TARTALOMJEGYZÉK Bevezetés ...................................................................................................................................... 4 Az anaerob biodegradáció rövid története ................................................................................ 4 A környezet és az anaerob biodegradáció................................................................................. 5 1. A biogáz-technológia célja, fontosabb jellemzői ...................................................................... 6 2. A biogáz termelés alapanyagai.................................................................................................. 9 Mezőgazdasági termékek, termesztett biomasszák................................................................... 9 Másodlagos biomasszák ......................................................................................................... 12 Tercier biomasszák ................................................................................................................. 12 A biogáztermelést gátló anyagok............................................................................................ 14 Győr-Moson-Sopron megye mezőgazdasági termelésének főbb mutatói .............................. 15 3. A biogáz termelés kémiai és mikrobiológiai alapjai ............................................................... 18 A biogáz-előállítás kémiai alapjai........................................................................................... 18 A biogáz-előállítás mikrobiológiai alapjai.............................................................................. 24 A biogáz-előállítást befolyásoló külső tényezők .................................................................... 25 Tápanyagellátás .................................................................................................................. 25 Kémhatás............................................................................................................................ 26 Szárazanyagtartalom .......................................................................................................... 26 Hőmérséklet........................................................................................................................ 26 4. A biogáztermelés technológiai és technikai kérdései.............................................................. 29 A biogáz előállításának legelterjedtebb módszerei................................................................. 29 Az alapanyag előkészítés ........................................................................................................ 31 Tárolás, takarás................................................................................................................... 31 A nyersanyag előkészítése.................................................................................................. 33 5. A biogáz üzem létesítése és üzemeltetése............................................................................... 35 Biogáz berendezés felállításának feltételei ............................................................................. 35 Biogáz berendezés felépítése .................................................................................................. 36 Fogadótér............................................................................................................................ 36 Aprítóberendezés................................................................................................................ 36 Keverő és elő-tartály (csőfermentáló esetén) ..................................................................... 36 Átemelő szivattyúk............................................................................................................. 36 Fermentálók........................................................................................................................ 36 Tartályos fermentáló ...................................................................................................... 36 Csőfermentáló ................................................................................................................ 37 Utófermentáló..................................................................................................................... 37 Keverő berendezés ............................................................................................................. 37 Átemelő szivattyúk............................................................................................................. 37 Biogáz tárolása ................................................................................................................... 37 Épület a gázmotorok, kazán, elektromos elosztók, stb. részére ......................................... 38 Nyersanyagtároló................................................................................................................ 38 Daraboló (mezőgazdasági hulladék részére) ...................................................................... 38 Daraboló (veszélyes hulladékok részére) ........................................................................... 38 Előtároló-keverő, érlelő (hígtrágya és mezőgazdasági hulladék részére) .......................... 38 Előtároló-keverő, érlelő (állati hulladék részére) ............................................................... 39 Hőcserélő (hígtrágya és mezőgazdasági hulladék részére) ................................................ 39 Hőcserélő (veszélyes hulladékok felfűtésére) ................................................................... 39 Autokláv (veszélyes hulladékok felfőzésére)..................................................................... 39 Hőkezelő tartály (veszélyes hulladékok higienizálására)................................................... 39
1
Hőcserélő (felfőzött veszélyes hulladékok lehűtésére) ...................................................... 39 Tartályos fermentáló........................................................................................................... 39 Csőfermentor részletes bemutatása .................................................................................... 40 Utófermentor ...................................................................................................................... 40 Végtároló............................................................................................................................ 40 Víztisztító ........................................................................................................................... 42 Gázérékelők........................................................................................................................ 42 Fáklyázó berendezés........................................................................................................... 42 Kéntelenítés ........................................................................................................................ 43 Kazán.................................................................................................................................. 43 Elektromos kapcsolószekrények ........................................................................................ 43 Transzformátor ................................................................................................................... 44 Gázmotor ............................................................................................................................ 44 Kazán.................................................................................................................................. 45 Elektromos kapcsolószekrények ........................................................................................ 45 Transzformátor ................................................................................................................... 45 A fermentor üzemeltetése ....................................................................................................... 46 Laboratórium által végzendő vizsgálatok ............................................................................... 48 A biogáztelepen végzendő karbantartási tevékenységek. ....................................................... 48 A kezelők által végzendő ellenőrzések............................................................................... 49 Rendkívüli műveletek, TMK vizsgálatok........................................................................... 51 6. A biogáz hasznosítása ............................................................................................................. 52 A biogáz energetikai jellemzői ............................................................................................... 52 A biogáz-hasznosítás lehetőségei ........................................................................................... 52 A biogáz előkészítése hasznosításhoz..................................................................................... 54 Széndioxid-leválasztás ....................................................................................................... 54 Kénmentesítés .................................................................................................................... 55 Biogáz termikus hasznosítása ................................................................................................. 55 Főzés-sütés ......................................................................................................................... 55 Melegvíz-szolgáltatás biogázzal......................................................................................... 55 Lakások fűtése biogázzal.................................................................................................... 56 Istállók fűtése ..................................................................................................................... 56 Hűtés biogázzal .................................................................................................................. 57 Terményszárítás biogázzal ................................................................................................. 57 Növényház, üvegház, fóliasátor fűtése biogázzal............................................................... 58 A biogáz az élelmiszer feldolgozásban .............................................................................. 59 A biogáz átalakítása földgáz-minőségűre........................................................................... 59 Biogáz, mint hajtóanyag ......................................................................................................... 59 Belsőégésű motorok üzemeltetése biogázzal (benzin-diesel motorok) .............................. 59 A mezőgazdasági gépek és gépkocsik üzemeltetése biogázzal.......................................... 60 Elektromos áram termelése biogázzal .................................................................................... 60 Kisteljesítményű biogáz-üzemű gázturbina blokkok. ........................................................ 63 A biogáz-telepek járulékos technológiái................................................................................. 65 7. A biogáz üzemek ökonómiája................................................................................................. 67 A beruházás költségösszetevői ............................................................................................... 67 Bevételek-kiadások elemzése: ................................................................................................ 70 Bevételek:........................................................................................................................... 70 Elektromos áram: ........................................................................................................... 70 Hőenergia:...................................................................................................................... 70 Biogáz értékesítés: ......................................................................................................... 70 CO2 redukció (metán egyenértékkel): ............................................................................ 70 Bevétel nyersanyagból: .................................................................................................. 70
2
Kiadások:............................................................................................................................ 71 Nyersanyag költség:....................................................................................................... 71 Üzemanyag költség:....................................................................................................... 71 Fajlagos termékárak ........................................................................................................... 71 Biogáz kazánokban történő felhasználása:..................................................................... 71 Biogáz motorok:............................................................................................................. 71 Biogáz földgáz rendszerbe történő betáplálása: ............................................................. 72 8. A biogáz üzemek ellátásának logisztikai kérdései. ................................................................. 73 Az alapanyag beszállítás logisztikája környezetvédelmi vonatkozásai .................................. 73 A végtermék kijuttatásának logisztikája környezetvédelmi vonatkozásai.............................. 74 9. Biztonságtechnika ................................................................................................................... 76 Biogáz telepek létesítésének és működésének szabályzása Németországban ........................ 76 Gázcsatlakozó vezetékek és fogyasztói berendezések műszaki-biztonsági szabályai itthon.. 79 Alkalmazási terület............................................................................................................. 79 Általános követelmények ................................................................................................... 79 A gázvezeték és szerelvények kialakítása, elhelyezése...................................................... 80 Villamos berendezések....................................................................................................... 81 A készüléktelepítés műszaki-biztonsági előírásai .............................................................. 82 Az égéstermék elvezetésével kapcsolatban ki kell emelni: ................................................ 83 Üzembe helyezés, üzemeltetéssel kapcsolatban kiemelendő: ............................................ 83 A gázfogyasztó készülékek és szerelvényeik ..................................................................... 83 Építészeti biztonságtechnikai előírások .................................................................................. 84 A tervezés jogi háttere........................................................................................................ 84 A biogáz előállító üzem létesítményeivel kapcsolatos fontosabb építészeti előírások....... 84 A biogáz-üzem tűzvédelme, biztonsági felszerelései ......................................................... 85 10. A keletkező melléktermékek hasznosítási lehetőségei ..................................................... 86 Biotrágya (kierjesztett hígtrágya) ........................................................................................... 86 Komposzt................................................................................................................................ 86 Présvíz .................................................................................................................................... 87 A biogáz fenéktermék hasznosítása az ökológiai gazdálkodásban......................................... 87 11. Jogi háttér.............................................................................................................................. 90 Hazai jogszabályi környezet ................................................................................................... 90 A szennyvizek és a szennyvíziszap mezőgazdasági elhelyezésének jogi háttere............... 90 Hulladékok besorolása ....................................................................................................... 92 Környezeti hatásvizsgálat................................................................................................... 94 Tüzelőberendezések kibocsátási határértéke...................................................................... 94 Villamos energia átvétele ................................................................................................... 95 Vonatkozó EU szabványok (EN, DIN)................................................................................... 95 11. Képzés és tanácsadás............................................................................................................. 99 Célcsoportok meghatározása .................................................................................................. 99 A tanácsadók kiválasztása ...................................................................................................... 99 Tájékozató fórumok.............................................................................................................. 100 Tájékozató fórumok potenciális erőmű üzemeltetők számára ......................................... 100 Tájékoztató fórum potenciális beszállítók számára.......................................................... 100 A tájékoztató fórumok előkészítése és lebonyolítása ........................................................... 101 Felhasznált irodalom ................................................................................................................. 102
3
Bevezetés A levegő és vizek szennyezése a világ minden táján folyamatosan növekszik. A fő szennyező források az ipar, a mezőgazdaság, valamint a városi tevékenység. A különböző országok kormányai, ipari üzemek vezetői egyre inkább tudatában vannak ezen problémának, így támogatják olyan új technológiák kifejlesztését melyek segítségével hatékonyan és gazdaságosan lehet eltávolítani a káros anyagokat környezetünkből. Az egyik kiváló technológia, mellyel sikeresen lehet kezelni a szennyezések szerves frakcióját az anaerob kezelés. Ezen eljárás arra nem alkalmas, hogy a szennyeződések kialakulását, környezetbe kerülését megakadályozza, de annak eltávolítására kiválóan használható, lehetőséget nyújt „zöld energia” előállítására. Ily módon a környezetre káros anyag felhasználásával számunkra fontos produktum - energia - nyerhető. Az anaerob kezelés ezáltal kulcseljárás lehet a szennyezések eltávolításában, lebontásában, újrafelhasználásában, megújuló energia előállításában, egyéb technológiákkal kombinálva pedig további értékes melléktermékek nyerhetőek. Az anaerob biodegradáció rövid története Írásos emlékek találhatóak arról, hogy biogázt használtak fürdővíz melegítésére Asszíriában időszámításunk előtt a 10. században és Perzsiában a 16. században. Van Helmont a 17. században felfedezte, hogy gyúlékony gáz nyerhető bomló szerves anyagokból. Alessandro Volta 1776-ban kimondta, hogy összefüggés van a bomlásban lévő szerves anyag mennyisége és a keletkezett gáz mennyisége között. 1808-ban Sir Humphry Davy meghatározta, hogy metán tartalmú az a gáz, mely állati trágya bomlása során keletkezik. Az első biogáz fermentor 1859-ben épült Bombay-ban egy lepratelepen. Európában az első fermentor 1895-ben épült meg Angliában, Exeterben, ahol a biogázt egy szennyvízkezelő üzemben állították elő, és az utcai lámpákban használták világításra. A mikrobiológia fejlődése lehetővé tette Buswell és mások számára, hogy 1930-ban meghatározzák az anaerob baktériumokat és a körülményeket, melyek szükségesek a metán képződéshez. Ma a legelterjedtebbek a kis, egyes farmergazdaságokat ellátó biogáz reaktorok. 6-8 millió ilyen „családi méretű”, alacsony technológiai színvonalú fermentorok működnek világszerte. Az itt keletkező biogázt főként főzésre, világításra használják változó sikerességgel. Európában igen jó eredményeket sikerült elérni az anaerob biodegradációval az ipari, városi, mezőgazdasági hulladékok kezelése területén. A rendszer egyre szélesebb körben terjedt el a II. Világháborút követően, mikor a hagyományos energiahordozók nehezen voltak hozzáférhetőek. Dánia rendelkezik a legnagyobb tapasztalattal a nagy léptékű biogáz fermentáció terén. Az országban 18 centralizált telep működik, mely annak vonzáskörzetében keletkező szerves hulladékokat dolgozza fel. Sok esetben úgynevezett kofermentáció zajlik, mely azt jelenti, hogy az állati trágya ipari és kommunális szennyvízzel együtt kerül felhasználásra. Dánia a kilencvenes években komoly célokat tűzött ki maga elé, egy megállapodás született, mely eredményeként 2000-re megduplázták az ország biogáz produkcióját, 2005-re pedig további jelentős növekedést szeretnének elérni. A növekedés azért lehetett ilyen gyors ütemű, mert bevezették az úgynevezett „green pricing” rendszert, mely azt jelenti, hogy megújuló energiaforrásból előállított „zöld” áramot a helyi áramszolgáltató a szokásos árnál magasabb összegért veszi meg. Ipari szennyvizek kezelésére kidolgozott anaerob fermentáló rendszerek a 90-as években fejlődtek a legütemesebben. Ma világszerte több mint 1000 ilyen rendszer működik, vagy van építés alatt. Becslések vannak arra vonatkozóan, hogy Európában a teljes biogáz produkció 44%-át ipari szennyvizekből állítják elő. Észak-Amerikában a telepített anaerob
4
fermentáló rendszerek mindössze tizennégy százaléka ilyen üzem, ott többnyire a farmergazdaságokban működő kisméretű rendszerek dominálnak. Számos példa ismert arra vonatkozóan, hogy anaerob fermentort használnak igen sokféle szerves szennyeződés (rostos anyagok, ételmaradék, hús, tej) előkezelésére, ily módon a végső kezelés költségeit jelentősen csökkenteni lehet. A környezet és az anaerob biodegradáció Az állattartó telepen számának növekedése világszerte környezetvédelmi problémákat vet fel, ily módon szükségessé válik olyan alkalmas technológiák bevezetése, melyekkel a marha, sertés és baromfitelepeken keletkező nagy mennyiségű trágya eltávolíthatóvá válik. A potenciális szennyező faktorok a szerves nitrogén, az ammónia, a metán, és ne feledkezzünk meg a patogénekről sem. Ezen anyagok egyaránt veszélyt jelentenek a felszínen, a talajvízben, a bomlás során keletkező ammónia káros vegyület, a szaghatás igen kellemetlen lehet. Szintén gondot jelent a metán légkörbe kerülése, mivel erősen üvegházhatást fokozó gáznak tekinthető. Mindezek figyelembevételével elmondhatjuk, hogy igen fontos ezen szennyeződések eltávolítása, lebontása, tehát az ezt lehetővé tevő technológiák vonzóvá válhatnak a jövőben. Jelenleg nincsenek egységek nemzetközi irányelvek, standardok arra vonatkozóan, hogy hogyan kell az állattartó telepeken keletkező trágyát kezelni. Az Amerikai Egyesült Államokban 130-szor több állati trágya keletkezik, mint amennyi az emberi tevékenység során a környezetbe kerül. Ezen problémát jól szemlélteti a következő példa: Egy átlagos méretű amerikai farmergazdaságban több szerves hulladék keletkezik, mint Los Angeles városában. A fő problémát az jelenti, hogy az állattartó telepeken a haszonállatok koncentráltan vannak elhelyezve, ezáltal a szerves szennyeződések is koncentráltan jelennek meg, nincs lehetőség arra, hogy a talaj természetes sterilizáló tevékenységét kifejtse. A szerves hulladék kis területen hatalmas mértékben felhalmozódik, lebomlására nincs elegendő idő. Ily módon nem csak a talaj, hanem a közelben található földfelszíni és föld alatti vízkészletek is szennyeződnek. Csak 1992-ben 20 esetben érte a folyókat szerves szennyeződés Minnesotában és Missouriban 1997-re a probléma súlyosbodott, ekkor már 40 esetben történt szennyeződés megölve 670.000 halat. Ezen szomorú tény egyenes következménye annak, hogy az állattartó telepek száma fokozatosan növekszik, 15 év alatt számuk az Egyesült Államokban megháromszorozódott. A telepek számának növekedésével azonban a trágya szétszórására alkalmas területek nagysága nem növekszik párhuzamosan, a meglévő területek pedig már nem képesek befogadni a megemelkedett szervesanyag terhelést. A probléma további súlyosbodásának megelőzése érdekében 1998-ban az EPA bejelentette, hogy tervek készülnek az állattartó telepek működésnek szabályozására vonatkozóan. Hasonlóan az ipari üzemek, és más környezetszennyező tevékenységek szabályozásához szigorú keretek közé kívánták szorítani az egyes telepek szervesanyag kibocsátását. Az olyan telepek működéséhez nélkülözhetetlen lesz az engedély, melyek 1000 "haszonállat egység"-nél többel rendelkeznek. (1.000 „haszonállat egység” 1.000 marhát, 2.500 sertést és 100.000 baromfit jelent) Azonban az ennél kisebb telepeknek is szükséges az engedély, melyek környezetvédelmi szempontból érzékeny helyen találhatóak. Ezzel természetesen nem szakad meg a szabályozások sora a jövőben egyre inkább szigorú keretek közé fogják szorítani az állattartást, a környezetvédelem egyre inkább előtérbe kerül. A fenti példa az Amerikai Egyesült Államokra vonatkozott, azonban természetesen más országokban, főként az Európai Unióban is napirenden van a kérdés.
5
1. A biogáz-technológia célja, fontosabb jellemzői A biogáz technológia egyrészt a szerves hulladékok által okozott környezetterhelést csökkenti, másrészt jelentős mennyiségű megújuló energiaforrás kihasználását eredményezi. Mindkét szempont rendkívül fontos, hiszen a biológiai eredetű hulladékok mennyisége a jövőben jelentősen nő, mert a Hulladékgazdálkodási Törvény előírásai szerint a kommunális hulladékban a szervesanyag-hányadot jelentősen csökkenteni kell, az élelmiszertermelésben és az étkeztetésben keletkező hulladékokat a hagyományos módon (Pl. moslék) a jövőben már nem lehet felhasználni, az energiagazdálkodás területén pedig jelentősen nő a megújuló energiahordozók szerepe. Az ország energiamérlegében a megújulók arányát a jelenlegi 3.4%-ról 2010-re 6%--ra, 2015-re 12%-ra kell növelni. Ebben programban jelentős szerep juthat a biogáz termelésnek. Hazánkban a legnagyobb mennyiségű biohulladék az állattartásból származó trágyából keletkezik. Az állati trágya, ezen belül elsősorban a sertés hígtrágya a jelenlegi trágyakezelési technológiák mellett még jelentős környezetszennyezést okoz. A helytelen trágyakezelés költséges és a felszíni és felszín alatti vízkészletek fő szennyezője. A településeken keletkező kommunális hulladék 30-40%-a biológiailag bontható szerves anyag. Ennek döntő többségét ma még közvetlen talaj, talajvíz és levegőszennyezést okozó szeméttelepeken helyezzük el. A csapadék hatására kioldódó anyagok talaj, talajvíz ezen keresztül pedig felszíni és felszín alatti vízkészlet szennyezést okoznak. A hulladék „hegyekben” lejátszódó szervesanyag lebontási folyamatok révén igen jelentős a keletkező depóniagáz ( metán CH4, széndioxid CO2), melyek a legerőteljesebb üvegház-hatást okozó gázok. A kommunális szennyvizek jelentik a biohulladékok következő nagyságrendjét. A biológiai szennyvíztisztítás során keletkező úgynevezett fölösiszap igen magas szervesanyag tartalmú. A szennyvíztelepek iszapkezelése ma még jelentős arányban megoldatlan. Az élelmiszeripar, ezen belül elsősorban a vágóhidak termelik a biohulladékok igen jelentős volumenét, melyek gyakorlatilag veszélyes hulladéknak minősülnek. Ártalmatlanításuk így jelentős költséget igényel. Különös figyelemmel kell lenni a vágóhídi hulladékok és az állati hullák ártalmatlanítása során az állategészségügyi problémák megelőzésére. A biohulladékoknak, keletkezési helyüktől és körülményeiktől függetlenül közös tulajdonságuk, hogy biotechnológiai eljárásokkal – a költséges ártalmatlanítás helyett – energiatermelésre és a mezőgazdaságban tápanyag utánpótlásra hasznosíthatók. A biológiai hulladékok levegőtől elzárt, úgynevezett anaerob körülmények között, megfelelő hőmérsékleten baktériumok segítségével fermentálódnak. A fermentáció során nagy mennyiségű biogáz (CH4, CO2) keletkezik, melynek energiatartalma, mintegy 2/3-a (23 MJ/m3) a földgáznak.
6
A Magyarországon évente keletkező állati trágya, vágóhídi hulladék, kommunális biohulladék, kommunális szennyvíziszap, és az azokból előállítható biogáz mennyiségét az alábbiak szerint becsüljük:
Biogáz millió m3/év 1.400 500 80 20 2.000
Megnevezés Állati trágya Kommunális biohulladék Kommunális szennyvíziszap Vágóhídi hulladék Összesen
A téma további értékelését illetően elfogadjuk Bai A. adatait, mely szerint a biomasszák elméleti energiatartalma Magyarországon a következők szerinti: megnevezés
Potenciál (PJ/év)
almostrágya
31,5
hígtrágya Élelmiszerip. Hull. Települési szennyvíz Települési szilárd szerves Kommunális összesen
13,6 0,3 406,7 31,7 438
Ez a hatalmas energiatartalom igen kismértékben hasznosul, és teljes mértékben energetikai hasznosítás ajövőben sem képzelhető el. Az almostrágya biogáz előállítására alkalmas, de fontos növénytermesztési alapanyag is (szervestrágya a tápanyagutánpótláshoz) ezért csak kis hányadát vehetjük számításba az energiatermelésben. A hígtrágya nagy mennyiségben keletkezik, kezelése és tárolása az EU csatlakozást követően jelentős technológiai fejlesztéseket és beruházásokat tesz szükségessé. A tárolással kapcsolatos létesítmények viszonylag nagy beruházási költségekkel létesíthetők, ezért méretük csökkentése gazdasági előnyt jelent. A tárolók mérete abban az esetben csökkenthető, ha a hígtrágya hagyományostól eltéró és folyamatos hasznosítására van lehetőség. Ez lehet a biogáztermelés. Az élelmiszeripari hulladékok többnyire a harmadlagos biomasszák közé sorolhatók, ezért a biogáztermeléssel megvalósuló ártalmatlanításuk az energiatermelés mellett hulladékhasznosítást és hulladékártalmatlanítást is eredményeznek, tehát a lehető legnagyobb részt biogáztermelésben célszerű ártalmatlanítani. A települési folyékony hulladék (szippantott szennyvíz) igen jelentős környezetvédelmi gondokat okoz, ezért a biogáztermeléssel megvalósuló ártalmatlanításához jelentős érdekek fűződnek A szennyvíztisztításból származó fölösiszap ártalmatlanításának környezetvédelmi szempontból is megfelelő és egyben gazdaságos megoldása a biogáztermelés.
7
A szennyvíziszapok biogáz termelésben történő ártalmatlanítása illetve hasznosítása a megfelelő C:N arány biztosítása céljából növényi anyagok hozzákeverését is igényli, ezért ezek a technológiák lehetőséget biztosítanak a kommunális szerves hulladékok (szelektív hulladékgyűjtés esetén) enegetikai hasznosítására is. Az élelmiszeralapú veszélyes hulladékok (ételmaradék, moslék, sütőolajok, stb.) ártalmatlanítása elsőleges érdek, ezért a teljes mennyiségük számításba vehető a biogáz termelésben. A másodlagos és harmadlagos biomasszák energetikai hasznosítását illetően a szakemberek véleménye nagyon megoszló. Annak tudatában, hogy a biogáz termelés és annak energetikai hasznosítása nagy beruházási tőkét igényelnek, csak egy mértékletes fejlesztés valószínűsíthető, annak ellenére, hogy a legjelentősebb kapacitások éppen ebben a kategóriában jelentkeznek. megnevezés
Energetikai hasznosításra (PJ/év)
Almos trágya
5
hígtrágya Élelmiszeripari hulladék Települési szennyvíz Települési szilárd szerves Élelmiszeralapú veszélyes hull.
