % in weight

Minimum stability

to be propsed

No content of pathogens

no Salmonella sp. in 50 g sample

Limited content on viable weeds

to be proposed

Limited content of impurities

0,5% for dry matter weight

Zn

400 mg/kg (dry weight)

Cu


Ni

50 mg/kg (dry weight

Cd

1,5 mg/kg (dry weight)

Pb


Hg


Cr


Organic pollutants

currently no proposal

nek a módszereknek a hatékonyságát kell bizonyítani a fermentumok elemzéséhez is. A komposztálás és erjesztés közvetlen és közvetett hatással van a légkibocsátásra, az üvegházhatást okozó gázok kibocsátására, a talajminôségre és az emberi egészségre (d). Más települési szilárd hulladék kezelési megoldásokkal összehasonlítva megállapítható, hogy a komposztálásnak és erjesztésnek van a legkevesebb negatív és legtöbb pozitív hatása.

„A belsô piacon történô

Javasolt komposzt minôségi kritériumok Az elsô jelentéstervezet specifikus kritériumokat tartalmaz a komposztokra nézve (ld. 1. táblázat). Ezek közé tartozik egy minimum szervesanyag-tartalom (20%), stabilitási paraméter, higiéniai szempontok és szennyezôanyagok (idegen anyagok, nehézfémek). Még jelenleg is megbeszélés tárgya, hogy összeállítsanak-e egy negatív vagy pozitív input anyaglistát, biztosítva azt, hogy kizárólag tiszta biológiailag lebomló hulladékok kerüljenek be a folyamatba, amely végén hulladéknak már nem számító komposzt és fermentum keletkezik. A legvitatottabb input anyag a szennyvíziszap és a vegyes települési hulladék. A komposzt és fermentum gyártójának igazolnia kell külsô független teszt alapján, hogy elég nagy a valószínûsége, hogy a vevô számára kiszállított bármely komposztszállítmány

gyen szükség további

Table 1: Proposal for End of Waste criteria for compost

4

Biohulladék


szabad áramlás biztosítása érdekében ki kell dolgozni a komposztokra és fermentumokra vonatkozó szabványokat, valamint azt is, hogy ne letalajellenôrzésekre azokon a területeken, ahol alkalmazásra kerülnek.”

Á lta l á n o s

megfelel legalább a minimum minôségi követelményeknek, és minôsége megegyezik a tulajdonságokban közölttel. Paraméter

Érték

Minimum szervesanyag-tartalom

20 tömeg %

Minimum stabilitás

kidolgozás alatt

Patogén tartalom

0 db Salmonella sp. 50 g mintában

Csírázó képes gyommagvak

kidolgozás alatt

Szennyezôanyag tartalom

0,5% sz.a.

Zn

400 mg/kg (sz.a.)

Cu

100 mg/kg (sz.a.)

Ni

50 mg/kg (sz.a.)

Cd

1,5 mg/kg (sz.a.)

Pb

120 mg/kg (sz.a.)

Hg

1 mg/kg (sz.a.)

Cr

100 mg/kg (sz.a.)

Szerves szennyezôk

jelenleg nincs javaslat

1 . t á b lá z at: Java slat a kom posztok h u l l a d ék st á tu szá n a k m egszûnésére v o n atk o zó k r ité r iu mokra

Javasolt követelmények komposztálási eljáráshoz A termék minôségi kritériumain kívül egy sor minimum követelményre is szükség van. Az elsô jelentéstervezet három lehetséges kezelési idô/hômérséklet összefüggést tartalmaz, amely segítségével biztosítani lehet, hogy a termelt komposzt és fermentum anyagok higiéniailag biztonságosak és stabilak legyenek. A javasolt kezelési idô/hômérséklet összefüggések az alábbiak: ≥ 65 °C 5 napon keresztül ≥ 60 °C 7 napon keresztül ≥ 55 °C 14 napon keresztül Nyilatkozattételi követelmények és minôségbiztosítás szükségesek Ahhoz, hogy komposztokat és a fermentumokat piacra lehessen dobni, egyértelmû terméknyilatkozat szükséges. A nyilatkozatnak útmutatást kell tartalmaznia a biztonságos használatról, alkalmazási ajánlásokkal együtt. Ahhoz, hogy a végfelhasználó bizalmát elnyerjük, további minôségbiztosításra is szükség van. Általában a komposzt és fermentum termelôjének fel kell állítania egy minôségellenôrzési rendszert helyben, majd a kompetens szervekkel vagy a tagállamok akkreditált minôségbiztosítási szervezeteivel külsô auditokat kell végeztetni.

Következô lépések A JRC-IPTS elsô jelentésének konzultációs szakasza 2011. április 25-én zárult le. Ha figyelembe vesszük a JRC-IPTS 2008ban a hulladékstátusz megszûnésérôl írt jelentését, és az ECN jelentését „Az európai komposzttermelésrôl és használatról” valamint azokat a követelményeket, amelyeket az ECN Minôségbiztosítási Programjában (ECN-QAS) fektettek le a komposztokkal összefüggésben, a hulladékstátusz megszûnési (EoW) kritériumainak kidolgozása elôrehaladott fázisban van. A JRC-IPTS örömmel fogad minden információt a fermentumokról annak érdekében, hogy a 2011 szeptemberére várt második jelentésében összefoglalja a rájuk vonatkozó speciális kritériumokat. A második jelentés megbeszélésére a következô munkacsoport találkozón októberben/novemberben kerül majd sor. A munka végsô eredményeként 2012 tavaszára a JRC-ITPS - amennyiben ez lehetséges -, elkészít egy tanulmányt, amely átfogó értékelést tartalmaz majd, valamint mûszaki javaslatokat a komposztok és fermentumok hulladékstátuszának megszûnési kritériumairól. E tanulmány alapján az Európai Bizottság lépéseket javasolhat majd az ellenôrzéssel történô szabályozással összhangban (komitológia). ■ Forrás: ECN News 01/2011, 1-3. oldalak

General

Proposed quality criteria for compost The draft report contains specific criteria for compost (see Table 1). These include a minimum content of organic matter content (20%), a stability parameter, hygienic aspects and pollutants (impurities, heavy metals). Still under discussion is, if a positive or negative list for input materials should be set up to fulfil the requirement that only clean biodegradable wastes are allowed to be used as input materials for the production of end-of-waste compost and digestate. The most contentious input materials are sewage sludge and mixed municipal waste. At least the producer of compost and digestate have to demonstrate by external independent testing, that there is a sufficient high probability that any consignment of compost delivered to a customer complies with the minimum quality requirements and is as good as the properties declared. Proposed process requirements for composting Additionally to the product quality criteria a set of minimum requirements for the process management is necessary. The draft report includes three possible time-temperature profiles to ensure that the produced compost and digestate materials are hygienically safe and the are stabilized: Proposed time-temperature profiles ≥ 65 ° C over a period of 5 days ≥ 60 ° C over a period of 7 days ≥ 55 ° C over a period of 14 days Declaration requirements and quality assurance are necessary To place compost and digestate on the market a clear product declaration is necessary. This declaration should include instructions on their safe use and application recommendations. Further quality assurance is requested to achieve confidence by the enduser. In general, the producer of compost and digestate shall have a quality management system in place which should be audited externally by the competent authorities or by accredited quality assurance organisation by the Member States. Next steps The consultation phase of the first draft report of the JRC-IPTS ends on 25 April 2011. Taken the JRCIPTS report on EoW 2008, the ECN report “Compost production and use in Europe” and the requirements which are laid down in the ECN Quality Assurance Scheme (ECN-QAS) for compost the work on the EoW criteria for compost is well advanced. The JRCIPTS appreciate to receive more data on digestate for including specific criteria for digestate in the second draft report which is expected for September 2011. The second draft report will be discussed at the next TWG meeting in October/November. As a final result of the work the JRC-ITPS will produce, if feasible, a study with a comprehensive assessment and with technical proposals aimed at defining end-of waste criteria for compost and digestate until spring 2012. Based on this study the European Commission may propose measures under the regulatory procedure (“comitology”). Source: ECN News 01/2011, Pages 1-3.


Biohulladék

5

B i o gá z

biogas

Somosné Dr. Nagy, Adrienn Board member of the Hungarian Biogas Association

Biogáz körkép

Biogas panorama 1. Biogas Production in Europe By encouraging the use of renewable energy sources since 1990, the European Union (as they put it themselves) has been working on the implementation of a „far-reaching and successful plan”. As a result of this strategy the annual turnover in Europe of renewable energy has increased to 15 billion Euros (half of global turnover). The sector employs 300,000 people and has significant export activities (1). As we are firmly committed to biogas production, the issue immediately arises: what is the situation in the biogas sector? On 12th March 2008, the European Parliament declared that biogas was a basic energy resource which contributed to sustainable agricultural development, rural development and environmental protection (2). This means that expansion of European biogas production has political support. In 2009 a total of 8346 ktoe biogas was produced in the European Union, 35.9 per cent of which was biogas collected from landfill sites (landfill gas), 12.1 per cent was biogas produced through the digestion of sewage sludge at sewage plants (sewage sludge gas) and 52 per cent came from biogas production for energy production purposes (‘other’ biogas) (3) (Table 1). Table 1: Biogas Production in the European Union in 2009 Country Germany United Kingdom France Italy Holland Spain Austria Czech Republic Belgium Sweden Denmark Poland Greece Finland Ireland Hungary Portugal Slovenia Slovakia Luxembourg Latvia Lithuania Estonia Romania Cyprus EU total

Landfill gas 265.5

Sewage Other sludge gas biogas ktoe 386.7 3561.2

Total 4213.4

1474.4

249.5

0.0

1723.9

442.3 361.8 39.2 140.9 4.9

45.2 5.0 48.9 10.0 18.9

38.7 77.5 179.8 32.9 141.2

526.2 444.3 267.9 183.7 165.1

29.2

33.7

67.0

129.9

44.3 34.5 6.2 35.5 46.3 26.0 23.6 2.8 0.0 8.3 0.8 0.0 6.8 1.3 2.0 0.1 0.0 2996.8

2.1 60.0 20.0 58.0 12.2 15.4 8.1 10.3 0.0 3.0 14.8 0.0 2.7 2.1 0.9 0.7 0.0 1008.4

78.2 14.7 73.4 4.5 0.2 0.0 4.1 17.5 23.8 11.0 0.7 12.3 0.2 1.2 0.0 0.5 0.2 4340.9

124.7 109.2 99.6 98.0 58.7 41.4 35.8 30.7 23.8 22.4 16.3 12.3 9.7 4.7 2.8 1.3 0.2 8346.0

Source: AEBIOM (2009): A Biogas Road Map for Europe.

6

Biohulladék

> S o m o sn é D r. Na g y Adrien n M ag yar Bio g á z Eg yesü l et el n ökség i ta g

1. Biogáz termelés Európában A megújuló energiaforrások termelésének ösztönzésével az Európai Unió saját megfogalmazása szerint „nagy ívû és sikeres terv” megvalósításán dolgozik 1990 óta. Ezzel a döntéssel a megújuló energia EU-n belüli piacának éves forgalma 15 milliárd Euróra növekedett ez idôszak alatt (a világpiac forgalmának a fele), 300.000 embert foglalkoztat, és jelentôs exportot bonyolít le (1). Mi, akik a biogáz termelés elkötelezett hívei vagyunk, persze azonnal feltesszük a kérdést: és mi a helyzet a biogázzal? Az Európai Parlament 2008. március 12-i állásfoglalásában deklarálta,

hogy a biogáz alapvetô energiaforrás, amely hozzájárul a fenntartható mezôgazdasági fejlôdéshez, a vidékfejlesztéshez és a környezetvédelemhez (2). Ezzel a politikai szándék is az európai biogáz termelés lehetôségeinek bôvítése mögé állt. 2009-ben összesen 8346 ktoe biogázt állítottak elô az Európai Unióban, aminek 35,9%-a hulladéklerakókból összegyûjtött biogáz (depóniagáz), 12,1%-a a szennyvíztelepeken a szennyvíziszap rothasztásból keletkezett biogáz (szennyvíziszap-gáz), 52%-a pedig az energiatermelés céljára létesített biogáz termelés (egyéb biogáz) (3) (1. táblázat).

1. Táblázat: B iog á z ter m el és a z E u r ópa i U n iób a n 2009- b en .

ország Németország Egyesült Királyság Franciaország Olaszország Hollandia Spanyolország Ausztria Csehország Belgium Svédország Dánia Lengyelország Görögország Finnország Írország Magyarország Portugália Szlovénia Szlovákia Luxembourg Lettország Litvánia Észtország Románia Ciprus EU összes

depóniagáz 265,5 1474,4 442,3 361,8 39,2 140,9 4,9 29,2 44,3 34,5 6,2 35,5 46,3 26,0 23,6 2,8 0,0 8,3 0,8 0,0 6,8 1,3 2,0 0,1 0,0 2996,8

szennyvíziszap egyéb biogáz gáz ktoe 386,7 3561,2 249,5 0,0 45,2 38,7 5,0 77,5 48,9 179,8 10,0 32,9 18,9 141,2 33,7 67,0 2,1 78,2 60,0 14,7 20,0 73,4 58,0 4,5 12,2 0,2 15,4 0,0 8,1 4,1 10,3 17,5 0,0 23,8 3,0 11,0 14,8 0,7 0,0 12,3 2,7 0,2 2,1 1,2 0,9 0,0 0,7 0,5 0,0 0,2 1008,4 4340,9

Forrás: AEBIOM (2009): A Biogas Road Map for Europe.


összesen 4213,4 1723,9 526,2 444,3 267,9 183,7 165,1 129,9 124,7 109,2 99,6 98,0 58,7 41,4 35,8 30,7 23,8 22,4 16,3 12,3 9,7 4,7 2,8 1,3 0,2 8346,0

B i o gá z

A biogáz termelés szemppontjából Né metország minden értelemben szu perhatalom, továbbá jelentôsnek te kinthetô (a lakossággal arányosan) az osztrák, holland és dán, valamint az utóbbi években a cseh mezôgazdasági biogáz termelés (1. táblázat zöld kiemelés). Néhány országban a biogáz termelés a depóniagázra alapul, mint például az Egyesült Királyság, Franciaország, Olaszország, Spanyolország (1. táblázat narancssárga kiemelés). A biogázt alapvetôen villamos energiatermelésben hasznosítják, azonban növekszik azoknak az országoknak a száma (Svédország, Németország és Hollandia), ahol az érdeklôdés a tisztított biogáz (biometán) földgázhálózat-

ba való közvetlen betáplálása felé fordult (3). Az Európai Unió tagországai a biogáz termelés szempontjából jelentôs kihasználatlan potenciálokkal rendelkeznek. Amennyiben 2020-ra biogáz termelésben hasznosítják a képzôdô állati trágya 35%-át, a biológiailag lebontható hulladékok 40%-át és a mezôgazdasági területek 5%-án termelt növényeket, akkor a termelt biogázból fedezhetô lesz az Európai Unió fölgázfogyasztásának 10%-a. Ez azt jelenti, hogy a 2009-ben termelt 8,3 Mtoe biogázhoz képest a termelés 2020-ra eléri 40Mtoe-t, ezzel a biogáz a bioenergiatermelés 15-25%-át fogja képviselni (4) (2. táblázat).

2 . T á b lá zat: Biog á z p otenciál a m ezôgazdasági term ôter ü l etek és a z á l l ati tr á g ya alapján

Mezôgazdasá- Biogáz gi terület potenciál terület 5%-a 15t/ha termésmennyiség mértékegység 1000 ha Mtoe EU27 108564 23,39

Termelôdô Biogáz Összes biogáz trágya potenciál potenciál Szarvasmarha trágya 35%-a terület %-án és sertés trágya 35%val Mt Mtoe Mtoe 1556,9 6,04 29,43


biogas

As far as biogas production is concerned, Germany is definitely a leading power but there has been considerable (in proportion to population) agricultural biogas production in Austria, Holland, Denmark as well as in the Czech Republic in recent years (Table 1 - green highlight). In some countries like the United Kingdom, France, Italy and Spain, biogas production is based on landfill gas (Table 1 - orange highlight). Biogas is normally utilized for generation of electric energy; however, there are more and more countries (Sweden, Germany and Holland) where the focus is shifting towards directly incorporating the purified biogas (biomethane) into the natural gas grid (3). Member states of the European Union have significant potential for biogas production. By the year 2020 the biogas produced may cover 10 per cent of the European Union natural gas consumption needs — provided that 35 per cent of animal manure, 40 per cent of biodegradable waste and 5 per cent of plants cultivated in agricultural areas are utilized in biogas production. This means that, compared to the 8.3 Mtoe biogas produced in 2009, production will reach 40 Mtoe by 2020 and will account for 15 to 25 per cent of bioenergy production (4) (Table 2). Table 2: Biogas Potential based on Cultivated Agricultural Areas and Animal Manure Agricultural area

Biogas potential

Manure Biogas produced potential

Total biogas potential

1) 5 % land 2) 15t/ha quantity produced

Cattle and pigs

35 % manure used

5% land & 35 % manure

Unit of 1000 ha measure

Mtoe

Mt

Mtoe

Mtoe

EU27

23.39

1556.9

6.04

29.43

108564

Source: AEBIOM (2009): A Biogas Road Map for Europe.

Kelet-Európa lehetôségei a biogáz termelésben jók (3. táblázat), ennek ellené-

re kiemelkedô fejlôdés csak Csehországban és Szlovéniában tapasztalható.

3 . t á b lá z at: 20 2 0 -r a v árható biogáz potenciál Európa or s zá g a ib a n

Ország

Franciaország Németország Lengyelország Spanyolország Románia Olaszország Egyesült Királyság Magyarország Csehország Bulgária Dánia Svédország Írország Görögország

Teljes biogáz potenciál terület 5%-a és a trágya 3%-a alapján Mtoe 5,13 3,43 3,13 3,27 2,05 1,94 1,89 1,06 0,75 0,71 0,68 0,67 0,61 0,59

Ország

Finnország Hollandia Litvánia Ausztria Belgium Szlovákia Portugália Lettország Észtország Ciprus Szlovénia Luxembourg Málta Összesen:

1Mtoe=41,868PJ=11,63TJ Forrás: AEBIOM (2009): A Biogas Road Map for Europe.

Teljes biogáz potenciál terület 5%-a és a trágya 3%-a alapján Mtoe 0,55 0,51 0,45 0,43 0,37 0,33 0,33 0,28 0,14 0,03 0,07 0,02 0,00 29,43

Eastern Europe has good potential for biogas production (see Table 3); however, a significant increase in production has so far only been witnessed in the Czech Republic and Slovenia. Table 3: Expected Biogas Potential for 2020 in European Countries Country

France Germany Poland Spain Romania Italy United Kingdom Hungary Czech Republic Bulgaria Denmark Sweden Ireland Greece Finland Holland Lithuania Austria Belgium Slovakia Portugal Latvia Estonia Cyprus Slovenia Luxembourg Malta Total:

Total biogas potential Based on 5 per cent of the area and 3 per cent of manure Mtoe 5.13 3.43 3.13 3.27 2.05 1.94 1.89 1.06 0.75 0.71 0.68 0.67 0.61 0.59 0.55 0.51 0.45 0.43 0.37 0.33 0.33 0.28 0.14 0.03 0.07 0.02 0.00 29.43

1Mtoe=41,868PJ=11,63TJ Source: AEBIOM (2009): A Biogas Road Map for Europe. 6 . é v f o ly a m 2 . s z á m

Biohulladék

> 7

B i o gá z

biogas

1.1. Facilitating Biogas Production in the European Union In the different member states of the European Union there are different support systems. However, it is clear that all strong biogas sectors are backed by well-developed and well-structured support systems (Table 4). Further experience shows that supporting investments is not enough since the establishment of the plants and facilities is just the first step. The real goal is the ongoing maintenance of energy production. Support for renewable energies is essential as long as the global price of electric energy coming from fossil energy resources does not exceed the production cost of renewable energy production. A comparison of operational support systems shows that feed-in-tariffs are the best for development. As a result, such systems are becoming more and more popular while the significance of green certificates is decreasing. In Austria, for example, following the introduction of feed-in tariffs in 2004, 320 biogas plants were built in two years. In the Czech Republic 40 biogas plants were built as a result of the introduction of the 16 Euro cent/kWh feed-in tariff (between 2008 and 2010). In 2010 the feed-in tariff was then increased to 18Euro cent/kWh as a result of which more intensive development is expected in the Czech Republic (5). Table 4: Feed-in Tariffs in certain Member States of the European Union (Euro cent/kWh) Country

Austria Germany

Sewage sludge gas

Landfill gas

100 kW

Agricultural biogas 500 kW

1000 kW

5.93

4.03

16.93

13.98

12.38

9.4625.46

8.5117.51

22-28

22-28

6.16-7.11

6.11-9

11.6730.67

France

7.5

7.5

9

Italy

18

18

22-28

Spain

7.5

A mûködést támogató rendszerek összehasonlításából kiderül, hogy a kötelezô átvételi rendszerek (feedin tariff) szolgálják hatékonyabban a fejlôdést, ezért egyre inkább ezek a rendszerek terjednek, miközben a zöldbizonyítvány (green certificate) rendszerének jelentôsége csökken. Ausztriában például az átvételi ár rendszerének 2004 évi bevezetését követôen két év alatt 320 biogáz üzem épült. Csehországban a 16 euró cent/kWh kötelezô átvételi ár hatására évente 40 biogáz üzem épült (2008-2010 között), 2010-ben pedig 18euró cent/kWh-ra emelték az átvételi árat, így várható, hogy Csehországban még ütemesebb lesz a fejlôdés (5).