7 0,3 10 7 2
8
2. A biogáz termelés alapanyagai A biogáz termelés alapanyagait tágabb értelemben három nagy csoportra (alapanyagok, a folyamat élő szervezetei, a biotechnológia segédanyagai) oszthatjuk. Alapanyag lehet minden olyan biomassza, amely megfelelő C-tartalommal rendelkezik, amelynek alkotói nem gátolják a biológiai folyamatokban meghatározó élő szervezetek elszaporodását, illetve életfolyamatait, és nem tartalmaznak olyak egyéb anyagokat, amelyekből eredően a biogázban, vagy a visszamaradó vizes keverékben káros anyagok (mérgező anyagok, nehézfémek, stb.) jelennek meg. A biomasszákat három nagy csoportra osztjuk: Elsőleges biomasszák Növényi eredetű anyagok (lignocellulózok), melyek közvetlenül a növénytermesztésből származnak, anyaguk jól ismert, bennük semmilyen kémiai vagy biológiai elváltozás nem történt. Eredetük szerint lehetnek melléktermékek (növénytermesztés vagy feldolgozás melléktermékei, illetve a biogáztermelés céljára termesztett energianövény) Másodlagos biomasszák Az állattartással kapcsolatos melléktermékek (pl. trágyák), melyek összetétele ismert, melyekben idegen anyagok nincsenek, csak a az állattartás biológiai melléktermékei (széklet, vizelet) az almozás lignocellulózai és nem meghatározó mértékben az etetéssel kapcsolatban elkerülhetetlen eselékek jelennek meg. Harmadlagos biomasszák az elsőleges és a másodlagos biomasszák esetszerűen megjelenő keverékei, egyéb, a biomasszák feldolgozásával kapcsolatos hulladékok, illetve az élelmiszertermelés és hasznosítás valamint hulladékgazdálkodás szervesanyagai találhatók. A kevert összetétel és a meginduló spontán biológiai folyamatok, valamint a gyakran ismeretlen mikróba állomány miatt a harmadlagos biomasszák potenciális veszélyes hulladékok Az elsőleges biomaszák csoportjába soroljuk a hagyományos mezőgazdálkodás lignocellulóz melléktermékeit, és a termesztett lignocellulózokat. Mezőgazdasági termékek, termesztett biomasszák Az utóbbi időben a lignocellulózok biogáztermelési célból történő termesztése is terjed. Ennek több oka van, melyek közül kettőt ki kell emelni. a. energianövény termesztése célültetvényen, a nem lignocellulóz eredetű rothasztandó anyagokhoz keverés céljával. Ez olyan esetben következhet be, ha a begyűjtött szervesanyagok zömmel zsírt, illetve fehérjét tartalmaznak (állati hullák, vágóhidi hulladékok, éttermi hulladékok, ételmaradványok, stb.) és a hatékony fermentáció érdekében az alapnyag carbon-tartalmát akarjuk növelni. Ez esetben a nagyhozamú, intenzíven termeszthető növények (silókukorica, energiafű (Agropyron), energianád (Miscanthus), kender, szudáni fű) jönnek számításba. Ezekkel a növényekkel 30-50 t/ha biomassza-hozam érhető le, ezért egy biogáztelep viszonylag kis területről is ellátható lignocellulózzal.
9
b. Az energianövény termesztése célültetvényen folyhat azzal a céllal is, hogy a biogáztelepen keletkező, és elhelyezési problémákat okozó biogáztelepi szennyvíz (vagy iszap) elhelyezésére olletve hasznosítására teremtsenek lehetőséget. Ilyen esetben két alapmegoldás ismert. Az egyik megoldás az, hogy a szennyvízzel öntözik az ültetvényt, és (a szennyvíz elhelyezése mellett) ezzel jelentősen növelik annak lignocellulóz-hozamát is. A termesztett lignocellulózt aprítást követően a biogáz-technológiában hasznosítják. A másik meguldás az, hogy a biogáztelep közelében energiaültetvényt (energetikai faültetvény) létesítenek. A szennyvízzel illetve az iszaeppal az ültetvények öntözését illetve tápanyag-utánpótlását végzik,, ezért annyak hozama igen jelentős lesz. Az ültetvényeken betakarított faanyagot mint energiahordozót értékesítik hőtermelő központokban vagy fabázisú erőművekben. Mezőgazdasági eredetű, melléktermék jellegű szerves anyagok fajlagos gázhozama. Kiegészítő anyag Zöld növényi részek: Fű Lóhere Kukorica növény Cukorrépa levél Burgonyaszár Szilázs: Fű szilázs Kukoricaszilázs Szalma: árpaszalma zabszalma repceszalma rozsszalma (3 cm) rozsszalma (0,2-0,5 mm) búzaszalma (3 cm) búzaszalma (0,1-2,0 mm)
Fajlagos gázmennyiség [m3/kg org.sz.a.] 10 nap 20 nap 30 nap 0,48 0,40 0,50 0,52
0,55 0,44 0,75 0,50 0,56
0,56 0,45 0,50 0,57
-
0,56 0,62
-
0,19 0,24 0,15 0,12 0,21 0,11 0,22
0,27 0,32 0,20 0,20 0,33 0,17 0,33
0,31 0,35 0,24 0,26 0,40 0,23 0,37
A termesztett lignocellulózok főtermékek, ezért fajlagos költségeik (Ft/t) jelentősen eltérhetnek a melléktermékek árától. Mezőgazdaségi termékek költségénél figyelembe kell venni a termelt mennyiség mellet a vetőmag árát, szükséges energiaigényt munkabért és a járulékos költségekett valamint a hasznot.
10
Az alábbi táblázat bemutatja néhány mezőgazdasági termék költségösszetevőit. haszon + munkabé nyersanyag energiaigén járulékos összesen mezőgazdasági mennyisé r ár y költségek [HUF/ha termékek g [t/ha] [HUF/ha [HUF/ha] [HUF/ha] [HUF/ha ] ] ] silozott fű 25 0 12.000 2.000 150.000 164.000 széna 24 0 12.000 2.000 150.000 164.000 lucernaszéna 35 65.000 9.000 1.500 150.000 225.500 gabona szalma 24 0 6.000 1.000 50.000 57.000 kukorica szár 10,2 0 3.000 1.000 50.000 54.000 siló kukorica 35 72.000 6.000 1.000 150.000 229.000 csicsóka 30 45.000 6.000 1.000 150.000 202.000 napraforgó szár 30 0 3.000 500 50.000 53.500 cukorrépa 27 0 0 500 50.000 50.500 hulladék
Állat neve
egységá r [HUF/t] 6.560 6.833 6.443 2.375 5.294 6.543 6.733 1.783 1.870
Száma
Keletkező. Száraz Szerves Összes trágya anyag anyag trágya mennyiség
[db]
[kg/nap/db] [%]
[%]
[kg/nap] [l/kg]
[m3/nap]
46,000 15,000 32,000 15,000 3,000 7,000 45,000 2,000 1,000 0,053
12 12 12 8 8 8 26 28 20 18 Össz.:
46 0 0 120 0 0 0 0 0 1 167
4,6 0,0 0,0 27,6 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,2
Tehén 1 Borjú Növendék Sertés 8 Malac Hízó Ló Juh Nyúl Baromfi 20
15 15 15 11 11 11 32 33 23 21
A keletkező biogáz mennyisége: Ebből felhasználható (60 %): Energiatartalma [MJ/nap]:
11
Gázmennyiség Gázmennyiség
100 100 100 230 230 230 125 100 211 235
32,4 19,5 409
Másodlagos biomasszák Másodlagos biomasszák közé sorolhatók a jól ismert tulajdonságú élelmiszeripari melléktermékek. Ezek tágabb értelemben hulladékok, de nem veszélyes hulladékok, ezért akár a primer, akár a szekunder biomasszákkal együtt kezelhetők. Összetételül igen változatos, ezért minden esetben egyéb, biogáz előállítására alkalmas anyagokkal keverve hasznosítják őket. Erjesztésre alkalmas ipari hulladékok főbb jellemzői. Száraz Org. száraz N % anyag anyag % % sz. a. (sz. a.) (org. sz. a.) Nyersglicerin >98 90-93 0 Sörtörköly 20-22 87-90 3,5-4 Komlótörköly 97 90 3-3,2 Kovaföld (sör) 30 6,3 0,7 Száraz kenyér 90 96-98 1,8-2 Burgonyamoslék 12-15 90 5-13 Gabonamoslék 6-8 87-90 3-4 Melasz 80 95 1,5 Savó 80 95 1,5 Gyümölcshulladék 45 93 1,1 Olajosmag-présmaradék 92 97 1,4 Extrahált repcedara 88 93 5,6
C/N
Gázkihozatal m3CH4/kg org. sz. a.
10 12 5 42 13-19 10-11 14-27 14-27 50 9-12 8
0,69-0,72 0,6-0,7 0,5-0,55 0,3-0,35 0,7-0,75 0,55 0,6 0,3 0,3 0,4 0,58-0,62 0,45-0,55
A harmadlagos biomassszák a legkülönbözőbb területekről származnak. Itt jelennek meg az állattartás veszélyes hulladékai, az élelmiszeripar veszélyes hulladékai, és a jövőben egyre nagyobb mennyiségben kerülhetnek felhasználásra a szelektív hulladékgyüjtésből származó kommunális szerves hulladékok. Általános jellemzőjük az, hogy valamilyen szinten veszélyes hulladékok, ezért ezen anyagok biogáztermelésben történő felhasználása nem csak hasznosítást, egyben ártalmatlanítást is jelent. Fontos jellemzőjük az, hogy egyes, különösen veszélyes fajtáit (pl. állati tetemek, gyűjtött éttermi ételmaradékok) csak előzetes sterilizálást követően lehet biogáztermeléshez felhasználni Tercier biomasszák A vágóhidi hulladékok. Megsemmísítésükről, osztályba sorolásukról 71/2003 FVM rendelet rendelkezik. A rendelet értelmében az 1 osztályba sorolt veszélyes hulladékot csak égetéssel lehet megsemmísíteni. A 2-es és 3-as osztályba sorolt hulladékokokat hygenizálás után komposztálni és biogáz berendezésekben felhasználni lehetséges. A komposztálás jelentős mennyiségü energia befektetést igényel a levegőztetés miatt. A metán képződés miatt terheli a környezetet és a folyamata instabil. Jelenleg a vágóhidi hulladékot az ATEV veszi át. A vágóhidak, húsfeldolgozó üzemek a hulladékuk elszállításáért 30-45 HUF/kg + Áfa-t fizetnek a szállítási költség függvényében.
12
Állati tetemek Az állatnevelőkben elhullott állatok tetemeit az ATEV veszi át. Az állatnevelő üzemek a tetemek elszállításáért 60-100 HUF/kg + Áfa-t fizetnek a szállítási költség függvényében. Trágya, szennyvíz iszap Az állattartásból származó trágyákat, illetve a szennyvíztelepek iszapját az 50/2001 korm. rendelet szabályozza. A szabályzat 3 sz. §-a értelmében a kezelt iszapot kémiai, illetve hőkezeléssel, tartós tárolással (legalább 6 hónap) vagy más kezeléssel (biogáz berendezés) lehet mezőgazdasági területre kihordani amennyiben e rendeletben előírásainak megfelel . Jelenleg Magyarországon a trágyák illetve szennyvíz iszapok biogáz berendezésekben nem lesznek felhasználva és így költségük nincs meghatározva. Kommunális biológiai hulladék A hulladékgazdálkodásról szóló 2000. évi XLIII. törvény és a 98/2001. (VI. 15.) korm. Rendelet rendelkezika biológiai hulladékokról. Jelenleg a szelektált szerves anyagok a szemétgyüjtők területén komposztálva lesznek és így külön ármeghatározás nincs. Ipari szerves hulladék Az iparban (konzervipar, cukorgyárak stb.) keletkező szerves hulladékok jelenleg komposztálva lesznek, vagy ha ezt rendeletek megengedik állatok etetésére lesz felhasználva. Erjesztésre alkalmas Száraz ipari hulladékok főbb anyag jellemzői. % (sz. a.) Szennyvíziszap 5-24 Gyomortartalom 12-15 (sertés) Bendőtartalom 11-19 Bendőtartalom 20-45 (kezelt) Húspép 8-25 Zsír (fölözött) 35-70 Zöldség hulladék Biohulladék -
Org. száraz anyag % (org. sz. a.) 83-98 80-84
N % sz. a.
C/N
Gázkihozatal m3CH4/kg org. sz. a.
3-8 2,5-2,7
17-21
0,6-0,8 0,2-0,3
80-88 90
1,3-2,2 1,5
17-21 11-20
0,28-0,4 0,6-0,7
90 96 -
2-7,5 0,5-3,6 -
11-18 -
0,5-0,6 0,7(1,0) 0,4 0,5-0,6
13
A biogáztermelést gátló anyagok A metánképződésben résztvevő mikroorganizmusok érzékenyek a mérgezésre. Az alapanyagban előforduló toxikus anyagok hatására jelentős aktivitáscsökkenés következhet be. A kisebb toxikus hatást rövid ideig azonban elviselik, a tápanyag kicserélése vagy felhígulása után újra aktivizálódnak. Néhány konkrét érték, amelyet a 80-as években irányadó koncentrációként kezeltek: -
-
-
-
Alkáli és földkáli fémionok toxikus hatása rendszerint nagy dózis mellett jelentkezik. Na+, K+, Ca+, Mg++, esetén 5 − 10 ⋅ 10 −3 kg/dm3 ez az érték. Nehézfémek (ólom, réz, kadmium) 5 ⋅ 10 −6 kg/dm3 koncentrációnál már késleltetik a metánképződést. A nehézfémionok lekötése ferroszulfid vagy nátriumszulfid adagolással megoldható (a szulfidok képződése révén kicsapódnak). Ammóniát korábban mérgezőnek tartották. Bebizonyosodott, hogy 4 ⋅ 10 −3 kg/dm3 NH n+ értékig problémát nem okoz. A klórozott szénhidrogének (pl. kloroform, széntetraklorid stb.) különösen veszélyesek, 2 ÷ 3 ⋅ 10 −6 kg/dm3 koncentrációnál már megszüntetik az erjedést. Hasonlóan veszélyes a cianidion jelenléte is. A szulfátionok jelenléte 200 ⋅ 10 −6 kg/dm3 koncentráció felett késleltetheti a metános erjedést. Ilyenkor a szulfátredukáló mikroorganizmusok elnyomják a metanogéneket, ugyanis termodinamikailag több energiát tudnak felszabadítani. Ezért a 3 ÷ 4 ⋅ 10 −3 kg/dm3–nél több szulfátot tartalmazó tápanyag nem alkalmas metán előállítására. Az oxigént már nem tekintették mérgező anyagnak, mivel a fakultatív anaerob mikroszervezetek is jelen vannak, melyek azt gyorsan felhasználják.
A gátlóanyagokkal kapcsolatban a legújabb kutatások eredményei részben eltérnek a fent ismertetettektől. Általános megállapítás hogy az erjesztési folyamatot gátló hatás a koncentráción kívül függ az alapanyag összetételétől, a baktériumok alkalmazkodóképességétől, stb. is ugyanakkor egyidőben jelen vannak olyan anaerob baktériumok is, melyek különböző toxikus hatóanyagok lebontására képesek. A legfontosabb gátló anyagok és azok toxikus koncentrációja a 3. táblázatban összefoglalva látható. Meg kell jegyezni, hogy az irodalomban a maximálisan megengedhető határértékre vonatkozóan sok, de részben ellentmondásos adatok jelentek meg. Az erősen különböző határérték-koncentráció azzal magyarázható elsősorban, hogy nem egységes megfigyelésen alapulnak (eltérő alapanyag és külső körülmény hatására különböző baktériumpopuláció alakulhat ki, melyek nem egyformán viselik el az egyes gátló anyagokat). Táp- és folyamat-befolyásoló anyagok A mikroszervezetek aktív működéséhez a következő életfeltételt elsősorban determináló külső tényező optimális megléte szükséges: tápanyag, kémhatás, víz, hőmérséklet, Redox-potenciál, szárazanyag tartalom stb. Tápanyagellátás – lásd a következő fejezetben Kémhatás - lásd a következő fejezetben
14
Győr-Moson-Sopron megye mezőgazdasági termelésének főbb mutatói A megye a növénytermelés és állattenyésztés tekintetében is az élenjárók közé tartozik. A földterület művelési ágak szerinti megoszlását a 11. táblázat szemlélteti. A megye mezőgazdasági termelésére jellemző az adottságokhoz igazodó sokrétűség. Az állatállomány létszáma a rendszerváltás előtt meghaladta az országos átlagot (szarvasmarhánál 43,3 db/100 ha és sertésből 169 db/100 ha). Az állatlétszám és vele együtt az alomszükséglet az utóbbi években a felére csökkent. 1993-ban a megyében a gazdasági szervezeteknél összesen 57645 szarvasmarha volt, melyből 23043 volt a tehén. A sertések összes darabszáma 114771, az anyakocáké közel 9000. A juhágazat nem jelentős, 8893 összes darabszámmal szerepelt. A földterület művelési ágak szerint (ha) Művelési ág Szántó Kert Gyümölcs Szőlő Gyep Mezőgazdasági terület Erdő Nádas Halastó Termőterület Művelés alól kivett terület Összesen:
1980 226.126 12.185 3.394 3.246 41.272 286.223 66.903 7.025 360.161 41.655
1990 223.234 16.257 1.642 3.390 36.269 280.792 70.301 6.693 136 357.922 43.404
2000 219.088 4.937 3.236 3.368 29.845 260.474 72.170 10.894 127 343.665 67.536
401.806
401.326
411.201
A 3 kiemelt növénytermelési adatait és a várható melléktermékek mennyiségét (átlagadatok) a 12. táblázatban foglaltuk össze. Búza, kukorica, napraforgó termelési adatai Megnevezés Búza Kukorica Napraforgó
Átlagos termőterület eha 50-60 40-45 12-15
Várható termésátlag T/ha 3,6-5,0 4,0-6,0 2,0-2,2
Betakarítható melléktermék t/ha 3 5 2,5
Össz. (et) 150-180 200-225 30-37
A szalma és kukoricaszár egy részét az állattenyésztésben alomként, ill. takarmányként használják fel, bizonyos hányadára a talajerő visszapótlásnál van szükség. Kb. 1/3-a az a mennyiség, amit energetikai célra külön is figyelembe lehet venni. A biogáz-előállítás alapanyagaként szalmára elsősorban, mint alomanyag (mélyalom, almos hígtrágya) lehet számítani, kisebb mennyiségre a C:N arány beállítása miatt lehet szükség. A kukorica és napraforgószár felhasználását a betakarítási és tárolási nehézségek egyenlőre hátráltatják. Ugyanez vonatkozik néhány egyéb melléktermékre, mint pl. a leveles répafejre is. 15
A legújabb (2004. május 31.) adatok szerint is a megye 229 eha szántóterülettel (54,4 %) rendelkezik. 18%-ot foglal el az erdőterület, 2,2% a kert, gyümölcs és szőlő, 7,4% a gyep és 2,6% nádas és halastó. A szántóterület mintegy 70%-án gabonaféléket termeltek ez évben. 68200 ha-on kukoricát, 46600 ha-on vetettek 2004. évben. Miután a megye jelentős erdőterülettel rendelkezik, így az erdőgazdálkodás és fafeldolgozás területén jelentős mennyiségű melléktermék, hulladék keletkezik. A megyei fakitermelés, pl. 1995-ben bruttó 423000 m3 (nettó 313000 m3) volt, így a vágástéri melléktermékek mennyisége kereken 110000 m3 volt. Kistérségek szerinti megoszlását az potenciálnak a 13. táblázat tartalmazza.
erdőgazdálkodásból
származó
biomassza
Győr-Moson-Sopron megye kistérségeiben az erdőgazdálkodásból származó biomassza potenciál Kistérségek
Erdő terület
(ha) Csornai 8.217 Győri 19.780 Kapuvári 11.234 Mosonmagyaróvári 18.062 Soproni 13.138 Összesen: 70.431
Összes fatömeg (em3) 1.894 4.251 2.436 3.118 3.039 12.302
Energetikai célú biomassza (em3) (t) 13.362 10.690 30.533 24.426 18.227 14.582 24.604 19.683 21.515 17.212 108.241 86.593
Energia tartalom (PJ) 0,137 0,319 0,193 0,202 0,224 1,075
Az elsődleges- és másodlagos feldolgozás nettó kihozatala általában csak 50% körüli, így további kb. 150.000 t feldolgozási melléktermék is keletkezik. Biogáz-előállítás céljára az erdőgazdálkodásból és fafeldolgozásból származó melléktermékek egy része, mint biohulladék kiegészítő anyagként vehető figyelembe. A mezőgazdasági jellegű biogáz-üzemek legfontosabb alapanyagát az állattartásnál keletkező különböző konzisztenciájú szervestrágyák jelentik. Itt figyelembe kell venni azt a tényt is, hogy az EU csatlakozás kapcsán az állattartással járó hulladékok ártalmatlanítása környezetvédelmi feladat is egyben. E feladatot biogáz-előállítási technológiával célszerűbben lehet megvalósítani, mert nem csak költséggel jár, hanem energetikai hasznot is hoz. Győr-Moson-Sopron megye kistérségeiben keletkező szerves állati hulladék (trágya) mennyiségét a 14. táblázat, az ebből nyerhető biogáz mennyiséget a 15. táblázat tartalmazza.
16
Győr-Moson-Sopron megyei kistérségekben keletkező szerves állati hulladék mennyisége Kistérségek
Szarvasmarha ürülék (t/év) Csornai 81.696 Győri 30.636 Kapuvári 42.032 M.móvári 33.596 Soproni 12.050 Tét-Pannoh.-i 11.988 Összesen: 210.160
Sertés
Baromfi ürülék (t/év) tyúk broyler 349 228 3.475 2.199 1.039 660 1.388 880 349 220 340 220 6.940 4.407
21.913 9.127 11.866 8.217 2.739 4104 47.966
összesen 577 5.674 1.699 2.268 569 560 11.347
A Győr-Moson-Sopron megyében potenciálisan kinyerhető biogáz mennyisége és energiatartalma Kinyerhető biogáz e. m3/év sz.marha sertés ürülékből Csornai 23.038 6.683 Győri 8.639 2.784 Kapuvári 11.853 3.619 M.móvári 9.502 2.506 Soproni 2.880 835 Tét-Pannoh.-i 3.380 1.252 Összesen: 59.292 15.173 Kistérség
baromfi
összesen
173 1.702 510 680 171 168 3.404
19.894 13.125 15.982 12.688 3.886 4.800 77.869
Energia tartalom TJ 642,7 282,2 343,6 272,8 83,5 103,2 1.674
A növénytermesztési, erdőgazdálkodási, élelmiszeripari stb. melléktermékek hozzáadásával a biogáz mennyisége tovább növelhető. Ugyanakkor a kevert alapanyagból történő biogáz-előállítás degradációs hatásfoka is magasabb lesz. Külön ki kell emelni azt a tényt, hogy a biogáz előállítás alapanyagaként a különböző állati szövetek (vágási hulladékok, húspép, húsliszt, zsír, stb.) is figyelembe vehetők. A megyében is működik egy állati tetem feldolgozó üzem, melynek termékeit – mint veszélyes hulladékok – problémát jelent jelenleg hasznosítani, ill. elhelyezni.