4. táblázat: Á tvétel i á r a k a z E u r ópa i U n ió eg yes ta g á l l a m a ib a n ( eu r ó c en t/kWh )

ország

szennyvíziszap gáz

depónaigáz

Ausztria Németország Franciaország Olaszország Spanyolország Hollandia

5,93 6,16–7,11 7,5 18

4,03 6,11–9 7,5 18

mezôgazdasági biogáz 100 kW 500 kW 1000 kW 16,93 13,98 12,38 11,67–30,67 9,46–25,46 8,51–17,51 9 7,5 22–28 22–28 22–28 10,75–15,89 7,9


10.75-15.89

Holland

7.9

Source: AEBIOM (2009): A Biogas Road Map for Europe. 1.1.1. Differentiation of Feed-in Tariffs In Europe the differentiation of the feed-in tariff system is based on raw materials, plant size, heat-energy utilization and energy efficiency (6). In several countries (A, D, CZ, SK, SLO) there is a significant difference between the feed-in tariff for electrical energy produced in agricultural biogas plants and the price of electrical energy coming from sewage sludge digestion (Table 4). While agricultural biogas plants get at least 12 to 16 Euro cents, sewage sludge plants get 6 to 8 Euro cents. Differentiation based on raw materials also applies to waste utilization and energy plant utilization depending on what kind of motivational goals are considered important in the specific country. The extra price is determined in proportion to feed-in tariffs or is calculated on a cent-based bonus basis with an average value of 2 to 7 Euro cents/kWh. Differentiation based on size is only used in 7 out of the examined 20 countries (6). In general, the rule is that the smaller the plant the higher the feed-in tariff, with a difference of 2 Euro cents/kWh between the categories. Heat-energy utilization is supported mainly in Austria and Germany (A: +2 Euro cents/kWh, D:

8

1.1. A biogáz termelés ösztönzése az Európai Unióban Az Európai Unió országaiban különbözô támogatási rendszerek mûködnek, de jól látható, hogy az erôs biogáz szektorok mindegyike mögött fejlett, jól strukturált támogatási rendszer áll (4. táblázat). További tapasztalat az, hogy maga a beruházási támogatási eszköz nem elegendô, mert nem csak létesítmények létrehozása, hanem az energiatermelés fenntartása is cél. A megújuló energiák támogatásától pedig mindaddig nem lehet eltekinteni, amíg a fosszilis energiahordozókból termelt villamos energia világpiaci ára a megújuló energiatermelés önköltségi szintjét meg nem haladja.

Biohulladék

1.1.1. Átvételi ár differenciálása Az átvételi ár rendszerének differenciálása Európában alapanyag, üzemméret, hôenergia hasznosítás, illetve energiahatékonyság alapján történik (6). Több országban is (A, D, CZ, SK, SLO) jelentôs különbség figyelhetô meg a mezôgazdasági biogáz üzemekben termelt villamos energia átvételi ára és a szennyvíziszap rothasztásból termelt villamos energia ára között (4. táblázat). Míg a mezôgazdasági biogáz üzemek legalább 12-16 euró centet kapnak, addig a szennyvíziszap telepek 6-8 euró centet. Az alapanyagok szerinti differenciálás továbbá kiterjed a hulladékhasznosításra, illetve az energianövény hasznosításra attól függôen, hogy melyik országban milyen ösztönzési célokat tartanak fontosnak. A felár vagy az átvételi ár arányában kerül megállapításra, vagy pedig centben kifejezett bonusz, aminek értéke átlagosan 2-7 euró cent/ kWh. A méret szerinti differenciálás a vizsgált 20 ország közül csak 7-ben ter-


jedt el (6). Általánosságban jellemzô, hogy a minél kisebb az üzemméret, annál magasabb az átvételi ár, a kategóriák közötti különbség 2 euró cent/kWh. A hôenergia hasznosítást fôleg Ausztriában és Németországban ösztönzik (A: +2 euró cent/kWh, D: +3euró cent/ kWh), Szlovéniában is támogatják, de ennek mértéke jelentéktelen, míg Dániában a kapcsoltan termelt hôenergia adómentes. Nagy-Britanniában most dogoznak ki a hôenergia hasznosításra egy teljesen új rendszert (6). A hatékonyság szerinti differenciálás egyedül Franciaországban mûködik 4075% közötti hatékonyság esetén lineáris változással. 2. Biogáz termelés hazánkban Az EU jelentôs biogáz potenciállal rendelkezô tagállamai között van hazánk is (3. táblázat), azonban ennek az adottságnak az okos kihasználása még elôttünk van. A biogáz termelés és annak villamos energia termelésben való hasznosítása az elmúlt évekig elsôsorban

B i o gá z

5 . t á b lá z at: Mû k ö d ô, bioenergiát term elô m ezôgazdaság i b iog á z ü zem ek M a g yar o r sz á g on / Ta ble 5: Operating Bioenergy Produc in g A g r ic u ltu r a l B iog a s P l a n t s in Hu n g a ry

Biogáz üzem / Biogas plant 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

Nyírbátor Kenderes Pálhalma Kaposvár Klárafalva Kecskemét Csengersima Dömsöd Kapuvár Kaposszekcsô Bonyhád Nyírtelek Dombrád Biharnagybajom Bugyi Bicsérd Erdôhát Pusztahencse Jászapáti Hajdúböszörmény Hajdúszovát Ostffyasszonyfa Kemenesmagasi Gyulavár Ikrény

Forrás: MBE / Source: HBA

Beépített villamos teljesítmény, kW Performance, kW 2600 1052 1737 közvetlen biogáz felhasználás 526 330 537 1600 526 836 625 625 625 625 499 637 625 1200 637 637 625 625 625 500 625

biogas

+3Euro cents/kWh). It is also encouraged in Slovenia although not to a great extent, while in Denmark the heat-energy that is a related product is tax-free. In Britain a completely new system is being created for the utilization of heat energy (6). A system of differentiation based on efficiency is used in France only. It changes in proportion to efficiency levels of 40 to 75 per cent. 2. Biogas production in Hungary Hungary is also among those EU countries that have considerable biogas potential (Table 3). However, the clever utilization of this potential is still a task for the future. Biogas production and its utilization for production electrical energy had mainly to do with sewage treatment plants until recent years. Currently, there are 21 sewage treatment plants where gas and electric energy are produced while 20 landfills utilize the gas coming from landfill sites (landfill gas) (7). Before 2003, Hungary did not have any agricultural biogas plants. As a result of the support system which has encouraged investment over the past few years (KIOP – Environment and Infrastructure Operative Programme, KEOP – Environment and Energy Operative Programme, UMVP – New Hungary Rural Development Programme) construction of Hungarian agricultural biogas plants has has now commenced. This year the number of biogas plants that have started production exceeds 20 (Table 5). With one exception these biogas plants create electrical energy from the produced biogas and this energy is sold according to the feed-in tariff system (KÁT). The slow increase in the number of biogas plants has to do with the nature of the support system for

A P i l z e -Na g y Kft. tá jb a illeszkedô biogáz üzem e Kecskem éten / T h e b iog a s pl a n t of P il ze- N a g y Ltd . f its in to th e l a n d s c a pe i n K e csk e mét


Biohulladék

9

B i o gá z

>

biogas

biogas production. The current feed-in tariff system does not differentiate between the types of renewable energies even though there are significant differences in their production prices (Table 6). Table 6: Production Costs of Renewable Energies based on the PYLON study Electric energy production GREEN-X costs

Name of energy production

Volume

Sewage sludge gas

Above 50 kW

27 950

Landfill gas

Above 50 kW

26 230

Agricultural biogas

50.1 kW - 500 kW

43 465

Agricultural biogas

500.1 kW – 1 MW

38 171

Agricultural biogas

1.01 MW – 20 MW

31 213

Wind energy

50.1 kW – 3 MW

30 894

Wind energy

3.01 MW – 20 MW

20 292

[HUF/MWhe]

Source: Proposal for the green-x based modification of the Hungarian feed-in tariff system for the years 2011-12. Volume 2., Pylon Kft. 2011. In 2010, for electrical energy production that is independent of weather conditions the average feed-in tariff was 27.5 HUF (also in the case of production for grid during off-peak periods); that is, the return from sales for 1 m3 of biogas (depending on the efficiency of the plant) was 40-55 HUF for agricultural biogas plants. Table 7 shows the specific costs (HUF/biogas m3) of some conventional biogas raw materials. If the m3 return from sales is compared to the cost of raw materials, it is clear that for the case of certain raw materials it is barely possible to generate an income that is higher than the costs of the raw materials, which means that the use of these raw materials is not profitable. Table 7: The Raw Material Costs of 1 m3 Biogas (agricultural) in the case of different Raw Materials Raw material

Price (t)

Delivery cost (t)

Transformation cost (t)

Volume of biogas produced (m3/t)

price biogas per m3

Maize 1500 waste from HUF tinning factory

1000 HUF

2500 HUF

125

40 HUF

Liquid pig 0 manure

1000 HUF

0

26

38 HUF

Silage maize

2000 HUF

0

190

42 HUF

6000 HUF

BÁCSVÍZ Zrt. s zen n yví zis za p r oth a s ztó l étes í tm én yE / Fa c il ity f or s ewa g e s l u d g e ferm entation at th e pl a n t of BÁCSVÍZ I n c .

szennyvíztisztító telepekhez volt köthetô. Jelenleg 21 szennyvíztelepen termelnek szennyvíziszap-gázt és villamos energiát, míg a szeméttelepek közül 20 helyen hasznosítják a depóniákban keletkezô gázt (depóniagáz) (7). 2003 elôtt Magyarországon nem volt mezôgazdasági biogáz üzem. Az elmúlt évek beruházásokat ösztönzô támogatásainak eredményeként (KIOP, KEOP, UMVP) elkezdôdött hazánkban is a mezôgazdasági biogáz üzemek építése. Idén 20 fölé emelkedett a termelésbe be-

kapcsolódott biogáz üzemek száma (5. táblázat). Ezek a biogáz üzemek egy kivételével a megtermelt biogázból villamos energiát állítanak elô, amit a kötelezô átvételi rendszerben (KÁT) értékesítenek. A mezôgazdasági biogáz üzemek lassú terjedésének oka a biogáz termelés ösztönzési rendszerében keresendô. A jelenleg érvényes kötelezô átvételi rendszer nem különbözteti meg a megújuló energiákat, pedig azok között jelentôs termelési költségkülönbségek vannak (6. táblázat).

* Data shown in the table are approximate figures Based on an optimized legal, economic and supporting environment, if 35 per cent of animal manure and 5 per cent of agricultural land were involved in biogas production, energy production from biogas could increase to 750 MW of built-in performance overthe next 10 to 20 years. To reach this level about 750 biogas plants should be built with a capacity of 3 billion m3 biogas. If biogas is exclusively used in gas engines for the production of electrical energy (as is currently the situation) 21 PJ of electrical energy (6.3 PJ of heat energy when assuming a conversion rate of 30 per cent) can be created from biogas. According to experts from the Hungarian Biogas Association, however, the energy supply objective is to directly use at least half of the produced biogas (for direct in-

10

Biohulladék

6. táblázat: A megújuló energiák termelési költségei a PYLON tanulmány szerint.

Méret

Villamos energia termelés GREEN-X költség [Ft/MWhe]

szennyvíziszap-gáz depóniagáz mezôgazdasági biogáz mezôgazdasági biogáz mezôgazdasági biogáz szélenergia

50 kW felett 50 kW felett 50,1 kW – 500 kW 500,1 kW – 1 MW 1,01 MW – 20 MW 50,1 kW – 3 MW

27 950 26 230 43 465 38 171 31 213 30 894

szélenergia

3,01 MW – 20 MW

20 292

Energiatermelés megnevezése

Forrás: Javaslat a magyarországi kát – kötelezô átvételi tarifa – rendszer green-x alapú átalakítására 2011–12 évre. II. kötet. Pylon Kft. 2011.


B i o gá z

7 . T á b lá zat: 1 m 3 b iog á z ( m ezôgazdasági) alapanyagkölts ég e a kü l ön b özô a l a pan ya g o k ese t é b en

Alapanyag

Ár (t)

Szállítási Átalakítási ktg. ktg. (t) (t)

Biogáz kihozatal (m3/t)

Ár biogáz m3-re számolva

125

40 Ft

Konzervgyári ku1500 Ft korica hulladék

1000 Ft

Sertés hígtrágya

0

1000Ft

0

26

38 Ft

6000 Ft

2000 Ft

0

190

42 Ft

Silókukorica

2500 Ft

* A táblázatban szereplô adatok irányadó jellegûek

Az idôjárástól független megújuló villamos energiatermelésben a 2010-es KÁT átlagár 27,5 Ft volt (a mélyvölgyben is hálózatra termelôk esetében), vagyis az 1 m3 biogázra esô árbevétel (a biogáz üzem hatásfokától függôen) 40-55 Ft közé esett a mezôgazdasági biogáz üzemekben. A 7. táblázat néhány konvencionális biogáz alapanyag fajlagos bekerülési költségét (Ft/biogáz m3) mutatja. Ös�szevetve az 1 m3-re számított árbevételt az alapanyag költséggel, szembetûnô, hogy egyes alapanyagokból alig lehet nagyobb árbevételt elérni, mint maga az alapanyagköltség, vagyis ezekkel az alapanyagokkal nem lehet fenntartható üzemeltetést megvalósítani. Optimális jogi, gazdasági és támogatási környezetet alapul véve, a keletkezô állati trágya 35%-nak és a termôföld

5%-nak biogáz termelésbe való bevonásával, a biogázból történô energiatermelés 10-20 éven belül 750 MW beépítetett teljesítményt érhet el. Ehhez körülbelül 750 biogáz üzem épül fel, amelyek összesen évente 3 milliárd m3 biogázt termelnek. A biogázt kizárólag gázmotorokban villamos energiatermelésre használva (alapul véve a jelen helyzetet) 21 PJ villamos energiát és a keletkezô hô 30%-os hasznosításával 6,3 PJ hôenergiát termelünk a biogázból. A Magyar Biogáz Egyesület szakmai véleménye szerint azonban energiaellátási cél az, hogy a megtermelt biogáz legalább fele közvetlenül kerüljön felhasználásra (közvetlen égetés, biometán, illetve hajtóanyag), így a biogáz ágazat 10,5 PJ villamos energia és 25,5 PJ hôenergia elôállítására lesz

biogas

cineration, biomethane or fuel). This way the biogas sector will be able to produce 10.5 PJ of electrical energy and 25.5 PJ of heat energy. The latter utilization scheme would have considerable advantages from an energy use efficiency perspective as well (8). 3. Waste Utilization The technology of biogas plants use is suitable for processing the biodegradable fraction of municipal and production wastes. The 1999/31/EC directive on landfills prescribes among other things that by the middle of 2016 the biodegradable organic matter fraction that is landfilled with municipal solid waste should be decreased to 35 per cent compared to the base year of 1995 set in the directive. The 2000 Act XLIII on Waste Management contains the recommendations of the EU directive, so in Hungary the biodegradable fraction of landfilled municipal solid waste will have to be decreased. The organic fraction of municipal solid waste is worth disposing of, or utilizing in biogas plants (9), as it is possible to reduce the amount of landfilled waste and also to limit the emission of CO2 while the material left behind after digestion can b returned to the land. Denmark is a good example of this trend as they have set the goal of delivering 100 thousand tons of organic municipal solid waste to existing biogas plants by the year 2004. This trend will probably greatly boost the biogas sector, presenting it with new perspectives and opportunities. 4. Manure Utilization An important advantage of agricultural biogas plants is that not only primary biomass (green plant produced for energy goals) is suitable as raw material for energy production but also agricultural and processing waste, as well as animal manure. As far as climate protection is concerned, the biggest risk factor for agricultural production is from organic

E n e r - G Zrt. d e p ón a ig á z hasznosító kiserôm ûvi telepe Kecs kem éten / S m a l l s ize pl a n t f or l a n d f il l g a s u til izin g of ENER- G I n c. i n K e c s ke mét


Biohulladék

11

B i o gá z

biogas

termôföldekre. Dánia jó példa, hiszen 2004-re azt a célt tûzték ki, hogy 100 ezer tonna települési szilárd szerves hulladékot irányítsanak át a meglévô biogáz üzemekbe. Minden bizonnyal ez az irány a biogáz ágazatnak egy új perspektívát, lendületet biztosít.

manure derived from animal husbandry. Studies show that animal husbandry is responsible for 18 per cent of greenhouse gases; furthermore, 37 per cent of global methane emissions and 64 per cent of ammonia emissions come from this sector (10). Anaerobic digestion does not decrease the nutrient content of organic manures; however, certain features of manure (e.g. hygiene aspects, mineral content and olfactory impacts) are improved significantly. This is why, for the protection of cultivated lands, it is recommended to utilize organic manures for biogas production before they are spread onto arable land. 5. Why is Biogas Important for Hungary? Biogas plants have an important role in waste utilization as the biodegradable fraction of municipal and manufacturing waste can be very well utilized in these plants. While the energy produced during the decomposition of biodegradable waste gets lost and the created gases (CO2 and CH4) enter the atmosphere, biogas plants can treat the incoming organic waste in an environmental and climate friendly way. Biogas is the renewable energy that can be utilized in the most flexible way. On one hand, it can be stored and, on the other hand, if directly burned will produce hot water for heating. When transformed in gas engines electrical and heat energy can be produced. If biogas is purified it can be incorporated directly into the natural gas grid or can be used as fuel. Biogas plants are decentralized energy production centers due to their usually small size (0.5-1 MW). This means that the energy produced is used locally — reducing energetic losses from transportation. It is also important that the raw material supply is connected to the local environment so the impact on roads and the natural environment is lessened. In addition to all the things discussed so far, the main role of biogas plants is to complement and diversify agricultural production. Biogas plants have a significant role to play in the treatment of manure. In a biogas production system the long term sustain-

12

Biohulladék

kierjedt ferm en tl é m ezôg a zd a s á g i hasznosítása / T h e a g r ic u ltu r a l utilization o f th e exh a u s ted f er m en t liquid

képes. Ez utóbbi felhasználási struktúra az energiafelhasználási hatékonyság szempontjából is jelentôs elônyökkel bír (8). 3. Hulladékhasznosítás A biogáz-üzemek technológiája alkalmas arra, hogy a települési és termelési hulladékok biológiailag lebomló frakciója azokban kerüljön feldolgozásra. A hulladéklerakókról szóló 1999/31/EK irányelv többek között azt szorgalmazza, hogy 2016 közepére a települési szilárd hulladék részeként lerakásra kerülô biológiailag lebomló szerves-anyag mennyiséget az irányelvben meghatározott bázisévhez, 1995-höz képest 35 százalékra kell csökkenteni. A hulladékgazdálkodásról szóló 2000. évi XLIII. törvénybe átkerültek az EU irányelvben megfogalmazottak, így hazánkban is csökkenteni kell lerakókba kerülô települési szilárd hulladék biológiailag bontható frakciójának mennyiségét. A települési szilárd hulladék szerves frakcióját bizonyítottan érdemes biogáz-üzemekben ártalmatlanítani, hasznosítani (9), mert amellett, hogy csökkenthetô a lerakott hulladék mennyisége, pozitív hatással van a CO2 kibocsátás visszafogására, miközben a fermentáció után visszamaradó anyag visszakerülhet a


4. Trágyahasznosítás A mezôgazdasági biogáz üzemek egyik fontos elônye, hogy az energiatermelés alapanyaga nemcsak elsôdleges biomassza (energetikai célra termelt zöldnövény) lehet, hanem mezôgazdasági és feldolgozóipari hulladékok valamint állati trágya is felhasználható. A mezôgazdasági termelés klímavédelmi szempontból egyik legnagyobb rizikófaktora az állattartás során keletkezô szerves trágya. Felmérések szerint az állattartás felelôs az üvegházhatású gázkibocsátás 18%-ért, míg a világ metán kibocsátásának 37%-a, az ammónia kibocsátás 64%-a származik ebbôl a termelô tevékenységbôl (10). Az anaerob fermentálással a szerves trágyák tápanyag szolgáltató képessége nem csökken, azonban néhány tulajdonsága (pl: higiéniai paraméterei, ásványi anyag tartalom, szaghatás) jelentôsen javulnak, ezért a termôföldek védelme szempontjából javasolt a szerves trágyák biogáz termelésben való felhasználása a termôföldi elhelyezés elôtt. 5. Miért fontos a biogáz Magyarország számára? A biogáz üzemek fontos szerepet tudnak betölteni a hulladékhasznosításban, hiszen a települési és termelési hulladékok biológiailag lebomló frakcióját a biogáz üzemekben jól lehet hasznosítani. Míg a hulladéklerakókban elhelyezett biológiailag lebontható hulladék lebomlásakor keletkezô energia elvész és a keletkezô gázok (CO2 és CH4) a levegôbe kerülnek, addig a biogáz üzemek a bekerülô szerves anyagot környezetvédelmi és klímavédelmi szempontból elônyösen kezelik. A biogáz a legrugalmasabban hasznosítható megújuló energia. Egyrészt tárolható, másrészt közvetlen elégetésével fûtési melegvíz, gázmotorokban való átalakítással villamos és hôenergia nyerhetô belôle, tisztítást követôen pedig bevezethetô a földgázhálózatba illetve hajtóanyagként hasznosítható.

B i o gá z

A biogáz üzemek a decentralizált energiatermelést szolgálják az aránylag kis üzemméretek által (0,5-1 MW), így a termelt energia helyben felhasználásra kerül, csökkentve az energiaszállítás veszteségeit. Fontos szempont az is, hogy az alapanyaggal való ellátás kizárólag a szûkebb környezetet érinti, ezért nem terheli a közúthálózatot, a természeti környezetet. Mindezek mellett a biogáz üzemeknek legfontosabb szerepe a mezôgazdasági termelés kiegészítésében, diverzifikálásában van. A biogáz üzemek fontos feladatot tudnak ellátni a trágyakezelésben. A mezôgazdasági területek hosszú távú fenntarthatósága is biztosítható a biogáz termelési rendszerben, mert a növénytermesztés során a termôföldbôl kikerülô tápanyagok az anaerob fermentálási végtermék (kierjedt fermentlé) termôföldön való elhelyezésével visszapótlásra kerülnek, ráadásul a növények számára azonnal felvehetô formában. A biogáz villamos energiává alakítása során keletkezô nagy mennyiségû hôenergia a biogáz üzemek mellett mûködô üvegházak, hajtatók fûtésére kiválóan használható. biometán töltôállomás az ÉSZAK ZALAI VÍZ- ÉS CSATORNAMû Zrt.-nél / Bio-methane fuel station at the company seat of Észak Zalai Víz- és Csatornamû Inc.