17
3. A biogáz termelés kémiai és mikrobiológiai alapjai A biogáz-előállítás kémiai alapjai A biogáz előállításra valamennyi szerves anyag felhasználható. Alapanyagként a különböző növényi és állati eredetű produktumok, melléktermékek ill. hulladékok jöhetnek szóba. A hulladékok szerves anyaga főleg növényi anyag, kémiailag cellulóz, különböző hemicellulózok, cellulózszármazékok, összetett és egyszerű cukrok, amelyeket összefoglalóan szénhidrátoknak nevezünk. A növényi eredetű anyagokban kisebb, az állati eredetű anyagokban nagyobb arányban vannak jelen a fehérjék és peptidek, továbbá a zsírok és olajok. Ezekhez képest jelentéktelen mennyiségű bonyolultabb összetételű vegyületek is jelen vannak a hulladékokban (pl. vitaminok, hormonok, enzimek) és természetesen a fő alkotórészek lebomlásából származó egyszerű szerves vegyületek. Tehát a biogáz-előállítás szempontjából a legfontosabb három fő vegyületcsoport: a szénhidrátok, fehérjék, és zsírok. Ezeknek a nagy molekulájú polimer anyagoknak a lebontásához összetett, mikroorganizmusok és enzimek közreműködését igénylő biokémiai folyamatra van szükség. E folyamat biokémiája és mikrobiológiája még ma sem teljesen tisztázott, leírása csak nagyfokú általánosítással lehetséges. A biogáz képződés teljes folyamata a 1. ábrán követhető nyomon. Polimer anyagok (hosszúláncú vegyületek) Fehérje, szénhidrát, zsír
Hidrolízis
Aminosav cukor
Hosszúláncú zsírsav Fermentatív baktériumok
Savas fázis
Fermentációs szakasz
Enzim, Fermentatív baktériumok
Zsírsav, alkohol tejsav
Ecetsavképző fázis
Ecetsav
Hidrogén, CO2
Metanogén baktériumok Metán fázis
Metán képződési szakasz
Acetogén baktériumok
Metán
A biogázképződés szakaszai és fázisai. A biogáz képződés alapvetően két szakaszra (fermentációs és metánképződési) oszlik, melyeken belül 2-2 fázis különíthető el. Az első két fázisban (hidrolízis és savas fázis) enzimek és fermentációs baktériumok közreműködésével a nagymolekulájú szerves anyagok lebontása, feltárása következik be. A második szakasz ecetsavképző fázisában 18
az acetogén baktériumok, a fermentatív szakasz, hidrogénben gazdag vegyületeit ecetsavvá és hidrogénné alakítják. A metánképző fázisban a metanogén baktériumok az ecetsav és hidrogén reakcióba hozásával metánt és CO2-t állítanak elő. A második szakasz ecetsavképző fázisának elkülönítése azonban inkább elméleti jelentőségű, mert ehhez a közbeeső folyamathoz szükséges acetogén mikroszervezetek csak a metánképzőkkel szimbiózisban tudnak élni. Így ezt a közbülső fázist a második szakasz részeként foghatjuk fel. A biogáz képződési folyamat csak kifejezetten anaerob körülmények között megy végbe. Mindkét folyamatszakasz többlépcsős biokémiai átalakítás-sorozatból áll. Ezeket a biokémiai folyamatokat az erjesztésre kerülő anyag összetételétől, minőségétől függően meghatározott mikroorganizmusok közreműködésével lehet végrehajtani. A mikroszervezetek tevékenysége szigorú rendben követi egymást. E szigorú rendet az az automatizmus vezérli, amely a mikroszervezetek életfeltételeihez kapcsolódik. Például a tejcukor-molekula metángázzá transzformálódása során először egy olyan speciális baktérium tevékenysége zajlik le, amely a laktózt tejsavvá alakítja. Eközben a baktérium annyi energiát von el, amennyi saját életfunkciójához szükséges, és biztosítja fejlődését, szaporodását. Egy másik baktériumtípus ezt követően végrehajtja a tejsav ecetsavvá alakítását, közben az előbbihez hasonlóan felhasználja a szükségletének megfelelő mennyiségű energiát. A metános erjedés tehát olyan folyamat, amelyben a szerves molekulák lépésként bomlanak le. Minden lépést más speciális mikroszervezet hajt végre. A különböző típusú speciális mikroorganizmusok eszerint egymásra utaltak és egymással összehangoltan működnek. Egy-egy specializált mikrobacsoport csak saját molekulatípusát dolgozza fel. A komplex nagy szerves molekulák metánná alakítása csak akkor lehet sikeres, ha kialakul a baktériumok asszociációja, amelyben mindegyik meg tud élni, hátrahagyva egy olyan terméket, amelyet a következő baktériumcsoport hasznosítani tud. Ahogy egyszerűbb vegyületekké válik a szerves molekulalánc, csökken energiaértéke, és egyre kevesebb baktériumtörzs számára nyújt elegendő táplálékot. Végül ez egyedül a metánképző baktériumtörzsek számára lesz elegendő. Ez a metánbaktériumok egyik jellemző, speciális tulajdonsága. Példaképpen a poliszacharidok degradációja során keletkező glükóz (egyszerű cukor) metánná alakításának kémiai folyamatát mutatjuk be: A glükózból főleg vajsav, széndioxid és hidrogén képződik: 2C 6 H 12 O6 → 2CH 3 − CH 2 − CH 2 − COOH + 4CO2 + 4 H 2 A vajsavból ecetsav és metán: 2CH 3 − CH 2 − CH 2 − COOH + CO2 + H 2 O → 4CH 3 − COOH + CH 4 Az ecetsavból metán és szén dioxid: 4CH 3 − COOH → 4CH 4 + 4CO2 Illetve a szén-dioxidból és a hidrogénből metán és víz képződik:
CO2 + 4H 2 → CH4 + 2H 2 O
19
Összesítve: A jelenlegi ismeretek szerint a szerves anyagok vagy hulladékok három fő vegyületcsoportjának anaerob lebontása a 2., 3., és 4. ábra szerint megy végbe.
Szénhidrátok
I. Szakasz
Gombák Tejsavbaktériumok Propionsav-bakt. Kólibaktériumok Vajsavbaktériumok Butilbaktériumok stb.
Sötét és oxigénhiányos környezet
Gázok Széndioxid Hidrogén
Alkoholok Etilalkohol n-Propilalkohol n-Butilalkohol stb.
Zsírsavak Hangyasav Ecetsav Propionsav n-Vajsav stb.
II. Szakasz
Metánbaktériumok Szulfát-redukáló bakt. Denitrifikáló bakt.
Sötét, oxigénmentes közeg
Széndioxid Metán
Szénhidrátok anaerob lebontásának vázlata
Szénhidrátok anaerob lebontásának egyszerűsített kémiai képlete:
I. II.
3C6 H12O6 → 4CH 3CH 2COO− + 2CH3COO− + 2 HCO3− + 8H + Glükóz
Propionsav
Ecetsav
4CH3CH 2COO− + 3H 2O → 4CH 3COO− + HCO3− + H + + 3CH 4 6CH 3COO− + 6 H 2O → 6HCO3− + 6CH 4 4CH 3CH 2COO− + 2CH3COO− + 2HCO3− + 8H + → 9CH 4 + 9CO2
20
Egyéb savak Tejsav Borostyánkősav Pirosszőlősav stb.
A zsírok anaerob lebontásának egyszerűsített kémiai képlete:
I.
C3 H 5 (C12 H 35COO )3 + 3H 2O
Tri-sztearin
II.
C3 H 5 (OH )3 + 3C17 H 35COOH
Glicerin
CH 3 (CH 2 )16 COOH + 8 H 2O
Sztearinsav
13CH 4 + 5CO2
2CH 3CH 2CH 2COOH + 2 H 2O 5CH 4 + 3CO2 Vajsav 2 H 2O + 7CH 4 + 5CO2 4C H (OH ) 3
5
3
25CH 4 + 13CO2 2 :1
Zsírok
I. Szakasz
Zsírbontó baktériumok és gombák
Sötét és oxigénhiányos környezet
Glicerin
Zsírsavak
Gázok Széndioxid Hidrogén
Kólibaktériumok Propionsav-bakt. Vajsav baktériumok stb.
Savak Hangyasav Ecetsav Propionsav Vajsav Tejsav Borostyánkősav stb.
Alkoholok Etilalkohol Butilalkohol
II. Szakasz Metánbaktériumok Denitrifikáló bakt. Szulfát-redukáló bakt.
Sötét és oxigénmentes közegben
Széndioxid Metán
Zsírok anaerob lebontásának vázlata
21
Fehérjék
I. Szakasz
Fehérjebontó mikroorganizmusok
Sötét, oxigénhiányos környezet Tri- és Dipeptidek
Ammónia Széndioxid Kénhidrogén (Fe3+-hoz kötve)
Aminósavak Zsírsavak
II. Szakasz
Sötét, oxigénmentes közeg
Metánbaktériumok
Széndioxid Metán Ammónia
Fehérjék anaerob lebontásának vázlata Fehérjék anaerob lebontásának egyszerűsített kémiai képlete:
I. II.
Fehérje
Aminósavak + Zsírsavak
4CH 2 NH 2COOH + 2 H 2O → 3CH 4 + CO2 + (4CO2 + 4 NH 3 ) Glicin 2CH 3CH NH 2 COOH + 2 H 2O → 3CH 4 + CO2 + (2CO2 + 2 NH 3 )
Alanin
6CH 4 + 2CO2 3 :1
Olyan anyagok esetében, amelyeknek kémiai összetétele ismert, az előállítható metán mennyiségét a Buswell-képlet alapján lehet meghatározni:
a b 3 n a b 3 n a b 3 C n H a Ob N c + n − − − c H 2 O → + − − c CH 4 + − + + c CO2 + cNH 3 4 2 4 2 8 4 8 2 8 4 8
22
Pl. egy 147-es molekulasúlyú glutaminsav esetén: C 5 H 9 O4 N + 1,5 H 2 O → 2,25CH 4 + 2CO2 + NH 3 vagyis 1 kg glutaminsav =
1000 × 2,25 × 22,41 = 340 l CH4 és 147
1000 × 2,25 × 22,41 = 305 l CO2 gáz. 147
Buswell-képletet továbbfejlesztette Boyle, a nitrogén mellett a S tartalmat is figyelembe vette a következők szerint:
C a H b Oc N d S e + (4a − b − 2c + 3d 2e) H 2 O = 1 / 8(4a + b − 2c − 3d − 2e)CH 4 + 1 / 8(4a − b + 2c + 3d + 2e)CO2 + dNH 3 + eH 2 S
A fenti formulával kalkulált gázösszetétel a három szervesanyag féleségnél az 1.táblázat szerint alakul.
Számított gázösszetétel különböző szerves anyagoknál Szervesanyag
CH4
CO2
NH3
H2S
Szénhidrát (Glukoz)
50 %
50 %
-
-
Zsír (Tripalmitin)
71 %
29 %
-
-
Fehérje (átlag)
38 %
38 %
18 %
6%
A kevert városi hulladék tapasztalati képlettel kifejezve (az alkotók többségének képletéből súlyozott átlagot véve) C30H48O19N0,5. A nitrogént elhanyagolva a Buswell – képlet szerint:
C 30 H 48 O19 + 8,5 H 2 O → 16,25CH 4 + 13,75CO2 , vagyis 1 kg szilárd kommunális hulladék egyenlő 511 l CH4-gyel és 432 l CO2-vel. A különböző erjesztőberendezések hatásfokát 45…65%-ra becsülik, átlagosan 50%-kal számolhatunk. Így elméletileg egy tonna kommunális hulladék száraz szerves anyagát figyelembe véve mintegy 470 m3 biogáz előállítása érhető el. A gyakorlatban ennél kevesebb, mert nem mindig biztosíthatók az optimális feltételek. A képletből az is kiderül, hogy a kommunális hulladékból képződő biogáz mintegy 45% CO2-t és 55% CH4-t tartalmaz .
23
A biogáz-előállítás mikrobiológiai alapjai A metán előállításához a mikroorganizmusok jelenléte nélkülözhetetlen, és jelenlegi ismereteink szerint életfeltételeiknek szabályozása a döntő tényező. Az optimális életfeltételek biztosítása mellett a mikroszervezetek ugyanis mértani haladvány szerint, gyorsan elszaporodnak. Jelenlétük – különösen hulladékok esetén – a gyakorlatban szinte kizárhatatlan. Egyfajta hulladékanyagban nagyon sokféle mikroorganizmus van jelen egyidejűleg, amelyek közül azok szaporodnak gyorsabban és válnak döntő többségűvé, amelyek számára az életfeltételek kedvezőbbek. A kedvezőtlen életfeltételek közé kerülő mikroorganizmusok vagy elpusztulnak, vagy anabiotikus, latens állapotba húzódnak vissza, és biológiai aktivitásuk megszűnik. A latens inaktív állapotban levő mikroszervezetek a körülmények kedvező alakulása esetén ismét biológiailag aktívakká válnak. A biogáz előállítása szempontjából, tehát jól kell ismernünk a folyamatban részt vevő baktériumokat, és azok életfeltételeinek optimális értékét. A fementatív folyamatok jelentősebb mikroorganizmusai: Lactobacillus sp., Propioni-bacterium, Salenomonas, Clostridium, Proteus sp-ek Alcaligenes és Enterobacter. Ezek a baktériumok exo-enzimeket választanak ki a szerves molekulaláncok szétbontása és elválasztása céljából, és az egyszerűbb molekulák intracelluláris (sejten belüli) leépítését végzik endoenzimekkel. Ezáltal ezek a baktériumok a szerves anyagokat oldható zsírsavakra, alkoholokra, széndioxidra, hidrogénre, kénhidrogénre stb. alakítják, amely anyagokból a metanogén baktériumok metángázt hozhatnak létre. A leírt folyamatok végtermékei vagy az acetogén baktériumok közbelépésével, vagy közvetlenül a metanogén baktériumok révén kerülnek tovább a metánképződés biokémiai folyamatába. Ez a folyamat játszódik le a kérődző állatok bendőjében is, ezért a bendőtartalom kivonatából más fermentív mikroszervezeteket is sikerült izolálni. A metanogén baktériumok kizárólag anaerobok (a redox-potenciál – 330 mV alatt). Négy morfológiai típust különböztetünk meg: metanobaktériumok (pálcika-, ill. fonalszerű sejtek), metanococcusok (gömb alakú sejtek), metanosarcinák (gömb alakú sejtek köbös kapcsolatban), metanospirillumok (spirál alakú sejtek). A metanobaktériumok (beleértve mind a négy típust) sejtfala más baktériumokkal ellentétben nem peptidszármazékokból épül fel. A metánbaktérium-sejtek nukleinsavakat és koenzimrészecskéket is tartalmaznak, s ebben minden más baktériumtól eltérnek. E sejtek citoplazmatikus membránképződményeket is tartalmaznak; ezek az intracelluláris membránok a metánszintézis szervei. Az acetogén baktériumokra vonatkozó információk még nagyon korlátozottak. Igen lassan és csak nagyon kis hidrogéngáz-koncentráció mellett képesek szaporodni. Jelentőségük az, hogy a hidrogéngazdag vegyületeket, mint pl. az etanolt, tejsavat, propionsavat, vajsavat stb. a metanogének számára előkészítik, ecetsav és hidrogéngáz formájában.
24
Az acetogén és metanogén baktériumok szimbiózisáról korábbiakban említettek magyarázhatók azzal, hogy a metanogének nagy hidrogénigénye és átalakító képessége következtében az acetogén baktériumok számára a kis hidrogénkoncentrációt csak a metanogének jelenléte tudja biztosítani. (Ezért nem sikerült az acetogéneket tiszta tenyészetben vizsgálni.) E szoros kapcsolat miatt technológiai szempontból együtt kezelhetők és tárgyalhatók a metanogénekkel, metánképződési folyamatokkal. A metánképző membrános baktériumok külsőhőmérséklet-igénye szerint általában három csoportba sorolhatók: a pszichrofil-, a mezofil- és a termofil tulajdonságúakra. A pszichrofil baktériumok 25°C alatti hőmérséklet tartományban működnek. Pl. a Methanosorcina methanica a hőmérséklet-ingadozásra legkevésbé érzékeny baktérium. Viszonylag kevés, de magas metántartalmú gázt állítanak elő. Mozdulatlan, spórátlan, Gram-labilis, átlagosan 0,002 mm nagyságú baktériumok, amelyek már +5°C felett életműködésre képesek. A jellegzetesen mezofil baktériumok 30°C feletti hőmérsékleten háttérbe szorítják ezeket. Egy ideig vitatott volt hovatartozásuk. A mezofil metánképző mikroorganizmusok hőmérsékleti tartománya 30…40°C között van. Jellemző alakja a Methanococcus Mazei nevű, 0,001 mm-nél kisebb, spóramentes, mozdulatlan, Gram-labilis baktérium, amely nagyon érzékeny a hőmérsékletingadozásra. A termofil metánképzők jellemző baktériumai a Methanobacterium Loehngenii és a Methanobacterium Omelianski. Zárt, megfelelően kialakított tartályokban, 50…65°C hőmérsékleten végzett erjesztésnél a legproduktívabb gázképzők, azonban a közeget fűteni kell, szintén mozdulatlanok. Gram-negatívak, vékony pálcika alakúak.
A biogáz-előállítást befolyásoló külső tényezők A mikroszervezetek aktív működéséhez a következő életfeltételt elsősorban determináló külső tényező optimális megléte szükséges: tápanyag, kémhatás, víz, hőmérséklet, redox-potenciál, szárazanyagtartalom stb.
Tápanyagellátás A mikroorganizmusok tápanyagellátására mindenféle szerves anyag alkalmas, az anyag pontos összetétele nem fontos. Az a fontos, hogy a betáplált szerves tápanyagkeverék összetétele viszonylag állandó legyen, hogy abban kiegyensúlyozott mikrobiológiai populáció alakuljon ki, amely arányaiban megfelel a lebontandó szerves anyag összetételének. Az alapanyag jellemzőiként az összetétel függvényében a C/N arányt is figyelembe kell venni. Ismert tény hogy a sejtfehérjék felépítéséhez nitrogénre van szükség. Ha kicsi a nitrogéntartalom, akkor nem lehet nagyobb szénmennyiséget feldolgozni, ha túl nagy, akkor az ammónia felhalmozódást okoz. Ez utóbbi különösen a metánképződést akadályozza. A kívánt értékre állítás (C / N = 20 ÷ 30 / 1) legegyszerűbb módja a különböző alapanyagok keverése. Keveréssel aránylag egyszerű a megfelelő C/N arány biztosítása amint ezt a 2. táblázat tájékoztató értékei is mutatják. Ha valamilyen okból a C/N aránya 3:1 értékre esik, külön beavatkozással kell biztosítani, hogy az ammóniatartalom ne emelkedjen 3 ÷ 4 g/l fölé.
25
Hasonlóan lényeges a szén-foszfor arány, amelynek optimális aránya 150:1. Egyéb tápelemek, mint például a kén, a kalcium, a magnézium, a kálium, a cink, a kobalt, nem okoznak problémát, mivel a szükséges mennyiség minden erjesztésre szánt anyagban jelen van.
Kémhatás A korábbi ismeretek szerint úgy tartották, hogy a fermentatív és metanogén szervezetek egyaránt a semleges, pH=7 körüli értéken fejtik ki a legkedvezőbb hatásukat. Újabban a hidrolizáló és fermentatív baktériumoknál 4,5-6,3, a metanogén baktériumoknál 7-7,5 optimális értéket adnak meg. A nagytömegű szupsztráton belül a pH értékek kiegyenlítődnek és a folyamat során beáll a semleges körüli pH érték. A degradációs folyamatok során a gyakorlatban előfordul, hogy a felhalmozódó közti termékek (szabad savak) hatására a pH érték oly mértékben lecsökken (pH= 4 ÷ 5 ) aminek hatására a mikroszervezetek működése teljesen lelassul. Ilyenkor beavatkozásra van szükség, lugos kémhatású anyagokkal (mésztej, szódaoldat) kell semlegesíteni.
Szárazanyagtartalom A tápanyag szárazanyagtartalma a mikroszervezetek (az anyagcseréhez víz kell), valamint a technológia kialakítása, annak gazdaságossága szempontjából is fontos. Kísérletek alapján tág határok között (0,1-60% szárazanyagtartalom) végbe mehet az erjedési folyamat. Technológia szempontjából fontos, hogy a szárazanyagtartalom (6 ÷ 15) % között legyen, amennyiben nedves (hidraulikus anyagmozgatású) eljárást kívánunk alkalmazni. Félszáraz eljárásnál 15-25 %, száraz eljárásnál 40-50 %(hulladéklerakó helyeken ennél nagyobb is lehet) az alapanyag szárazanyagtartalma.
Hőmérséklet Az anaerob fermentáció hőmérséklettartományát 5 ÷ 66 °C között adják meg. A metanogén baktériumok ismertetésénél utalnunk kell rá, hogy a mezofil baktériumok 5 ÷ 40 °C közötti (optimum 35-40°C), a termofilek 40-65°C közötti (optimum 57°C) hőmérséklettartományban tevékenyek. (5. ábra). Általánosan megállapítható, hogy magasabb hőmérsékleten gyorsabban és hatékonyabban megy végbe a szerves anyag lebontása. A 6. ábrán mezofil és termofil tartományban láthatók a fajlagos biogázképződés izotermáit eltérő alapanyagnál idő függvényében. Termofil eljárásnál általában 15-20%-al több biogáz állítható elő ugyanolyan szerves anyagból a mezofil eljáráshoz képest, ugyanakkor a folyamat rövidebb idő alatt zajlik le. Ennek viszont az az ára, hogy a hőmérséklet optimum fenntartása pontosabb szabályozást, nagyobb energia felhasználást igényel, ugyanis a termofil baktériumok érzékenyebbek a külső körülményekre.
26
A gázhozam alakulása a hőmérséklet függvényében 2 kísérletnél (eltérő alapanyag, eltérő vetítési alap)
a.,
b.,
A hőmérséklet és a fajlagos biogázképződés jelleggörbéi az idő függvényében, termofil (a) és mezofil (b) hőmérséklet-tartományban 27
Az erjesztési folyamat megindításánál a hőmérsékletet csak lassan szabad emelni, maximálisan napi 2°C-kal. Az optimum elérése után az egyenletes hőmérséklet fenntartása a folyamat hatékonysága szempontjából nagyon fontos. Az optimumtartományon belül bekövetkező hőingadozás is a metánképződés csökkenéséhez vezet, a gyakori hőmérsékletingadozás pedig a biokémiai egyensúly felbomlását eredményezheti (elsavanyodás, a biogáz víz- és széndioxid-tartalmának emelkedése stb.) A hőmérséklet 4, ill. 15°C –ig történő csökkenése – a metántermelés leállítása esetén – nem okozza a mezofil, ill. termofil mikroorganizmusok pusztulását, csak tevékenységük erősen lecsökken, latens állapotba kerülnek. Ebből következik, hogy akár egy év múlva is, fokozatos melegítéssel a folyamat ismét beindítható, külön oltóanyag adagolása nélkül. Ennek elsősorban a szezonális hulladékok feldolgozása estén van jelentősége. Technológiai szempontból nagy jelentőségű az erjedési folyamat hatásfokára az alapanyag folyamatos keverése. Fentiek miatt a táblázat adatai megközelítő pontosságúak, és messzemenően figyelembe kell venni a következőket: -
-
-
Adaptációs idő: Túlnyomórészben olyan gátló anyagok mutatnak normál esetben visszafordítható hatást, melyek egy adott adaptációs időn túl eltűnnek. Az eredeti biomassza összetételétől is függ, hogy milyen gyors a baktérium alkalmazkodó képessége. Hozzáadás jellege: Egy beadott gátlóanyag hatása eltérő lehet a biogázelőállítási folyamatra, attól függően, hogy egyszeri (rövid idő alatt) vagy folyamatos (hosszú ideig tartó) hozzáadásról van-e szó. Egy rövid idő alatti hozzáadás csak akkor okoz visszafordíthatatlan állapotot, ha a hatásidő elég hosszú, és a koncentráció elég magas volt. Fermentortípus: A gátló anyagok toxikus hatása függ a fermentor üzemi technológiájától. A hatást befolyásolja többek között az, hogy történik-e végtermék visszatartás ill. visszaoltás, vagy a keverés milyen módon történik. Antagonisztikus/synergikus hatások: A különböző gátló anyagok a biomasszában levő bizonyos komponensek jelenlétében eltérően hatnak. A gátló hatás csökkenhet ill. erősödhet. Pl.: • A nehézfémek gátló hatása függ az egyidőben jelenlévő anionoktól. • Egyes fémek a kénhidrogén jelenlétében kiesnek, vagy komplex kötésbe kerülnek. • A magas szulfidion tartalom toxikus hatást mutathat, mely függ a hőmérséklettől és pH értéktől is. • Az adott károsanyag hatásának csökkentése ellentétes hatású anyagok hozzáadásával lehetséges. Ez azonban különböző problémákat vethet fel.
Fentiek ellenére legtöbb anaerob folyamat a gátló anyagokkal szemben viszonylag érzéketlen, és az esetek nagy részében ehhez az alkalmazkodóképesség is hozzásegít (a gátlóanyag tartalom az eredeti toxikus koncentrációnál lényegesen nagyobb is lehet.
28
4. A biogáztermelés technológiai és technikai kérdései A biogáz előállításának legelterjedtebb módszerei Külföldön (elsősorban Kínában és Indiában) legnagyobb számban kis, családi méretű biogáztermelő aknák létesültek. Az infrastruktúrával nem rendelkező régiókban a 3. számú ábrán bemutatott kis berendezésből több, mint 10 millió darab üzemel.
Biogáztermelő akna. A nagyobb szennyvíztisztító telepeken évtizedek óta alkalmazzák az un. folyékony biogáztermelő technológiát. A biológiai tisztítás során keletkező fölösiszapot 4-6% szárazanyag-tartalomra besűrítve iszaprothasztóba vezetik. A keletkező biogázt a szennyvíztisztító telep saját energiaellátására hasznosítják. A kirothadt iszapot víztelenítés után komposztálják, a csurgalékvizet tisztításra visszavezetik a szennyvíztisztítási technológiára.