A mezôgazdasági termelés és biogázgyártás optimális esetben egy kiegyensúlyozott zárt ciklust hoz létre, ahol az egyik folyamat végterméke és hulladéka a másik folyamat kiindulási alapanyagaként szolgál. A biogáz az egyetlen megújuló energia típus, amely teljes mértékben illeszkedik a mezôgazdasági termeléshez, és amely a mezôgazdaság energia önellátását és ezzel a jövôjét képes biztosítani. (1) Zöld könyv: „Európai stratégia az energiaellátás fenntarthatóságáért, versenyképességéért és biztonságáért” COM (2006) 105 (2) A fenntartható mezôgazdaság és a biogáz: Az Európai Parlament 2008. március 12-i állásfoglalása a fenntartható mezôgazdaságról és a biogázról: az uniós elôírások felülvizsgálatának szükségessége (2007/2107(INI), (2009/C 66 E/05) (3) The state of renewable energies in Europe. 10th EurOserv’ER Report. 2010. (4) European Biomas Association (2009): A Biogas Road Map for Europe. (5) Wellinger, A. (2011): EU overview: Comparition of biogas strategies in nREAPs. 4Biomass Transnational Conference on „Biogas – Targets, Potential and Promotion within Central Europe”, Varsó. 2011.04.07 (6) Kovács, A. (2011): A megújuló alapú villamos energia termelés ösztönzése az átvételi árak differenciálásával Európai Uniós tapasztalatok. Farmagas Szakmai Egyeztetô Fórum, Budapest, 2011.03.31. (7) Bódás, S., Kovács, K. (2011): A biogáz jövôje. Magyar Energetika, XVIII. évf. 2: 10-12. (8) Magyar Biogáz Egyesület (2010): Biogáz Zöld Ász Stratégia (9) Hartmann, H., Ahring, B.K. (2005): Anaerobic digestion of the organic fraction of municipal solid waste: Influence of co-digestion with manure. Water Research. 39. 15431552. (10) Holm-Nielsen, J.B., Al Seadi, T., Oleskowicz-Popiel, P. (2009): The future of anaerobic digestion and biogas utilization. Bioresource Technology. 100. 5478-5484. ■

biogas

ability of agricultural areas is also ensured since the nutrients that are taken out of the ground through plant cultivation re-enter the soil when the anaerobic digested final product (fermented digested liquid) is applied to the ground in a form that is immediately available to the plants. The large amount of heat energy produced when biogas is turned into electrical energy is ideal for heating biogas plants and nearby greenhouses and sprouting houses. In an optimal situation agricultural production and biogas production create a balanced, closed cycle, in which the final product and waste of a process is used as the raw material for another process. Biogas is the only type of renewable energy type that completely harmonizes with agricultural production and ensures a secure energy supply for the agriculture sector. Biogas is thus a fuel with a future. (1) Green Book: ’European Strategy for the Sustainability, Competitiveness and Safety of Energy Supply’ COM (2006) 105 (2) Sustainable agriculture and biogas: European Parliament declaration of 12th March 2008 on sustainable agriculture and biogas: a review of Union regulations is necessary (2007/2107(INI), (2009/C 66 E/05) (3) The state of renewable energies in Europe. 10th EurOserv’ER Report. 2010. (4) European Biomas Association (2009): A Biogas Road Map for Europe. (5) Wellinger, A. (2011): EU overview: Comparison of biogas strategies in nREAPs. 4Biomass Transnational Conference on „Biogas – Targets, Potential and Promotion within Central Europe”, Varsó. 2011.04.07 (6) Kovács, A. (2011): A megújuló alapú villamos energia termelés ösztönzése az átvételi árak differenciálásával Európai Uniós tapasztalatok.(The Motivation of Renewable Electric Energy with a Differentiation of Feed-in Tariffs – European Union Experience) Farmagas Szakmai Egyeztetô Fórum (Farmagas Experts’ Forum), Budapest, 2011.03.31. (7) Bódás, S., Kovács, K. (2011): A biogáz jövôje. (Future of Biogas) Magyar Energetika, XVIII. évf. 2: 10-12. (8) Magyar Biogáz Egyesület (Hungarian Biogas Association) (2010): Biogáz Zöld Ász Stratégia (Biogas Green Ace Strategy) (9) Hartmann, H., Ahring, B.K. (2005): Anaerobic digestion of the organic fraction of municipal solid waste: Influence of co-digestion with manure. Water Research. 39. 1543-1552. (10) Holm-Nielsen, J.B., Al Seadi, T., OleskowiczPopiel, P. (2009): The future of anaerobic digestion and biogas utilization. Bioresource Technology. 100. 5478-5484.


Biohulladék

13

n e m z e t kö z i

International

> Gu ly á s Mik l ós P h D h a ll g at ó Sz e n t Is t v á n E g y e t e m , K ö r n y e z e ttud o m á n yi D o kto ri I sko l a , Ta l a j ta n i é s A g r o k é m i a i Ta ns z é k , Gödöl l ô

Az anaerob erjesztés jövôje Európában

– nemzetközi szakmai konferencia Dublinban A Magyar Minôségi Komposzt Társaság tagjaként lehetôséget kaptam, hogy részt vegyek a 2011. február 24–25. között megrendezett, „Anaerob erjesztés jövôje Európában” elnevezésû konferencián, az írországi Dublinban. A rendezvény ECN (European Compost Network), a Cré (Composting & Anaerobic Digestion Association of Ireland), az European Biogas Association és az Irish Bioenergy Association közös szervezésében került lebonyolításra az ír fôvárosban.

14

Biohulladék


A konferenciát megelôzô napon, az ECN tartotta meg éves közgyûlésével egybekötött tisztújító választmányát. Az idei közgyûlés több szempontból is különlegesnek, érdekesnek ígérkezett, egyrészt a nagy számú, részben új résztvevônek, illetve az új alapszabály és tisztújítás megvitatásának köszönhetôen. A köszöntô után rövid bemutatkozás történt a résztvevôk részérôl. A napirendi pontokban foglaltaknak megfelelôen, meghallgattuk a beszámolókat az elvégzett munkákról, a pénzügyi beszámolót. Ratifikálásra került az új szerkezeti felépítés, az alapszabály, a kitûzött célok. Rövid egyeztetést követôen néhány változtatással a tagdíjak összegét is elfogadták. Meghallgattuk az öt munkacsoport beszámolóját. Megállapodás született, hogy minden munkacsoport tovább dolgozik a feladatain és évente egyszer egy személyes találkozó keretében beszélik meg a teendôket. Aloys Oechtering (BGK) lett az ECN új választott elnöke. Az ügyvezetô igazgatók közül Stefanie Siebert a kommunikációért és minôségbiztosításért, Josef Barth pedig az európai politikáért lett felelôs. A javasolt bizottsági tagokat egyöntetû igen szavazattal minden küldött elfogadta. Tagok: Florian Amlinger (A), Aloys Oechtering (D), Morten Brogger (DK),

n e m z e t kö z i

International

Gulyás, Miklós PhD student, Szent István University, Environmental Sciences PhD School, Department of Soil Science and Agrochemistry, Gödöllő, Hungary

The Future of Anaerobic Digestion in Europe –International Professional Conference in Dublin As a member of the Hungarian Quality Compost Association I participated in the ’Future of Anaerobic Digestion in Europe’ conference in the Irish capital of Dublin on 24th-25th February 2011. The event was organized by ECN (The European Compost Network), Cré (The Composting & Anaerobic Digestion Association of Ireland), The European Biogas Association and The Irish Bioenergy Association in an elegant hotel in Dublin.

R é g i - ú j ECN b izot t sá g i tagok / Old and New ECN Board M em b er s

Mait Kriipsalu (EE), Enzo Favoino (IT), John van Haeff (NL), és Dr. Jane Gilbert (UK). További két új taggal is bôvült a tagok létszáma: Jean-Luc Martel (FR) és Henrik Lystad (NO). A 2010-ben bevezetett új minô ségbiztosítási rendszert (ECN-QAS) ez idáig három országban sikerült bevezetni: Ausztriában, Németországban és Belgiumban. Utóbbiak a rendezvény keretében vehették át az elismerô nyilatkozatot. Az ECN javítani szeretne a kommunikáción, ennek tükrében, a közeljövôben megújul a honlap, és körülbelül kéthavonta közzéteszik az aktuális, új információkat. A február 24–25. között lezajlott „Anaerob erjesztés jövôje Európában” elnevezésû konferencia több mint 300 résztvevô jelenlétével kezdte meg ülését. Európa szinte minden országából érkeztek elôadók, résztvevôk. Tengerentúlról is megtisztelték a rendezvényt, így az USA-ból és Kanadából is voltak delegáltak. A cégek képviselôi mellett jelentôs számban jelentek meg farmerek, hivatali személyek és egyetemi képviselôk. Az egész napos elôadássorozatot David McDonnell (Cré) és Dr. Jane Gilbert (ECN) nyitóbeszéde kezdte. Felhívták a figyelmet néhány igazán fontos problémára. Jelenleg 115 millió

tonna szerves hulladék keletkezik az Európai Unióban, melynek csupán csak a negyede a potenciálisan hasznosított hulladék. A biogázüzemekben jelentôs mennyiségû CO2 takarítható meg, a fermentációs maradék pedig tápanyagot szolgáltat a növénytermesztésnek. Mivel egy viszonylag új technológiáról van szó, így fontos a folyamat és gázkihozatal optimalizálása, a költségek csökkentése. Kiemelt cél a fermentumok minôségének és felhasználásának javítása, mindezek megvalósításához további kísérletekre van szükség. Dr. Bruno Mattheeuws a települési szilárd hulladékok szerves frakciójának anaerob kezelésérôl tartott igen érdekes elôadást, rengeteg szemléltetô grafikonnal. Elmondta, hogy az elmúlt 20 évben közel kettôszáz üzem épült a hulladékok hasznosítására, ezzel körülbelül 6 millió t/év kapacitást sikerült elérni. Dr. Arthur Wellinger elôadásában bemutatta a jelenlegi európai helyzetet országonként, illetve beszélt a lehetséges célokról, törekvésekrôl. Több felszólaló dicsérte és példaként hozta fel Csehországot, ahol jelentôsen fellendült a biogáz szektor. Dr. Jan Habart prezentációjából részletesen is megismerkedhettük a cseh körülményekkel. Angelika Blom és Henrik Lystad a fermentumok minôségi

The day before the conference I attended ECN’s annual meeting and officer election ceremony. I represented Hungary and the Hungarian Quality Compost Association. This honorable task meant some responsibility and preparation, as I had no former knowledge of the structure and organization of ECN. This year’s annual meeting was expected to be special and interesting for different reasons. On one hand, for the large number of participants – many of them new – and on the other hand, for the expected discussion of the new basic rules and the election of officers. After the welcome talk participants gave short introductions. The next point of the agenda was a report on the work carried out and this was followed by a presentation on financing of the organization. Then the new corporate structure, the basic rules and objectives were accepted. Following a short negotiation and some modifications the modified membership fee was also accepted. Then we went on to listen to the reports of the five work groups. An agreement was made that each work group would continue their work and once a year they would discuss their tasks at face-to-face meetings. Aloys Oechteringet (BGK) became the newly-elected chairman of ECN. As far as executive directors are concerned, Stefanie Siebert is now responsible for communication and quality assurance and Josef Barth for European policy. The nominated board members were elected unanimously. The members are: Florian Amlinger (A), Aloys Oechtering (D), Morten Brogger (DK), Mait Kriipsalu (EE), Enzo Favoino (IT), John van Haeff (NL) and Dr. Jane Gilbert (UK). There are two new members: Jean-Luc Martel (FR) and Henrik Lystad (NO). The new quality assurance system (ECN-QAS) set up in 2010 has been introduced in three countries so far: Austria, Germany and Belgium. These national


Biohulladék

15

>

n e m z e t kö z i

>

International

members were presented with a special certificate at the event. ECN aims to improve communication and in order to achieve this goal their website will be renewed and about every two months the latest, upto-date information will be made available. The conference, ’Future of Anaerobic Digestion in Europe’, held on the 24th-25th February had over 300 participants. Presenters and representatives arrived from almost all the countries of Europe. There were even delegates from overseas; that is, from the US and Canada. In addition to company representatives there were several farmers, officials and university delegates. The one-day-long presentation series started with a welcome talk from David McDonnel (Cré) and Dr. Jane Gilbert (ECN). They welcomed the large audience and highlighted a few really important problems. Currently, 115 million tons of organic waste is produced in the European Union ― only about a quarter of which is potentially recycled. In biogas plants, significant amounts of CO2 can be saved while the digestate remains provide nutrients for plant cultivation. Since this is a relatively new technology, the optimization of processes and gas production, as well as potential for cutting of costs are quite significant. It is important to increase the quality and use of digestates. To achieve these goals further experiments are needed. Dr. Bruno Mattheeuws gave a very interesting talk on the anaerobic treatment of the organic fraction of municipal solid waste, using a lot of visuals and graphs. He said that over the past 20 years nearly two hundred plants have been built to recycle waste and, as a result, a capacity of 6 million tons/year had been reached. In his presentation Dr. Arthur Wellinger described the current European scene, country by country. He also discussed potential aims and goals. A number of presenters praised the Czech Republic and referred to the country as a good example to follow (the biogas sector has grown significantly there). Dr. Jan Habart gave us a detailed introduction to the Czech situation. Angelika Blom and Henrik Lystad spoke about the quality requirements of digestates, which is perhaps one of the most important issues in this area. In Europe there is no standardized regulation for digestates so introduction of a proper quality assurance system would be beneficial for the sector. As an option, the system utilized for composts (ECNQAS) was referred to as a solution. Conor McGovern gave a very interesting talk on the uses and advantages of digestates in Ireland. During the breaks between the presentations, in the exhibition area participants could have a look at the different offerings from companies and could learn about the latest product developments. There were a great number of well-known companies offering complete technological solutions as well as smaller ones producing pumps, grinders, mixers and other equipment used in the waste management sector. The professional conversations between participants are perhaps the greatest advantage of such conferences. Personal meetings and discussions about experiences and problems raise more and more questions which encourage the growth of this sector.

16

Biohulladék

„Jelenleg 115 millió tonna szerves hulladék keletkezik az Európai Unióban, melynek csupán csak a negyede a potenciálisan hasznosított hulladék.”


D r . J a n e G il b ert n yitób es zéd e / W el c o m e s peec h of D r . J a n e G il b ert

követelményeirôl beszélt, talán az egyeik legfontosabb kérdésrôl a témában. Európában nincsen egységes szabályozás az erjesztési maradékkal kapcsolatban, így egy megfelelô minôségbiztosítási rendszer elônyös lenne az ágazat számára. Lehetôségként felmerült, hogy a komposztoknál alkalmazott rendszer (ECN-QAS) alkalmas lehet ennek a problémának az orvoslására is. Conor McGovern az írországi fermentumok felhasználásáról, és annak elônyeirôl tartott igen érdekes beszámolót. Az elôadások közötti szünetekben a kiállítói standokon érdeklôdhettek a résztvevôk a cégek kínálta lehetôségek rôl, tájékozódhattak a legújabb fejlesz tésekrôl. A nagynevû komplett techno lógiát kínáló cégek mellett a kisebb szivattyúkat, darálókat, keverôket, és más hulladékgazdálkodásban alkalmazott technológiákat gyártó cégek is szép számban jelen voltak. A résztvevôk közötti szakmai diskurzus talán a legnagyobb elônye az ehhez hasonló konferenciáknak. A személyes találkozás, a tapasztalatok és problémák megbeszélése során újabb és újabb érdekes kérdések merülnek fel, amelyek segítik ennek az ágazatnak a fellendülését. ■

tud o m á n y o s m e l l é k l e t

S c i e n ti f i c s e c t i o n

Szénhidrogén bontó mikroorganizmusok izolálása olajipari szennyvízbôl biodegradációs célokra Farkas Milán SZIE MKK, Környezet- és Tájgazdálkodási Intézet, Környezetvédelmi és Környezetbiztonsági Tanszék Szent István Egyetem, MKK-KTI, Környezetgazdálkodási Agrármérnök MSc Veres Péter Gábor SZIE MKK, Környezet- és Tájgazdálkodási Intézet, Környezetvédelmi és Környezetbiztonsági Tanszék Szent István Egyetem, tanszéki mérnök

Bevezetés Napjainkban a fosszilis energiahordozók – kôolaj, földgáz, kôszén – jelentik a legfontosabb energiaforrást az emberiség számára. A világ energiatermelésében és fogyasztásában a fosszilis energiahordozók (kôolaj, földgáz, kôszén) közel 80%os szerepet játszanak. Ennek több mint fele a kôolaj égetésébôl származó energia. A British Petrol adatai alapján a világ évi kôolaj termelése 2009-ben kb. 3800 milliárd tonna volt. Az energiaipari szerepük mellett a kôolaj származékok széles felhasználási körrel (pl. festék-, mûanyaggyártás) rendelkeznek, használatuk az egész világon elterjedt. Az ásványolaj termékek feldolgozása, szállítása, tárolása és használata során bekövetkezô technológiai hibák, emberi mulasztások, anyagfáradások révén az általuk okozott szennyezések megjelenésével szinte mindenhol számolnunk kell. A kôolaj jó néhány olyan vegyületet tartalmaz amelyek károsak az emberi egészségre, egyes vegyületei karcinogén1, teratogén2 és mutagén3 hatásúak lehetnek. A talajba kerülve terméketlenné tehetik azt, illetve a gravitációs erô hatására elérhetik a talajvíztáblát, és a talajvízzel együtt mozogva horizontálisan igen nagy távolságokra képesek eljutni, elszennyezve az addig szennyezetlen területeket. Az olajszennyezôk természetes lebomlása rendkívül összetett kémiai tulajdonságainál fogva igen lassan megy végbe, mégis az ilyen szennyezések felszámolására az egyik lehetséges és leginkább természetközeli módszer a szen�nyezett környezeti elemek biológiai úton történô tisztítása, azaz a bioremediáció. Az Amerikai Környezetvédelmi Hivatal (EPA – Environmental Protection Agency) például minden olyan esetben, amelyben csak lehetséges, a biológiai módszerek alkalmazását részesíti elônyben az egyéb eljárásokkal (termikus, fizikai-kémiai stb.) szemben (Szoboszlay et al., 2002). A biodegradációs eljárások elônye, hogy a felszín minimális bolygatásával járnak (csekély a veszélye más közegek elszennyezésének), nagy kiterjedésû területekre is alkalmazhatóak, költségük viszonylag alacsony (nincs kitermelés, szállítás, sôt a technológiai megoldások is lehetnek költségkímélôek), a talaj élôvilágával kíméletesek. Míg a szennyezett talajok fizikai-, illetve kémiai tisztítása köbméterenként 7-800 dollárba is kerülhet, ugyanilyen mennyiségû talaj mikrobákkal történô rekultiválása 2-300 dollár körül mozog (Tóth – Táncsics, 2009). A szénhidrogén bontási képesség széles körben elterjedt a mikroszervezetek között. Több különbözô baktérium és gombacsoport is rendelkezik ezzel a tulajdonsággal. Atlas (1981) 22 baktérium, egy alga és 14 gomba nemzetséget említ, amelyeket fôként vízi környezetbôl izoláltak. Az általuk említett legjelentôsebb szénhidrogén bontó taxonok: Acinetobacter, Achromobacter, Arthrobacter, Micrococcus, Nocardia, Pseudomonas, Vibrio, Brevibacterium, Corynebacterium, Flavobacterium, Candida, Rhodotorula és Sporobolomyces. Mueller és munkatársai (1997) a Corynebacterium, Pseudomonas és Vibrio, nemzettségeken túl a Sphingomonas, Burkholderia, Rhodococcus, Myco bacterium, Comamonas nemzettségek egyes tagjait, mint poliaromás szén hidrogének (PAH) bontására képes mikróbákat írja le. A legfontosabb szénhidrogén bontó taxonok között azonban számos obligát és fakultatív patogén baktériumfaj található, például a Mikroorganizmusok és Sejtkultúrák Német Gyûjteménye (DSMZ – Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH) internetes adatbázisában csak az Acinetobacter nemzetség 22 fajából 13 patogén (www.dsmz.de). Éppen ezért a faji szinten azonosítatlan mikrobatörzsekkel történô kármentesítés környezeti kockázatot rejthet. 1 Rákkeltô hatású anyagok. 2 Születési rendellenességet okozó anyagok. 3 Genetikai állományban mutációkat okozó vegyületek.

Egyik mikroorganizmus sem képes a szennyezô anyagok teljes spektrumának bontására, egyes taxonok az alifás, míg mások az aromás szerkezetû szénhidrogéneket degradálják nagyobb mértékben, ezért a kármentesítés esetén lényeges a szennyezés és az annak lebontására kijuttatott baktériumok tulajdonságainak részletes ismerete. A legjobb bontási hatásfokot akkor érhetjük el a tudatos talajoltás (bioaugmentáció) esetén, ha az alkalmazott mikroszervezetek bontási spektruma lefedi az eliminálni kívánt szennyezô anyagok összetételét. A szénhidrogénekkel szennyezett területek kármentesítése történhet a kárhelyrôl izolált és identifikált vagy laboratóriumi törzsgyûjteménybôl származó mikroorganizmusokkal egyaránt. Fentiek fényében a törzsek bontási képességén túl ismernünk kell a használni kívánt baktériumok egyéb fontos tulajdonságait is, többek között azok patogenitását. Az oltóanyag használat szempontjából ezen felül lényeges lehet a törzsek hômérséklet-, pH optimumának, toxikus anyagokkal (pl. nehézfémekkel) szembeni toleranciájának ismerete (Piotrowski és Cunningham, 1996; Korda et al., 1997). Mesterséges beavatkozással elérhetô az optimális bontáshoz szükséges feltételek megteremtése. A szénhidrogének aerob bontása az anaerob-nál jobb hatásfokkal hajtható végre. A beavatkozás során tehát a lebontás kezdeti lépéseiben kulcsszerepet játszó oxigenáz enzimek molekuláris oxigénigényét ki kell elégíteni, vagyis a bioremediáció során az aerob feltételek megteremtése kulcsfontosságú lehet (Tóth – Táncsics, 2009). A biodegradációnak teljes és részleges formáit különböztetjük meg, az elôbbi folyamán a szerves vegyületekbôl, a mineralizációs folyamatok során, széndioxid és víz keletkezik, míg az utóbbiban rendkívül sok és változatos vegyület alakulhat ki. A részleges biodegradáció bekövetkezhet az átalakítást végzô enzimrendszer valamely tagjának hiányából, vagy azért, mert a környezeti feltételek nem felelnek meg/nem optimálisak a lebontó szervezetek számára, így részlegesen oxidált közti termékek keletkezhetnek. Más esetekben a sejt bioszintetikus folyamatai révén a kiindulási vegyületeknél komplexebb és sok esetben toxikusabb anyagok jöhetnek létre. Ezek a környezetbe, vagy az emberi szervezetbe kerülve akár veszélyesebbek is lehetnek, mint a degradálni kívánt szennyezô anyagok (Maier, 2000). Az in situ remediáció (helyszínen végzett kármentesítés) során estelegesen kialakuló veszélyes köztitermékek, valamint a maradék szennyezettség egészségügyi és környezeti kockázatot jelenthetnek (Szoboszlay et al., 2002). Módszerek – Eredmények Kutatásunk céljául olyan, szénhidrogének bontására képes mikroorganizmusok izolálását tûztük ki, melyek a késôbbiekben biodegradációs eljárásokban alkalmazhatóak. Az alkalmazhatóság és így a kutatásunk alapvetô követelménye az volt, hogy kizárjuk az esetleges humán egészségügyi kockázatot jelentô mikrobákat, valamint, hogy megismerjük az adott mikroorganizmus bontási képességét. Hipotézisünk szerint a kôolaj és azok származékaival szennyezett közegekben nagyobb számban fordulhatnak elô ilyen, a szénhidrogén vegyületek bontására képes mikroszervezetek. Ennek megfelelôen a mintavétel három hazai kôolajfinomító tisztított ipari szennyvízébôl és biológiai szennyvíztisztításból származó iszapjából történt, területenként három, közel azonos (téli-ôszi-nyári) mintavételi idôpontban. A mintavételezést arra akkreditált személyzet végezte, a mintavételezéshez szükséges eszközökkel, és a szabványokban (MSZ ISO 5667-10:1995, MSZ EN ISO 5667-1:2007, MSZ EN ISO 5667-13:2000) leírtak betartásával. A minták mikrobiológiai vizsgálatát a Szent István Egyetem Környezetvédelmi- és Környezetbiztonsági Tanszékén és a Környezetipari Regionális Egyetemi


Biohulladék

17

tudományos melléklet

Scientific section

Tudásközpontban végeztük. A szénhidrogén bontó mikroszervezetek izolálása céljából, elsô lépésben, a környezeti mintákban jelenlevô baktériumtörzseken elôszelekciót alkalmaztunk. A mintákból 10-10 ml-t pipettáztunk 100 ml OIR III tápoldatba (Szoboszlay et al, 2004), mely egyedüli szénforrásként 2 ml gázolajkôolaj keverékét tartalmazott, így biztosítva azt, hogy csak a szénhidrogénekkel szemben toleráns, vagy bontó mikrobák szaporodjanak fel a táptalajban. A 72 órás 20 ºC-on történô olajos rázatás során kialakult szubmerz tenyészetbôl hígítási sorokat, majd natív TGE-5 agarra (Szabó et al, 2011) lemezöntést készítettünk az összes sejtszám megállapítása érdekében (MPN módszer). Ugyanezt a vizsgálatot elvégeztük a mintákon a szelektív OIR-III helyett TGE5 táplevesben is, hogy megállapítsuk, hogy az olajos rázatás mennyiben befolyásolja az összcsíraszám értékeket (I. táblázat). A milliliterenkénti sejtszámok eltérését az I. táblázat foglalja össze: A kezeletlen és az elôszelektált szennyvíz minták CFU ml-1 értékei Finomító I.

Finomító II.

Mintavétel idôpontja

Finomító III.

Táptalajok TGE-5

OIR-III

TGE-5

OIR-III

TGE-5

OIR-III

2008.09.24 – 11. 19

1*105

1,75* 109

1,89*105

1,16 * 109

3,81*105

1,24* 109

2009.01.21 – 03.04

4,34*104

9,91*106

9,946*104 1,265*107

9,03*103

7,52*104

2009.05.28 – 09.08

4

7

5

6,29*108

1,31*10

2,57*10

4,82*10

4

4,85*10

7

1,69*10 -1

A kezeletlen és az elôszelektált szennyvíz iszap minták CFU ml értékei Finomító I.

Finomító II.

Mintavétel idôpontja

Finomító III.

Táptalajok TGE-5

OIR-III

TGE-5

OIR-III

TGE-5

OIR-III

1,43*105

2,39 * 108

2,25*105

5,12 * 108

2,66*105

1,73 * 109

2009.01.21 – 03.04

8,46*104

2,06*107

1,273*105 5,723*107 1,169*105

1,29*108

2009.05.28 – 09.08

3,413*104

7,21*106

3,65*105

3,349*106

2008.09.24 – 11. 19

6,12*108

1,91*105

A sejtszám eredményekbôl látható, hogy az elôszelekció nélküli lemezöntések esetében az elsô, második illetve a harmadik finomítónál tapasztalt összes élô sejtszám értékek 104-105- en, míg az OIR III tápoldatos elôszelekció után 108–109 nagyságrendben alakultak, vagyis sikerült felszaporítani a szénhidrogének hasznosítására képes mikroszervezeteket. A morfológiailag (szín, alak alapján) elkülöníthetô baktérium telepeket két egymást követô tisztító szélesztéssel izoláltuk és mikroszkópos vizsgálattal ellenôriztük homogenitásukat. A tiszta tenyészeteket egyedi azonosító jelzéssel láttuk el. Az olajos az OIR III tápoldatból, az elôszelekciót követôen 85 baktériumtörzset izoláltunk. Az elsô finomítóból 24, a másodikból 25, míg a harmadikból 36 tenyészetet hoztunk létre, melyeket 16S rDNS részleges szekvencia analízissel (519 reverse primer használatával) faji szinten identifikáltunk. Ezen primer használatának segítségével meghatározható a riboszómális DNS legvariábilisabb régiója, amely az esetek nagy többségében elegendô a faj szintû azonosításhoz. A szekvenálás eredményeként kapott nukleotid sorrendeket Mega 4 szoftverrel értékeltük ki, amely lehetôvé tette a kapott bázissorrendek összehasonlítását a NCBI (National Center for Biotechnology Information) nemzetközi on-line adatbázisban megtalálható, elôzôleg már meghatározott szekvenciájú fajokkal. Az izolátumok 16S rDNS szekvenciáik alapján 22 nemzetségbe tartoznak és 39 különbözô faj képviselôi, melyeket a II. táblázatban tüntettünk fel. Az identifikációt követôen, ki kellet zárnunk azokat a törzseket, melyek humán-egészségügyi, illetve környezeti kockázattal rendelkeznek (patogének). A DSMZ elôírásai alapján az identifikált fajokat rizikócsoportokba soroltuk. A DSMZ adatbázisa alapján 39-bôl 16 fajnak (a nemzetség-sp. szinten identifikált törzseket nem számítva) van környezeti, illetve humán-egészségügyi kockázata (2-es rizikócsoport).

1. táblázat – Finomítói szennyvizek összcsíraszáma TGE-5 folyékony tápagaron elôszelekció nélkül, illetve OIR III tápoldatos elôszelekció után Az általunk identifikált baktériumfajok (szürke háttérrel kiemelve a 2. rizikócsoportba tartozó mikroszervezetek) Pseudomonas fluorescens (2)

Achromobacter xylosoxidans (2)

Enterobacter amnigenus (1)

Acinetobacter baumannii (2)

Enterobacter asburiae (1)

Pseudomonas jessenii (1)

Acinetobacter calcoaceticus (2)

Enterobacter hormaechei (1)

Pseudomonas monteilii (2)

Acinetobacter sp. (1)

Enterobacter sp. (1)

Pseudomonas nitroreducens (5)

Acinetobacter venetianus (2)

Klebsiella oxytoca (3)

Pseudomonas panipatensis (2)

Acinetobacter vonnsonii (1)

Klebsiella pneumoniae (1)

Pseudomonas putida (5)

Agromyces italicus (1)

Klebsiella sp. (3)

Pseudomonas trivialis (1)

Bacillus cereus (1)

Leucobacter iarius (3)

Pseudomonas veronii (1)

Caulobacter crescentus (1)

Microbacterium oxydans (4)

Raoultella ornithinolytica (1)

Chryseobacterium sp. (1)

Micrococcus luteus (1)

Raoultella terrigena (2)

Citrobacter freundii (1)

Novosphingobium resinovorum (1)

Sphingomonas bosoensis (1)

Comamonas testosteroni (1)

Ochrobactrum tritici (1)

Stenotrophomonas acidaminiphila (1)

Cupriavidus basilensis (1)

Pandoraea pnomenusa (4)

Stenotrophomonas maltophilia (8)

Dyella ginsengisoli (1)

Pseudomonas aeruginosa (4)

Enterobacter aerogenes (3)

Pseudomonas azelaica (1)

2. táblázat – Finomítói szennyvizekbôl és szennyvíziszapból izolált és identifikált baktériumfajok rizikócsoportok szerinti besorolása, zárójelben a mintákból izolált törzsek számával (A fakultatív patogén mikroszervezetek szürke háttérrel kiemelten szerepelnek)

A bontó mikroszervezetek közül egy Chryseobacterium sp. (TN4) törzs esetében az NCBI nemzetközi, molekuláris biológiai adatbázissal való egyezés csak 97%os volt, ezért a szekvenciaanalízist a teljes 16S rDNS szakaszra elvégeztük. A 27 forward, 519 forward és 1492 reverse primerek használatával sikerült 1375 bázispárt meghatároznunk. Ez a szekvencia sorrend az adatbázis szerint egy bázis híján egyezôséget mutat egy Chryseobacterium sp. CI06.- jelû törzzsel, amelyet viszont faj szinten még nem írtak le. Vagyis ez új faj jelöltnek tekinthetô, aminek leírásához további vizsgálatok szükségesek. A mikrobagyûjteményünk tagjai, ahogy a fentiekben említettük összesen 22 nemzetségbe sorolhatóak, ezekbôl az Acinetobacter, Klebsiella, Pseudomonas, Stenotrophomonas nemzetségek képviselôit minden mintavételi területen ki tudtuk mutatni. Ez nem meglepô, hiszen ezen nemzetségek szénhidrogén bontó képessége régóta ismert, a Pseudomonas és az Acinetobacter genuszok képviselôit, tipikus szénhidrogén bontására képes mikroszervezetként tartják számon (Mandri és Lin, 2007; Van Hamme et al., 2003). A humán egészségügyi kockázatot nem jelentô (nem patogén) törzsek szén-

18

Biohulladék


hidrogén bontó képességét gravimetriás módszerrel, a fent bemutatott OIR III- tápoldatban rázatott tenyészetbôl végeztük. A 16S rDNS szekvencia analízis valamint ez alapján a környezeti, egészségügyi kockázat szempontjából 23faj lehet alkalmas biodegradációs célokra. Egy baktérium faj egyes törzsei között is különbség lehet, többek között az eltérô környezeti feltételekhez történô adaptálódás miatt. Vizsgálatainkban az azonos területrôl származó mintákból a különbözô fajú baktériumtörzsek egy-egy reprezentánsát vizsgáltunk, végül a három finomítói szennyvízmintából 29 törzset minôsítettünk bontási képességük alapján. Az elsô gravimetriás mérés után a 35% felett bontó baktériumokkal a vizsgálatot még kétszer megismételtük. Méréseink során (III. táblázat) 9 ígéretes, 35-82% bontási képességet mutató mikroszervezeteket azonosítottunk a kontrollhoz viszonyítva . A DT2 Ochrobactrum tritici (szennyvíziszapból izolált) és az eddig faji szinten nem leírt TN4 Chryseobacterium sp. (tisztított ipari szennyvízbôl izolált törzs) esetében vizsgálataink jelentik a szénhidrogénbontó-képesség elsô bizonyítását, ami ezen fajok megismerésének területén új, elméleti és gyakorlati szempontból egyaránt jelentôs eredmény.


A gravimetriás mérések eredményei Törzs jele

Faj

Szénhidrogén bontási képesség vizsgálata 3-szoros ismétlésben

Átlag

T3-SZ4

Cupriavidus basilensis

90,08%

87,48%

67,76%

81,77%

TN4

Chryseobacterium sp.

71,30%

71,89%

60,00%

67,70%

T3-N9

Acinetobacter venetianus

67,61%

56,15%

53,99%

59,25%

DT2

Ochrobactrum tritici

78,00%

48,42%

48,29%

58,20%

T3-N10

Microbacterium oxydans 79,39%

44,13%

29,05%

50,85%

D4-N7

Pseudomonas nitroreducens

47,22%

49.01%

48,12%

50,36%

DN1

Pseudomonas putida

42,80%

37,54%

35,98%

38,77%

ZV6

Pseudomonas monteilii

45,60%

34,24%

26,24%

35,36%

D4-SZ6

Pseudomonas panipatensis

34,73%

35,52%

38.23%

35,13%

III. táblázat – A finomítói szennyvizekbôl izolált és azonosított baktériumok szénhidrogén bontó képessége %-os értékben megadva, 5 napos, rázólombikos, szubmerz tenyészetekbôl mérve A kapott bontási százalékok alapján valószínûsíthetô, hogy a táblázatban szereplô törzsek sikeresen alkalmazhatóak majd szénhidrogénekkel szennyezett kárhelyeken oltóanyag alkotókként kijuttatva, bioaugmentációs célokra. A gravimetriás mérések ismétlései alapján egyes esetekben, mint például a T3-N10 (Microbacterium oxydans) esetében is, megfigyelhetô az olajbontási képesség százalékos csökkenése. Ennek az oka az lehet, hogy az egyes mérések között fenntartó átoltásokat végeztünk TGE-5 ferde agaron (ahol szénforrásként glükóz található nem pedig olajszármazék), így a törzsek egyre inkább adaptálódhattak az egyszerûbben hasznosítható szénforrás hasznosításához szénhidrogén bontási képességük kárára. Ez az eredmény is felhívja a figyelmet a laboratóriumi törzsfenntartási technikák fontosságára a bioremediációs eljárások megalapozásában. Összefoglalás, javaslatok Eredményeink szerint, hipotézisünknek megfelelôen, a tisztított olajipari szennyvízbôl és a biológiai tisztítás iszapjából izolálhatóak olyan mikroorganizmusokat, melyek jó szénhidrogénbontási-százalékkal rendelkeznek, és a késôbbiekben biodegradációs technológiákban alkalmazhatók lehetnek. A TN4-es törzs (Chryseobacterium sp.) esetében a szekvencia analízist a teljes 16S rDNS szakaszra elvégeztük. Ez a szekvencia sorrend az adatbázis szerint 99%-os hasonlóságot mutat egy Chryseobacterium sp.-be sorolt törzzsel (CI06), amelyet viszont faj szinten még nem írtak le. A fenti Chryseobacterium sp. esetében vizsgálataink jelentik a szénhidrogénbontó-képesség elsô leírását, ahogyan a Ochrobactrum tritici esetében is, ami ezen fajok megismerésének területén új, gyakorlati szempontból is jelentôs eredmény. Eredményeink alapján javaslataink az izolált baktériumokkal és az azokat érintô további vizsgálatokkal kapcsolatban a következôk: • A gravimetriás mérések eredménye csak tájékoztató jellegû, ezért szükséges a vizsgált törzsek bontási spektrumának gázkromatográfiás elemzése. • A biodegradációs képesség fenntartása érdekében olyan tápagar kifejlesztése, mely

Milán Farkas – Péter Gábor Veres: Isolation of hidrocarbon degrading bacteria for biodegradation purposes Summary Crude oil contains numerous carcinogenic, teratogenic or mutagenic compounds which can be harmful to human and environmental health. The worldwide usage of hydrocarbon based products increases the importance of cleanup technologies for the elimination of these pollutants from the environment. The usage of biodegradation processes could be an environmentally friendly and cost effective way to remediate hydrocarbon contaminations. The U.S Environmental Protection Agency recommends the application of biodegradation procedures for the elimination of hydrocarbon pollutions in every case where it is possible. According to the above mentioned issues, our aim was to isolate hydrocarbon degrading bacteria for biodegradation purposes. Our hypothesis was that the bacteria which were isolated from hydrocarbon contaminated sites had been adapted to high concentrations of hydrocarbons. Thus, the number of strains with degradation ability is theoretically increasing at these sites. Oil contaminated samples originated from the wastewater treatment system of three different Hungarian oil refineries. The applied medium for the selection of hydrocarbon degrading bacteria was OIR

Scientific section

szénhidrogén-forrását kôolajszármazék alkotja és az izolált törzsek azt hasznosítani is képesek. • A környezeti kárhelyeken a szénhidrogén szennyezések kísérôjeként gyakran nagy koncentrációban fordulnak elô nehézfémek. Ezért fontos a törzsek toxikus elemekkel szembeni érzékenységének megállapítása. Így mindig a szennyezés jellegének megfelelô oltóanyag alkotókat használhatjuk a bioremediáció során. • Ökotoxikológiai vizsgálatok, annak megállapítása érdekében, hogy a lebontási folyamatok során keletkezhetnek-e olyan köztitermékek, melyek a felszín alatti közegek élôvilágára toxikusak lehetnek. • A TN4 jelû Chryseobacterium sp. törzs esetén el kell végezni az olyan, az új fajok leírásához szükséges kísérleteket, mint például a fenotípust minôsítô tesztek, a zsírsavanalízis vagy a DNS-DNS hibridizáció, G+C% meghatározása, végül letétbe kell helyezni legalább két hivatalos és nyilvános törzsgyûjteményben, melyek közül az egyik célszerûen a Mezôgazdasági és Ipari Mikroorganizmusok Nemzeti Gyûjteménye (NCAIM). Irodalom 1.Atlas, R. M. (1981): Microbial degradation of petroleum hydrocarbons: an environmental perspective, Microbiological Reviews, 45 (1): 180-209 2. British Petrol (2010): Statistical Review of World Energy, 2010 June, BP – British Petrol, www.bp.com/statisticalreview 3. Korda,A., Santas, P.,Tenete A., Santas R. (1997): Petroleum hydrocarbon bioremediation: sampling and analytical techniques, in situ treatments and commercial microorganisms currently used. Applied Microbiology and Biotechnology, 48 (6): 677-686. 4. Maier, R. M. (2000): Microorganisms and organic pollutants. In: Maier, R. M., I. L. Pepper and Ch. P. Gerba: Environmental Microbiology. Academic Press, New York, 624 p., 363-402 p. 5. Mandri, T. and Lin, J. (2007): Isolation and characterization of engine oil degradingindigenous microrganisms in Kwazulu-Natal, South Africa, African Journal of Biotechnology, January 2007, Vol. 6(1), pp. 023-027, 4 6. Mueller J.G., Devereux R., Santavy D.L., Lantz S.E., Willis S.G. &. Pritchard P.H (1997): Phylogenetic and physiological comparisons of PAH-degrading bacteria from geographically diverse soils, Antonie van Leeuwenhoek 71: 329–343, 1997. 329 7. Piotrowski, M., Cunningham J.(1996): Factors to consider before adding microbes and nutrients. Take this list when shopping for bioaugmentation. Soil and Groundwater Cleanup 5: 44-51p. 8. Szabó, I., Szoboszlay, S., Kriszt, B., Háhn, J., Harkai, P., Baka, E., Táncsics, A., Kaszab, E., Privler Z., and Kukolya J. (2011): Olivibacter oleidegradans sp. nov. hydrocarbon degrading strain isolated from a clean-up facility (biofilter) set up on a Hungarian hydrocarbon contaminated site. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, DOI 10.1099/ijs.0.026641-0 9. Szoboszlay S., Solymosi J., Kriszt B. (2002): The biodegradation of hydrocarbon compounds concerning to environmental safety. Academic and Applied Research in Military Science 1(1): 103-106 10. Szoboszlay Sándor, Atzél Béla, Cserháti Mátyás, Szabó István (2004): Szénhidrogénnel szennyezett talajok bioremediációja. Biokémia 28 (2): 37-40 11. Tóth Á., Táncsics A. (2009): Baktériumokkal a kôolajszennyezések ellen, Élet és Tudomány 2: 45-47 p. 12. Van Hamme J. D., Singh A., Ward O. P. (2003): Recent Advances in Petroleum Microbiology, Microbiology and Molecular Biology Reviews, December 2003, Vol. 67, No. 4, p. 503-549

A kutatást támogatta: MOL Magyar Olaj- és Gázszolgáltató NyRt., és a KMOP-1.1.1.07/1-2008-002 III. This mineral medium contained a mixture of hydrocarbon compounds (crude oil and diesel), as sole carbon source for bacteria. During our work 85, morphologically different strains were isolated and identified on species level by genetical sequence analysis of 16S rDNA region. For the identification of the strains these results of the analysis were compared to the on-line nucleotide database of National Center for Biotechnology Information (NCBI). The health risk of the identified species was classified according to the Risk Groups by the German Collection of Microorganisms and Cell Cultures (DSMZ). The determination of health risk was important for us because, according to the Hungarian regulations, the usage of obligate and opportunistic pathogen microorganisms for bioremediation purposes are not allowed. The hydrocarbon degrading ability of the isolated, genetically identified and non pathogenic strains was determined with a semi-quantitative gravimetric procedure. 29 strains were analyzed with this method. Based on our results, 39 microbial species and 22 genus were identified in industrial wastewater samples. Our experiments verified that some of these species can contribute to the safe elimination of hydrocarbon components due to their established capacity for degradation. As an additional result of genetical identification one of the isolated strains designated as TN4 (Chryseobacterium sp.) is a new species candidate. Several tests are required for the characterization of TN4 for taxonomic purposes.