Folyékony (sz.a. < 6%) biogáz-technológia . Az elmúlt két évtizedben – Európa szerte – igen dinamikusan terjed az állattartó telepeken keletkező trágya hasznosítására az un. nedves eljárás, amit a 4. számú ábra szemléltet. 29
Az eljárás lényege, hogy speciális, aprítókéses szivattyúkkal és keverőkkel 12% szárazanyag tartalmú trágya homogenizálása, szállítása és keverése is megoldható. A magasabb szárazanyag tartalmú trágya hasznosítása kisebb fermentor térfogatot igényel. A keletkező biotrágyát 180 napos tározás után a termőföldön tápanyag-utánpótlásra hasznosítják. A technológia elsősorban a híg sertéstrágya és az ezzel együtt kezelt magasabb szárazanyagtartalmú biomassza hasznosítására alkalmas.
Nedves (sz.a. < 12%) biogáz-technológia.
Világszerte erős a törekvés az un. száraz 25-50% szárazanyag-tartalmú biomassza hasznosítására alkalmas technológiák fejlesztésére. Ebben élenjáróak a magyar mérnökök. A 6. számú ábra az erre a célra alkalmas, Dr. Bartha István által kifejlesztett technológiát mutatja. Az eljárás lényege, hogy az almos állattartás során keletkező trágyából állít elő biogázt és biotrágyát. A biogáz hasznosítása megegyezik az előzőekkel. A keletkező biotrágya a hagyományos trágyaszóró gépekkel juttatható ki a mezőgazdasági területre.
30
Száraz (sz.a. < 50%) biogáz-technológia. A bemutatott eljárások tipikusak. Világszerte számos változatuk létezik, melyek lényege közös, nevezetesen az, hogy a biomasszában rejlő energiát és tápanyagot minél hatékonyabban hasznosítsák. Európában és a világ fejlett országaiban rendkívül dinamikusan fejlődik a megújuló energiaforrásokból – ezen belül a biomasszából – származó villamos energia felhasználása. Ennek megfelelően főként a villamosenergia-termelést szolgáló biogáztechnológiákat fejlesztik.
Az alapanyag előkészítés Tárolás, takarás Nyersanyag tárolása: Biogáz berendezések nyersanyagai keletkezésük és beszállításuk szerint: Folyamatos beszállítás: szennyvíziszap trágya és trágyalé élelmiszer hulladék vágóhídi hulladék
Szakaszos beszállítás: fű, széna lucerna energiafű konzervgyári hulladék
Éves beszállítás: kukorica napraforgó szár cukorrépa levél és hulladék burgonya levél csicsóka szalma
Folyamatos beszállításnál nagyobb tároló kapacitásra nincs szükség. Általában 7-8 napos tartalék tárolása elegendő.
31
Szakaszos (évenként 2-4 szeri beszállítás főleg nyári és kora őszi időben) és éves beszállításnál tárók kapacitását úgy kell megválasztani, hogy az egész éves biogáz berendezés nyersanyaga biztosított legyen. Tárolás formái Siló (fű, lucerna, cukorrépa levél, burgonya levél stb.) A fű, lucerna, cukorrépa levél, burgonya levél zárt silóban történő tárolására azért van szükség, hogy lehetőleg az aratási állapotot őrizzük meg a jobb biogáz termelés érdekében. Tárolás takarással (energiafű, kukorica, szalma, napraforgó szár, stb.) Az anaerob erjesztés számára az ártalmatlanító helyre beszállított anyagot takarással kell ellátni a környezetvédelmi előírásoknak megfelelően. Erre azért van szükség, mert a mezőgazdasági hulladékok (elsődleges, másodlagos, és harmadlagos biomassza) már a hulladékká válás pillanatában rengetek mikroorganizmust (baktériumot, gombát, ezek petéit) tartalmazhatja, aminek következtében a szerves bomlási folyamatok elkezdődnek. A bomlási folyamatok alkalmával még a tároló területen megváltozhatnak a nyersanyag tulajdonságai, állaga, halmazállapota. A bomlás és a rövid tárolás időtartama alatt szaghatások (bűzhatás) elterjedésének, a nedvességtartalom változásának a rágcsálók, rovarok, és egyéb férgek hozzáférésének megakadályozása a cél. Az üzem kialakításakor környezetvédelmi hatástanulmányt ill. létező üzem esetén időszakos felülvizsgálatokat kell tartani és a elérhető legkorszerűbb technikákat kell alkalmazni a nyersanyag elzárására a környezettől. Az alapanyag tároló vízzáró szigetelését is meg kell oldani vízzáró betonréteg kialakításával, hogy a szerves anyag bomlástermékei, az abból kiáramló csurgalékvíz ne szennyezze az altalajt, és ezen keresztül a felszíni (patakok, folyók, tavak) és felszín alatti vizeket (talajvíz, rétegvíz, karsztvizek). A hidrogeológiai áramlások során a szennyezett vizek vízkivételi művekbe (kutak, galériák) juthatnak, szennyezhetik a mezőgazdasági, erdőgazdasági kultúrákat, védett növényeket, állatokat, embert épített környezetet. A takarással meg kell akadályozni a könnyen illó szerves savak légkörbe kerülését, mert ez savas esők kialakulásához is vezethet, mely visszahullva károsítja a természetes és mesterséges környezetet. A nyersanyagtárolót és az egész üzemet övárok rendszerrel külső és belső övárkokkal kell körülvenni, hogy a telepre a környezetből ne érkezzen fölösleges víz mennyiség, mai elszennyeződve kikerülhet a telepről ill. a telepen keletkező vizek se kerülhessenek ki a környezetbe. Az élelmiszer és vágóhídi hulladékok tárolásánál figyelembe kell venni, hogy ezek a veszélyes hulladékok (2-és 3-as osztály) közé tartoznak (lásd EU 1774/2002 előírást, valamint a 71/2003 FVM rendeletet). A veszélyes hulladékokat higienizálni kell, és zárt tartályokban kell tárolni. Az említett EU előírás értelmében veszélyes hulladékok beszállítása csak külön úton történhet. Biztosítani kell a beszállító útvonal és a szállító jármű fertőtlenítésének lehetőségét. Nyersanyag lefejtése csak zárt jól átszellőzött térben lehetséges. Meg kell akadályozni megfelelő szellőző berendezés és légszűrő segítségével a nyersanyag bűzének épületből való kijutását. (Depressziós szellőzés)
32
A nyersanyag előkészítése Biogáz berendezések nyersanyagának előkészítés 4.2.1 Veszélyes hulladékok: élelmiszer maradék vágóhídi hulladék 2-es, 3-as osztály állati hullák 2-es, 3-as osztály
3.2.2 Veszélytelen hulladékok: mezőgazdasági hulladék konzervipari hulladék szennyvíziszap trágya, hígtrágya
Veszélyes hulladékok 2004.május 1 –óta Magyarország EU tagságát követően az EU előírásai a mérvadók. A 71/2003 (VI.27.) FVM rendeletben foglaltak így nem érvényesek. FVM közlése alapján a veszélyes hulladékok kezelésére az Európa Parlament által 2002. október 3.-án hozott 1774/2002 rendelet a kötelező. A fenti rendelet a nem emberi fogyasztásra szánt állati melléktermékeket szabályozza és 3 osztályba sorolja. Az első osztályba sorolt szarvasmarha, juh és kecskék tetemeit, vágóhídi hulladékát, vadállatok hulláit, valamint a nemzetközi forgalom ételmaradékát és konyhai hulladékát csak égetéssel lehet megsemmisíteni. A 2-es és 3-as osztályba sorolt hulladékot lehet higienizálás után biogáz berendezésben felhasználni. Higienizálás hőfoka és ideje a hulladék, darabolás előtti nagyságától függ: • darabok 50 mm nagyságot meghaladja: 133° 20 perc • darabok 150 mm nagyságot meghaladja: 133 °C 125 perc • darabok darabolás után 30 mm nagyságot nem haladja meg: 100°C 95 perc 110°C 55 perc, 120°C 13 perc • darabok darabolás után 20 mm nagyságot nem haladja meg: 80°C 120 perc 110°C 60 perc A beszállított veszélyes anyagokat amennyiben tárolásra szükség van, úgy zárt tárolóban hűteni kell. Veszélyes hulladékot higienizálás előtt max. 5 mm nagyságra darabolni kell. A feldarabolt hulladékot autoklávokban a fenn említett hőmérsékleten és időtartalomig főzni kell. Általában a főzést 3 bár nyomású 133°C-u telitett gőzzel végzik. Az élelmiszer maradékok higienizálása 70°C-on 1 óra idővel történik. A higienizált nyersanyagot rozsdamentes ellenáramú hőcserélővel le kell 55°C-ra hűteni (termofil baktériumok) és csak ezek után lehet a biogáz berendezésbe adagolni. Többnyire szükség van egy közbenső tároló tartályra is mivel a higienizálás nem folyamatos, de a biogáz berendezésbe való adagolás folyamatosságot igényel. A veszélyes hulladékok savas bomlása általában a rothasztóban (fermentáló) történik
33
Veszélytelen hulladékok A veszélytelen hulladékokat hasonlóan 5 mm nagyságra kell feldarabolni. A feldarabolt nyersanyag egy föld alatti érlelő keverő tartályba kerül, ahol víz hozzáadásával állandó keverés mellett a savas lebomlás megindul. Amennyiben hígtrágya (2-3% szárazanyag tartalom) vagy szennyvíztelepek végterméke ( 3-5% szárazanyag tartalom) rendelkezésre áll, úgy a hígítás ezzel történik.
34
5. A biogáz üzem létesítése és üzemeltetése Biogáz berendezés felállításának feltételei Biztosítani kell kb. 1 ha területet Biztosítani kell megfelelő burkolattal ellátott közlekedési utat Biztosítani kell a biogáz berendezés végtermékének az elhelyezését Amennyiben elektromos áram eladása a fő cél úgy a biogáz berendezés közelében szükség van egy 10 vagy 20 kV-os vezetékre, amire rá lehet csatlakozni. Biztosítani kell a gázmotor hőjének felhasználását Biogáz berendezés helyigénye általában 1 ha. Ez a terület elegendő a biogáz berendezés felállításához, a nyersanyag és a végtermék tárolásához. A terület lehetőleg sík legyen, hogy a beszállítás és a műtárgyak elhelyezése könnyű legyen. Lehetőleg a kijelölt terület ne legyen lakóházak közelében és az uralkodó szélirány ne a lakóházak felé fújjon. A biogáz berendezés területét megfelelő kerítéssel kell körülvenni. A biogáz berendezés építéséhez és a nyersanyag beszállításához megfelelő burkolatú – aszfalt vagy beton – út álljon rendelkezésre. Amennyiben a biogáz berendezésben veszélyes hulladék is feldolgozásra kerül, úgy a biogáz berendezés veszélyes hulladékot feldolgozó részéhez külön csatlakozó utat, valamint szállítójármű-mosó helyet kell kialakítani. Ennek útszakasznak a csapadékvízét külön kell elvezetni, és zárt tartályba gyűjteni. Biogáz berendezés a nyersanyag szerves anyagát 85-98%-ban lebontja. A végtermék kiválóan megfelel a földekre való kihordásnak. A nagy mennyiségre való tekintettel a kihordáshoz nagy területigény szükséges. Amennyiben a közelben szennyvíztisztító létezik, úgy a szennyvíztisztító iszapját a biogáz berendezésben fel lehet használni, és a biogáz berendezés végtermékét a szennyvíztisztítóba visszavezetni. Ebben az esetben nincs szükség kihordó földterületre. Gazdaságosan biogáz berendezést jelenleg csak úgy lehet üzemeltetni, ha biogáz motor által termelt elektromos áramot a közhálózatba tápláljuk. Nagyobb energia mennyiséget nem lehet az alacsony feszültségű hálózatba táplálni. A betáplálási feszültség általában 10, vagy 20 kV. Betápláláshoz szükség van egy transzformátor állomás kiépítésére. A csatlakozás feltételeit a helyi áramszolgáltatóval kell egyeztetni. Az 52/2002 (XII.31) GKM rendelet előírta, hogy csak abban az esetben jogosult a termelő a KÁP-pal támogatott elektromos áram eladási árára, ha a gázmotorok összhatásfoka évenként és havonként a 65%-ot eléri. Ezt a határt a 105/2003 (XII.31) rendelet felemelte 75 %-ra. Jelenleg szó van róla, hogy ezt a határt az EU szintjére 65%ra csökkentik. Mivel a biogáz motorok elektromos hatásfoka 30 és 42% között mozog, így a hő hasznosításra mindenképp szükség van. A biogáz berendezések hőjét fel lehet használni fűtésre, melegvíz termelésre, illetve abszorpciós berendezéseken keresztül hűtésre is. Célszerű a biogáz berendezést ott létesíteni, ahol télen nyáron hőigény jelentkezik. Ilyen helyek például konzervgyárak környéke, hűtött tárolók vagy üvegházak közelsége. Lehetséges megoldás az is, hogy a gázmotort nem a biogáz berendezés helyén, hanem a fogyasztóknál állítják föl. Ennek a feltétele a biogáz szállítása. A szállítás megoldható gázvezetékkel vagy gáztartállyal.
35
Biogáz berendezés felépítése Fogadótér A beérkezett nyersanyagok elhelyezéshez olyan területre van szükség, amely nem engedi a nyersanyagok csurgalékait az talajba és ezen keresztül a talajvízbe, felszíni vizekbe szivárogni.
Aprítóberendezés Az aprítóberendezés célja, hogy a nyersanyag, a szerves biomassza, mely a legkülönbözőbb szerves anyagokat tartalmazhatja minél kisebb szemcsenagysággal kerüljön az előerjesztő tartályba. Biogáz berendezések nyersanyagát általában 5 mm nagyságra szokták feldarabolni. A meghatározott szemcseméret elérésének célja a minél hatékonyabb feltárás. Az aprítóberendezés mozgó vágóelemeket (forgó késeket és álló vágóéllel kialakított felületeket) tartalmaz, melybe pl. csigás, szállítószalagos, elevátoros, vagy kanalas megoldással történik a szerves feladás.
Keverő és elő-tartály (csőfermentáló esetén) A már felaprított nyersanyag egy vízzáró betonból készült tartályba kerül. Állandó keverés mellet itt megkezdődik a savas lebomlás. Általában a nyersanyag 2-3 napot tartózkodik az előerjesztő-tartályban. A savas előerjesztés során a lebontás folyamata olyan fázisba került, ahol a rothasztókba átemelve az anyagot már megkezdődik a metanogén fázis és a biogáz képződés.
Átemelő szivattyúk Feladatuk, hogy az előerjesztő tartályból, átemeljék az előerjesztett zagyot a rothasztó – fermentáló tartályokba.
Fermentálók Biológiai hulladékok lebontására két egymástól különböző típusú rothasztó – fermentáló berendezést használnak: • tartályos fermentáló • csőfermentáló Tartályos fermentáló Tartályos fermentálók nagysága változó. Létezik nagyobb háztartások biológiai hulladékát feldolgozó acéllemezből készült fermentáló berendezés. Nagyobb fermentáló berendezések víz- és gáztömör vasbetonból készülnek. Tartályos fermentáló lényege, hogy egy álló tartályba közvetlenül a tárolóból táplálják a nyersanyagot. Előnye: • olcsó beruházási költség • nagyobb felület miatt könnyebb a kigázosodás Hátránya: • Savas lebomlás (ezen a helyen még nem keletkezik biogáz) itt történik • Nagy felület miatt az ülepedés és felúszás veszélye nagyobb • Friss anyag keveredik a már lebomlott anyaggal 36
Csőfermentáló Csőfermentáló egy közel vízszintesen fektetett acéllemezből készült tartály. Előnye: • Folyamatos egyirányú anyagmozgás, így a friss anyag nem keveredik a lebontott anyaggal • Állandó folyamatos keverés mellet csekély a felúszás és ülepedési veszély. • Veszély esetén könnyebb beavatkozás. • Magas szintű lebomlás mellet jobb gáztermelés. Hátránya a magas beruházási költség.
Utófermentáló Már részben lebomlott nyersanyag a fermentáló berendezésekből a víz- és gáztömör vasbetonból készül utófermentorba kerül. Az utófermentorban a lebomlás folytatódik. A szerves anyag típustól függően 85-98% bomlik le.
Keverő berendezés A keverés célja a homogén anyag eloszlás biztosítása. A minél változatosabb összetevőkből álló alapanyagot a legnagyobb hatásfokkal egyenleteses eloszlásban kell mozgatni, hogy az egyenletes hőmérsékletei és pH tartományok kialakuljanak ill. a beoltásra szolgáló baktérium kultúra egyenletes elkeveredését biztosítani lehessen. A keverést villanymotorral meghajtott forgólapát végzi, melynek különféle a célnak megfelelő profilt alakíthatunk ki az igényeknek megfelelően. A keverés kivitelezése megoldható olyan formában, hogy a keverőfej függőleges és vízszintes irányban elmozgatható legyen, így a keverés kielégítő hatásfoka biztosítható.
Átemelő szivattyúk Feladatuk, hogy az előerjesztő tartályból, átemeljék az előerjesztett zagyot a rothasztó tartályokba. A savas előerjesztés során a lebontás folyamata olyan fázisba került, ahol a rothasztókba átemelve az anyagot már megkezdődik a metanogén fázis és a biogáz képződés. Az átemelő-szivattyúnak megfelelő mélységből fel kell tudnia venni az átemelendő zagyot. A szivattyúk jelleggörbéiből, térfogatáramaiból, nyomatékából, fordulatszámából, emelőmagasságából ki kell tudni választani a célnak megfelelőt. Célszerű különleges acélból készült terméket választani a gyártók szakkatalógusaiból, hogy a savas esetleg lúgos környezet ne tegyen kárt a felépítményben, valamint a megfelelő tömítő és védőanyagokról burkolatokról érintésvédelemről gondoskodni.
Biogáz tárolása A rothasztókból ill. az utófermentálóból kikerülő biogázt egy különleges anyagból készült gáztárolóban gyűjtik. A gáztároló kialakítása egy műanyag ballonszerű szerkezeti egység. A keletkező gáz ebben a ballonban kerül tárolásra. A ballon alakváltozó falazattal a rendelkezik. A gáztárolóban kialakuló nyomást pontos ellenőrzés alatt tartjuk, úgy, hogy az megfelelő előnyomást idézzen elő. Így a felhasználásra kerülő biogáz a motortípustól és igényeitől függően adott előnyomással jut el a gázmotor tüzelőanyag ellátó rendszeréhez.
37
Ha a gázmotor üzemen kívül van ill. nem termel mert mélyvölgy, vagy völgy időszakban vagyunk de a gáztartály azonban megtelt, tehát kialakult benne a maximális nyomás, melyet még biztonságosan tud tartani, akkor a biztonsági berendezéseken keresztül a fölösleges biogáz mennyiség elfáklyázásra kerül. Biogáz berendezések létesítésénél legfőbb szempont a biológiai nyersanyag minőségének és mennyiségének meghatározása. A biogáz berendezés meghatározásánál feltétlenül ügyelni kell arra hogy a nyersanyag folyamatos, legalább 15 éves biztosítása lehetséges legyen. Feltétlenül szükséges ezt előszerződésekkel, szerződésekkel rögzíteni. Nyersanyag függvényében kell eldönteni a biológiai rothasztók – fermentálók típusát.
Épület a gázmotorok, kazán, elektromos elosztók, stb. részére A lapos tetejű épület hagyományos módon lesz felépítve. Nagy gond lesz a gázmotorok zajának csökkentésére fordítva. Itt kerülnek elhelyezésre: • gázmotorok, • kazán, • kapcsoló szekrények, • iroda, • szociális helyiségek.
Nyersanyagtároló A mezőgazdasági hulladék tárolására egy aszfaltozott terület lesz kijelölve, ahol a biogáz berendezéséhez szükséges anyagot tároljuk.
Daraboló (mezőgazdasági hulladék részére) A biológiai hulladék a fermentáló épület előteteje alatt elhelyezett daraboló segítségével kb. 0,5 cm nagyságra lesz feldarabolva és az előtároló-keverőbe adagolva.
Daraboló (veszélyes hulladékok részére) A veszélyes hulladéknak számító állati hulladékot a 71/2003-as FVM illetve 1774/2002 EU rendelet értelmében teljesen külön kell kezelni. A beszállított nyersanyag a beszállítást követően fel lesz darabolva és hőkezelve.
Előtároló-keverő, érlelő (hígtrágya és mezőgazdasági hulladék részére) Vízzáró vasbetonból épített előtárolóba került nyersanyag időszakosan, egy sínre szerelt merülésében állítható keverő segítségével lesz homogenizálva. Az előtárolóból a nyersanyag az érlelőbe kerül. Itt kezdődik a nyersanyag savas erjedése. Az előtárolóban még metán nem képződik. Az előtárolóban az anyag kb. 4-5 napig tartózkodik. Az előtároló és érlelő mellet lesz egy szivattyú akna kiépítve, úgy hogy az előtároló és az érlelő hozzáfolyással üríthetők legyenek. A szivattyú akna a keletkező CO2 elszívására megfelelő szellőzéssel lesz ellátva.
38
Előtároló-keverő, érlelő (állati hulladék részére) Vízzáró vasbetonból épített előtárolóba került nyersanyaga darabolás után fel lesz hígítva és időszakosan, egy sínre szerelt merülésében állítható keverő segítségével lesz homogenizálva. Innen a nyersanyag szivattyú segítségével a hőcserélőn keresztül a hőkezelő tartályba kerül.
Hőcserélő (hígtrágya és mezőgazdasági hulladék részére) A nyersanyag a mezofil metán baktériumok által kívánt 38°C-ra való felmelegítésére egy rozsdamentes acélból készített ellenáramú hőcserélő lesz felállítva. A hőcserélő hőszigeteléssel lesz ellátva. A hőcserélő fűtéséhez szükséges energiát a gázmotor szolgáltatja.
Hőcserélő (veszélyes hulladékok felfűtésére) A nyersanyag a higienizáláshoz szükséges 70°C-ra való felmelegítésére egy rozsdamentes acélból készített ellenáramú hőcserélő lesz felállítva. A hőcserélő hőszigeteléssel lesz ellátva. A hőcserélő fűtéséhez szükséges energiát a gázmotor szolgáltatja.
Autokláv (veszélyes hulladékok felfőzésére) Amennyiben a veszélyes hulladék nyersanyagot a 71/2003 FVM illetve 1774/2002 EU rendelet értelmében 133°C hőmérsékleten főzni kell, úgy az 3 bár nyomású gőz segítségével autoklávban történik.
Hőkezelő tartály (veszélyes hulladékok higienizálására) A felváltva dolgozó két tartály acéllemezből készül, e mellett szigetelve van.
Hőcserélő (felfőzött veszélyes hulladékok lehűtésére) A higienizált nyersanyag hűtésére egy rozsdamentes acélból készített ellenáramú hőcserélő lesz felállítva. A hőcserélő hőszigeteléssel lesz ellátva. A hőcserélő hűtéséhez szükséges energiát a friss nyersanyag szolgáltatja.
Tartályos fermentáló Tartályos fermentor vasbetonból készült zárt tartály. Várható űrtartalma 1.500 m³. Tartályos fermentor falfűtéssel 10 cm vastag szigeteléssel készül. A fermentorban két darab keverő van beépítve. A tartályos fermentorban a lebontandó anyag az adalék függvényében 25 - 32 napig tartózkodik.
39
Csőfermentor részletes bemutatása A csőfermentorok 3,0 m átmérővel 25,0 m hossban acéllemezből készülnek. A tartályban fűtött keverők állandóan keveri az anyagot. A tartályon 2 db búvónyillás, töltő-, lefejtő és mintavételi csonkok vannak. A tartály szigetelve van.
Utófermentor A hengeres utófermentor gáz- és vízzáró vasbetonból készül. Térfogata 3.500 m³. Tartályos fermentor falfűtéssel 10 cm vastag szigeteléssel készül. Az utófermentorba csatlakozik a fermentorokból kijövő erjesztett anyag, illetve a keletkezett biogáz. Az utófermentorban két darab keverő van beépítve. Az utófermentorban még kigázosodó anyag hőmérséklete 38°C. Hőmérséklet tartása miatt az utófermentor kívülről 10 cm vastag szigeteléssel van ellátva. Az utófermentorból kikerülő anyag szagtalan !
Végtároló Nyitott hengeres végtároló víztömör vasbetonból készül. Nagysága a keletkezett végtermék mennyíségétől és a min. 90 napos kihordási tilalomtól függ. Nagyságát befolyásolhatja továbbá a végtermék szeparálása, illetve a végtermék elhelyezhetősége, pl. Szennyvíztisztító.
40
Keverő
Szeparátor Biogáz berendezés végtermékét célszerű a földekre kihordani. Ezzel a megoldással műtrágyát lehet megtakarítani. Télen keletkezett végterméket célszerű besűríteni a tároló kapacitás csökkentése érdekében. Az utófermentorból kikerülő fermentált anyagból centrifugál szeparátor segítségével a száraz anyagot ki lehet választani. A szeparált végtermék földnedves (25-30% szárazanyag tartalmú). Az így besűrített anyagot márciusban trágyaszóróval ki lehet juttatni.