Biohulladék

19


Scientific section

Biogázüzemi fermentlevek termofil gombaközösségeinek ökofiziológiai vizsgálata Czikkely Márton SZIE-MKK Környezettudományi Intézet, Talajtani és Agrokémiai Tanszék, Gödöllô Dr. Dobolyi Csaba SZIE-MKK Környezet- és Tájgazdálkodási Intézet, Környezetvédelmi és Környezetbiztonsági Tanszék, Gödöllô

1. Bevezetés A biogáz szerves anyagok anaerob erjedése során képzôdô, a földgáz fûtôértékének kb. 2/3-ával bíró, eltüzelésre használható légnemû anyag (Bai, 2005). Más megfogalmazás szerint: a biogáz a szerves hulladékok metanogén baktériumok által, nedves közegben véghezvitt anaerob rothadásának (fermentációjának) eredménye (Sembery, Tóth, 2004). A biogáz elôállítása egy hosszú, többlépcsôs folyamat. Elsô lépésként az alapanyagokat (melyek lehetnek folyékony vagy szilárd konzisztenciájúak) be kell táplálni a fermentorba. Ezt követi a „termelôdési szakasz”, vagyis a fermentáció, ami az ún. biogázreaktorban megy végbe. A fermentációs folyamat végén, a kapott biogázt tisztítás után – a földgáz-hálózatra csatlakozva, az energiaellátásban hasznosítjuk. A képzôdött melléktermékeket (biotrágya, tisztítás után visszamaradt CO2) a mezôgazdaságban, illetve más területen felhasználhatjuk. A termeléshez felhasználható alapanyagokat halmazállapot szerint csoportosíthatjuk. Ez alapján lehetnek folyékony és szilárd konzisztenciájúak. A fermentorba történô betáplálás elôtt, mindkét esetben szükség van bizonyos elôkezelésre. Bizonyos állati eredetû hulladék-alapanyagok esetében szükség lehet higienizálásra (pasztôrözésre). Az 1774/2002 sz. EU rendelet, és a 71/2003. (VI. 27.) FVM rendelet – 12 mm maximális részecskenagyság mellett – 70oC hômérsékleten, legalább 1 óra folyamatos higienizálást ír elô. A biogáz elôállításához szükséges alapanyagok reaktortérbe történô betáplálását követi a termelôdési szakasz, a fermentáció. Ez a folyamat anaerob körülmények között, megfelelô hômérsékleten, baktériumok segítségével megy végbe. Biokémiai értelemben a fermentációt a glükóz anaerob lebontásának tekinthetjük, míg molekuláris szinten nézve a folyamat során elektron-donorként és elektron-akceptorként is szerves anyagok mûködnek közre (Hornok et al., 2005). A fermentorban általában mezofil tartományban megy végbe a termelés, azonban léteznek pszichrofil, illetve termofil tartományban mûködô fermentorok is. A termofil hômérséklet-tartományban mûködô biogáz-reaktorok gázkihozatala lényegesen magasabb a mezofilokénál, és az alapanyagok lebontási ideje is rövidebb (Petis, 2009). A képzôdött biogázt, annak magas CO2, és H2S tartalma miatt, a felhasználás elôtt tisztítani kell. A jelenleg használatos tisztítási technológiák a következôk: vizes mosás, PSA rendszerek, aminos mosás, membránszeparáció, kriogén eljárás (Kovács, Fuchsz, Hideg, 2009). A legtöbb mikroorganizmus 10°C és 45°C közötti hômérsékleti tartományban fejlôdik. Ezeket mezofil mikroorganizmusoknak nevezzük. A 0°C és 20°C közötti hômérsékleti tartományban növekvô mikroorganizmusokat pszichrofiloknak, míg a 25°C és 80°C közötti tartományban élôket termofiloknak hívjuk. Ezen kívül ismert kevés számú extrém termofil is, melyek optimális növekedéséhez szükséges hômérséklet 90-105°C (Sharma, Johri 1992). A termofilok, a gombáknak azon csoportja, melyek maximális hômérsékleti igénye 50°C, vagy a felett van, minimális igénye pedig 20°C, vagy a feletti. Azokat a gombákat viszont, amelyeknek maximális igénye megközelítôleg 50°C, de 20°C alatt is képesek a fejlôdésre, termotoleráns gombáknak nevezzük, és nem sorolhatjuk

20

Biohulladék


a valódi termofilok csoportjába. Ilyen gombafaj, pl. az Aspergillus fumigatus (Cooney, Emerson, 1964). A termofil gombák optimális fejlôdéséhez szükséges maximális hômérséklet megközelítôleg 60°C (Tansey, Brock, 1978). Az eukarióta szervezetek közül a gombák tekinthetôk az egyedüli olyan élôlényeknek, melyek képesek a fent említett hômérsékletet elviselni, sôt, azon a hômérsékleten szaporodni is tudnak (Sharma, Johri, 1992). A legtöbb termofil gombafaj csak szénforrást, nitrogénforrást, és ásványi sókat igényel, ezért ezen élôlényeknek vitaminokra nincs szükségük. Egyszerû nitrogénforrások, mint a kálium-és a nátrium-nitrát, valamint az aszparagin, segítik a gombák optimális növekedését. Ezzel szemben a kálium- és a nátrium-nitrit, valamint az ammónium-nitrát, és az ammónium-szulfát, csak szegényes nitrogénforrást jelentenek (Jakucs, Vajna, 2003). A sejtmembrán szerkezetét befolyásoló, magasabb olvadáspontú telített zsírsavak aránya nagyobb a termofil gombákban. Ez lehetôvé teszi, hogy a sejtmembránon át, a transzportfolyamatok magas hômérsékleten is normálisan mûködjenek (Mouhacca, 1997). Mindezek alapján, a termofil gombák fontos szereplôi egyes ipari folyamatoknak (Dobolyi et al., 2008). Munkánk célja a vizsgált biogázüzemi fermentlevek és a rothasztott szennyvíziszap termofil gombatartalmának feltárása és a kitenyésztett fajok növekedési hômérsékleti tartományának, valamint bontási képességeinek megállapítása volt. 2. Anyagok és módszerek 2.1. A felhasznált alapanyagok Munkánk során három hazai biogázüzem fermentumait és egy szennyvíztisztító telep rothasztott iszapját vizsgáltuk. A biogázüzemi mintákat Bánhalmáról, Pálhalmáról és Kecskemétrôl vettük, a rothasztott szennyvíziszap Kiskunfélegyházáról származott. 2.2. A tenyésztésekhez alkalmazott mikológiai táptalajok Négyféle mikológiai táptalajt alkalmaztunk. Kvantitatív tenyésztéssel, 50 oC-on végzett inkubálással, 80 izolátumot készítettünk. Vizsgáltuk, hogy az izolátumok melyik táptalajon maradtak életképesek, milyen hômérsékleti tartományban voltak képesek növekedni. Majd az izolátumokat rendszertanilag azonosítottuk, és megállapítottuk, hogy 8 fajt képviselnek.


Az alkalmazott táptalajok a következô összetevôket tartalmazták: Burgonyakivonat glükóz agar burgonyakivonat............................................................................... 4 g glükóz............................................................................................ 20 g agar............................................................................................... 15 g desztillált víz..............................................................................1000 ml Malátakivonat agar malátakivonat................................................................................. 20 g élesztôkivonat................................................................................... 4 g pepton............................................................................................. 6 g CaCO3.............................................................................................. 2 g agar - agar..................................................................................... 20 g desztillált víz..............................................................................1000 ml Martin-féle agar szacharóz....................................................................................... 10 g pepton............................................................................................. 5 g K2HPO4............................................................................................ 1 g MgSO4 x 7H2O............................................................................... 0,5 g élesztôkivonat................................................................................ 0,5 g bengálrózsa............................................................................... 0,035 g agar - agar..................................................................................... 20 g sztreptomicin................................................................................. 0,1 g desztillált víz..............................................................................1000 ml Mikrokristályos cellulóz agar KNO3. ........................................................................................... 0,8 g K2HPO4............................................................................................ 1 g NaCl.............................................................................................. 0,6 g MgSO4.......................................................................................... 0,5 g élesztôkivonat................................................................................ 0,5 g pepton.......................................................................................... 0,5 g mikroelem keverék...........................................................................1 ml mikrokristályos cellulóz................................................................... 10 g agar - agar..................................................................................... 20 g desztillált víz..............................................................................1000 ml 2.3. Az ökofiziológiai tulajdonságok (bontási képességek) vizsgálata

Cellulózbontó képesség vizsgálata: A törzsek cellulózbontó képességét a Teather és Wood (1982) által kidolgozott kongóvörös teszt segítségével vizsgáltuk. A vizsgálandó törzs 1 g/l karboximetil cellulózt (CMC) is tartalmazó burgonyakivonat glükóz agaron nôtt 4 napos tenyészetének felszínére 1%-os kongóvörös festékoldatot rétegeztünk. 5 perc inkubálás után, a festékoldatot leöntöttük, a tesztlemezt fiziológiás konyhasóoldattal 3x ismételve öblítettük. Pozitív bontóképesség esetén, a telep körzetében a lemez nem festôdött meg, míg a kezeletlen helyeken, az élénkpiros szín az öblítés után is megmaradt. Xilán- és mannánbontó képesség vizsgálata: A törzsek xilán- és mannánbontó képességét a cellulózbontó képesség vizsgálatához hasonlóan, a Teather és Wood (1982) által kidolgozott módszerrel vizsgáltuk. A törzseket a célnak megfelelôen, 1 g/l nyírfa xilánt (Sigma) illetve 1 g/l mannánt (Locust Bean Gum, Sigma) tartalmazó burgonyakivonat glükóz agaron tenyésztettük. Ligninbontó képesség vizsgálata: A törzsek ligninbontó képességének megállapítása céljából, azokat a lignint (Aldrich) kizárólagos szénforrásként tartalmazó tápagarra oltottuk. A telepek növekedését a ligninmentes kontrol agaron tapasztalt növekedéshez viszonyítottuk. A zsírsavészter bontó képesség vizsgálata: A törzsek zsírsavészter bontó képességét Tween 80 tartalmú táptalajon (pepton 10g, NaCl 5g, CaCl2 x H2O 0,1g, desztillált víz 1000 ml, agar-agar 10g) állapítottuk meg. A Tween 80, mint észter bontásakor keletkezô zsírsav, pozitív bontó képesség esetén, a táptalaj Ca2+ ionjaival jól észlelhetô csapadékot képez. Keratinbontó képesség vizsgálata: A törzsek keratinbontó képességét natív tyúktollon való növekedés alapján állapítottuk meg. Sterilezett, kizárólag desztillált vizet tartalmazó megszilárdult agar felületére, elôzetesen autoklávban sterilezett 1db tyúktollat helyeztünk. A beoltást a törzs spóraszuszpenziójával végeztük.

Scientific section

Foszfátmobilizáló képesség vizsgálata: A törzsek foszfátmobilizáló képességét foszfátot kizárólag trikálcium-foszfát formájában tartalmazó tápagaron való növekedés képessége alapján állapítottuk meg. A mobilizálásra képes telepek körül a növekedés során éles feltisztulási zóna jelent meg. 3. Eredmények Megállapítottuk, hogy valamennyi biogázüzemi maradékanyag, és a rothasztott szennyvíziszap is, nagy mennyiségû termofil gomba propagulumot tartalmazott. 3.1. A termofil gombák mennyisége a vizsgált anyagokban A BG3-F jelû, a bánhalmai biogázüzem folyékony konzisztenciájú maradékanyagából, burgonya-glükóz agaron 3,7 x 104, malátakivonat agaron 8,6 x 104, Martin-féle agaron pedig 2,3 x 104 CFU/g gombaelem növekedett. Mikrokristályos cellulózt egyedüli szénforrásként tartalmazó tápagaron pedig grammonként csupán 4,8 x 103 CFU gombát tudtunk kitenyészteni. A BG3-SZ jelû, a bánhalmai biogázüzem víztelenített és szárított maradékanyagának tenyésztéses vizsgálata, burgonya-glükóz agaron 1,9 x 105, malátakivonat agaron 3,2 x 105, Martin-féle agaron pedig 1,4 x 105 CFU/g gombaelem jelenlétét mutatta. A mikrokristályos cellulóz agaron tenyészthetô, cellulózbontó gombasejtek viszonylag magas számban, 7,7 x 104 CFU/g mennyiségben voltak jelen. A BG4 jelû, a pálhalmai biogázüzem folyékony konzisztenciájú maradékanyagából burgonya-glükóz agaron 6,1 x 104, malátakivonat agaron 8,0 x 104, Martinféle agaron pedig 3,5 x 104 CFU/g gombaelem jelenlétére utaló telep nôtt ki. A cellulózbontó gombák ebben a maradékanyagban, kisebb mennyiségben jelentkeztek, összes számuk 5,7 x 103 CFU/g volt. A BG6 jelû, egy rendkívül sajátos kecskeméti biogázüzem folyékony maradékanyagában a termofil gombák szintén nagy mennyiségben voltak jelen. A legnagyobb tenyésztési értéket ezúttal a burgonya-glükóz agaron kaptuk (7,4 x 104 CFU/g). Malátakivonat agaron 5,9 x 104, Martin-féle agaron pedig 5,2 x 104 CFU/g gombaelemet képviselô telepszám tenyészett ki. Mikrokristályos cellulóz agar alkalmazásával, ezúttal 9,6 x 103 CFU/g gombaelemet tudtunk kimutatni. A kiskunfélegyházi szennyvíztisztító teleprôl származó rothasztott szennyvíziszapból burgonya-glükóz agaron 1,3 x 105, malátakivonat agaron 1,6 x 105, Martin-féle agaron pedig 8,8 x 104 gombaelemnek megfelelô telep növekedett. Mikrokristályos cellulózt egyedüli szénforrásként tartalmazó tápagaron pedig grammonként csupán 6,1 x 104 gombát tudtunk kitenyészteni (eredményeinket összefoglalva a 3. táblázatban mutatjuk be).

Táptalajok Minta

Burgonya- Malátakivonat Martin-féle glükóz agar agar agar

Mikrokristályos cellulóz agar

BG3-F, Bánhalma

3,7 x 104

8,6 x 104

2,3 x 104

4,8 x 103

BG3-SZ, Bánhalma

1,9 x 105

3,2 x 105

1,4 x 105

7,7 x 104

BG4, Pálhalma

6,1 x 104

8,0 x 104

3,5 x 104

5,7 x 103

BG6, Kecskemét

7,4 x 104

5,9 x 104

5,2 x 104

9,6 x 103

Rothasztott szennyvíz-iszap

1,3 x 105

1,6 x 105

8,8 x 104

6,1 x 104

3. táblázat. A négy táptalajon kitenyészett termofil gombák mennyisége a vizsgált anyagokban [CFU/g] 3.2. A kitenyésztett izolátumok rendszertani azonosítása A tenyészeteket a telep- és a mikroszkópos morfológiák alapján rendszertanilag azonosítottuk. Ezek alapján az alábbi 8 fajt különítettük el.

1. izolátum Malbranchea cinnamomea A telep malátakivonat agaron és burgonyakivonat glükóz agaron fiatal korban kénes sárga, 7–8 naposan szürkésbarnára változik. A telep felülete bársonyos, széle kontúros. Az izolátum 41–52 ºC-on mutattak növekedést, optimálisan viszont 48 ºC-on nôtt. Ezen a hômérsékleten a telep átmérôje 6 napos korban 5 cm volt. Az izolátum vegetatív hifái hialinok és szeptáltak, a szeptumokkal elválasztott sejtek hossza 10-80 µm volt. Az izolátum termôtestet nem képez.


Biohulladék

21


Scientific section

2. izolátum Thermomyces lanuginosus A telepek malátakivonat agaron, és burgonyakivonat glükóz agaron fiatal korban fehér, vagy világossárga színûek. 3 nap elteltével besötétednek, sötétbíbor, majd fekete színûek lesznek. A tápagarba rózsaszíntôl a sötétbíborig terjedô színû pigment diffundál. Az izolátum vegetatív hifái hialinok, szeptáltak, a szeptumokkal elválasztott sejtek 15-30 µm hosszúak, a hifák vékonyak, simák, elágazóak, 3,2-4,7 µm átmérôjûek. 3. izolátum Scytalidium thermophilum (1. ábra) A telepek színe malátakivonat agaron, és burgonyakivonat glükóz agaron fiatalon sötétbarnák, majd 2-3 napos korban még sötétebbek, esetleg feketék. A telepek felülete poros, széle diffúz. A táptalajba oldható pigment nem diffundál, mégis a hátlapjuk sötétszürke, fekete. Az izolátumok vegetatív hifái barnák, vastag falúak, szeptáltak. A szeptumokkal elválasztott sejtek hossza 6-8 µm és 40-50 µm volt. Az izolátumok termôtestet nem képeznek, egyéb ivari folyamataik nincsenek. 4. izolátum Myceliophthora thermophila Az izolátumok telepei burgonyakivonat glükóz agaron világosdrapp színûek, laza nemezes felszínûek. 3 napos kortól a telepek igen jól spóráznak. Az izolátum vegetatív hifái szeptáltak,, színtelenek, 3,2-4,6 µm átmérôjûek. A konídiumképzô rendszer elágazó, hialin hifákból áll, az oldalágakon laterálisan és terminálisan, egyesével képzôdnek az aleuriokonídiumok. Ezek széles körte alakúak, hialinok, vékony falúak, sima felszínûek. Az izolátumok önmagukban termôtestet nem képeztek, egyéb ivari folyamataik nem voltak. 5. izolátum Paecilomyces sp. A burgonyakivonat glükóz agaron nôtt telepek felszíne 2 napos kortól mogyoróbarna színû, a bôséges konídiumképzés miatt poros. A telepek magassága 1-2 mm, a táptalajba cserszínû pigmentet diffundálnak. A vegetatív hifák hialinok, gazdagon elágaznak, vékonyak, sima falúak. Átmérôjük 2,6-3,4 µm. A légmicélium hifáiról nagy számban emelkednek ki ecset felépítésû konídiumképzô szervek. Az izolátumok termôtestet nem képeztek, egyéb ivari folyamataik nem voltak. A leírt tulajdonságok alapján, az izolátumok a Paecilomyces genuszba sorolhatók. 6. izolátum Thermoascus aurantiacus A telepek burgonyakivonat glükóz agaron 1-2 napig krémszínûek, majd az élénksárga termôtestkezdemények miatt, 2-3 napos kortól sárgák lesznek. Az izolátumok széle laza, pókhálószerû, a táptalajba cserszínû pigmentet diffundálnak. A vegetatív hifák hialinok, szeptáltak. A szeptumokkal elválasztott sejtek hossza 8–16 µm. A hifák vékony és sima falúak, elágazók, 3,0-4,2 µm átmérôjûek. 7. izolátum Myriococcum thermophilum (2. ábra) A telepek felszíne burgonyakivonat glükóz agaron csontszínû, hátlapjuk színtelen, illetve sötétsárga. A micélium gyapjas felszínû, 1-3 cm magasságú, a széle lobos. A vegetatív hifák színtelenek, szeptáltak és gazdagon elágaznak. A légmicélium hifái 2-12 µm vastagságúak, sejtjeik vékony falúak. Az izolátumok önmagukban termôtestet nem képeztek.

2. ábra. Myriococcum thermophilum telepe PMY táptalajon (4 nap, 50 ºC) (fotó: Czikkely Márton) 8. izolátum Rhizomucor pusillus A telepek burgonyakivonat glükóz agaron világosbarnák, laza szerkezetûek. Magasságuk 1,0–1,5 cm, hátlapjuk színtelen. A vegetatív hifák cönocitikusak, világosbarna falúak, 4,5–8,5 µm átmérôjûek. A légmicélium egyes hifái, a sporangiumtartók sûrûn, szimpodiálisan elágazóak, az egyes ágvégeken sporangiumok fejlôdnek. Az izolátumok önmagukban zigospórát nem képeztek, egyéb ivari folyamataik nem voltak. 3.3. Az azonosított termofil gombafajok katabolikus aktivitása és növekedési hômérsékleti tartománya Ökofiziológiai tulajdonságok szempontjából a biogázüzemi maradékanyagokból, illetve a rothasztott szennyvíziszapból izolált termofil gombák többsége bontja, illetve egyedüli szénforrásként felhasználja a komposztálódó keverékek legjelentôsebb szénforrásait, a cellulózt és a hemicellulózokat, de a lignint már többségük nem. A 8 vizsgált faj közül a cellulózt 3, a xilánt és a mannánt 7-7, a lignint viszont csak egy faj volt képes bontani. A zsírsavészterként alkalmazott Tween 80-at a 8 faj közül 7 volt képes hidrolizálni, míg a vázfehérje funkciójú keratint a vizsgált fajok közül egy sem hasznosította. Az ásványi foszfátot a 8 vizsgált faj közül 4 volt képes mobilizálni (3. táblázat). KATABOLIKUS AKTIVITÁS (bontás) Izolátum

mannán lignin

zsírsavkeratin foszfát észter

cellulóz

xilán

Malbranchea cinnamomea

-

+

+

-

+

-

-

Thermomyces lanuginosus

+

+

+

-

+

-

+

Scytalidium thermophilum

+

+

+

-

+

-

+

Myceliophthora thermophila

-

+

+

-

+

-

+

Paecilomyces sp.

+

+

+

+

+

-

+

Thermoascus aurantiacus

-

+

+

-

-

-

-

Myriococcum thermophilum

-

+

+

-

+

-

-

Rhizomucor pusillus

-

-

-

-

+

-

-

4. táblázat. Az izolált termofil gombafajok katabolikus aktivitása

1. ábra. Scytalidium thermophilum telepe mikrokristályos cellulóz agaron (4 nap, 50 ºC) (fotó: Czikkely Márton)

22

Biohulladék


A biogázüzemi maradékanyagokból izolált termofil gombák törzseinek növekedési hômérsékleti optimuma 46 és 51 ºC közé esett, növekedési hômérsékleti maximumuk 55 és 60 ºC közötti, míg minimumuk 29–32 ºC közötti volt (4. táblázat).


Minimum hômérséklet

Optimum hômérséklet

Maximum hômérséklet

Malbranchea cinnamomea

29

46

55

Thermomyces lanuginosus

31

48

59

Scytalidium thermophilum

32

49

57

Myceliophthora thermophila

30

50

57

Paecilomyces sp.

26

47

55

Thermoascus aurantiacus

31

51

60

Myriococcum thermophilum

31

49

57

Rhizomucor pusillus

29

51

59

Izolátum

5. táblázat. A vizsgált termofil gombafajok növekedési hômérsékleti tartománya Az izolátumok között a Zygomycota gombadivíziót képviselô és gyors telepnövekedésû Rhizomucor pusillus 29oC-nál kezdett növekedni és már a mezofil tartománynak számító 35-40 ºC-os intervallumban is 50%-os sebességgel növekedett. Hômérsékleti görbéje 51 ºC-os optimummal viszonylag széles. Az Ascomycota gombadivíziót képviselô Thermoascus aurantiacus növekedési sebessége a 35–40 ºC-os intervallumban csupán 10–20%-os sebességgel növekedett. Hômérsékleti görbéje 51 ºC-os optimummal meredeken csúcsos karakterû (4. ábra).

3. ábra. A Rhizomucor pusillus és a Thermoascus aurantiacus telepátmérôinek változása különbözô hômérsékleten 4. Az eredmények értékelése A három, cukor szénforrást tartalmazó komplett táptalaj alkalmazásával nyert tenyésztéses eredmény, mely szerint valamennyi folyékony konzisztenciájú maradékanyag viszonylag nagy mennyiségû, 2,3–8,6 x 104 termofil gombaelemet tartalmaz, azzal is magyarázható, hogy a biogáz erjesztés során az erjedô massza termofil szakaszon is átesik. Ebben a termofil fázisban, egyes gombafajok sejtjei is felszaporodnak, és a maradékanyagból azokat tudjuk kitenyészteni, amelyek még a késôbbi mikrobaellenes, emésztô hatást is túlélik. A biogázüzemi maradékanyagok viszonylag magas termofil gombaelem tartalma, és a termofil gombaközösségek viszonylag széles faji összetétele elônyös feltételt képeznek a maradékanyag, mint biomassza energiatermelési hulladék, komposztálásos feldolgozásához. Ehhez járul még kedvezôen, egyes kitenyésztett fajok magas katabolikus aktivitása, és sejtjeinek a maradékanyagban való erôs perzisztenciája. A cukorcirok, a steril húspép, a biodízel gyártás hulladékaként rendelkezésre álló glicerin, és a hígtrágya keverékének erjesztésével foglalkozó üzemek maradékanyagaiból a legtöbb termofil gombatelep malátakivonat agaron, a legkevesebb mikrokristályos cellulózt egyedüli szénforrásként tartalmazó tápagaron tenyészett ki. Utóbbi maradékanyagokból, a burgonya-glükóz agaron 25–30%-kal kevesebb gombatelep, de kettôvel több faj tenyészett ki. A bengálrózsa festéket növekedésszabályozó adalékként tartalmazó Martin-féle agaron, a telepek száma a burgonya-glükózéval legtöbbször megegyezett, a fajok száma azonban eggyel még kevesebb volt. A letermett laskagomba micéliumot és sertés hígtrágyát felhasználó üzem maradékanyagából, a legtöbb gombatelep burgonya-glükóz agaron tenyészett ki, és itt a malátakivonat agar bizonyult 25–30%-kal rosszabb hatásfokúnak A biogázüzemi maradékanyagokból izolált termofil gombák ökofiziológiai tulajdonság szempontjából nagymértékben eltértek egymástól. Ennek egyik

Scientific section

oka az volt, hogy a termofil gomba fajok rendszertanilag távoli csoportok képviselôi, és csupán az 50 ºC körüli hômérséklet, mint optimális növekedési feltétel, közös bennük. A jelenség másik oka az volt, hogy a törzsfejlôdés során rendkívül speciális fizikai és kémiai tényezôk által meghatározott ökológiai niche-t voltak képesek betölteni. A viszonylag széles spektrumú, vagy egy-egy irányban igen erôs katabolikus aktivitás, kedvezô alapot biztosít a termofil gomba fajok alkalmazására a környezetvédelmi gyakorlatban. Feltételezhetô, hogy már a biogáz elôállításának termofil szakaszában is részt vettek a lebontó folyamatokban. Gyakorlati jelentôségük a biogáz elôállítási maradék vagy rothasztott szennyvíziszap legvalószínûbb felhasználása, a komposztálás során jelentkezik, hiszen annak termofil szakaszában valódi aerob termofil mikroorganizmusok végzik a növényi vázanyagok lebontását. A termofil gombák hômérsékleti igénye jól definiálható: 45-50oC közötti növekedési optimum, 60oC-ot nem, vagy alig meghaladó maximummal. Fontos szempont továbbá, hogy a mezofil hômérsékleti tartományban legfeljebb 10-20 % -os növekedésre képesek. Mivel izolátumaink ennek a kritériumnak valamennyien megfeleltek, kizárhatjuk azt a zavaró körülményt, hogy termotoleráns fajok lennének közöttük. Egymástól eltérô egyéb biológiai igényeikbôl és rendszertani helyzetükbôl adódóan hômérsékleti igényeik között kisebb eltérések voltak tapasztalhatóak. 5. Összefoglalás A biogázüzemi maradékanyagok felhasználása több irányban történhet, a bennük jelenlévô és potenciálisan szerepet játszó mikroorganizmus közösségek mélyreható ismerete a hasznosításhoz azonban feltétlenül szükséges. A biogáz keletkezésének alapját képezô anaerob biodegradáció termofil szakaszt is magában foglalhat, így feltételezhetô, hogy a maradékanyagok számottevô termofil mikrobaközösségeket is tartalmaznak. Három hazai biogázüzem négy féle fermentlevének termofil gomba tartalmát tártuk fel mikrobiológiai tenyésztéses módszerrel. Kvantitatív tenyésztéssel, négy féle mikológiai táptalaj alkalmazásával, 50 ºC-on végzett inkubálással megállapítottuk, hogy a folyékony konzisztenciájú, 1,5 –2% szárazanyag-tartalmú biogáz-erjesztési maradékanyag ml-enként 103 – 104 CFU termofil gombaelemet tartalmazott. A legmagasabb értéket a cukorcirok, steril húspép, glicerin és hígtrágya keverékének erjesztésével foglalkozó üzem, a legalacsonyabbat pedig, a letermett laskagomba micéliumot és sertés hígtrágyát felhasználó üzem maradékanyagából mutattuk ki. A mintegy 40% szárazanyag-tartalmú, víztelenített maradékanyag termofil gombaelem tartalmát 4,1 – 9,5 x 103 nak találtuk. A vizsgált mintákból, összesen nyolc termofil gombafajt sikerült azonosítanunk, egy-egy mintából 3–5 fajt különítettünk el. Az izolátumok többsége a mitospórás fajokhoz tartozott, az Ascomycota és a Zygomycota divíziót csupán egy-egy faj képviselte. A konídiumos fajok közül a világos spórájú Myceliophthora thermophila és egy Paecilomyces sp., valamint a steril hifájú Myriococcum thermophilum tenyészett ki leggyakrabban, a sötét mitospórájú Thermomyces lanuginosus és a Scytalidium thermophilum viszonylag ritkábbnak bizonyult. Három vizsgált törzs volt képes a cellulózt, mint egyetlen szénforrást hasznosítani, kiemelkedô endoglukonáz aktivitást a Scytalidium thermophilumnál, β-glükozidáz aktivitást pedig a Thermomyces lanuginosusnál tapasztaltunk. Az izolált nyolc faj közül egynél (Paecilomyces sp.) találtunk mérhetô ligninbontásra utaló gyenge lakkázaktivitást, a Myceliophthora thermophilanál pedig még közepes peroxidáz aktivitást is. A törzsek többsége a leggyakoribb biopolimerek bontására irányuló igen nagy aktivitással rendelkezett, ami a komposztálásban játszott szerepük biológiai alapjául szolgálhat. 6. Irodalomjegyzék [1] Bai Attila (2005): A biogáz. Száz magyar falu könyvesháza Kht., Budapest, p. 37-49., 57-65. [2] Bai A., Lakner Z., Marosvölgyi B., Nábrádi A. (2005): A biomassza felhasználása, Szaktudás Kiadó Ház, Budapest, p. 30-37, 127-139. [3] Cooney, D.G., and Emerson,R. (1964): Thermophilic Fungi: An Account of Their Biology, Activities and Classification. W. H. Freeman, San Francisco p. 188 [4] Dobolyi, Cs., Bóbis, I., Tóth, N. (2008) Tolerance of composting thermophilic fungal isolates to toxic heavy metal ions. Acta Microbiol. Immunol. Hung. 46, p. 310-311 [5] Hornok L., Heszky L., Fésûs L. (2005): Mezôgazdasági biotechnológia. Agroinform Kiadó, Budapest, p. 21-65.


Biohulladék

23


Scientific section

[6] Jakucs E. és Vajna L. (2003): Mikológia, Agroinform Kiadó, Budapest [7] Kovács A., Fuchsz M., Hideg P. (2009): Biogáztisztítási technológiák. Mûszaki Kiadványok 183, Biogáz-elôállítás és -felhasználás p. 53-56. [8] Mouhacca, J. (1997): Thermophilic fungi: bioddiversity and taxonomic status. Cryptogamie Mycol. 18, p. 19-67. [9] Petis M. (2009): Biogáztermelés- és hasznosítás. Mûszaki Kiadványok 183, Biogáz-elôállítás és –felhasználás p. 30-33.

Applied Mycology, Vol. 4, Fungal biotechnology, Marcel Dekker, New York, p. 707-729. [12] Tansey M. R., Brock T. D. (1978): Microbial life at high temperatures: ecological aspects. In Microbial life is extreme environments. Academic Press, London, p. 159-194 [13] Teather, R. M., Wood, P. J. (1982): Use of congo red-polisaccharide interactions in enumeration and characterisation of cellulolytic bacteria from the bovine rumen. Appl. Environ. Microbiol. 43, p. 777-780.

[10] Sembery P., Dr. Tóth László, szerk. (2004): Hagyományos és megújuló energiák, Szaktudás Kiadó Ház, Budapest, p. 274-279. [11] Sharma, H. S. S., Johri, B. N. (1992): The role of thermophilic fungi in agriculture. In: Arora, D. K., Elander, R. P., Mukerji, K. G. (eds.) Handbook of

Summary – Bio-physiological examination of fungi communities in biogas plant fermentation liquids Márton Czikkely, Dr. Csaba Dobolyi Biogas plant residues can be utilized in different ways, but detailed knowledge of microorganism communities which exist in them is indispensible for their utilization. As the anaerobic biodegradation which constitutes the basis of biogas generation may include a thermophilic phase, it can be assumed that the residues will contain thermophilic microorganism communities among others. The thermophilic fungi content of four different kinds of fermentation liquids from three Hungarian biogas plants were explored with the help of microbial breeding. Through quantitative breeding, using four types of mycological substrates and incubation at 50oC we concluded that the liquid biogas fermentation residue with 1.5-2% dry matter contains 103 – 104 CFU thermophilic fungi matter per ml. The highest values were detected in the residues from a plant using a mixture of sorghum, sterile meat pulp, glycerin and liquid manure, and the lowest in a plant fermenting spent oyster mushroom mycelium and liquid

24

Biohulladék


pig-farm manure. The thermophilic fungi content of dehydrated residue with about 40% dry matter content was found to be 4.1 – 9.5 x 103. From among the examined samples we were able to identify eight different thermophilic fungi species; about 3-5 species per sample. The majority of the isolates can be classified as mitosporic fungi, the divisions of Ascomycota and Zygomycota were represented only by one species each. From among species with conidia the Myceliophthora thermophila with light-colored spores, a Paecilomyces sp., and Myriococcum thermophilum with a sterile hifa were found to be the most frequent, and Thermomyces lanuginosus with dark mitospores and Scytalidium thermophilum less frequent. Three of the examined phyla were able to utilize cellulose as their sole source of carbon. We observed significant endoglucanase activity with Scytalidium thermophilum, and β-glucosidase activity with Thermomyces lanuginosus. From among the eight isolated species only one (Paecilomyces sp.) was found to exhibit weak laccase activity denoting measurable lignin-digestion features, and for Myceliophthora thermophila also mid-level peroxidase activity. The majority of the phylums exhibited a rather high level of activity related to breaking down biopolymers which may constitute the biological basis for their role in composting.

MBH

M BT

> N a gy S á n d or , tan s z é ki m é r n ök Mis k ol c i E gy e t e m , N y e r s an yag e l ô k é szítési és Körn yezeti El já rá stec hn ika i I n tézet D r. M á d a i n é Ü v e g e s Va lé r i a , tan s z é ki m érn ök Mis k ol c i E gy e t e m , N y e r s an yag e l ô k é szítési és Körn yezeti El já rá stec hn ika i I n tézet La d á n y i R ol a n d , m û s z aki i g az g at ó , AVE Mi sko l c Kf t. Guly á s Á gn e s , BSC kö r ny e z e t m é r nök

MBH technológiával kapcsolatos vizsgálatok

az AVE Miskolc Kft. Hejôpapi I. telepén 1. BEVEZETÉS Ma Magyarországon évente mintegy 5 millió tonna szilárd települési hul ladék keletkezik. Ennek kb. 75%-a deponálásra kerül. Igény van a szelektív hulladékgyûjtés maradékanyagának kezelésére az anyag tömegcsökkentésének és stabilizálásának céljából. Megfelelô technológia alkalmazásával a vegyes hulladék nagy fûtôértékû, energetikai célokra alkalmas frakcióra és egy komposzt szerû stabilátra bontható. Az egyik legelterjedtebb kezelési mód a mechanikai biológiai hulladékkezelés. Az intézetben kutatómunka folyik az MBH technológiával történô hulladékkezelésre a Holcim Zrt. és az AVE-Miskolc Kft-vel együttmûködve, amelynek során vizsgáltuk a Gore® Cover takaróanyaggal takart, zárt, ill. nyitott formában történô prizmázást. >


Biohulladék

25

MBH

>

M BT

Nagy Sándor, research engineer University of Miskolc, Institute of Raw Material Preparation and Environmental Processing (IRMPEP) Dr. Mádainé Üveges Valéria, research engineer University of Miskolc, Institute of Raw Material Preparation and Environmental Processing (IRMPEP) Ladányi Roland, technical director AVE Miskolc Ltd. Gulyás Ágnes, BSC environmental engineer

Experiments with MBT technology at the Hejôpapi I. Plant of AVE Miskolc Ltd. 1. INTRODUCTION Today 5 million tons of municipal solid waste is generated in Hungary. About 75% of this waste is deponated in landfills. The residue of the selective waste collection need to be treated, therefore the mass reduction and stabilization can be solved. Using an adequate technology the assorted waste can be fractionated into one fraction with high calorific value, which can be used for energy purposes, and another fraction which is a stabilate, like compost. One of the most conventional treatment method is the mechanical biological waste treatment. At the Institute a research is going related to the MBT technology in cooperation with the Holcim Zrt. and the AVE Miskolc Ltd., in order to investigate the effect of the MBT treatment both in covered and uncovered piles.

2. MBH TECHNOLÓGIA MAGYARORSZÁGON A beérkezett települési szilárd hulladékot az aprítást és fém leválasztást követôen biológiai kezelésnek vetik alá, ebben az esetben a biológiai kezelés után, a dobszitával leválasztott szita felsô termék az energetikailag hasznosítható frakció. Ilyen technológiára példa hazánkban a Gyôr-Sashegyi Hulladékkezelô Központ, valamint a Felsô-Bácskai Hulladékgazdálkodási Kft. [1] A másik esetben a települési szilárd hulladékból az aprítást és osztályozást követôen csak a 80–100 mm-nél kisebb frakció kerül biológiai stabilizálásra. Ebben az esetben az energetikailag hasznosítható termék egyrészt a technológiai sor elején leválasztott 80–100 mm-nél nagyobb frakcióból és a biológiai kezelést követôen elôállított durva termékbôl áll össze. Erre a technológiára példa a Zöld Híd Régió Kft. Kerepes, Ökörtelek-völgyi telepén mûködtetett hulladékkezelô központ. [2] Az MBH technológiával nyert másodlagos tüzelôanyagokat a hazai gyakorlat szerint erômûvek, illetve cementgyárak vásárolják fel, de az elgázosító mûvek, pirolízisüzemek szintén potenciális felvevôpiacot jelentenének. 3. MBH KÍSÉRLETEK AZ AVE MISKOLC KFT-NÉL A vizsgálatok helyszíne a Miskolctól mintegy 35 km-re fekvô Hejôpapi nagyközség külterületén elhelyezkedô re-

gionális hulladéklerakó volt, amelynek üzemeltetését az AVE Miskolc Környezetvédelmi és Hulladékgazdálkodási Kft. végzi. Az AVE Miskolc Kft. mintegy 99 település közel 350 ezer lakosának közszolgáltatását végzi. Kísérletek célja Az intézeti kutatómunka során MBH technológia alkalmazását vizsgáljuk az Avas lakótelep vegyes szilárd települési hulladékára. A kísérlet célja a beérkezô lakótelepi hulladék elôkezelése, prizmázása, és a hulladék szemcseméret-eloszlásának és összetételének folyamatos figyelemmel kísérése. A vizsgálatok során az MBH technológiával történô hulladékkezelést takart, zárt (GORE® Cover membrántakaróval zárttá tett), illetve nyitott prizma formában (háló) történô prizmázást végeztük. Szemcseméret-eloszlás A vizsgálatokat 2010 júliusában végeztük. A Hejôpapi telepre beérkezett települési szilárd hulladék egy Komptech Terminátor 3400 típusú aprítóberendezésre került feladásra. Az így elôkezelt nyers hulladékot ezután prizmákba raktuk. (takart, zárt prizma: 40 t, a nyitott prizma: 38 t). A prizmákat hetente elemeztük. A minta elsôként egy 50 mm-es lyukbôségû szabványosan 1m×1m-es szitára került feladásra, amelyen leválasztottuk a finom részt, amelynek teljes tömegét megmértük. A nagyméretû frakció ezután rendre 75-, 100-, és 150 mm-es lyukbôségû szitákra került feladásra.

26

Biohulladék


MBH

szemcseméret oszt. /particle size fraction, x [mm] Takart, zárt tömeghányad/mass nyers hulladék/ ratio covered raw msw ∆m [%] Takart, zárt tömeghányad/mass kezelt hulladék/ ratio covered treated ∆m [%] MSW

0… 50

A takart, zárt prizma szitaelemzési adatokból megállapítható, hogy: • a legfinomabb frakció (<50 mm) képviseli a legnagyobb tömeghányadot, az idô elôrehaladtával a finomabb szemcsetartományok aránya 52%-ról 43%-ra csökkent; • az 50-75 mm-es, 75-100 mmes és 100-150 mm-es szemcsetartományba esô frakciók aránya az idô elôrehaladtával növekszik;

52

5

9

14

20

43

12

12

23

10

• a legnagyobb frakció (> 150 mm) mennyisége a hulladékhalmazban csök kenô tendenciát mutat, közel 20%-os tömegeloszlása a mintavételezés végére 10%-ra csökken, • a biostabilizálás során eltávozó vízgôz, illetve szén-dioxid jelentôs része a finomabb frakciókból távozik el, a nagyobb frakciókban a degradáció mértéke kisebb.

szemcseméret oszt./ particle size fraction, 0… 50 x [mm] Nyitott prizma tömeghányad nyers hull./uncov/mass ratio 60 ered raw MSW ∆m [%] Nyitott prizma tömeghányad/ kezelt hull./ uncovmass ratio 48 ered treated MSW ∆m [%]

A nyitott prizma szitaelemzési adataiból megállapítható, hogy: • a legfinomabb frakció (<50 mm) képviseli a legnagyobb tömeghányadot, az idô elôrehaladtával a finomabb szemcsetartományok aránya 60%-ról 48%-ra csökkent; • az 50-75 mm-es és a 100-150 mmes frakció aránya növekszik a stabilizálással, a 75- 100 mm-es szemcsetartományba tartozó frakció aránya csökken; • a legnagyobb frakció (> 150 mm) aránya a nyitott prizma esetén csekély mértékû növekedést mutat.

50…75 75…100 100…150 > 150

50…75 75…100 100…150 > 150

6

14

14

6

12

8

23

9

M BT

2. MBT TECHNOLOGY IN HUNGARY After comminution and metal separation, the municipal solid waste is subjected to biological treatment, and in this case, after the biological separation, the coarse product of the drum screen can be a useful fraction for energy purposes. The examples for this technology in Hungary are the Gyôr-Sashegy Waste Treatment Centre and the Felsô-Bácska Waste Management Ltd. [1]. The other way is when after the comminution and metal separation, only the fraction below 80-100mm of the municipal solid waste is subjected to biological treatment. In this case, the energetically useful product is generated partly from the fraction larger than 80-100mm -separated in the beginning of the technology-, and on the other hand the upper fraction from the biological treatment followed by screening. The example for this technology is the waste treatment centre of Green Bridge Region Ltd. in Kerepes, Ökörtelek Valley [2]. Refused derived fuels generated from the MBT technology are purchased by power plants, and cement plants, but the gasifier plants and pyrolysis plants are also mean a potential market for these products. 3. MBT EXPERIMENTAL AT THE AVE MISKOLC LTD. The place of the experiments was the regional waste landfill at the periphery of Hejôpapi, a village 35km far from Miskolc. This landfill is operated by the AVE Miskolc Ltd. This Ltd. is responsible for the public service of 99 towns with near 350 thousand inhabitants. Aim of the experiments During our research work at the Institute, the application of the MBT technology for the municipal solid waste of the housing estate of Avas is investigated. The aim of the experiments is the pretreatment, and biological treatment of

Anyagi összetétel Az összetétel meghatározása szitálás során nyert szitafrakciók MSZ 2142029:2005 szabványban meghatározott 12 anyagcsoportra történô szétválogatásával történt. Az alábbi diagramok a takart, zárt prizma aprított nyers hul ladékának, illetve a negyedik minta anyagi összetételbeli változását szemlélteti a vizsgált > 50 mm-es frakcióban összesítve.