Elő-tartályokba, tartályos fermentálókba, illetve utófermentálóba került anyagot az ülepedés és felúszás valamint a jobb kigázosodás érdekében állandóan vagy szakaszosan keverni kell. A keverő magasságágát lehet automatikusan vagy kézzel változtatni. A keverő fermentálók tetején történő átvezetés gáztömör kivitelbe készül. Az átvezetés, illetve a nyílás fedlapját úgy kell kialakítani, hogy kezelés és karbantartás végett ez könnyen oldható legyen. A keverés célja a homogén anyag eloszlás biztosítása. A minél változatosabb összetevőkből álló alapanyagot a legnagyobb hatásfokkal egyenleteses eloszlásban kell mozgatni, hogy az egyenletes hőmérsékletei és pH tartományok kialakuljanak ill. a beoltásra szolgáló baktérium kultúra egyenletes elkeveredését biztosítani lehessen.
Műanyag gáztároló A műanyag fóliából készült biogáz tároló az utófermentor tetején készült acélszerkezetű felépítményben kerül elhelyezésre. A biogázban lévő pára kicsapódásának meggátlására egy páraleválasztó lesz a gázvezetékbe építve. A gáztárolóban lévő gáz nyomása max. 200 Pa.
41
Víztisztító A szeparátorból kikerülő vizet egy szűrőn vezetjük át, és így a maradék szennyeződéstől megtisztítjuk.
Gázérékelők Minden olyan helyen, ahol biogáz kerülhet a környezetbe, gázérzékelőket kell szerelni, így a: • csőfementáló csarnokba, • gáztároló környékére • gázmérő helyiségbe • gázmotor helyiségbe Megfelelő magasságú vízzár biztosítja 200 Pa nyomás tartását. Amennyiben a gáznyomás túllépi ezt a határt, úgy automatikusan beindul a gázfáklya és a fölösleges biogázt elégeti.
Fáklyázó berendezés 1 lángvédő 2 láng 3 gyújtó elektróda 4 visszagyúlás-gátló
5 tartó 6 kábel 7 kapcsoló szekrény
Ha a kazánházi és gázmotorgépház fogyasztók bármely ok miatt nem tudják elhasználni a termelődő biogázt, és a gáztároló megtelt, akkor lép működésbe az elfáklyázó berendezés. A fáklyázó a gáztároló szintjéről vezérelten automatikus működésű. Az automatikusan elektromosan működő gázfáklya 5 másodpercenként 1 másodperc gyújtási idővel üzemel A biztos gyújtás garantálására hálózat kimaradás esetére akkumulátor lesz beépítve. A fáklyázás technológiailag abban az esetben indokolt, amikor a gázmotor valamilyen oknál fogva nem használja fel a termelődő biogázt. A fáklyázó berendezés mindaddig üzemel, amíg a gáztartály meghatározott alsó szintig nem ürül. Ebben a helyzetben a fáklyázó automatikusan leáll és a biogáz felhasználási körbe a gázmotorok, illetve a kazán automatikusan kapcsolódik be. Az automatikus üzemű biogáz fáklyázó berendezést a gázáram (m3/h) és az üzemi nyomás (mbar) jellemzi. A berendezést ellátják gázelzáró szakaszoló gömbcsappal és az automatikus működés összes szerelvényeivel és berendezéseivel. A gázfáklya előtti visszarobbanás gátló berendezésrészben kondenzvíz gyűlhet össze, ennek időszakos leengedéséről gondoskodni kell, mert különben hibát jelez az automatika.
42
Kéntelenítés A keletkező biogáz kéntelenítése érdekében a biogázhoz a gázmérő vezérletével levegő lesz vezetve. A bevezetett levegő mennyisége töredéke a robbanáshatárnak. (bevezetett levegő mennyisége 4%-a biogáz mennyiségének. (Robbanáshatár 85-95%)
1 Gázmérő 2 Mágnesszelep 3 Visszacsapó szelep 4 Nyomáscsökkentő 5 Gáznyomásszabályzó
Gáz nyomásfokozó Amennyiben gáz szállítása szükséges, úgy a keletkezett biogázt 20-180 bár nyomásra emeljük. A 20 bár nyomás az általában használt propán-bután gáztárolók esetén célszerű. Nagyobb gáznyomást gázpalackok felhasználásánál alkalmazunk. Gáz ilyen arányú sűrítése azonban jelentős elektromos energiát igényel. Célszerű ilyen esetekben az elektromos energiatermelésre egy kisebb gázmotor felállítása. Biogáz helybeli felhasználása eseten nem szükséges nagyobb gázsűrítők alkalmazása.
Kazán A biogáz berendezés elindításához szükséges hőenergia előállításához, illetve a biogáz motorok szerviz üzeme alatt szükséges hőenergia előállításához egy könnyű olaj tüzelésű 80-100 kW teljesítményű felállítása szükségeltetik.
Elektromos kapcsolószekrények A szükséges elektromos berendezések részére kis és középfeszültségű kapcsoló szekrények lesznek egy külön helyiségbe felállítva.
43
Transzformátor A gázmotorok által termelt elektromos áram áramszolgáltató részére történő átadásához egy transzformátor felállítása szükséges.
Gázmotor A keletkező biogáz felhasználására egy vagy két biogázmotor és azokhoz csatlakoztatott generátorok kerülnek felállításra. Gázmotorok előtt a biogáz sűrítve lesz. Sűrítés folyamán a vízgőz tartalmú biogázból nagy részben a gőz kondenzvíz formában kiválik. Biogáz víztelenítése feltétlenül fontos, mert a vízgőz a gázmotorokban gőzütés idéz elő és így a gázmotorokat tönkreteszi és a hatásfokot rontja. Gázmotorok előtt általában tisztításra még aktív szénszűrőt is alkalmaznak. A sűrített biogázt nyomáscsökkentők segítségével a gázmotorok kívánt nyomására lesz csökkentve. A gázmotorok tengelyével közös generátor elektromos áramot szolgáltat. A termelt elektromos áramot saját felhasználásra illetve transzformátoron keresztül az áramszolgáltatónak át lehet adni. Gázmotorok elektromos hatásfoka a gyártmánytól és nagyságtól függően 30-42%. Gázmotorok hője fűtésre vagy abszorpciós hűtőgép segítségével hűtésre is felhasználható. Gázmotorok kipufogó gázvezetékébe hővisszanyerés érdekébe egy hőcserélőt lehet beépíteni. A kipufogógáz távozó hőmérséklete 130-160 °C. zajcsökkentés céljából egy hangtompító kerül beépítésre. Gázmotorok élettartalma a gyártmánytól függően 50.000-80.000 óráig terjed. Gázmotorok szervizére általában 1000-1500 üzemóra után van szükség. Kenőolaj részére külön nagyobb olajtartályokat szokás a gázmotorok mellé telepíteni. Gázmotor helyiségek zaj- és rezgéscsillapítására szükség van mivel a gázmotorok zajszintje 98-103 dB(A) között van. Gázmotor helységet megfelelő szellőzéssel kell ellátni. Gázmotorok szabályzására a gyártó szállítja a kapcsoló és vezérlő elektromos szerkezetet. Gázmotorokat lehet a kezelő épületbe vagy konténerbe telepíteni.
44
Szükség visszahűtő A biogáz motorok folyamatos üzemelése érdekében motoronként szükséges visszahűtés, erre a célra ventillátorok lesznek beépítve.
Szabályzás Biogáz berendezés folyamatos üzemének és egyes berendezésének ellenőrzésére központi vezérlő rendszert kell kiépíteni. A vezérlő rendszer folyamatosan figyeli a gáz termelődést és ennek megfelelően adagolja a nyersanyagot. Figyeli és szabályozza a fermentáló hőmérsékletet. Riaszt a beállított paraméterek eltérésénél.
Kazán A biogáz berendezés elindításához szükséges hőenergia előállításához, illetve a biogáz motorok szerviz üzeme alatt szükséges hőenergia előállításához egy könnyű olaj tüzelésű 80-100 kW teljesítményű kazán.
Elektromos kapcsolószekrények A szükséges elektromos berendezések részére kis és középfeszültségű kapcsoló szekrények lesznek egy külön helyiségbe felállítva.
Transzformátor A gázmotorok által termelt elektromos áram áramszolgaltató részére történő átadásához egy transzformátor felállítása szükséges.
45
A fermentor üzemeltetése Az egyes szerves anyagok anaerob erjesztésekor a fajlagos gáz (metán) kihozatal elsősorban az alapanyag minőségétől, a hőmérséklettől és a reaktorban töltött időtől függ, a szárazanyagtartalomnak kisebb a jelentősége ebből a szempontból. Az alapanyag minőségétől való függésre mutat példát a következő ábra.
Jelölés: 1. szennyvíziszap 2. fű 3. bendőtartalom 4. sertés hígtrágya 5. rozsszalma 6. szarvasmarha-ürülék, 7. szemét szervesanyagfrakció
1. ábra Gázképződés 32°C-on különböző nyersanyagoknál a reaktorban töltött idő függvényében A fajlagos gázproduktumot újabban nem a szárazanyagtartalomra, hanem annak a szerves anyagtartalmára adják meg (pl. liter vagy m3 gáz/kg szervesanyag). Ritkábban az 1 t bevitt alapanyagból nyerhető biogáz mennyiséggel is találkozni lehet az irodalmi hivatkozásoknál. 600
400
220
s
té Te
jip a
ri
er S
M ar
ha
tr
ág
ya tr ág m el ya lé kt er m R ék ép as ze Sö le t rt ör S kö ze ly sz m os Z öl lé dh k ul la dé B io k K hu on lla yh d ai ék hu lla H dé ul H la k as dé zn k zs ál to ír la j, zs ír
110120 75 75 80 55 25 36
Az 1 t alapanyagból nyerhető gáz mennyiség m3-ben. A mezőgazdasági biogázüzemek legfontosabb alapanyagának tekinthető hígtrágyák (sertés hízó- és tejelő szarvasmarha trágya) erjesztési kísérletei (3. ábra) jól mutatják, hogy a biogázproduktum az erjesztés idejétől nagymértékben függ. Az ábra azt is jól szemlélteti, hogy az értékek nagy szórást mutatnak. Mindez a változó külső tényezőkkel magyarázható.
46
Tartózkodási idő befolyása a gázkihozatalra mezofil hőmérsékleti tartományban
Fajlagos gázhozam (l/kg org.sz.a)
Labor és kisminta-kísérletek azt mutatták, hogy a szárazanyagtartalomtól a gáztermelés csak az erjesztés első időszakában függ, 20 nap körül a különbség eltűnik.(4. ábra) 500
A) 400 300 200 100 0
Fajlagos gázhozam (l/kg org.sz.a)
0
10
20 30 Erjesztési idő (nap)
40
500 B) 400 300 200 100 0 0
10
20
30
40
Erjesztési idő (nap)
A gázkihozatal alakulása a szárazanyagtartalom és erjesztési idő függvényében A) Sertés hígtrágya B) Hízómarha hígtrágya. Félfolyamatos labor- és kisüzemi kísérletek, 32-33°C erjesztési hőmérsékleten
47
Laboratórium által végzendő vizsgálatok A biogáztermelés csak állandó és pontos üzemellenőrző vizsgálatok mellett mehet jól Az üzemellenőrző vizsgálatok feladata a telep anyagmérlegének naponkénti meghatározása részben azért, hogy az egyes műtárgyak paramétereit a mindenkori terhelés optimális lebontására folyamatosan lehessen módosítani, részben azért, hogy a kezelés eredményességét - a kijelölt mért paraméterek naplóban történő rögzítésével - a hatóság számára naprakészen dokumentálni lehessen. A rothasztó üzemének legfontosabb makroszkópikus jellemzői (az adatok naponta rögzítendők): a betáplált kevert anyag minősége mennyisége, (Nem lehet a terhelési értéket, mint szivattyúteljesítményt mérni, mivel a mértékadó a szárazanyag terhelés. Tehát csak a mennyiség és koncentráció együttesen ad kielégítő terhelési adatot.) és a keletkező gáz mennyisége (ezen belül az elfáklyázott, illetve a fűtésre elhasznált biogáz mennyisége) A feladott anyag és a rothasztóban tartott biomassza szárazanyag-tartalmát 2-3 naponta célszerű meghatározni, hetente pedig a szerves anyag tartalmat is meg kell mérni. A rothasztás közben a szervesanyag-tartalomnak a betáplálthoz képest legalább 40 %-kal kell csökkennie. A naponta elvégzendő mérések közé tartozik még: a nyerslé hőfokának hőcserélő előtti és utáni folyamatos mérése.( A kirothadt iszap hőfokát iszapleengedéskor kell mérni.) a fűtés időtartama, a pH, amelyet a nyers és kirothadt iszapnál egyaránt naponta ellenőrizni kell. (A rothasztóban a pH 7 körül legyen, de 6,8-nál kevesebb nem lehet.) a biogáz összetétele (ebből naponta a H2S tartalom és hetente az egyéb gázösszetétel) Hetente célszerű a szerves illósav tartalmat, illetve a HCO3 lúgosságot valamint az ezzel összefüggő ammónium ion koncentrációt meghatározni. Ha az illósav koncentráció 1000 mg ecetsavegyenérték/l alatt van vagy a lúgosság 1500 mg/l HCO3 értéknél nagyobb, akkor a rothasztó üzeme megfelelő. Az ammónium ion koncentráció helyes értéke 500-600 g/m3 között van. A mért értékeket - természetesen a mennyiségi adatokkal együtt - a naplóban vezetni kell.
A biogáztelepen végzendő karbantartási tevékenységek. A biogáztelep hatékony és biztonságos működéséhez annak állandóan üzemkész állapotban tartásáról, részegységeinek beállításáról, kipróbálásukról TMK keretében kell gondoskodni. A berendezéseket általában a szállítócégek, gyártóművek utasításai alapján kell karbantartani, illetve kenőanyaggal ellátni. Üzemből kiiktatott műtárgyak, gépek, csővezetékek, szerelvények, készülékek kimosatásáról, szennyeződések eltávolításáról gondoskodni kell.
48
A TMK terjedjen ki: • a telep minden részére, • a telep műtárgyaira, • a telep épületeire, • a telep úthálózatára, közműveire, világítására, • a telepen működő gépekre, berendezésekre, • a dolgozók egészségügyi berendezéseire. A műtárgy vizsgálata terjedjen ki: • a vakolatok épségére, élek menti repedésekre, • a vízzáró vakolat feltáskásodására, • a szigetelések állapotára, • a műtárgyak épségére, süllyedésére, repedések vízzáróságára, műtárgyak billenésére, • a nyílásokat elzáró fedlapok épségére, • a bukóélek pontos állására (vízmentességére), a fémes részek korróziójára, • a falakon való csőátvezetésekre, esetleges átszivárgások vizsgálatára, • a megkerülő vezetékek elzárására, a csővezetékek tömítetlenségeire, állapotára, • a villamos gépekre és gépi berendezésekre, • a gáztömörségi ellenőrzésekre a szükséges helyeken.
A kezelők által végzendő ellenőrzések A karbantartás időszakosságára nincs egységes előírás, azt az üzemeltetőnek ütemeznie kell a technológia folyamatossága alapján. A megadott időpontok az üzemi tapasztalatok alapján módosulhatnak. Az üzemeltetést kiegészítő kisebb karbantartási műveletek az üzemvitel folytonosságát nem zavarják és a létesítmény egészét nem érintik (pl. zsírzások, tömszelence tömítés, csere, stb.) Napi ellenőrzések során ellenőrizni kell a tömszelencék csöpögését, a csapágyak hőmérsékletét. Ha a tömszelence csöpögése nagyobb a megengedettnél (percenként 60 csöpp), akkor enyhén és egyformán kell húzni a szorítópersely csavarját. Ha ez nem segít, akkor a tömítőkarikákat ki kell cserélni. A csapágyakat kézrátevéssel ellenőrizzük. A csapágy hőmérséklete 60 C foknál nagyobb nem lehet, melyet kezünk már nem bír el. A kopott csapágyakat zajos, kopogó hangjukról is felismerhetjük. Időszakos ellenőrzés Az alábbi vizsgálatokat szükség szerint, de legalább évente kétszer el kell végezni: Ellenőrizni kell a tömszelecében futótengelyrészt, illetve tengelyvédő hüvelyt, hogy nincs-e berágódás, vagy nagyobb méretű kopás. A zárófolyadékos tömszelencével
49
ellenőrizni kell, hogy az elosztógyűrű a furat alatt helyezkedik el és hogy a zárófolyadék nincs-e megtömődve. A csapágyakból az olajat és a zsírt el kell távolítani. A futófelületeket benzinnel vagy megfelelő másmódszerrel (petróleummal nem szabad) le kell mosni. Ellenőrizni kell, hogy nincs-e repedés, törés vagy túlzott kopás . A hibás alkatrészeket ki kell cserélni, majd újból fel kell tölteni az előírt kenőanyaggal. A zsírkenésű csapágy terét csak kb. 1/3-áig szabad feltölteni. Az olajkenésű csapágyakat az olajállás mutatón bejelölt szintig kell az előírt minőségű és viszkozitású olajjal feltölteni. Időnként ellenőrizni kell a hajtómotor és a szivattyú forgórészeinek egytengelyűségét. Ehhez oldani kell a tengelykapcsolót, ellenőrizni és megtisztítani kell az erőátviteli elemeket és felületeket. A sérült gumi vagy bőrdugókat kicseréljük, a csapágyat megzsírozzuk. Ellenőrizzük a tengelykapcsoló felek egymáshoz viszonyított helyzetét. Ez a tengelykapcsolóra erősített mérőórával lehetséges. Az ellenőrző mérést lehetőleg a szivattyú üzemi állapotában kell végezni. A villamos berendezések karbantartását a következő módon kell végezni: Hetente ellenőrizni kell a jelzőlámpák, kapcsolók üzemét. Havonta pormentesíteni kell a berendezéseket és ellenőrizni kell a vezérlési funkciókat. Évente ellenőrizni kell nagytakarítás keretében a teljes rendszert és ki kell tisztítani. A kontaktusokat szükség szerint kell karbantartani. A földelési ellenállásmérést a vonatkozó szabványoknak megfelelően el kell végeztetni és bizonylatolni. A karbantartási műveleteket és az üzemvitelt egyeztetni kell. A leürített, kikapcsolt stb. állapotot az összes hozzáférhetővé váló gépészeti, építményi, stb. részletek felülvizsgálatára és a javítására ki kell használni. A leszerelésre kerülő berendezések felülvizsgálatával, javításával a szállító vagy más szakcéget kell megbízni, a kívánt munkát időben meg kell rendelni. A vízügyi, gépészeti és acélszerkezeti berendezések nagyobb karbantartási, javítási, sőt cserélési részleteinek jelentős hányadát a korrózió miatti elhasználódás teszi szükségessé. Ezért a korrózió elleni védelemre különös gondot kell fordítani. A kezelési utasításban nem szabályozott teendők: A kezelési utasítás tartalmazza a működtetéssel, kezeléssel és karbantartással kapcsolatos teendőket, valamint a vízügyi és egészségügyi hatósági előírásoknak főbb pontjait. Az üzemeltetés közben előfordulhatnak azonban olyan problémák, amelyekre az utasítás egyértelműen nem rendelkezik. Ilyen esetben az alábbiak szerint kell eljárni: az üzemeltetés vezetőhöz kell fordulni, aki a problémát saját hatáskörében megoldja, házilag nem javítható meghibásodás esetén a gyártómű közvetlenül értesítendő, a tervezőhöz kell fordulni.
50
A jelen kezelési utasítás a tervdokumentáció részét képezi, hivatalos okmányként kezelendő. Egy-egy példányt a kezelő személyzet illetékes tagjainak és az üzemeltető vállalat illetékes vezetőjének rendelkezésére kell bocsátani. A kezelési utasítás egyes példányát állandóan a próbaüzemet irányítónál kell tartani. Medenceszerű műtárgyak leürítése, ellenőrzése a leürítést követően először mindig rövid ideig tartó száraz próbaforgatást kell végezni az eredeti állapot vizsgálata, szemrevételezése céljából, a felületvédelem állagát a víz alatti elhelyezésű gépi szerkezeteken (vízsugaras lemosatás mellett, hiba esetén javítani kell, a hegesztett szerkezetek a hegesztési varratok épségét, esetleges doformációkat. (Rendellenesség esetén feltétlenül javítás szükséges!) kotrólapátok gumirészének épségét, szükség esetén cserélni kell a gumilemezt (gumilemezek a fenéklemezhez ne érjenek, ne súrlódjanak, vályú bukóéleket és vályúfelületeket tisztítani kell. (Ha szükséges, akkor a vízszintes síkra történő utánállítást el kell végezni. Ennek szükségességét még leürítés előtt kell mérlegelni a V-bukók alsó csúcsának magassági ellenőrzésével, vízátfolyás ellenőrzéssel.)
Rendkívüli műveletek, TMK vizsgálatok Valamely gépészeti berendezést huzamosabb meghibásodása esetén ki kell iktatni. A meghibásodásnál szükség lehet a megfelelő medence leürítésére is. A medencék leürítése gravitációs úton, vagy szivattyúval történhet. Ürítés után a medencét vízsugárral ki kell mosni. Ahhoz, hogy a telep mindenkor üzemképes legyen, szükséges, hogy minden műtárgy, berendezés, gépszerkezet tervszerű megelőző karbantartását megszervezzük. A hiba bekövetkezését megvárni nem szabad, a javításokat tervszerűen kell végrehajtani. A javítások ütemezését időszaki vizsgálatok előzzék meg. A vizsgálatok végrehajtásának módját úgy kell előírni, hogy a dolgozók egészsége, testi épsége minden körülmények között védve legyen. A vizsgálatok végrehajtásához szükséges védőeszközöket, szerszámokat, biztonsági berendezéseket az üzemeltetőnek be kell szereznie. A berendezések üzemképességéről a telep vezetője köteles gondoskodni. A vizsgálatok végrehajtásánál törekedni kell arra, hogy akkor végezzék, amikor a berendezés valamilyen okból nem üzemel, illetve amikor ezzel a legkisebb mértékben gátolják a telep üzemét.
51
6. A biogáz hasznosítása A biogáz energetikai jellemzői A biogáz összetétele és mennyisége több tényezőtől függ, de a gyakorlatban előforduló biogáz összetételét a táblázat adataival lehet figyelembe venni. Biogáz összetétele Gáz féleség Metán Széndioxid Víz Kénhidrogén Nitrogén Hidrogén
Képlete CH4 CO2 H2 O H2 S N2 H2
Koncentráció (%) 50-75 (80) 25-50 2 (20°C)÷7 (40°C) 20-20000 ppm (2%) <2 <1
A biogáz fűtőértékét a metántartalma határozza meg, és mértékadó értéke 20-25 MJ/m3 (a fűtőértéket normál állapotú gázra 0°C, 1013 mbar nyomás tengerszint magasság adják meg.) A biogáz közvetlen elégetésénél a gázégők kialakítása és üzemeltetése tekintetében figyelemmel kell lenni a földgáz és biogáz égési tulajdonságbeli különbözőségére. A normál állapotú gázokra vonatkozó fontosabb értékeket a 2. táblázat tartalmazza. A földgáz és biogáz égéstechnikai jellemzői Földgáz Fűtőérték (MJ/m3) 36,14 3 0,82 Sűrűség (kg/ m ) 620 Gyulladási hőmérséklet (°C) 0,39 Max. égési seb. levegőben (m/s) 9,53 Elméleti levegő szükséglet Max. CO2 tartalma a füstgáznak 11,90 59 (térf. %) Harmatpontja a füstgáznak (°C)
Biogáz (60% metán) 21,48 1,21 700 0,25 5,71 17,80 60-160
A biogáz-hasznosítás lehetőségei A biogáz energetikai hasznosításának lehetősége megegyezik a földgáz, vagy a pb gáz felhasználásával. A felhasználás célszerűsége azonban azt követelné meg, hogy a felhasználás lehetőleg alkalmazkodjon a biogáz termelés ritmusához. A felhasználás másik szempontja, hogy lehetőleg ne kelljen, vagy ne jelentős mértékben kelljen átalakítani a keletkezett gázt, mert ezek a műveletek költséget és energiát igényelnek. A biogáztermelés komplex használatának lehetőségeire mutat példát az. 1. ábra. A biogáz felhasználása szempontjából az volna a legkedvezőbb, ha a keletkezést követően tárolás nélkül fel lehetne használni. Ezt a gyakorlatban azonban általában nem lehet megvalósítani, ezért kisebb-nagyobb gáztárolóról kell gondoskodni. A megtisztított és tárolt gáz felhasználásának elsődleges területei: háztartásban és mezőgazdasági tevékenységeknél a fűtés, főzés, melegvíz-előállítás, hűtés, stabil munkagépek közvetlen hajtása, biogázból villamosenergia-termelés (a termelt áram felhasználása világítási célokra, vagy ipari munkagépek hajtására sziget üzemben, vagy hálózatra való csatlakozással).