>


Biohulladék

27

MBH

>

M BT

the waste in piles and meanwhile the continuous examination of the particle size distribution and the material composition. The experiments in order to investigate the MBT technology were carried out by both covered (GORE Cover membrane) and uncovered piles. Particle size distribution The experiments were carried out in July 2010. The incoming municipal solid waste was fed on Komptech Terminator 3400 crusher. Piles were formed from the crushed raw waste (covered pile 40 t, uncovered pile 38 t). The piles were analysed weekly. The samples were fed at first on a 50 mm 1 m×1 m standardised sieve, the fine was removed and weighted. The coarse was fed on 75, 100 and 150 mm sieves. It can be considered from the results of analysis of covered pile, that: • the ratio of finest fraction (<50 mm) is the highest, and it was decreasing during the 4 week period (from 52 to 43 %); • the ratios of 50…75 mm, 75…100 mm and 100…150 mm fractions were increasing as a function of time; • the amount of the > 150 mm fraction decreased from 20 % to 10 %; • during biostabilisation the CO2 and moisture exit mainly from the fine fraction, the degradation in the coarse fraction is less significant.

1. ábra: Takart, zárt prizma nyers hulladékának és negyedik mintavételének összesített anyagi összetétele az 50 mm feletti frakcióban / Diagram 1. Material composition of covered pile in the >50 mm fraction (raw MSW and 4th week analysis)

Az 1. ábráról megállapítható, hogy az összesített anyagi összetétel tekin tetében a vizsgált 50 mm feletti szemcsefrakciókban a biostabilizálás eredményeként az egyes anyagkategóriák aránya jelentôsen megváltozott. A legszembetûnôbb változás a mûanyagfrakcióban figyelhetô meg, a mûanyag aránya közel 10%-kal növekszik, vagyis a biostabilizálás eredményeként a vizsgált frakciók közel felét ez az anyagkategória alkotja a stabilizált hulladékban. Az éghetô anyagfrakció arányait tekintve is növekedés figyelhetô meg 10%-ról 19%-ra nô a megoszlási

„A legszembetûnôbb változás a mûanyag frakcióban figyelhetô meg, a mûanyag aránya közel 10%-kal növekszik, vagyis a biostabilizálás eredményeként a vizsgált frakciók közel felét ez az anyagkategória alkotja a stabilizált hulladékban.”

28

Biohulladék


MBH

2 . á b r a : Ny itot t p r izma nyers hulladékának és negyedik m in tavétel én ek ö s s z e s íte t t a n ya g i összetétele az 50 m m feletti frakciób a n / Diagram 2. M ater i al c o m p osit ion o f u n c ov ered pile in the >50 m m fraction ( raw MS W a n d 4th w eek)

3 . á b ra : Bio sta b iliz á lá s anyagm érlege a: takart, zárt p r izm a b : n yitott pr izm a / Diagram 3. Mate r ia l b alance of biostabilisation ( RDF: re f u s e d er ived f u el , CLO : c o m p ost lik e or g a n ic s ) a: covered pile b: uncovered pile

M BT

It can be seen from the results of analysis of uncovered pile, that: • the ratio of finest fraction (<50 mm) was the highest, and it was decreasing during the 4 weeks period (from 60 to 48 %); • the ratios of 50…75 mm and 100…150 mm fractions were increasing, the ratio of 75…100 mm decreasing as a function of time; • the ratio of the > 150 mm fraction increased from 6 % to 9 %; Material composition The determination of composition was carried out by hand sorting of sieve fractions into 12 material types according to Hungarian national standard MSZ 21420-29:2005. The following diagrams. show the change in material composition of covered pile for the analysed >50 mm fraction during 4 weeks biostabilisation period. It can be seen from the diagram 1., that the ratio of different types of materials changed significant in the >50 mm fraction during the stabilisation. The most significant change can be observed in the plastic material fraction, the ratio of it increased with 10 %, it means that after the stabilisation process the ratio of plastic reached almost 50 %. Ratio of combustible fraction also increased as a function of time from 10 % to 19 %. Ratios of the other material fractions decreased, the ratio of paper goes down with 10%,

>


Biohulladék

29

MBH

M BT

it can be explained with moisture content. Some material fractions (e.g. bio fraction) did not exist in the stabilised waste. The diagram 2. shows the change in material composition of uncovered pile for the analysed >50 mm fraction during 4 week biostabilisation period. In the composition of the uncovered pile similar changes were observable as in the covered one. The plastic material fraction ratio increased with almost 10 %. Ratio of combustible fraction also increased as a function of time –as by the covered pile- from 10 % to 19 %. The decreasing was the most significant at the ratio of paper (from 31 % to 10 %), it can explain with its moisture content. The raw MSW contained 4 % bio material in the > 50 mm fraction, the stabilised waste did not content any bio materials. Material balance The diagram 3. shows the material balance of the 4 weeks biostabilisation. It can be seen, that during the biological degradation the mass of the waste decreased with 33 % in the case of covered pile. The uncovered pile had only 8 % weight loss. The yield of refuse derived fuel (RDF) was 21 % by the covered pile, and the heating value of RDF was 14,3 GJ/t. The uncovered pile resulted 45 % RDF with a heating value of 11,4 GJ/t. The results show, that the biological degradation was significant higher in the covered system. ACKNOWLEDGEMENTS “The described work was carried out as part of the TÁMOP-4.2.1.B-10/2/KONV-2010-0001 project in the framework of the New Hungarian Development Plan. The realization of this project is supported by the European Union, co-financed by the European Social Fund.”

arányuk. A többi komponens értéke csökkenést mutat, így a papír frakció arányaiban közel 10%-os csökkenés tapasztalható, ez valószínûsíthetôen a frakció nedvességtartalmának csökke nése miatt magyarázható. Bizonyos komponensek különös tekintettel a bio frakcióra, a stabilizált hulladékban már nem is jelennek meg. A 2. ábra a nyitott prizma aprított nyers hulladékának, illetve a negyedik minta anyagi összetételbeli változását szemléltetik a vizsgált > 50 mm-es frakcióban összesítve. A nyitott prizma összesített anyagi összetételében is hasonló változások figyelhetôek meg, mint a takart, zárt prizma esetén. A grafikonról leolvasható, hogy a mûanyag frakció aránya itt is közel 10%-os növekedést mutat. Az éghetô komponensek aránya 10%-ról 19%-ra növekszik. A csökkenô tendencia hasonlóan a takart, zárt prizmához itt is papír tekintetében a legjelentôsebb, 31%-ról 10%-ra csökken az anyagkategória megoszlási aránya, amely hasonlóan a takart, zárt prizmánál itt is a nedvességtartalom csökkenésével magyarázható. A biofrakció itt is lecsökken, vagyis míg a nyers mintánkban közel 4%-os a megjelenése, addig a stabilizált hulladék 50 mm feletti frakcióiban már nem is számolunk az adott frakció megjelenésével. Anyagmérleg A négy hétig tartó biostabilizálás anyagmérlegét a 3. ábra szemlélteti. Az adatokból megállapítható, hogy a

30

Biohulladék


Gore® Cover takaróanyaggal takart, zárt prizma esetén az aerob biológiai lebontás során 33 %-kal csökkent a hulladék tömege, míg a nyitott prizma esetén jóval kisebb, mindösszesen 8 %-os tömegveszteséggel számolhatunk. A takart, zárt prizma esetén a másodtüzelôanyag frakció tömegkihozatala a feladott anyagmennyiségre vonatkoztatva 21%, fûtôértéke 14,3 GJ/t. A nyitott prizma esetén a tüzelôanyag-frakció tömegkihozatala 45 %, a fûtôértéke mindössze 11,4 GJ/t. Az eredményekbôl megállapítható, hogy a takart, zárt prizmában a degradáció jóval nagyobb mértékû volt, mint a nyitott prizmában.

KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS „A tanulmány/kutató munka a TÁMOP4.2.1.B-10/2/KONV-2010-0001 jelû projekt részeként – az Új Magyarország Fejlesztési Terv keretében – az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg.” FELHASZNÁLT IRODALOM [1] Bezeczky-Bagi Beáta: A Gyôr-Sashegyi Hulladékkezelô Központ. BIOhulladék 2010. október, p2-7 [2] Bezeczky-Bagi Beáta:Példaértékû hulladékkezelés és hasznosítás a Zöld Híd Régió Kft. telepein. BIOhulladék 2011. január, p2-8 [3] Prof. Csôke Barnabás, Dr. Alexa László, Olessák Dénes, Ferenczy Károly, Dr. Bokányi Ljudmilla: Mechanikai biológiai hulladékkezelés kézikönyve, Profikomp Kft. ■

M E G Ú J U L Ó ENERgIA F ORR Á SO K

RENE W ABLE

ENER G Y

SO U R C ES

> D r . G y u ri c z a C s a b a Sz e n t Is t v á n E g y e t e m , Gödöll ô

Fás szárú energianövények termesztése:

a növénytáplálás módszerei Az energetikai faültetvényeket 10–15–20 évre tervezzük, ezért minden termesztéstechnológiai elemet különösen nagy körültekintéssel kell elvégezni. A létesítés elôtti termôhely-feltárás, talajmûvelés, tápanyag-visszapótlás az ültetvény teljes élettartamát meghatározza, a telepítés eredményességét és a termelés gazdaságosságát befolyásolja. Fás szárú energetikai ültetvényekrôl szóló cikksorozatunk mostani részében a tápanyagvisszapótlás módszereirôl, lehetôségeirôl szólunk.

Az energianövények tápanyagigénye A közvélekedés az energianövényeket – különösen a fás szárú energianövényeket – tápanyagigényes növényeknek tartja. Tudnunk kell ugyanakkor, hogy a tápanyag igény nem tér el lényegesen más szántóföldi kultúráktól. Valamen�nyi energetikai célra termesztett növény esetén érvényes az a megállapítás, hogy adott termôhelyi körülmények között nagy mennyiségû biomassza kizárólag a talaj tápanyag-ellátottságát és a növény tápanyagigényét figyelembe vevô növénytáplálás esetén érhetô el. A termés betakarításával kivont tápanyag mennyisége a fafajtól, a termôhelytôl, a termelési ciklus idôtartamától és a terméshozamtól függôen változik. A fás szárú energianövények 1 tonna szárazanyag elôállításához évente 3,7-5,5 kg N-t, 0,6-1,0 kg P-t, 2,6-4,0 kg K2O-t 5.0-5,5 kg Ca-ot, valamint 0,5-0,8 kg Mg-ot használnak fel. Ez >


Biohulladék

31


>

Dr Csaba Gyuricza, Szent István University, Gödöllő

Ligneous Energy Plant Cultivation: Techniques For Nutritive Supply

RENE W ABLE

Nutrition needs of energy plants Energy plants – especially ligneous energy plants – are said to require a lot of nutrients. It must be noted, however, that their nutrient requirements do not significantly differ from that of other arable land plants. In the case of all plants cultivated for energy purposes the following statement is true: given the specific habitat conditions large amounts of biomass can only be produced if the nutrition of the plants is based on the careful consideration of the nutrient level of the soil and the nutrient requirements of the plants. The amount of nutrients taken out of the soil at harvest depends on the tree type, habitat, and length of production cycle and production yield. To produce 1 ton of dry matter of ligneous energy plants requires 3.7-5-5 kg N, 0-6-1.0 kg P, 2.6-4.0 kg K2O, 5.0-5.5 kg Ca as well as 0.5-0.8 kg Mg annually. Compared to the nutrient uptake of traditional herbaceous arable land plants this amount is not great; however, due to continuous nutrient uptake over several years provision of regular nutrients must be taken seriously.

Telepítés elôtt Istállótrágya

30-40 t/ha alapmûvelés elôtt

Komposzt

10-15 t/ha alapmûvelés elôtt

Hígtrágya

– fôvetés, másodvetés, ôszi alapmûvelés után télálló kalászos vetése

Mûtrágya

alaptrágya

Hamu

–

összevetve a hagyományos lágyszárú szántóföldi növények által felvett tápanyag mennyiségével nem tekinthetô kiemelkedônek, de a sokévi egyoldalú tápanyagfelvétel miatt fontos odafigyelni a rendszeres visszapótlásra. A termôhely tápanyag-ellátottsága A növények tápanyagigényének ismerete mellett elengedhetetlen a termôhely tápanyag-ellátottságának a felmérése. Ezek alapján hozhat döntést a termesztô arról, hogy kell-e trágyáznia, illetve milyen mennyiségben juttassa ki a tápanyagot. A termôhelyfeltárás esetén 1. kép: A telepí tés el ôtti ta l a j vizs g á l at alapján történ ik a n övén ytá pl á l á s / Picture 1: N u tr ien ts a r e a ppl ied to plants based on s oil exa m in ation pr ior to planting

Nutrient levels of the habitat In addition to the information about the nutrient requirements of the plants, an examination of the nutrient levels of the habitat is also indispensable. Once the producer has this information, they can make a decision about whether manuring is necessary and if the answer is yes, what the right amount is. When the habitat is being studied it is advisable to carry out soil examinations to a depth of 1-1.5m; however, the humus content and the main nutrient levels need only be checked in the top 40 to 50cm of the soil (Picture 1). These soil examinations should first be carried out before the plantation is established. The next soil examination must be done following the first harvest. Based on this test it is possible to determine the amount of nutrients that have been taken out and must be replaced. Basically it is a good idea to determine the nutrient content based on soil samples after each harvest;

32

Biohulladék

SO U R C ES

1. táblázat: N övén ytá pl á l á s m ód s zer ei en er g etika i fa ü ltetvén yekb en

Zöldtrágya

Ligneous energy plantations are planned for 10-15-20 years so all the technological elements necessary for cultivation must be carefully considered and then implemented. Habitat examination, soil cultivation work and nutrient supply prior to the establishment of the plantation have a positive effect during the whole life-span of the plantation, influencing efficiency and the profitability of production. The present article in our series on ligneous energy plantations provides information about the different techniques and methods for nutrient supply.

ENER G Y


Telepítés után ritkán a sorközökbe, sekély bedolgozás sorokba 3-4 cm vastagon telepítés után, majd minden betakarítást követôen sorokba injektálva sorközökbe pillangós és/vagy nem pillangós növények fejtrágya, lombtrágya, szilárd és folyékony betakarítások után, elsôsorban kálium pótlás

célszerû akár 1-1,5 m mélységig talajvizsgálatot végezni, azonban a humusztartalmat és a legfontosabb tápanyagok mennyiségét elég a felsô 40-50 cm-ben meghatározni (1. kép). Ezeket a talajvizsgálatokat elôször az ültetvény létesítése elôtt kell elvégezni. A következô talajvizsgálatot az elsô betakarítást követôen kell végrehajtani, amelynek segítségével meg tudjuk határozni az addig kivont és visszajuttatandó tápanyagok mennyiségét. Elvileg minden betakarítás után célszerû talajminta alapján meghatározni a tápanyagtartalmat, azonban az elsô vizsgálat adatainak és a területrôl lekerülô biomassza mennyiséggel kivont tápanyagok ismeretében az üzemelés közbeni növénytáplálás szükségessége jól felmérhetô. Az ültetvény életciklusához kapcsolódó utolsó tápanyagvizs-

A F otókat G yu r ic za C s a b a kés zí te t t e P h otos : G yu r ic za , C s a ba


gálatot az utolsó betakarítást követôen kell elvégezni, ami már az azt követô hasznosítás számára ad hasznos információkat. A tápanyag visszapótlása történhet szerves trágyával (istállótrágya, komposzt), zöldtrágyával, mûtrágyákkal, illetve részleges növénytáplálást jelenthet az erômûvi hamu visszajuttatása (1. táblázat). A legkedvezôbb megoldást az jelenti, ha a tápanyagok pótlását több módszer kombinálása révén oldjuk meg. Növénytáplálás istállótrágyával és komposzttal A szervestrágyázás a talajerô-pótlás legkedvezôbb formája, azonban men�nyisége az állatállomány drasztikus visszaesése révén korlátozott, ezért ültetvények telepítése esetén is számolni kell azzal, hogy a legritkább esetben áll rendelkezésre. A legjobb szervestrágya az érett istállótrágya, amelyet megfelelô kezelést követôen juttathatunk ki (2. táblázat). Ez azért fontos, mert a trágyában lévô gyommagok elôkészítô kezelés nélkül megfertôzhetik a talajt, és megnehezítik az ültetvény gyomszabályozását. Másrészt az éretlen istállótrágya a telepítést követôen gyökérégetést okozhat. A szerves trágyát az ôszi talajmûvelést megelôzôen kell a területre kijuttatni. A talajba dolgozása mélyszántással történik, amit legalább 25 cm mélységben kell elvégezni (Lásd Agrofórum 2010. decemberi szám). Istállótrágya kijuttatására a telepítés elôtt van lehetôség, 30-40 t/ha mennyiségben szórható ki. Az üzemelés közbeni kijuttatás és bedolgozás csak részlegesen oldható meg, hatékonysága pedig esetleges. A szervestrágyázás másik módszere, amely energetikai ültetvények esetében alkalmazható a különféle, elsôsorban szennyvíziszap eredetû komposztok kijuttatása. Magyarországon évente több millió tonna szennyvíziszap és szerves hulladék képzôdik, amelyekbôl komposztálással növények számára értékes tápanyag állítható elô. A szennyvíziszap komposztok szántóföldi felhasználásának egyik legkritikusabb pontja egyes nehézfémek jelenléte lehet, ami miatt az élelmiszer és takarmány célú termesztés esetén kerülni kell a közvetlen kijuttatást. Ugyanakkor energianövények ese-

RENE W ABLE

ENER G Y

SO U R C ES

2. Táblázat: A z is tá l l ótr á g ya és a kom pos zt n itr og én - , f os zf or - és ká l iu m ta rtal m a és hasznosul á s a

Hasznosulás

Hatóanyag kg/10 t szárazanyag N

P2O5

K 2O

Elsô évben

18

20

40

Második évben

12

15

20

Összesen

30

35

60

115

160

60

Második évben

60

120

30

Összesen

175

280

90

Istállótrágya

Komposzt Elsô évben

2. kép: A kompos ztot és a z istállótrágyá t a z a l a pm û vel és el ôtt kell kijuttat n i / P ic tu r e 2: C om pos ts and stable ma n u r e m u s t b e s pr ea d prior to bas ic c u ltivation w or k

tében a komposzt kedvezô hatásain túl a talaj tisztításában is közvetlen szerepe lehet: a fás szárú energianövények különösen nagy koncentrációban veszik fel a nehézfémeket. A szennyvíziszapból elôállított komposztok jelentôs mennyiségben tartalmaznak nitrogént és foszfort, kisebb arányban káliumot. Nitrogéntartalma 1,4–1,8%, ami azt jelenti, hogy 2025 t/ha mennyiségben történô kijuttatás esetén fedezhetô a növények

however, the nutrient supply needs of the plants during the cultivation cycle can be quite well calculated through study of the data from the first examination – and from information derived about the nutrients taken out of the soil as a result of examinations of the collected biomass. The last nutrient examination in the life-cycle of the plantation must be done following the last harvest. The data gained this way provides useful information for later utilization of the area. Nutrients can be supplied using organic manure (stable manure, compost), green manures or artificial fertilizer but spreading power plant ash may also provide plants with some nutrition (Table 1). In an ideal situation, nutrients are supplied using a combination of some of these techniques.


> Biohulladék

33


RENE W ABLE

ENER G Y

SO U R C ES

>

ültetôsorokba juttatjuk ki 3-5 cm vastagságban (3. kép). Ebben az esetben a felszínre szórt komposzt a tápanyagszolgáltatás mellett jelentôs mértékben csökkenti a talaj nedvesség-veszteségét (evaporáció), valamint a talajborítás révén jelentôs a gyomelnyomó hatása is. A Szent István Egyetemen végzett kutatásaink eredményei azt mutatják, hogy ezzel a módszerrel a telepítés évében – elsôsorban aszályra hajlamos termôhelyen – 20-25%-kal több nedvesség marad a talajban (1. ábra), és a vegetációs idôszak elején a gyommagvak csírázása is korlátozott, ami megkönnyíti a növényvédelmet. 2007-ben beállított kísérletekben ezzel a módszerrel ugyanakkora biomassza mennyiség érhetô el nyárnál és fûznél, mint a mûtrágyázással.