52
A biogáz-gyártás hasznosítás egy komplex lehetősége Kisebb településeken, ill. település-részeken a felhasználás lehetősége ugyanaz, mint a háztartásokban, de itt a felhasználók közötti vezetékhálózat megépítésével további alkalmazások és fogyasztási területek adódhatnak. Nagy biogáz termelő telepeken a felhasználás közvetlenül gázenergia-formában, eltüzeléssel, gázból villamosenergiatermelés, gáztisztítás és mosás után a földgázhálózatba való betáplálás, folyékony motorhajtó üzemanyag (metanol) előállítása lehet. A biogáz hasznosításánál azonban az energiaátalakító berendezések üzembiztonsága és élettartama miatt azonban többnyire mindenképen indokolt a keletkezett gáz tisztítása. A gáztisztítás a felhasználás pozícióit javítja, a fűtőértékét növelik. A biogáz energiasűrűségének növelése előnyös a szállítás, a tárolás és nem utolsó sorban a felhasználás szempontjából is. A minőség javításban a metánon kívüli gázok eltávolítását kell megoldani. A biogáz lehetséges összetételének ismertetésénél láttuk, hogy különböző gázféleségek keletkeznek az erjesztésnél. Ezek egy része a biogáz felhasználása során kellemetlen mellékhatásokat, főleg korróziót okoz a biogázt
53
hasznosító vagy kezelő készülékben és tartályon. Az esetleges tisztítási igényeket a különböző felhasználási módoknál a 3. táblázat mutatja. Tisztításkor a biogáz kénhidrogén (H2S), a víz (H2O) és széndioxid (CO2) tartalmát csökkentjük vagy teljesen meg is szüntetjük. Tisztítási szükséglet a felhasználás módjától függően Hasznosítás módja H2 S H2 O Gázégetés nem >0,1 térf. % Kapcsolt hő- és villamos >0,05 térf. % nem áram termelés Járműgáz (palackos) Igen igen Gázhálózatba táplálás Igen igen Fáklyázás Nem nem
CO2 nem nem igen igen nem
A biogáz előkészítése hasznosításhoz Széndioxid-leválasztás A biogáz termelése során legnagyobb mennyiségben a CO2 keletkezik, melynek eltávolítása az elsődleges tisztítási feladat. A CO2 eltávolítása feltétlen szükséges, ha biogázt komprimálni akarjuk, vagy ha biogázt minőségileg a földgázhoz kívánjuk közelíteni. Az eljárás viszonylag költséges, energiaigényes. A CO2 eltávolítását végezhetjük abszorpcióval, adszorpcióval és membrános gázszétválasztással. Az első két megoldás függ a gáztisztaság szükséges mértékétől, a leválasztó-berendezés üzemmódjától, a nyers, ill. a tiszta gáz nyomásviszonyától, a megengedhető üzemköltségektől, a megkövetelt biztonságtechnikai felszerelésektől. A CO2 abszorpció alatt annak a folyadékban való oldását értjük. Maga az oldás lehet fizikai vagy kémiai (vegyi úton történő) oldás. Fizikai abszorpció esetén az oldószer és az abszorbeáló komponens egyensúlyban van. A biogázt zárt tartályban lévő vízen kell átbuborékoltatni. A vizet célszerű nátrium- vagy kálium-hidroxiddal, esetleg mésszel lúgosítani. Így ugyanis a CO2 karbonátot alkotva reakcióba lép ezek valamelyikével, és visszamarad a vizes közegben. Az egyszerű kémiai adalék nélküli átmosás is megfelelő lehet. Előbbi akkor szükséges, ha egész pontos gázminőség beállítás szükséges. Itt iszapeltávolításról kell gondoskodni. Ismeretes még a nyomás alatti mosás módszere. Ezt normál kompresszorral végre lehet hajtani, ugyanis a technológia elve a gázok különböző oldhatóságának nyomáshatár-különbségére támaszkodik. Az így dúsított gáznak a fűtőértéke 34 MJ/m3 lehet, amely már benne van abban a sávban amely az országos hálózatban szállított gázok minőségi szabványában szereplő fűtőértéknek megfelel. A mosóvizet a gáztalanító toronyba vezetik amelyben a víz nagy felületen érintkezik a szabad levegővel, és így a CO2 a víztől el tud válni. A leválasztott CO2 több célra is hasznosítható. Az egyik ilyen lehetőség a un. levéltrágyázás. Ez olyan eljárás, amellyel a korai időszak zöldségtermelése gazdaságosan fokozható. A termesztett növények szárazanyaguk kb. 88%-át, tehát a túlnyomó részt a levegőben levő CO2-ből biztosítják. A szabad levegő CO2 tartalma 0,03% körül ingadozik, tehát rendkívül kis koncentrációjú közegből kell a növények a testük felépítéséhez szükséges szenet kibányászniuk biotechnikai úton. Zárt térben (üvegház, fóliasátor, stb.) történő termesztés esetén a levegő természetes CO2 tartalma annyira csökkenhet, hogy az asszimiláció lelassul, majd le is állhat. CO2-adagolással komoly eredményre lehet számítani már akkor is, ha csak a szabad levegőhöz viszonyított hiányt pótolják. 0,007-0,1 térfogat % CO2 trágyázási tömörséggel (a levegőhöz képest) további mennyiségi- és minőségnövekedés érhető el, természetesen
54
akkor, ha a növény számára fontos élettényezők (hő, fény, víz, ásványi anyagok) egyébként optimális szinten tarthatók. Üvegházakba óránként és alap m2-enként 6 g, fóliasátrakba 1,822 g CO2 bejuttatásáról kell gondoskodni az optimális eredmény eléréséhez. A számok azt mutatják, hogy az üvegházi termesztésnél hatékonyan használható a leválasztott CO2. A jelentősége különösen nagy, ha az így megtermelt CO2 adagolása az üvegházakban, a fűtött fóliasátrakban megfelelő műszerezés mellett, automatikusan megy végbe. A mezőgazdaság további területein (élelmiszeripari, ill. gyümölcs- és zöldségtározó hűtőházak, stb. ) ún. szárazjég is előállítható CO2-gázból.
Kénmentesítés A vegyiparban használt kénmentesítő eljárások majdnem mindegyike közül a következő eljárások jöhetnek szóba: abszorpciós eljárás , melynek folyamán a H2S mint kénhidrogén regenerálódik (karbonátos eljárások, triaethalominnal való elnyeletés), mérgező anyagokkal folytatott eljárás (arzén-oxidos eljárás), az aktív szenes elnyeletési eljárás, amelynél szénszulfid keletkezés során robbanásveszély áll fenn, Clauss-féle eljárás (redukció a felszabadult elemi kénig, ezért nagyon drága). A régi katalízises, száraz eljárás tulajdonképpen jól alkalmazható, amely a Fe(OH)3-mal, mint katalizátorral dolgozik. Az egyszerűen, házilag is készíthető kénmentesítés vasreszeléket tartalmazó anyagon való átvezetéssel oldható meg. A kén reakciója vasszulfidot képez és csapadék formájában kiválik. A vasreszelék faforgácsra telepítve elfogadható eredményt nyújt. A szakirodalomban beszámolnak arról, hogy gazdaságilag előnyösebb a biogázt ammóniás oldaton is átvezetni, mivel akkor ammónium-szulfokarbonát csapódik ki, ami kinyerhető és az erjesztésnél, mint serkentőanyag, avagy a biotrágyában, mint tápértéknövelő komponens is értékesíthető.
Biogáz termikus hasznosítása Főzés-sütés Főzésre-sütésre a biogáz ugyanúgy megfelel, mint a pb-gáz és a földgáz. Ez utóbbi gázfajtákhoz már rendelkezünk főzőlapokkal egybeépített sütőkkel. Ezek égőfejét biogáz üzemnél úgy kell beállítani, hogy a 22 MJ/m3 fűtőértékű biogáz min. 4 mbar üzemi nyomástól felfelé legyenek működőképesek. A biztonságosabb égési feltételek 75-80 mbar nyomásnál mutatkoznak, ezzel ugyanis kifogástalanul higiénikus az égés.
Melegvíz-szolgáltatás biogázzal A melegvíz-szolgáltatás a személyi tisztálkodáson kívül a mosás és konyhai mosogatás melegvíz-igényét is tartalmazza. Ha központi melegvíz-szolgáltatás is van, a melegvíz-használat átlagosan 17%-kal nagyobb, így az energiaszükséglet: központi melegvíz-szolgáltatás egyedi melegvíz-szolgáltatás felnőttekre 5225 MJ/év, gyermekekre 2670 MJ/év.
55
Melegvíz-igény biogáz-szükséglete Háztartás típus jele Jellemzője: felnőttek száma, fő gyermekek száma, fő lakás alapterület, m2 Melegvíz-szolgáltatási energiaszükséglet, MJ/nap Melegvíz-szolgáltatási biogáz3 szükséglet, Nm /nap
A 3 80
B 3 1 100
C 4 2 120
D 5 3 150
42,9
50,3
71,9
93,5
1,9
2,3
3,3
4,3
Lakások fűtése biogázzal A lakóépületek fűtéséhez szükséges energia a hőszigetelés mértékétől függ. Hőszigetelés szerint a lakóépületeket 3 osztályba sorolhatjuk: I. 116 W/m2 korszerűen hőszigetelt épület, II. 128 W/m2 szokásosan hőszigetelt épület, III. 191 W/m2 régi, csekély hőszigetelésű épület. A típus-háztartások és családok által lakott épületek hagyományos gázkazánokkal való központi fűtésének biogáz szükségletét a táblázat mutatja. Fűtés biogáz-szükséglete
Hőszig. fok I. II. III.
Típus-család lakásfűtésének Energiaszükséglete, MJ/év A 102655 112710 185620
B 123185 135255 222740
C 153980 169070 278425
Biogáz szükséglete, Nm3/év D 205310 225420 331235
A 4666 5123 8437
B 5600 6148 10150
C 6700 7635 12656
D 9332 10247 16874
Istállók fűtése Hazánkban az állatok tartásánál általában mesterséges szellőztetés jelentős villamosenergia igényt jelent, de a kisebb állatok számára az istállók téli fűtése is szükséges. A biogáz alkalmazása az állattartó létesítményeknél a hő és villamosenergia szükséglet energetikailag is előnyös. Baromfinál a téli időszakban jércénél és tojótyúknál átlagosan 10 °C külső hőmérsékleten +18 °C belső hőmérsékletű, 0,49 m3/h távozó levegőnél 1000 db-ra, 1,2 Nm3/h, ill. 29 Nm3/nap biogáz igénnyel lehet számolni. Sertésnél a kocaszállást, ill. a nevelőépületeket fűtik. Kocaszálláson a 200 kg átlagtömegű kocáknál 10 °C külső hőmérsékleten 60 napig tartó fűtésnél a fajlagos hőszükséglet 1950 MJ/számosállat, nap, ami 1,8 Nm3 számosállat,nap biogáz igényt jelent (1 koca = 0,4 számosállat). Az istállók korszerű energiatakarékos fűtési lehetőségei az infravörös hősugárzó. Ezeket a kismalacoknál, ill. a csibéknél és más baromfiaknál közvetlenül a keltetés utáni időszakban szokás alkalmazni. Az infravörös hősugárzók biogázra méretezett fúvókákkal biogázzal működtethetők. Alkalmasságuk feltétele, hogy a távozó gáz szén56
monoxidtól mentes legyen. A földgázzal és pb-gázzal működő infravörös hősugárzókat a biogázhoz is alkalmassá lehet tenni, és így alkalmazható az állattartó épületek fűtésére. Fejőház fűtésének biogáz igénye Fejőstehenek száma Síkvidéki klímájú terület energiaszükséglet biogázigény, Nm3/év Nm3/átl. fűtési nap Hegyi klímájú terület energiaszükséglet MJ/év biogázigény, Nm3/év Nm3/átl. fűtési nap
30
60
80
100
3600 164 1,1
4680 212 1,4
5760 262 1,7
6840 312 2,0
7200 327 2,2
9000 410 2,7
10800 490 3,3
12600 570 3,8
Hűtés biogázzal A mezőgazdaság területén a hűtőberendezések általában villamos energiával működnek. Az abszorpciós hűtőgépek elvben gázzal is üzemeltethetők lennének. A hazai nagyüzemi állattartásban a fejőházak tejhűtési igénye igen jelentős (400 tehén után 3,5 Nm3/nap). A nagyüzemi szarvasmarhatelepek rekonstrukciója során a tejhűtők hőenergia-igényét biogáz üzemmel lenne célszerű megoldani. 5000 l/év átlagos tehenenkénti tejhozamnál a napi tejbegyűjtésre jellemző energiafelhasználás 7 MJ/100 l tej. Tejhűtés biogáz-igénye Tehénállomány (számosállat)
Tejhűtés számosállatra (MJ/nap)
20 40 60 80 100
0,96 0,96 0,96 0,96 0,96
SZükséges igény (Nm3/nap) 1,4 2,8 4,2 5,6 7,0
biogáz-
Terményszárítás biogázzal A mezőgazdaságban (különösen a nagyüzemi gazdálkodásnál) az energia csúcsértékét a szárítás energiaigénye okozza. A meglévő terményszárítók rendszerint tüzelő olaj elégetésével működnek. Ezeket lehet átalakítani biogáz üzemre. A biogáz nagy előnye, hogy a biogáz elégetése során szennyező anyagokat nem termel, csak szén-dioxidot és vízgőzt ad le. A melegítés hatásfoka kb. 20%-kal javulhat az olajtüzeléshez képest. A berendezésből eltávozó hőenergiát hőcserélőkkel, hőszivattyúkkal vissza lehet vezetni a folyamatba újbóli hasznosítani.
57
Zöldtakarmány szárítás biogázigénye Szárított árú 80 % 14 %-os nedvesség-tartalommal t/h t/h 2,31
0,72
Biogáz szükséglet 10 h/nap 20 h/nap szárítási idő esetén Nm3/nap Nm3/nap 4050 9750
Gabona-és kukoricaszárítás biogáz-igénye 10h/nap szárítási idő esetén Szárítandó anyag, t/h
Energiaigény MJ/h
Vízelvonás kg/h
Gabona (kb. 4%-os nedvességelvonással) 0,5 24 125 1 49 245 2 98 490 3 146 730 Kukorica (kb. 25%-os nedvességelvonással) 0,5 200 1000 1 400 2000 2 800 4000
Biogáz szükséglet Nm3/nap Nm3/h
Nm3/nap
550 1100 2250 3300
110 220 450 660
2640 5280 10800 15840
4600 9100 18200
920 1820 3640
22080 43680 87360
Növényház, üvegház, fóliasátor fűtése biogázzal A különböző nagyságú növényházak, üvegházak energia- és várható biogáz igényének tájékoztató értékei 150 m3/év,m2. Az éves igényből a kritikus téli biogáz igényt a lakásfűtésnél szerepelt havi bontás szerint alakul. Üvegházak fűtésének évi átlagos biogáz-szükséglete Fűtendő üvegfelület m2 1200 12000 24000
Termosztátos hőkapcsolással MJ/h
Biogáz-szükséglet Nm3/év 186000 1860000 3720000
420 4200 8400
Egy 1200 m2-es üvegház fűtési biogáz szükséglete havi bontásban Hónap Január Február Március Április Május Június Július Augusztus Szeptember Október November December
Fűtőanyagigény-elosztás elsőmásodik1/2 hónapban, % 9,8 10,6 9,1 7,3 6,5 5,0 3,5 2,6 1,8 1,4 0,7 0,3 0,2 0,2 0,2 0,5 0,8 1,6 2,9 4,0 5,4 7,2 8,4 10,0
58
Biogáz-elosztás elsőmásodik1/2 hónapban, m3/nap 1220 1230 1210 975 755 620 435 320 210 170 87 37 24 24 24 62 100 200 360 465 665 895 1050 1160
A biogáz az élelmiszer feldolgozásban A mezőgazdasági üzemekben önálló ágazatként különböző élelmiszer-ipari üzemegységek is termelnek. Ezek a feldolgozott nyersanyag függvényében szezonálisak vagy folyamatosan üzemelők lehetnek. Hazánkban biogázzal üzemelő élelmiszer-ipari üzem még nem működik, pedig biogázzal való energiaellátásuk a hagyományos energiahordozókkal szemben kedvezőbb lehet. A húsipari- és konzervipari üzemekben is nagy lehetőség mutatkozik a biogáz hasznosításra.
A biogáz átalakítása földgáz-minőségűre A hazai települések egy része az országos földgázhálózat közelében fekszik. Az ország településeinek legtöbbje pedig palackozott pb-gáz formájában kap háztartásában felhasználható gázt. Nyilvánvaló, hogy az országos földgázhálózathoz közel fekvő települések, ill. mezőgazdasági üzemek már huzamosabb ideje vezetékes csatlakozással élvezhetik a gáz adta előnyöket, a gáz használata tehát napjainkban már megszokott. A lakosság a palackos gázzal való ellátásáról szívesen áttérne a vezetékes gázfogyasztásra, hiszen így elmaradhat a palackok cseréjéből, házhoz- és visszaszállításból eredő többletmunkája. A helyi hulladékok feldolgozásával a biogáz-, biotrágya-előállító berendezésekkel ez ugyanilyen fogyasztási rendszerben és üzembiztonsággal megvalósítható. Hazánkban tehát olyan településeken, településekhez tartozó tanyákon (farmi gazdaságok), valamint a települések melletti nagyüzemi gazdaságokban célszerű és gazdaságos biogáz-, biotrágya-előállító berendezéseket telepíteni, ahol a jelenlegi palackos gázra való igényt biogázzal lehet kielégíteni. Továbbá ott, ahol az országos földgáz-vezetékrendszer vezetékeitől kb. 10 km-es sávon kívül esik a település, a tanya, vagy a mezőgazdasági üzem. Sajnos ez ma még országunk területének több, mint 80%a. Adódhat olyan, az országos földgázhálózattól a 10 km-es sávon belül fekvő település, vagy mezőgazdasági üzem, amelynél a biomassza mennyisége és az abból előállítható biogáz több, mint a település biogázenergia-igénye.
Biogáz, mint hajtóanyag Belsőégésű motorok üzemeltetése biogázzal (benzin-diesel motorok) A biogáz oktánszáma 100-110 (ROZ<100, CZ 10, metánszáma 135), ez annyit jelent, hogy nagyon jól alkalmazkodik a nagyobb sűrítéssel rendelkező motorokhoz, ugyanakkor az öngyulladási tulajdonságaik rosszak. A szokásos sűrítése 8 és 11 között van. A robbanómotoroknál használt üzemanyagok megengedett kéntartalma 2,25 g/m3, a mezőgazdasági eredetű biogáz jellemző átlagos kéntartalma 0,43 g/m3. Igy külön a biogázt (a motor korróziója miatt) tisztítani nem kell, mivel a kén a motorolajban kicsapódik. A biogázzal hajtott motorokra a hazai és külföldi szennyvíztisztító telepeken már vannak tapasztalatok. Általában kétféle biogáz motoros égetési eljárást különböztetünk meg: a gáz-Otto eljárás kombinációját, amelynél a gyújtás szikra segítségével történik, a gáz-dízel eljárás kombinációját, amelynél a gyújtás kompresszióval, dízelolaj befecskendezéssel vagy kellő bemelegedés után anélkül is végrehajtható. A biogáz nyomásának a motorokban legalább 4 barnak kell lennie. Ha a biogáz 60% metántartalmú, az üzemanyag szükséglet teljes terhelésnél 0,65 m3/kWh. Ez egy 50 kW-os motornál, tartós üzemeltetés esetén megközelítően 32,5 Nm3/h fogyasztást jelent. Közepes motorkihasználásnál 12 órára 60 Nm3-es fogyasztás várható. 1 Nm3 biogáz közel 0,5 kg dízelüzemanyagnak felel meg. 1 kWh villamos energia előállítására 0,56 Nm3-t használtak fel. 59
A biogázzal üzemelő motoroknál azt tapasztalták, hogy az elhasználódás kisebb, mint a dízel üzemanyaggal való üzemeltetés során. A bevezetett biogázból a géptengelyről levett mechanikai munka 35%, hűtővízből visszanyert hőenergia 25%, a kipufogó gázból visszanyert hőenergia 23%, a géphelyiségben kisugárzó hőből az 5% többletenergia a beépített hőcserélőkkel tovább hasznosítható. Megállapították, hogy a biogázzal üzemelő motor hatásfoka közepes sebességen és nagy nyomatéknál ugyanolyan jó, mint a csak dízel hajtóanyagúé. Nagyobb sebességnél és kisebb nyomatéknál a kettős üzemanyagú motor teljesítménye nem érte el a csak dízelhajtóanyaggal üzemeltetett motorét. Tanácsosabbnak és gazdaságosabbnak ítélték a rendelkezésre álló hagyományos dízelmotorok átalakítását biogáz működtetésére, mint speciális, kettős üzemanyagú motorokat gyártani.
A mezőgazdasági gépek és gépkocsik üzemeltetése biogázzal Az utóbbi évtizedben a személy- és tehergépkocsiknál a különböző gázféleségekkel így a biogázzal is nagy ütemben beindult a rendszeres üzemeltetés. A felhasznált gázféleségeket két csoportra oszthatjuk: 1. LPG = folyékony petróleum gáz (ami az olajfinomítás mellékterméke), 2. CNG = komprimált földgáz vagy biogáz. A folyékony gázféleségek emissziós értékei lényegesen kedvezőbbek, mint a benzin- vagy dízelolaj után származóak. összehasonlításul egy VW Golf GL típusú személygépkocsi benzin üzem esetén 100 000 km-es úton 18t, míg biogázas üzem esetén 14t CO2-t bocsát ki. A dízelüzemű járműveknél a motort a kettős üzemre át kell állítani, a gázt a fojtószelep alá kell beadagolni. A biogázt a felhasználáshoz cseppfolyósítani kell. A biogáz cseppfolyósításának költsége a biogáz előállításának fajlagos üzemköltségéhez viszonyítva, annak további 54%-a. Egy-egy mezőgazdasági telepen a biogáz folyékony palackos tárolásával nemcsak a mobil traktorokat lehet jobb üzemanyaggal ellátni, hanem a stabil gépparkot is.
Elektromos áram termelése biogázzal A keletkező biogáz egy része mindenképpen felhasználásra kerül a fermentor fűtésére. Ez azt jelenti, hogy állandó mennyiségű alapanyag betáplálása esetén is a hasznosítható gáz mennyisége szezonálisan változni fog: általában télen 25-40 %-al kevesebb a hasznosítható gáz mennyisége mint nyáron. A változó hasznosítható gázmennyiség és a gázhasználat változó igénye csak jelentős gáztároló beépítésével jelenthet megoldást, ami a biogázüzem beruházási költségeit jelentősen megnöveli. Kedvezőbb lehetőségnek mutatkozik a keletkező gáztárolást nem igénylő felhasználása villamosenergia termelésre. Az így termelt villamosenergia kötelező hálózati átvételével az ilyen rendszerek, un. biogázerőművek kedvezőbb lehetőséget kínálnak a biogáz elterjesztéséhez. Biogázból villamosenergia alapvetően háromféle módon állítható elő, nevezetesen • hagyományos rendszerrel, • gázturbinával • gázmotoros rendszerrel A hagyományos rendszereknél a gázból először nagynyomású gőzt állítanak elő, majd ezzel a gőzzel gőzturbinát meghajtva és erre generátort kapcsolva lehetett villamosenergiát előállítani. Az utóbbi években a földgáz előretörésével azonban egyre gyakoribb a gázgenerátoros rendszer, melynél a gáz elégetésével létrejövő térfogatváltozás közvetlenül mechanikai energiát eredményez, melyhez kapcsolható a generátor. A kifejlesztett gázmotorok biogázzal is működtethetők. A két rendszer közötti összehasonlításra szolgál a következő ábra. 60
Gázturbinás és gázmotoros villamosenergia-termelési rendszerek
A gázturbinák alkalmazási formái és típus és teljesítményválasztéka széles határok között változik. Ismerünk kisebb teljesítményű, változó fordulatú un. Repülőgép gázturbinákat (Aeroderivates Gas Turbines – ADGT) és állandó fordulatú nagy egységteljesítményű, un. Erőművi gázturbinákat ( Heavy Duty Gas Turbines- HDGT). Az erőművi gázturbinák lehetnek belső és küldő tüzelésűek., illetve nyitott és zárt körfolyamatúak. Földgáz és biogáz esetén a legegyszerűbb a belső égésű gázturbinák használata, melynél a komprimált levegőben égetik el a gázt és az égésterméket expandáltatjuk a gázturbinában. Az ilyen belső égésű gázturbina felépítése látható a 2. ábrán. Az ábrából is látható, hogy a belső égésű gázturbinák szükségszerűen nyitottak, mert a kompresszor a környezetből szívja a levegőt, és a gázturbina a levegőbe bocsátja az égésterméket. Belső égésű, nyitott gázturbina felépítése Jelmagyarázat: GT1 T2 T3 T4 Th PGT Q1 A gázturbinából távozó égéstermék energiája ha hasznosítatlanul távozik a rendszerből, vagyis csak villamos energiát termelünk, akkor az energetikai hatásfok meglehetősen
61
alacsony. Az energetikai és üzemi tulajdonságok javítására általában a távozó gázokat hasznosítják. Ezzel az összhatásfok javul, de a villamosenergia mennyiség némileg kevesebb. Az ilyen un. kapcsolt hő és villamosenergia-termelő rendszerek energiafolyam ábrája a 3. ábrán látható. Fűtő gázturbina energiafolyam ábrája Jelmagyarázat: QvÜ Qv GηmüG +WK Qf PGT WT PV WK A kapcsolt energiatermeléssel magvalósított un. decentralizált energiatermelés a világon a kisebb berendezések irányában fejlődik. Akisebb teljesítményű gázturbinák a mini ill. a mikro-gázturbinák. Az ilyen kisebb teljesítményű (30-60kW) minigázturbinák szerkezeti kialakítását lényegesen leegyszerűsítették. Az egyszerű kompresszortüzelőtér-turbina-generátor kompakt egységet alkot, melyhez nem járulnak kiegészítő rendszerek, mint pl a hűtés, szivattyú hajtómű. Egyszerű felépítésüknél fogva üzemük megbízható, karbantartási igényük kicsi. A gázturbinák tüzelőtere a különböző minőségű kedvezőtlen tüzelési tulajdonságú tüzelőanyagokhoz jobban illeszthető, így jól használható olyan gázokhoz is, mint pl. a biogáz, melynek minőségi követelményei a gáztisztítástól függenek. A gázturbinára alapuló technológia egy viszonylag új fejlesztési irány. Terjedésének előfeltétele az volt, hogy olyan kisméretű berendezések kifejlesztése történjen meg, melyek beépítése és használata egyszerű, emellett hatásfoka a lehető legmagasabb legyen. Ma már megfelelő berendezések állnak rendelkezésre. Kisteljesítményű (28 kW) biogázt hasznosító gázturbina.
62
Kisteljesítményű biogáz-üzemű gázturbina blokkok. A gázturbinák mellett villamosenergia termelésre gázmotorokat is lehet használni.
A gázmotorok felépítését a következő ábra mutatja. Jelmagyarázat: KH – MH – OH – QGM – FH – G– LH – PGM – ηGM – A gázmotorok a kapcsolt energetikai rendszerben ugyanazokkal az energetikai mutatókkal jellemezhetők, mint a gázturbinák. A tüzelőanyag-hasznosítási hatásfokban esetleg lehet eltérés, de általánosságba a gázmotorok és gázturbinák tüzelőhasznosítási hatásfoka általában megegyezik. A gázmotorok villamos hatásfoka azonban általában jobb, mint a gázturbináké (5 ábra). Ez a hatásfok a terhelés függvényében változik, de kisebb terhelés esetén is jobb a gázmotorok villamos hatásfoka. Ez a hatásfok a különleges kialakítású. Izotermikus kompressziók közelítő motoroknál akár az 50 %-ot is elérheti, és az ilyen gázmotorok már hamarosan a kereskedelemben is forgalomba kerülnek.
63
Jelmagyarázat: GM – GT – P– η-
Gázmotor és gázturbina villamos hatásfoka a terhelésfüggvényében A villamosnergia-termelés, illetve a kapcsolt energiatermelés a biogáz-felhasználás kedvező lehetősége lehet, ha az alkalmazott műszaki megoldás, a kiválasztott berendezés a körülményekhez igazodik. A kiválasztásban a legfontosabb paraméter a teljesítmény, mely lényegében eldönti az elérhető villamosenergia-hatásfokot.
Egy gázmotor képe
64
Különböző teljesítményekhez választható gázmotorok és gázturbinák.
A biogáz-telepek járulékos technológiái A biogáz-telepek létesítése kettős cél érdekében történik: A fő cél legtöbb esetben a biológiai hulladék/melléktermék ártalmatlanítása, illetve olyan állapotba hozása, amelyben továbbhasznosítása (pld. szervestrágyaként) probléma mentesen megoldható. A járulékos cél a keletkező (egyébként a környezetre káros) gázok, pl. CH4 energetikai hasznosítása. A kettős cél elérése esetén • hulladékhasznosítás és ártalmatlanítás valósul meg • megújuló energia előállítása közben, és • ezzel javul a tevékenység gazdaságossága, • a folyamat ökológiai mérlege, és • a növénytermesztésben jól hasznosítható, műtrágyát kiváltó növényi tápanyag jön létre.
65
Az ilyen multifunkcionális biogáztelepen a technológiába kerülnek olyan előkészítő berendezések, amelyek alkalmazásával a később rothasztásra kerülő anyag homogenizálása történik meg (pl: aprítógép / Zerkleiner, előkészítő / Aufbereiter), az iszapvíztelenítő prés / Entwasserei), komposztálás / Nachkompostierung) Megfelelő technológia megválasztása esetén a telepre változatos összetételű és nedvességtartalmú, eredeti állapotában a környezetre több szempontból káros anyag érkezik. A technológia alkalmazásának eredményeként a termelt biogáz mint megújuló energiahordozó felhasználásával villamos energia és használati hő előállítása folyik. az esetleg fölösleges biogáz (a benne levő CH4 környezetkárosító üvegház-gáz) szabad térbe jutását elfáklyázással megakadályozzák. a keletkező rothasztási iszapot iszappréssel víztelenítik. Az iszap a csökkentett víztartalom mellet jól komposztálható, így a későbbiekben szervestrágyaként hasznosul. a deszikkálás közben és a csurgalék utókezelésekor keletkező gázokat biológiai tisztítással (Biofilter) ártalmatlanítják. A külföldi biogáz-technológiák és technikák vizsgálata alapján megállapítható, hogy a legfejlettebb rendszerek energetikai és környezetvédelmi célokat azonos mértékben szolgálnak. A multifunkcionalitás a környezeti előnyökön túl a technológia gazdaságosságát is eredményezi. Magyarországon a későbbiekben a hulladékgazdálkodásban és az energetikában bekövetkező változások miatt a biogáz-termelésnek egyre nagyobb szerepe lesz. A tervező-kivitelező munkák során törekedni kell a bemutatott komplex rendszerek valamelyikének alkalmazására.
66
7. A biogáz üzemek ökonómiája A beruházás költségösszetevői 1.Gyűjtő tartály • földmunka • alapozás • betonozás • szigetelés
8. Biomassza tározó mérete: • földmunka • alapozás • betonozás 9. Vízelőkészítés • szűrő • szivattyú • csővezeték • szerelvények • vízmérő • víztároló
2. Szivattyú akna • földmunka • alapozás • betonozás • szigetelés 3. Csőfermentáló • földmunka • alapozás • betonozás • csőfermentáló • szállítás • szigetelés
10. Melegvíz előkészítés • HMV tározó • szerelvények • csővezeték • szigetelés • puffer tározó 4000 l
4. Fermentáló • földmunka • alapozás • betonozás • szigetelés
11. Gáztároló, kiegészítő berendezések: • betonozás • szigetelés • fólia gáztároló • elektron érzékelő • gázmérő • hableválasztó DN 50 • induktív áramlásmérő • automatikus kénhidrogén leválasztó • sűrített levegőhálózat • kompresszor • oxidáló berendezés • gázérzékelő • gázfáklya • szerelvények • gázvezeték • biztonsági szerelés • robbanás biztos ventilátor
5. Utófermentáló • földmunka • alapozás • betonozás • szigetelés 6. Víztározó • földmunka • alapozás • betonozás • szigetelés 7. Végtároló • földmunka • alapozás • betonozás
67
12. Fém gáztároló: • betonozás • tartály szerelvénnyel • gázsűrítő • gázvezeték • gázszűrő
16. Szabályzás • kapcsoló szekrények • elektromos kábelezés • szabályzó rendszer • hardver • szoftver • modem
13. Kazán + hő ellátás + szellőzés: • kazán • tágul. tartály • biztonsági szerelvények • szivattyú • szabályzás • csővezeték • szerelvények • szigetelés • csőfermentáló fűtés • hőcserélő • padló és falfűtés • hűtés • épület fűtése • termo ventillátor • szellőzés • légszűrő
17. Egyéb gépészeti berendezések • homogenizálás • szállító szerkezet • szivattyúk • keverő berendezések • daraboló • szeparátor • abszorpciós hűtőgép • gázszállító tehergépkocsi • CO2 mosó berendezés • mérleg 18. Higienizálás • nyersanyag tartályok • daraboló • gyors gőzfejlesztő • főzőüst • hőcserélő • visszahűtő
14. Gázmotor • gázmotor • kipufogó hő visszanyerő • kipufogó hangtompító • szerelés • üzembe helyezés • kémény • visszahűtő
19. Egyéb beruházási költségek: • üzembe helyezés próbaüzem • baktériumok injekciózása 20. Épület • földmunka • alapozás • felépítmény • könnyű szerkezetű csarnok
15. Elektromos szerelés • transzformátor • nagyfesz. kapcsolószekrény • kisfesz. kapcsolószekrény • kisfesz. elektromos szerelés • nagyfesz. elektromos szerelés • gyengeáramú elektromos szerelés • világítás • kültéri világítás • csatlakozási költség
21. Útépítés: • földmunka • alapozás • betonozás • aszfalt
68
22. Különleges költségek • Felmérés • Pályázat készítés • Megvalósíthatósági tanulmány készítése • Környezetvédelmi hatástanulmány készítés
23. Tervezés: • építészeti • statikai • épületgépészeti, energetikai • elektromos • gépészeti • környezetvédelmi 24. Művezetés: • építészeti • statikai • épületgépészeti, energetikai • elektromos • gépészeti
69
Bevételek-kiadások elemzése: Bevételek: Elektromos áram: Biogáz motorok által előállított elektromos áram átvételi kötelezettségét 100 kW felett és 5.000 kW alatt az 56/2002 (XII.29.) és 105/2003 (XII.29.) GMK rendeletek határozzák meg. Biogáz motorokra a 105/2003 (XII.29.) rendeletben meghatározott 75%-os összhatásfok nem érvényes. Hőenergia: Biogáz motorok által termelt hőenergia 20-25%-t a biogáz berendezés a nyersanyag felmelegítésére és a fermentorok fűtésére üzeme használja fel. Az értékesíthető hőenergia eladási árát a piac határozza meg. Általában 1 GJ ára 1.4001.600 Ft. Biogáz értékesítés: Biogáz értékesítésére CO2 kimosása után két lehetőség adódik: Sűrítve 150-200 bar nyomáson szállítható és más helyen motorokban , járművekben felhasználható. Földgáz hálózatba táplálható. Jelenleg csak Németországban, Svédországban, Hollandiában értékesíthető nagyobb mennyiségben. Magyarországon ilyen lehetőség még nincs. Biogázt mint “zöldgáz“-t Nyugat-Európában támogatják és a földgáz áránál általában 20%-al emelt áron veszik át. Jelenleg Magyarországon ilyen fogalom nem létezik. CO2 redukció (metán egyenértékkel): Oroszország 2004 októberében ratifikálta a Kiotói Egyezmény-t és így ez életbe lépett. Az eddigi minimális CO2 redukció kereskedelem a jövőben lényeges bevételi forrást eredményez. Jelenleg CO2 forgalmi ára 6,00 €/t. Bevétel nyersanyagból: Szerves hulladékok, élelmiszer maradékok vágóhídi hulladékok elhelyezését EU 1774/2002 rendelet szabályozza, ami Magyarországon is érvényes.
70
Kiadások: Nyersanyag költség: Kimondottan biogáz berendezés kiszolgálására termelt mezőgazdasági termék költségei (siló kukorica, csicsóka, lucerna stb.) Másodlagos mezőgazdasági termék költsége (kukorica szár, napraforgó szár, cukorrépa hulladék, stb.) Üzemanyag költség: Biogáz berendezéshez szükséges hőenergia ellátásának fedezése (olajkazán) induláskor és a gázmotor szerviz esetén. Földgáz költség: Biogáz berendezéseknél engedélyezet a teljesítmény 10%-nak földgáz felhasználása. Felhasználás célszerű mert így a biogáz metán tartalma feljavul és a gázmotorok hatásfoka növekszik.
Fajlagos termékárak Biogáz lehetséges felhasználása: • • •
Biogáz kazánokban történő felhasználása Biogáz motorok Biogáz földgáz rendszerbe történő betáplálása
Biogáz kazánokban történő felhasználása: Biogáz kazánokban történő felhasználásának technikai akadályai nincsenek. Mivel biogáz berendezés által termelt biogáz fajlagos ára lényegesen magasabb mit a földgáz ára, igy kazánokban történő felhasználása nem gazdaságos. Biogáz motorok: Biogáz gázmotorokban történő felhasználása a leggazdaságosabb. Biogáz motorok elektromos hatásfoka 30-42%, hatásfoka 85-90 % a nagyság és gyártmány függvényében. 56/2002 (XII.29.) GMK rendelet rögzítette a 100 kW feletti kötelező átvételt. A 105/2003(XII.29.) GMK rendelet módosította a ártámogatáshoz szüksége eredeti legalább 65%-os össz hatásfokot 75%-ra. 2004. júniusában hozott rendelet alapján a támogatott átvételi árak: Hétköznap időszak óra Csúcs 8-14,18-21 Völgy 14-18, 21-3,5-8 mélyvölgy 3-5 szombat, vasárnap, ünnepnap időszak óra Völgy 5-3 mélyvölgy 3-5
ár 27,50 15,80 5,80
HUF/kWó HUF/kWó HUF/kWó
ár 15,80 5,80
HUF/kWó HUF/kWó
A gázmotor által termelt hő eladási ára legalább 1.200 HUF/GJ kell legyen. 71
Biogáz földgáz rendszerbe történő betáplálása: Nyugat-Európában, de főleg Németországban elterjed a biogáz földgáz rendszerbe történő betáplálása. Betáplálás előfeltétele a biogáz CO2 tartalmának csökkentése. CO2 csökkentésének leggazdaságosabb módszere a hidegvízzel történő kimosás. Németországban a biogáz földgázhálózatba táplálásánál támogatott árat fizetnek. Magyarországon ilyen betáplálás még nem történt és így ártámogatás még nincs meghatározva!
72
8. A biogáz üzemek ellátásának logisztikai kérdései. Az alapanyag beszállítás logisztikája környezetvédelmi vonatkozásai Az alapanyag beszállítás a biogázberendezés környezetében lévő 30-50 km-es körzetéből képzelhető el gazdaságosan. A mezőgazdasági szilárd halmazállapotú melléktermékeket, hulladékokat tehergépkocsival, mezőgazdasági vontatójármű pótkocsijával, egyéb szállításra alkalmas járművekkel tengelyen stb. szállíthatják a biogáztelep nyersanyagtárolójára. Egy másik szállítási lehetőség, hogy pl. csővezetékeken az állattartó telepeken keletkező hígtrágyát kis távolságon belül zagyszivattyúkkal áramoltatják a megfelelő tárolótartályba, vagy rögtön az erjesztő tartályba. A szállításhoz, veszélyes ill. fertőző anyagok esetében a környezetvédelmi felügyelőségtől engedélyt kell kérni, pontosan meghatározva a szállított anyag minőségét. A szállítást végző személyeket tájékoztatni kell, hogy milyen egészségügyi és környezeti kockázatokkal jár az egyes anyagok szállítása. Üzemzavar esetére kármentesítési tervet kell készíteni. A szállított anyag tárolótartályból történő kijutását meg kell akadályozni, ha mégis kijutott az anyag a környezetbe, annak ártalmatlanításáról, és biztonságos eltávolításáról gondoskodni kell. Ha berendezésben élelmiszeripari, konzervipari, húsfeldolgozó üzemek hulladékai is felhasználásra kerülnek alapanyagként, akkor meg kell oldani ezen anyagok szakszerű, környezetet nem veszélyeztető tárolását megfelelő tároló helyek kialakításával. Az alapanyagokat a tárolás során csak oly mértékben szabad összekeverni, hogy azok a keveredést követően ne léphessenek egymással reakcióba. Az anyagok laboratóriumi elemzése ehhez a folyamathoz elengedhetetlen. Pontos számításokat kell végezni a tárolótartályok térfogatára vonatkoztatva. A telepre történő beszállítás csak olyan ütemben történhet, ahogy az egyes alapanyagok a különböző tartályokból kikerülnek felhasználásra /aprítást, keverést követően a biogáz berendezés erjesztő rendszerébe/. A megfelelő keverési arányok kialakítása elengedhetetlen követelmény a berendezés megfelelő hatásfokú működtetéséhez. Ha az alapanyag keverék összetétele nem megfelelő tápanyag összetétellel bír, akkor a berendezésben dolgozó baktériumok lebontó tevékenysége korlátozottá válik, ill. szélsőséges esetben meg is szűnhet. Ezt mindenképpen el kell kerülni, mert megszűnik a gáztermelés folyamata; ki kell üríteni a fermentációban részt vevő szerkezeti egységeket. A fermentációs folyamat újraindítása időkiesést és elmaradó hasznot jelent, biztonságtechnikai problémákat okoz. A tárolóeszközök közül az állati hulladékokat, vágóhídi hulladékokat a biogáz berendezésben történő felhasználást megelőzően higienizálni szükséges a jogszabályban előírt hőmérsékleten, nyomáson, és időtartamon keresztül. Ehhez megfelelő
73
tárolókapacitással rendelkező tartályrendszert kell kialakítani. A tárolótartályokat megfelelő felületi védelemmel kell ellátni. A logisztikához tartozik az alapanyag megfelelő nedvességtartalmának kialakításához szükséges víz, ill. hígtrágya biztosítása. Az ehhez szükséges szállítójárműveket (tartálykocsikat) vezetékhálózatot, esetleg kutakat biztosítani szükséges. Az anyagáramoltatáshoz megfelelő teljesítménnyel rendelkező zagyszivattyú rendszereket (szívásmélység, nyomómagasság, térfogatáram, nyomatéki jelleggörbe alapján) kell biztosítani. A logisztikához tatozó kérdés a keletkezett biogáz csővezetéken történő áramoltatása a tisztítóberendezések megfelelő szerkezeti egységeihez, a gáztárolóhoz ill. a gázmotorhoz. A szállítórendszereknek, csővezetékeknek a megfelelő szilársági paraméterekkel kell rendelkezniük a előírt hőmérsékleti tartományokon belül, valamint a vegyi hatásokkal szemben is ellenállónak kell lenniük.
A végtermék kijuttatásának logisztikája környezetvédelmi vonatkozásai Az alkalmazott biogáz berendezés technológiájától függően a biotrágya kijuttatása különböző berendezéseket igényel halmazállapottól függően. Ha a biogáz berendezés száraz technológiával dolgozik, akkor különböző platós járművekkel a biotrágya a kijuttatás céljából a helyszínére szállítható. A mezőgazdasági területen, rekultivációs területen stb. trágyaszóró egységekkel a végtermék a kívánt mennyiségben a területen elhelyezésre kerül. Mivel a végtároló általában fedetlen, úgy kell kialakítani, hogy a területre lehulló csapadék mennyiség ne szennyezze a végtároló környezetét, túlfolyás ne alakulhasson ki. Ha mégis nem várt mértékben megnövekszik a végtermék mennyisége, akkor annak folyadékfázisát vissza kell áramoltatnunk a nyersanyag betáplálási oldalára. Ehhez a megfelelő csővezeték rendszert a megfelelő minőségű és szilárdságú anyagból ki kell építeni. A tároló kapacitás megválasztását úgy kell kiszámítani, hogy a naponta keletkező végtermék a kikerülést követően és a megfelelő tárolási időt figyelembe véve elférjen a végtárolóban. A berendezés felügyeletét végző számítógépes rendszer a betáplált anyagmennyiség függvényében az előerjesztő térfogatának, a fermentáló egységek térfogatának függvényében kiszámolja keletkező végtermék, biotrágya mennyiségét. Az adatok ismeretében a végtároló térfogata kiszámítható, biztonsági ráhagyásokkal. Ha a berendezés folyékony technológiával üzemel, akkor a nagy nedvességtartalmú biotrágyát öntöző és locsoló berendezéssel juttathatjuk ki a területre. Ha igény van rá, akkor különböző szeparáló berendezésekkel, centrifugákkal, présgépekkel a fázisszétválasztás megtörténhet. A folyékonyfázis tartályos rendszerből kerülhet ki a földekre.
74
A szilárd fázist osztályozást követően értékesíthetjük és a szilárd anyagok szállítására alkalmas berendezésekkel, gépekkel a felhasználás helyére továbbítható. A helyszínen szilárd anyag szétterítésére szolgáló gépegységekkel teríthető. A kijuttatás időtartamát a vonatkozó jogszabályok pontosan előírják. A be és kiszállítandó alapanyagot szóródás-mentesen, lehetőleg a településeket elkerülő útvonalakon kell megvalósítani. A szállítójárműveket a szállított anyagtól függően mosni, fertőtleníteni szükséges.
75
9. Biztonságtechnika Biogáz telepek létesítésének és működésének szabályzása Németországban A mezőgazdasági biogáz-előállító telepek létesítésével és üzemeltetésével kapcsolatos legtöbb tapasztalat Németországban született. Így az ott érvényben lévő legfontosabb általános biztonságtechnikai előírásokat vázlatosan ismertetjük. A szükségesnek tartott és lehetséges beépíthető biztonsági felszereléseket ill. azok elhelyezési helyét az 1. ábra szemlélteti. Biogáz telep építésénél és üzemeltetésénél az alábbi problémákkal kell számolni: Magasból történő rádőlés Kénhidrogén és ammónia következtében fellépő mérgezés Szikra következtében robbanás, ha a keletkező gáz oxigénnel keveredik (durranógáz) Szikra okozta tűzeset és az elektromos alkatrészek, a blokkerőmű vezetékeinek túlhevülése Az erjesztendő anyag kifolyása hibás, vagy hiányzó túlfolyó biztosítás miatt, vagy akkor, ha a tároló a betöltött anyag nyomását már nem képes elviselni. Fagyás következtében kialakult sérülések, elzáródások a gáz és az erjesztendő anyagot továbbító vezetékekben. Korrodálódás az agresszív gázok következtében (kénhidrogén, ammónia) Egészségügyi veszély, baktériumok és vírusok által okozott fertőzések (melyek általában üzemzavar elhárításakor, vagy ha emiatt a tárolókba bele kell mászni, lépnek fel) Minden területen, ahol gáz megjelenésével lehet számolni, kerülni kell a nyílt láng, vagy szikraképző eszközök használatát. Minden olyan tároló helyiségbe, ahol gáz jelenlétével kell számolni csak kielégítő szellőztetés, illetve légzőkészülék használatával szabad belépni (fermentor, gáztároló). A karbantartási és ellenőrző munkálatokat az előre megszabott időpontokban rendszeresen el kell végezni. Már a telep építése során biztonságtechnikailag előírt egységeket kell beépíteni, és az épületek között el kell hagyni egy ún. biztonsági sávot. Ezek a távolságok nem csak a biogáz előállító telep épületeire, létesítményeire érvényesek, hanem a többi mezőgazdasági épületre is. A rendelkezésre álló helyet az épületek között tilos éghető anyag, pl.: szalma tárolására használni. Az építkezéshez csak az engedélyeztetett anyagokat szabad felhasználni. A gépek és a létesítmény elemek minőségének a biztonságtechnikai előírások követelményeinek kell, hogy megfeleljenek. A tárolókat úgy kell kialakítani, hogy az ott dolgozó személyek a belezuhanástól védve legyenek (ürítés, feltöltés, egyéb nyitott állapot). Fontos a megfelelő szellőzés biztosítása. A feltöltő nyílást úgy kell kialakítani, hogy az uralkodó szélirányt is figyelembe vesszük, így a gáz a munkavégzés területéről gyorsan távozik. A biogáz elvezetésére szolgáló berendezéseket a tároló feltöltésekor feltétlenül kapcsoljuk ki. A búvónyílásnak legalább DN 800 –as méretűnek, vagy 600x800-as méretűnek kell lennie. A tárolókat úgy kell kialakítani, hogy a szellőzését távolabbról is biztosítani tudjuk. Szükség van beépített, könnyen elérhető elzáró szerkezetekre. Továbbá meg kell oldani az erjesztők és az utóerjesztők túltöltés elleni védelmét. Erre kétféle megoldás ismert: A szubsztrát egy fagymentessé tett túlfolyón keresztül egy további tárolóba jut, mihelyt a maximális töltöttséget eléri a tartály. A másik lehetőség az elektromos érzékelővel ellátott szabályozás, amely hangjelzést is ad.