Plant nutrition with stable manure and compost Organic manuring is the best way to supply nutrients to the soil; however, as the number of livestock has dramatically decreased, the amount available is rather limited. As a result, when plantations are established it is important to take into consideration that in most cases this type of manure is just not available. The best organic manure is mature stable manure which can be spread after the right treatment (Table 2). This is essential since without the proper preparatory treatment the seeds of weeds in the manure could infect the soil and may result in difficult weed control procedures being required on the plantation. On the other hand, immature manure may cause root burns following plantation. Organic manure must be spread before the soil cultivation work in autumn It must be mixed into the soil through deep plowing of at least 25 cm depth (See Agrofórum December issue, 2010). Stable manure can be spread before the establishment of the plantation in amounts as high as 30-40 t/hectare. Once the plantation has been established it can only be partially spread and mixed in and in this case efficiency is not very high. The other source of organic manures that can be used in the case of energy plantations is composts which can be of different origins, although are mainly sewage sludge composts. In Hungary millions of tons of sewage sludge and organic waste are produced every year. These materials can be turned into valuable nutrients through composting. The critical issue in application to arable land of sewage sludge-based composts is the presence of certain heavy metals. Their presence may make direct use impossible in the case of food or fodder cultivation. However, in the case of energy plants they are not

34

Biohulladék

3. kép: Sorokb a kis zórt kom pos zt a telepítést követôen / P ic tu r e 3: Com post sprea d in th e r ow s a f ter planting

tápanyagigénye (2. táblázat). A komposzt kijuttatásának két módszere alkalmazható. Az egyik esetben az ôszi talajmûvelés elôtt vízszintes vagy függôleges tengelyû trágyaszóró géppel egyenletesen történik a szórás, amelyet az istállótrágyánál alkalmazott módszerhez hasonlóan a talajba bedolgozunk (2. kép). A másik eljárás során a komposztot a telepítést követôen az

Zöldtrágyázás A zöldtrágyázás során a növényi részeket zöld állapotban dolgozzuk be a talajba, ami részben növénytáplálási célokat szolgál, részben a talaj kedvezô fizikai és biológiai állapotának javításához járul hozzá. Ezeken túlmenôen a fontos szerepe van a a gyomkorlátozásban is. Fás szárú energianövények telepítése elôtt a zöldtrágyázás nagyon fontos kiegészítô eleme lehet a tápanyag-visszapótlásnak, azonban teljes értékû talajerô-pótlást nem jelenthet. A telepítés elôtti zöldtrágyázásnak három módszere alkalmazható: 1. A teleptést megelôzô évben fô vetésben termesztjük a zöldtrágya nö vényt. Ebben az esetben a zöldtrágyá

1. ábra. Talaj n ed ves s ég - ta rta l om kom pos zt a l ka l m a zá s a es etén ( G öd öl l ô, 2007 . m ájus 25.) / D ia g r a m 1: S oil m ois tu r e c on ten t w h en c om pos t is u s ed ( G öd öl l ő , 2 5 t h May 2007)



zás egy vegetáció kiesést jelent. Ennek az eljárásnak elsôsorban azokon a termôhelyeken lehet létjogosultsága, amelyek parlagon hevertek, nagymértékben fertôzôdtek gyommagokkal, vagyis jelentôs kultúrállapot javításra szorulnak. A termeszthetô növények köre széles, egyéves pillangós és nem pillangós növények, illetve keverékek egyaránt alkalmazhatók. 2. A teleptést megelôzô évben korán lekerülô elôvetemény után másodvetésû zöldtrágyanövény termesztése. Ebben az esetben a nyáron elvetett gyors növekedésû növényeket a fagyok elôtt dolgozzuk a talajba, majd ezt követôen végezzük el a mélyszántást. Nagy biztonsággal termeszthetô hazai viszonyok között a facélia (4. kép), a mustár és az olajretek, valamint ezek keverékei. 3. Az ôszi talajmûvelések után kalászos növények (pl. rozs, tritikálé vagy keverék) vetése. A kikelt növényállomány védelmet nyújt a tél folyamán a fizikai talajromboló hatásokkal (erózió, defláció) szemben, megakadályozza a

RENE W ABLE

nitrogén kimosódását. Kora tavasszal az ültetôágy készítése során a zöld növényi részeket a talajba dolgozzuk, majd ezt követôen történhet az energianövények telepítése. A növényi maradványok egy része a felszínen visszamaradva mérsékli a párolgást, illetve a gyommagok csírázását. A zöldtrágyázás bármely módszerének alkalmazása esetén célszerû a bedolgozást követôen legalább 30-50 kg nitrogén hatóanyag kijuttatása a feltáródási folyamatok elôsegítése érdekében. Ez a tápanyag mennyiség azonban természetesen nem vész el, a késôbbiekben az energianövény számára közvetlenül felhasználhatóvá válik. Mûtrágyázás A szerves- és zöldtrágyázás a növénytáplálás, a talaj kedvezô kultúrállapota megôrzésének legkedvezôbb eljárása, azonban a mûtrágyák használata az esetek többségében elkerülhetetlen. A ta4. kép: Másodvetésû facélia zöldt rágya növény bedolgozás elôtt / Picture 4:Second crop facelia green manure plant before mixing into the soil

ENER G Y

SO U R C ES

only useful due to the beneficial effects of composts but also due to the ability of ligneous energy plants to clean up the soil by taking up heavy metals in high concentrations. Composts made from sewage sludge contain high proportions of nitrogen, phosphorus and smaller amounts of potassium. The nitrogen content is 1.4-1.8 per cent; that is, if it is spread at a rate of 20-25 t/hectare the nutrient requirement of the plants is covered (Table 2). There are two possible ways of spreading composts. The first technique is that before Fall soil cultivation work the compost is spread evenly using a manure spreader with horizontal or vertical axis. The compost is then mixed into the soil as for the case of stable manures. The other technique is that the compost is spread 3-5 cm deep in the rows after planting (Picture 3). In this second case the compost not only provides nutrients but also decreases the moisture loss of the soil (evaporation) and significantly hinders the growth of weeds as it covers the soil. Research conducted at Szent Istvan University shows that if this method is used in the year of plantation – especially in arid areas – the moisture retained in the soil increases by 20 to 25 per cent (Diagram 1) and at the beginning of the vegetation period the germination of weed seeds is also limited, which makes plant protection easier. The 2007 experiments show that, using the compost method, the same amount of poplar and willow biomass can be produced as when artificial fertilizer is applied. Green manuring When green manuring is carried out, the vegetable parts are mixed into the soil in green form, which on one hand serves plant nutrition purposes and, on the other hand, improves the physical and biological condition of the soil. In addition to this, it also plays an important role in limiting weed growth. Before plantation of ligneous energy plants, green manuring can be an important element of nutrient supply – however, it is not enough for complete soil energy rehabilitation. There are three methods of using green manuring prior to the establishment of plantation: 1. In the year before the plantation the green manure plant is cultivated as the main crop. In this case green manuring means that one vegetation cycle is ‘lost’. This method is especially suitable for those areas that have been left unutilized or are quite infested with weeds; that is, they require significant improvement in their conditions. There are a number of species suitable for this goal such as annual papilionaceous, non-papilionaceous plants or their mixtures. 2. The year before plantation second crop green manure plants are cultivated following early harvest preceding crops. In this case the fast-growing plants sown in the summer are mixed into the soil before the frost and then deep plowing takes place. In Hungary it is easy to cultivate facelia (Picture 4), mustard and oil radish as well as their mixtures. 3. Eared crops (e.g. rye, triticale or a mixture of them) are sown after Fall soil cultivation work. The sprouted vegetation protects the soil against the


Biohulladék

35

>


>

RENE W ABLE

ENER G Y

SO U R C ES

harmful physical effects of winter (erosion, deflation) and prevents nitrogen from being leached from the soil. In early spring while the planting beds are being prepared the green vegetable parts are mixed into the soil and then the energy plantation can be established. Some of the vegetable remains stay on the surface and hinder evaporation and the germination of weed seeds. Whichever method of green manuring is used it is necessary to apply 30-50 kg of nitrogen following the mixing process in order to facilitate recovery processes. These nutrients will not get lost but will later be directly available for the energy plantation. Artificial fertilization Organic and green manuring are the best ways to provide plants with nutrition. In order to maintain suitable soil conditions, however, the use of artificial fertilizers is in most cases indispensable. The results of soil examinations can be most accurately used when artificial fertilizers are applied. The fertilizer must be spread prior to basic soil cultivation work in Fall (Picture 5). The entire amount of potassium and phosphorus and a maximum of a third of the amount of nitrogen should be spread. The rest should be spread following plantation. Planting stick shoots (150-200 cm long) without prior soil preparation requires a special method for providing plant nutrition. Artificial fertilizer is spread on the surface and may be mixed between the rows (not very deeply) using a disc harrow. Nitrogen may be delivered in a liquid form during the vegetation period as well. Plant nutrition during the operation of the plantation Following the establishment of the ligneous energy plantation further nutrient supply may be needed after harvests. Phosphorus and potassium are usually not applied again but nitrogen must be supplied in every case. After the end-of-winter or early spring harvest nitrogen may be supplied in many different forms and in many different ways. If sewage sludge compost is available, it may be transferred to the whole surface or to the rows. If it is spread (10-15 t/hectare) following the harvest every two years, the necessary amount of nitrogen will be released and will be available for the plant. Under controlled conditions the supply of liquid manure to the rows also covers some part of the nitrogen requirement, or even the whole amount if it is supplied regularly. Artificial nitrogen fertilization may be carried out in both solid and liquid form. It is essential that the solid artificial fertilizer should enter the soil with the rainwater in a short time. It is practical to combine fertilizing with mechanical weed control. This way the artificial fertilizer can be mixed into the top layer of the soil when the area between the rows is mixed with a disc harrow. The most effective way of supplying artificial fertilizer is to apply liquid nitrogen fertilizer directly to the roots of the plants. Using this technique the amount of active ingredients required is much less.

36

Biohulladék

5. kép: A m ûtr á g yá t a l a ptr á g ya kén t ôs s zel kel l kij u ttatn i / P ic tu r e 5: A s f or b as i c m anure, art if ic ia l f ertil izer s m u s t b e s pr ea d in a u tu m n

lajvizsgálatok eredményeit a legpontosabban mûtrágyák alkalmazásával lehet figyelembe venni. A kiszórást az ôszi alapmûvelés elôtt kell elvégezni (5. kép). A kálium és foszfor teljes mennyiségét, a nitrogén legfeljebb egyharmad részét kell kijuttatni. A visszamaradó hányadot a telepítés után szórjuk ki. A talaj-elôkészítés nélküli karódugványok (150-200 cm hosszúságú) telepítése a növénytáplálás speciális eljárását követeli meg. A mûtrágyát a felszínre szórjuk ki, amelyet legfeljebb a sorközökben sekélyen tárcsával dolgozunk be. A nitrogén kijuttatása folyékony formában is történhet a vegetációs idôszak során. Növénytáplálás az ültetvény üzemelése során Az energetikai faültetvény telepítését követôen további tápanyag-utánpótlásra a betakarításokat követôen lehet szükség. A foszfor és kálium újbóli kijuttatása többnyire elkerülhetô, azonban a nitrogént minden esetben pótolni kell. A tél végi, kora tavaszi betakarítás után a nitrogént különbözô formában és módszerrel lehet kijuttatni. Amennyiben rendelkezésre áll szennyvíziszap komposzt teljes felületi vagy sorokba szórással adható ki. A kétévenkénti, betakarítást követô szórással (10-15 t/ha) a szükséges nitrogénmennyiség kioldódik, és a növény számára felvehetô formává


„... a felszínre szórt komposzt a tápanyagszolgáltatás mellett jelentôs mértékben csökkenti a talaj nedvességveszteségét (evaporáció), valamint a talajborítás révén jelentôs a gyomelnyomó hatása is.”


válik. Ellenôrzött körülmények között a hígtrágya sorokba juttatása is fedezi a nitrogén egy részét, vagy többszöri kijuttatás esetén a teljes mennyiséget. A nitrogénmûtrágyázás megoldható szilárd és folyékony formában egyaránt. Fontos, hogy a felszínre került szilárd mûtrágya a csapadékkal rövid idô után a talajba mosódhasson. Célszerû a kijuttatást összekötni a mechanikai gyomkorlátozással, így a mûtrágya a sorközök tárcsázásával sekélyen a talajba dolgozható. A mûtrágya kijuttatás leghatékonyabb módszere, ha a folyékony nitrogénmûtrágyát a növények gyökeréhez irányítottan juttatjuk ki. Ezzel a módszerrel lényegesen kevesebb hatóanyagra van szükség. A vegetációs idôszak folyamán kivételes esetben lehet szükség a lombtrágyázásra, amely csapadékhiány vagy a növényzet valamilyen károsodása esetén alkalmazható. A kijuttatás permetezôgéppel az esti vagy kora reggeli órákban történjék: a hatóanyagok csak addig tudnak a lombozaton felszívódni, amíg az oldat meg nem száradt. A lombtrágya mellé érdemes bekeverni felületaktív-, illetve tapadószert, hogy a

RENE W ABLE

növény minél nagyobb felületen, minél hatékonyabban tudja felvenni a tápanyagot, továbbá a levelekrôl történô lemosódást minél jobban megakadályozhassuk. A sorközökben létesített növénysáv (egynyári vagy évelô) szintén szolgálhatja a növények részbeni tápanyagellátását (6. kép). A pillangós virágú növények a légköri nitrogén megkötése révén növelik a talaj tápanyagtartalmát. A sekélyen bedolgozott növényi maradványok szerves anyagot és tápanyagot egyaránt szolgáltatnak. A biomassza elégetése során 1-3 % hamu keletkezik, amelyet évszázadok óta használnak szántóterületek trágyázására. A hamu elsôsorban káliumforrás, de kalcium, magnézium, foszfor és egyéb mikroelemek is találhatók benne. Bizonyos hamuféleségek - pl. a fûz és a nyár hamuja – nagy nehézfémtartalmuk miatt csak korlátozott mértékben használhatók fel. Hagyományos trágyaszórókkal kijuttatása gyakran nem oldható meg, ezért ma még kevésbé elterjedt a nagy területen történô felhasználás. (A hamu hasznosítási lehetôségeirôl egy késôbbi cikkben külön szólunk.) ■

ENER G Y

SO U R C ES

During the vegetation period, in some exceptional cases, foliage manuring may also be needed. This method can be used in arid periods or if the vegetation has been harmed in some way. The material is transferred with a dispersing machine in the evening or in the early hours of the morning. The active ingredients can only be absorbed by the foliage as long as the material is in a liquid form. In addition to foliage manuring it is useful to mix in some active agents and adhesive materials so that the plant can take up the nutrient in the best possible way on a surface which is as large as possible and fertilizer is prevented from being washed off. A plant zone between the rows (annual or perennial) may also provide some of the nutrient supply for the plants (Picture 6). Papilionaceous plants bind nitrogen from the atmosphere and this way increase the nutrient content of the soil. The vegetable remains mixed into the top layer of the soil provide both organic matter and nutrients. When biomass is burnt, 1-3 per cent ash is created. This ash has been used to manure arable land areas for centuries. The ash mainly serves as a source of potassium but also contains calcium, magnesium, phosphorus and other micro elements. Certain types of ash – e.g. ash from willow and poplar – have a limited use due to their high heavy metal content. Traditional manure spreaders are often not suitable for this work which is why this method is not so popular for use on large areas (a later article will discuss the different uses of ash). Table 1: Methods of providing plant nutrition for ligneous energy plantations

6 . k é p : Gy e p k e v e r ék k e l bevetett sorköz fûzben / Picture 6: G r a s s m ixtu r e s ow n b e t w e e n willo w r ows

Before planting

After planting

Stable manure

30-40 t/ha before basic cultivation

Thin, in the spaces between the rows, shallow mixing into the soil

Compost

10-15 t/ha before basic cultivation

In the rows 3-4 cm thick after planting, then after each harvest

Liquid manure -

Injected in the rows

Green manure

Main sowing, second crop, after basic cultivation in Fall hardy cereal crops are sown

In the spaces between the rows, papilionaceous and/or non-papilionaceous plants

Artificial fertilizer

Basic manure

Mulching, foliage manuring, solid and liquid

Ash

-

After harvesting, mainly to supply potassium

Table 2: The nitrogen, phosphorus and potassium content of stable manure and composts and their utilization rates Utilization rate

Active ingredient kg/10 t dry matter N

P2O5

K2O

In the first year

18

20

40

In the second year

12

15

20

Total

30

35

60

In the first year

115

160

60

In the second year

60

120

30

Total

175

280

90

Stable manure

Compost


Biohulladék

37

MBH

MBT

ÖKOINDUSTRIA International Environmental Industry, Energy Efficiency and Renewable Energies Exhibition 16-18 November, 2011 Association of Environmental Enterprises organizes 2nd Ökoindustria Exhibition between 16-18 November 2011 in Budapest, at SYMA Sport and Event Centre. Main patron of the event is Dr. Sándor Fazekas , Minister of Rural Development, Ministry of Rural Development, and our patron is Mr. János Bencsik, State Secretary of Climate and Energy, Ministry for National Economy, major professional organizations can be found among the professional partners. Broad theme of the ÖKOINDUSTRIA Exhibition includes renewable energies, energy efficiency, eco-building, climate protection and prevention, waste management, use of secondary raw materials and production from waste, water protection, soil protection, biotechnology, air protection, noise and vibration protection. This biannual event provides a unique opportunity to introduce the latest environmental innovations, technologies, services and serves as a platform for information exchange, technology transfer and professional cooperation. Announcement of ÖKOINDUSTRIA Exhibition has already reached potential

38

Biohulladék


Ökoindustria Nemzetközi Környezetipari, Energiahatékonysági és Megújuló Energiaforrások Szakkiállítás 2011. november 16-18.

Idén második alkalommal rendezi meg a Környezetvédelmi Szolgáltatók és Gyártók Szövetsége (KSZGYSZ) az ÖKOINDUSTRIA Szakkiállítást november 16–18. között a SYMA Sport és Rendezvényközpontban. A 2011. évi kiállítás fôvédnöke: Dr. Fazekas Sándor, Vidékfejlesztési Miniszter, védnöke: Bencsik János, Klíma-és Energiaügyi Államtitkár, a kiállítás szakmai partnerei között az összes jelentôsebb hazai szakmai szövetség megtalálható. Az ÖKOINDUSTRIA Szakkiállítás széles tematikája magába foglalja a megújuló energia, az energiahatékonyság, az ökoépítészet, a klímavédelem, a hulladékgazdálkodás, a másodnyersanyagok és a hulladékból készült termékek felhasználása, a vízvédelem, talajvédelem, a biotechnológiák, a levegôvédelem, a zaj és rezgésvédelem témakörét. A kétévente megrendezésre kerülô szakmai rendezvény kivételes lehetôséget nyújt az innovatív környezetvédelmi technológiák és szolgáltatások bemutatására, továbbá fórumot biztosít az információcserére, technológia transzferre, a hazai és nemzetközi szakmai együttmûködésekre. Az ÖKOINDUSTRIA 2011 Szakkiállítás híre már eljutott a világ számos pontján lévô potenciális kiállítókhoz, szakmai körökhöz, ez alapján már több jelentôs kínai, svájci, német, dán és lengyel környezetipari cég jelezte részvételét a novemberi ÖKOINDUSTRIA kiállításon. Az ÖKOINDUSTRIA 2011 célja, hogy a rendezvény széles nemzetközisége katalizálja a befektetôi szándékokat és kiindulópontja, elôsegítôje legyen tôkeerôs vállalkozások kooperációinak, újak létrejöttének, magyarországi székhellyel. A kiállításon nagyon fontos szerepet kapnak a környezetvédelmi újdonságok, az ÖKOINDUSTRIA Nagydíjjal a legkiemelkedôbb terméket és szolgáltatást szeretnénk elismerni.

MBH

A 2011. évi kiállítás tervezett kísérôrendezvényei: • Megnyitó • ÖKOINDUSTRIA Nagydíjak átadása • Borkóstoló • Szakmai konferenciák: 1. Német nap 2. Svájci Nap 3. Finn Nap 4. Lengyel Nap 5. Egyedi Szennyvízkezelés Nap 6. Magyar Víziközmû Szövetség konferenciája 7. KSZGYSZ-Hulladékhasznosítók Országos Egyesülete: Hulladékgazdálkodás konferencia 8. Ma és Holnap Magazin – KSZGYSZ: Megújuló energiaforrások konferencia 9. „Kezünkben a Jövônk”: Konferencia az ÖKOMARKETING-rôl 10. BME Polimertechnika Tanszék: Lebomló mûanyagok További információ a kiállításról: www.okoindustria.hu ÖKOINDUSTRIA 2009 számokban: Kiállítói terület Kiállítók és társkiállítók száma Nemzetközi kiállítók száma Látogatók száma Résztvevôk száma a kísérô rendezvényeken

4000 m2 150 11 5230 1000

ÖKOINDUSTRIA 2009 kiállítóinak tevékenysége:

MBT

exhibitors all over the world thus some major Chinese, Swiss, German, Danish and Polish environmental enterprises have noted their presence at ÖKOINDUSTRIA Exhibition in November. The aim of the exhibition is to catalyze investments by the wide internationalization of the event and promote cooperation between capital intensive companies resulting Hungary-based new ventures. Environmental developments have an important role at the exhibition, outstanding products and services will be recognised with ÖKOINDUSTRIA Award. Planned side events of ÖKOINDUSTRIA 2011: • Opening ceremony • Handing out ÖKOINDUSTRIA Award • Company introductions • Wine tasting • Conferences: 1. German Day 2. Swiss Day 3. Finnish day 4. Polish Day 5. Individual Waste Water Treatment Day 6. Conference of Hungarian Water Utility Association 7. Waste Management Conference 2012- organized by Association of Environmental Enterprises and National Association of Recyclers’ 8. Conference on Renewable Energies – organized by Ma & Holnap Magazine and Association of Environmental Enterprises 9. Conference on Eco-marketing – organized by „Future in our hand” 10. Conference on Degradable Plastics – organized by Budapest University of Technology and Economics, Department of Polymer Engineering Please visit www.okoindustria.hu for more information. ÖKOINDUSTRIA 2009 in numbers: Exhition area Number of exhibitors and co-exhibitors Number of international booths Number of visitors Number of participants on t he side events

4,000 m2 150 11 5,230 1,000

Profiles of the exhibitors in 2009

Biohulladék Magazin – Negyedévente megjelenô szaklap Kiadja/Published quarterly by: Profikomp Kft. Fôszerkesztô/Editor in chief: Bezeczky-Bagi Beáta Szerkesztôbizottság/ Editorial board: Dr. Aleksza László, Dr. Csôke Barnabás, Dr. Füleky György, Dr. Gyuricza Csaba, Ferencz Károly, Bezeczky-Bagi Beáta Felelôs kiadó/Publisher: Dr. Aleksza László

Tervezés és nyomdai elôkészítés/Design and layout: Stég Grafikai Mûhely Nyomtatás/Printed by: Globál Kft. ISSN 2062-8811 Hirdetési tarifák/Advertisements: Belsô borítók/Inside covers: 150 000 Ft • Hátsó borító/Back cover: 190 000 Ft • 1/1 oldal: 120 000 Ft • 1/2 oldal: 75 000 Ft

Magyar nyelvû cikkek fordítása angolra és lektorálás: Válaszút Fordító Iroda/ Translation and proofreading from original non-English language work: Válaszút Translation Agency

Szerkesztôség/Editorial office: H–2101 Gödöllô, Pf. 330 Telefon/fax: (+36) 28/422-880 e-mail: [email protected]


Biohulladék

39

hirdetés

40

Biohulladék

advert


Tisztelt Hölgyeim és Uraim, kedves Kollégák!

Recommend Documents