76
A fermentorhoz és a gáztárolóhoz túlnyomás és alacsony nyomás (vákuum) szabályozót kell beépíteni, melynek a nem megengedett nyomásváltozásokat kell kiküszöbölni. A nyomásváltozásokat egy megfelelő mennyiségű folyadékkal feltöltött edény egyenlíti ki. A folyadék sem vákuum, sem a túlnyomás változás hatására nem hagyja el az edényt, hanem a nyomásváltozás függvényében cirkulál. A rendszernek fagyásbiztosnak kell lennie. A gázvezetékbe egy alacsonynyomás (vákuum) érzékelőt építenek be, amely szükség esetén lezárja a vezetéket és vészjelzést ad. A gázvezetéknek és minden flexibilis és stabil kötésének legalább az 1 bar-os nyomást el kell viselni. A kereskedelemben használatos PVC-KG csövek nem megfelelőek. A csöveknek stabilnak és korrózióállónak kell lennie (acélcső, rozsdamentes acélcső, PE HD cső és PVC-U, sárgaréz- és vörös-öntvények), nem megengedett azonban a vörösréz. Műanyag csövek az épületek kivételével szabadon nem futhatnak, csak földben fektetve, homokágyban (földfölötti kiépítés csak a tároló és a fermentorok bekötésénél engedélyezett). A gáztároló anyagának kiválasztásánál különösen a műanyagoknál a következő feltételeknek kell megfelelni: Szakítószilárdság 500 N/5 cm Húzószilárdság 250 N/5 cm Gázáteresztő képesség a metánra vonatkoztatva: 1000 cm3 /m3/nap/bar Hőállóság -30 C0-+50 C0-ig A gáztárolót védeni kell minden mechanikai sérüléstől A biogáz kéntelenítését a levegő gáztérbe történő bevezetésével oldják meg. A levegőt adagoló légszivattyút úgy állítják be, hogy a bevezetett levegő mennyisége az ugyanabban a gáztérben keletkező biogáz mennyiségének legfeljebb 12%-át tegye ki. A levegő adagolását úgy tervezik és méretezik, hogyha a mennyiségszabályozó
77
meghibásodik, akkor sem jut jelentősen több levegő a tárolóba. A levegőszabályzó és a gáztér közé még egy biztonsági visszacsapó szelepet is beépítenek. A kondenzvíz-leválasztó a nedves biogázból kicsapódó víz elvezetésére szolgál. Ennek mindig hozzáférhetőnek, és könnyen és veszélymentesen ellenőrizhetőnek kell lennie (anélkül, hogy a tárolóba bele kellene mászni). Figyelni kell a fagyásveszélyre. A gázkilépés megakadályozására a kondenzvíz-leválasztóban a működési nyomásnak magasabbnak kell lennie a biztonsági szelep működési nyomásánál. A blokkerőműhöz menő gázvezetéket lehetőség szerint még az épületen kívül leválaszthatóvá kell tenni (gömbcsap). A nyitás és zárás feliratoknak egyértelműnek kell lennie. Jól láthatóan kell felszerelni a leállító vészkapcsolót, hogy bármikor leállítható legyen. A helyét úgy kell megválasztani, hogy tűz esetén is nagy biztonsággal használható legyen. Gázszabályozó szakasz több egységből áll, melyek a következők: Gáz finomszűrő Alacsonynyomás (vákuum) érzékelő Gázmennyiség mérő (gázóra) Manométer 2 db önzáró biztonsági szelep Visszalobbanás gátló A visszalobbanás gátlót közvetlenül a gázt felhasználó egység elé kell beépíteni, a gyártó által megadott adatok alapján. Beépítenek még tűzvédelmi anyagokat is, melyek képesek a tűz tovaterjedését adott ideig meggátolni. Csak ellenőrzött és építészetileg engedélyezett anyagokat építhetnek be. Már meglévő biogáz létesítménynél, ha komolyabb módosításokat végeznek a rendszeren, vagy 5 évente ezeket a tűzgátló elemeket ki kell cserélni. A blokkerőmű épületén biztosítani kell szellőzőnyílásokat, mellyel a levegő gyorsan kicserélhető. Szellőztető rendszerrel megoldott légcsere esetén biztosítani kell, hogy elhasznált levegő ne maradjon az épület felső harmadában (tető alatt). Ebben az esetben mindegy, hogy a szellőztető levegő belépő csonkja hol jön be az épületbe. Természetes szellőzés esetén a belépő levegő csonkjának a talajszinttel egy magasságban kell lennie, még a kilépő levegő csonkjának a vele szemben lévő falon a tető magasságában kell elhelyezkednie. Olyan motoroknál, melyek turbó feltöltésűek még további biztonsági eszközöket kell beépíteni, így: Gázérzékelő szenzor, mely automatikusan kikapcsolja az aggregátot és minden elektromos eszközt. Gázérzékelő szenzor mely áramtalanít mindent, de egyidejűleg egy kényszerszellőztető rendszert indít be, ami úgy van beállítva, hogy ne képezhessen robbanásveszélyes elegyet. Kényszerszellőzés biztosítása minimális légcserével, ami a levegőben maximálisan előfordulható gázmennyiséget is megfelelően, és biztonságosan ritkítja. Az ehhez szükséges légmennyiség 35 m3/h levegő/ 1 kW beépített teljesítmény. Az így keletkezett gázkoncentráció 1.5 %, ami 25 %-kal alacsonyabb az alsó robbanási pontnál (6-12% biogáznál). Minden aggregát elé be kell építeni még 2 db önzáró szelepet, melyek automatikusan zárnak, ha a motor nem működik. Amennyiben a motorhoz menő vezetékben még álló motornál is tartósan 5 mbar előzetes nyomás mérhető egy automatikus megfigyelőrendszert kell még beépíteni.
78
Üzemzavar esetén a keletkezett gáz elszívását csak egy adott mennyiségik engedélyezik szabadon, 20 m3/h fölött fáklyát kell beépíteni.
Gázcsatlakozó vezetékek és fogyasztói berendezések műszaki-biztonsági szabályai itthon A biogázra vonatkozó műszaki-biztonsági szabályzatot Magyarországon külön nem alkottak, de a legújabb 11/2004. (II.13.) GKM rendelet megfelelő előírásait természetszerűleg alkalmazni kell. A rendelet végrehajtásához szükséges részletes műszaki követelményeket terjedelme (kb. 40 oldal) miatt nem áll módunkban részletesen ismertetni, a legfontosabb kérdésekre azonban kitérünk.
Alkalmazási terület A szabályzat előírásait kell alkalmazni a fogyasztó tulajdonában, használatában lévő csatlakozó vezeték, fogyasztói berendezés, égéstermék elvezetés, légellátás, szellőzés és ezek rendeltetésszerű, biztonságos használatához szükséges tartozékok, valamint a tartályos, palackos és palackcsoportos gázellátás nyomástartó edényeinek és berendezéseinek létesítésére szolgáló ingatlanon lévő és ezek használatához szükséges vezetékek, szerelvények és egyéb tartozékaik létesítésénél, üzemeltetésénél. Az ipari és mezőgazdasági célú gázkészülékeket tartalmazó gázellátó rendszer esetében a szabályzat előírását teljesítettnek kell tekinteni, ha az a „gazdasági és közlekedési miniszter 13/2004. (II. 13.) GKM rendelete az ipari és mezőgazdasági gázfogyasztó készülékek megfelelősségének tanúsítási rendjére és forgalomba hozatalára vonatkozó szabályokról” és a nemzeti szabvány (MSz 11425) előírásának megfelel.
Általános követelmények Vezetékek hegesztését csak megfelelő minősítéssel rendelkező dolgozó végezheti. (A hegesztők minősítéséről szóló 6/1996. (II.21.) IKM rendelet). Műanyag gázvezeték hegesztését az előbbi rendelet alapján kiadott 15/1998. (IKK.8) IKIM közlemény szerint minősített hegesztő végezheti. (Ezt írja elő az MSzEN 13067 szabvány is.) Csak a hatályos jogszabályoknak megfelelő gázkészülékek használhatóak. A létesítés üzemeltetése során az OTSz kiadásáról szóló 35/1996. (XII.20.) BM rendelet, valamint az országos településrendezési és építési követelményekről szóló 253/1997. (XII.20.) Korm. rendelet (OTÉK) előírásait is be kell tartani. Kiviteli tervnek legalább tartalmaznia kell többek között olyan műszaki leírást, amely a tervezési adatok ismertetésén kívül tartalmazza a tervezési jogosultság igazolását, a tervezői nyilatkozatot, a kivitelezés technológiáját, a kivitelezés során betartandó biztonságtechnikai, munkavédelmi, tűzrendészeti követelményeket, a statikai méretezéseket, az alkalmazott anyagok és berendezések, gázfogyasztó készülékek, és azok megfelelőségének igazolását (minőségi bizonylat fajtájának megadásával (pl. MSZ EN 10204 3.1.B., CE-jel stb.) az adott gázfajtára, üzemelés körülményeire, ismertetését, az esetleges védő- és biztonsági távolságot, valamint a potenciálisan robbanásveszélyes környezetet, légellátásra, szellőzésre vonatkozó előírásokat és számításokat, a készülék teljesítmény és a gázmérő teljesítmény adatokat. Idegen ingatlan érintettsége esetén az érintett tulajdonos hozzájáruló nyilatkozatát.
79
A gázvezeték és szerelvények kialakítása, elhelyezése A gázvezeték műszaki jellemzői a várható igénybevételnek megfelelőek és a gyártó minőségi bizonylatával szavatoltak legyenek. A minőségi bizonylat feleljen meg a nemzeti szabvány (MSz EN 10204) előírásainak. A fogyasztói berendezésben hajlékony vezeték a jogszabályban meghatározott esetben alkalmazható, mérete a szükséges legkisebb legyen és 1,5 m-nél hosszabb nem lehet. A vezeték mechanikai védelméről gondoskodni kell. A hajlékony vezetéken, illetve csatlakozásán a gyártó azonosító jelét, a névleges nyomás értékét, továbbá az alkalmazható gázfajtá(k)ra való alkalmasságát fel kell tüntetni. A gázvezeték légtelenítését, gáztalanítását, adott esetben a keletkezett kondenzvíz elvezetését, valamint a tisztítást megfelelő szerkezeti kialakítással kell biztosítani. A tömítés azbesztet nem tartalmazhat anyaga a várható mechanikai, vegyi és hőhatásnak ellenálljon. Gázvezeték létesítéskor a nemzeti szabvány MSz 7048 sorozat, MszEN 1775, MSz 11425 sorozat) előírásait be kell tartani. Az egymás mellett elhelyezett gázvezetékek (és egyéb vezetékek) egyértelmű megkülönböztető jelölését biztosítani kell. (Pl.: színjelölés) A föld feletti és a földbe fektetett acél gázvezetéket passzív, amellett szükség esetén aktív korrózióvédelemmel kell ellátni. A szigetelést 14 kV és legfeljebb 20 kV feszültséggel végzett átütés vizsgálattal kell igazolni. A gázvezeték fektetéssel kapcsolatos földmunkákat a jogszabály (4/2002. (II.20.) SzCsM-EüM együttes rendelet az építési munkahelyeken és az építési folyamatok során megvalósítandó minimális munkavédelmi követelményekről) előírásai szerint kell végezni. Föld felett csak acél, vagy réz gázvezeték létesíthető. Kivétel a legfeljebb DN 63 méretű polietilén cső, ha acél védőcsőben van elhelyezve és nem hosszabb, mint 1,5 m. A házi és egyedi nyomásszabályozó telepítését a nemzeti szabvány (MSz 11414-5) előírásai szerint kell végezni. Csatlakozó vezetéket tilos átvezetni: 400 V-nál nagyobb feszültségű erősáramú elektromos berendezést tartalmazó helyiségen; villamos kezelőtereken és villamos laboratóriumokon; olyan zárt téren, amelyből valamely központi szellőzőrendszer a levegő betáplálását kapja. Csatlakozó vezetéket mindkét oldalon túlnyúló, legalább két mérettel nagyobb és kiszellőztetett védőcsőben át lehet vezetni, többek között: „A” és „B” tűzveszélyességi besorolású helyiségeken, kazánházakon. A tűz- és robbanásvédelemre tekintettel a gázmérő vagy hőhatásnak ellenálló kivitelű legyen; vagy nem éghető anyagú, 1,5 óra tűzállósági határértékű építészeti elválasztás védje; vagy elé olyan hőhatásra működő elzáró szerkezetet kell beépíteni, amely 95-100 C feletti hőmérsékleten, legfeljebb 45 s alatt reteszelten lezárja a gáz útját. Gázmérő elé zárószerelvény beépítése kötelező. A házi és egyedi nyomásszabályozó állomásoknál közös védőszekrényben történő szerelés esetén a gázmérő előtti zárószerelvény elhagyható. A gázmérő előtti zárószerelvényen a működtetéshez szükséges csapkulcs, kézikerék, fogantyú, stb. mindig rajta legyen. Gázmérőt szabad térben és közös használatú helységben illetéktelen beavatkozástól, továbbá az időjárási és mechanikai hatásoktól védetten (szekrényben), legalább 0,3 m magasságban kell elhelyezni. Lemezházas gázmérő nem szerelhető: többek között „A” és „B” tűzveszélyességi osztályba sorolt vagy tűzveszélyes anyag rendszeres használatára (tárolására) szolgáló helyiségbe. 80
A gázmérő és a legközelebbi gázkészülék közötti vízszintes távolság legalább 1 m, illetve meleg-víz vagy főz fűtőcső esetében legalább 0,5 m legyen. Ez a távolság nem éghető anyagú hőszigeteléssel 0,3 m-ig, illetve 0,1 m-ig csökkenthető. A 100 m3/h-nál nagyobb együttes névleges teljesítményű lemezházas gázmérő(k) helyisége „A” tűzveszélyességi osztályba tartozik és az épületen belül csak külön gázmérő helyiségben helyezhető el, mely bármikor könnyen megközelíthető helyen legyen, valamint a bejárata a szabadból vagy az épület közös használatú, jól szellőző teréből nyíljon. Az ajtóra „GÁZMÉRŐ HELYISÉG” táblát kell elhelyezni. A külön gázmérő helyiséget szabadba nyíló – keresztirányban elhelyezett – alsó és felső szellőzővel kell ellátni, amelyek együttes szabad keresztmetszete a mérőhelyiség alapterületének 1%-át érje el. A levegőnél kisebb sűrűségű gáz esetében a szellőző alsó éle a külső szinttől legalább 300 mm-rel magasabban, a felső szellőző közvetlenül a mennyezet alatt vagy a mennyezeten legyen. A gázmérő helyiséget tilos nagyobb, mint 70 kW egység-, vagy 140 kW együttes hőterhelésű készülék helyiségével egymásba nyílóan létesíteni. A készülék szerelvényei és a hajlékony vezeték elé, olyan elzáró szerelvényeket kell alkalmazni, hogy azok a – tűzesetet kivéve – a környezetben jelentkező hőhatásra ne károsodjanak. A speciális célú készülékek elé, ha a védelem más módon biztosított, hőhatásra záró szerelvényt nem szükséges beépíteni. Az épületbe való belépésnél a külső falon, biztonságosan megközelíthető kézi zárószerelvényt kell elhelyezni a gázvezetéken. Zárt alaphelyzetű távműködtetésű zárószerelvényt is lehet alkalmazni, a kézi elzárhatóság itt is követelmény. Ha minden készülék egy épületben van, a zárószerelvényt a főelzáró helyettesítheti. Az 500 kW egység- vagy 1400 kW együttes hőterhelés feletti készülék(ek) helyiségében, ha a fajlagos légtér-terhelés 1100 W/m3 felett van, hasadó vagy hasadónyíló felületet kell létesíteni. A hasadó vagy hasadó-nyíló felületet a vonatkozó rendelet (2/2002. (I. 23.) BM rendelet szerint kell kialakítani. 1000 m3-nél nagyobb légtérfogat esetén legalább két oldalról szabadon álló, szabadba nyíló bejáratokkal, szellőzőnyílásokkal rendelkező helyiségben, ha a helyiség fajlagos légtérterhelése 2800 W/m3–nél kisebb, el lehet tekinteni a hasadó vagy hasadó-nyíló felület kialakításáról. Ha az épület jellege, statikai szerkezete, a hasadó vagy hasadó-nyíló felület kialakítását nem teszi lehetővé, helyette gázérzékelővel vezérelt vészszellőztető rendszert kell alkalmazni a rendelet előírása szerint. A vészszellőző ventilátor befúvásos üzemű legyen és legalább óránként tízszeres légcserét biztosítson.
Villamos berendezések A gáz normál üzemvitelére jellemző kibocsátások közül a személyek védelmére a tervezés során meg kell határozni a potenciálisan robbanásveszélyes környezetet. A potenciálisan robbanásveszélyes környezet méretezése, továbbá e környezet geometriai kialakítása során a jogszabály (3/2003. (III.11.) FMM-EszCsM együttes rendelet a potenciálisan robbanásveszélyes környezetben lévő munkahelyek minimális munkavédelmi követelményeiről) hatálya alá eső területen a vonatkozó előírásait kell figyelembe véve kell a villamos berendezéseket kiválasztani és az egyéb korlátozásokat megtenni. A gázellátó rendszerbe épített szerelvények villamos berendezéseit, az érintésvédelmet, az elektrosztatikus feltöltődés elleni védelmet, a villámvédelmet a nemzeti szabványok (MSz 274, MSz 2364, MSz 16040) és a jogszabály (A tűzvédelem és a polgári védelem 81
műszaki követelményeinek megállapításáról szóló 2/2002. (I.23.) BM rendelet) előírásai szerint kell létesíteni. A gáztartály elektrosztatikus feltöltődés elleni védelmét a villámvédelmi rendszer mellett az egyes szerkezeti elemek villamos vezetőképességének biztosításával kell megoldani. Ha a gázelosztó vezeték nem polietilén anyagú, a gázelosztó és a csatlakozó vezetéket egymástól elektromosan el kell választani. A nagyobb, mint 100 m3/h névleges együttes teljesítményű gázmérő helyiségének robbanásveszélyes besorolása a nemzeti szabvány (MszEn 600 79-10) szerint.
A készüléktelepítés műszaki-biztonsági előírásai Csak a hatályos jogszabályoknak – 22/1998.(IV.17.) IKIM és 13/2004.(II.13.) GKM rendelet – megfelelő készülék telepíthető. A készüléket a gyártó előírásai szerint úgy kell telepíteni, hogy a készülék hozzáférhető és kezelhető legyen; a szerelés, javítás és karbantartás elvégezhető legyen; környezetét a fejlődő hő ne veszélyeztesse; a készülék légellátása és égéstermék elvezetése, valamint helyiségének szellőzése feleljen meg a szabályzat előírásainak. A készülék elhelyezésénél az OTÉK és OTSZ, valamint a nemzeti szabvány (MSz 16000 sorozat) előírásait be kell tartani. A készülék csak a gyártó által meghatározott minőségű és nyomású gázzal üzemeltethető. Nagyobb, mint 0,9 relatív sűrűségű gázzal üzemelő készülék talajszínt alatti helyiségbe vagy azzal összeszellőztetett helyiségbe csak indokolt esetben telepíthető a kiegészítő követelmények teljesítése esetén. 70 kW egység- vagy 140 kW együttes hőterhelés feletti készülékek helyiségének légellátása-szellőzése: A készülék helyiségben csak akkor telepíthető, ha a helyiséget közvetlenül a külső légtérből, természetes vagy mesterséges úton szellőztetik. Az óránkénti légcsere nagyságát a tervező határozza meg, mely biztosítsa a helyiség rendeltetésének megfelelő szellőzését, beleértve a készülék működéséhez a helyiség légteréből felhasznált levegő mennyiségét is. A szellőztető levegő a felhasznált gáz relatív sűrűségének megfelelően a helyiség alsó vagy felső légterét szellőztesse át. Az égési levegő szellőztető levegőnek tekinthető, ha az égési levegő ellátás módja, áramlási iránya biztosítja a helyiség átszellőztetését. Amennyiben az égési levegő mennyisége eléri vagy meghaladja a szellőző levegő előírt mennyiségét, a helyiség külön szellőztetésére nincs szükség. Ha a készüléket nagyobb, mint 0,9 relatív sűrűségű gázzal üzemeltetik talajszint alatti helyiségben, gázérzékelővel vezérelt vészszellőztetést kell kialakítani. A vészszellőző berendezés szerkezetileg és működtetés szempontjából független legyen a helyiség szellőző rendszerétől. Az égési és szellőztető levegő be- és kivezetésére a szabadból nyíló, illetve szabadba vezető nem éghető anyagú csatornát vagy nyílást kell kialakítani. A szabadba nyíló végen zsalu, huzalháló vagy rács legyen. A 70 kW egység- vagy 140 kW együttes hőterhelés feletti készülékek elhelyezése A készülék helyiségét nem éghető anyagú és legalább egy óra tűzállósági határértékű épületszerkezet határolja. Az 1400 kW-nál nagyobb együttes hőterhelésű készülékek helyiségében vészkijáratot is ki kell alakítani az OTSZ előírásai szerint. 82
Az égéstermék elvezetésével kapcsolatban ki kell emelni: Teljesülni kell az OTÉK, OTSz és az MszEn 1443 előírásainak, a keletkezett égésterméket teljes egészében el kell tudnia vezetni, a várható hő és korróziós hatásoknak tartósan ellen kell állnia. A nagyobb, mint 70 kW teljesítményű készülék égéstermék-elvezető rendszer méretezését és megfelelőségét dokumentálni kell. Éghető vagy éghető burkolatú falszerkezeten keresztül az égéstermék csak az OTSz és a gyártó előírásainak betartásával vezethető ki.
Üzembe helyezés, üzemeltetéssel kapcsolatban kiemelendő: Az üzembe helyezés előtt az alábbi dokumentumok szükségesek: kivitelezői nyilatkozat a kivitelező jogosultságáról, a tervekkel való egyezőség megállapítása, szilárdsági nyomáspróba, tömörségi nyomáspróba, EPH (egyenpotenciálra hozás; MSZ 172) nyilatkozat. A gázvezeték üzembe helyezése előtt, átalakítása vagy karbantartása után a gáztömörséget vizsgálni kell az MSz 11413 sorozat előírásai szerint. Hibás gázvezetéket és fogyasztói berendezést üzemeltetni tilos. A biztonsági berendezések működőképességét a gyártó előírásai szerinti módon és gyakorisággal rendszeresen ellenőrizni kell. A fogyasztói berendezéshez tartozó villamos hálózat érintésvédelmét, adott esetben villámvédelmét és villamos berendezéseit a nemzeti szabványok (MSZ 172, MSZ 274, MSZ 10900/lM) és a jogszabály (A tűzvédelem és a polgári védelem műszaki követelményeinek megállapításáról szóló 2/2002.(I.23.) BM rendelet) szerinti módon és a jogszabályban (a 35/1996.(XII.29.) BM rendelettel hatályba léptetett OTSZ) meghatározott időközönként ellenőrizni kell.
A gázfogyasztó készülékek és szerelvényeik A gázfogyasztó készülékekkel és szerelvényeikkel kapcsolatos követelményeket a „11/2004.(II.13.) GKM rendelet végrehajtásához szükséges részletes műszaki követelmények” tartalmazza. Alkalmazása, a készülék átalakítása, felállítása, üzembe helyezése, üzemeltetése, karbantartása, vizsgálata és ellenőrzése során szükséges. E szabályzat előírásait a gázvezetékben – áramlás irányában a készülék előtt elhelyezett – kézi működtetésű főelzáró szerelvénytől kell alkalmazni. A követelmények a következő csoportosításban találhatók meg: Általános követelmények; Használati tájékoztató; A készülék gázvezetéke; A készülék szerelvényei, követelmények; Égéslevegő ellátás; Égő; Égéstermék elvezetés; Biztonsági kikapcsolás. A fenti részletes követelmények ismertetésére helyhiány miatt nem térünk ki, de kiemeljük a következőket: A kötelező használati tájékoztatónak az MszEN 292-2 nemzeti szabvány előírásainak kell megfelelni. Szerelvények műszaki jellemzői feleljenek meg a várható igényeknek és értéküket a gyártó minőségi bizonylata tartalmazza. A minőségi bizonylat feleljen meg az MSz EN 10204 nemzeti szabvány előírásainak. Gyúlékony elegy vezetékébe a nemzeti szabvány (MSz 15659-4,5,6) szerinti gyújtóhatás átterjedést gátló szerelvényt kell beépíteni.
83
Minden égő vagy együttműködő égőcsoport elé a nemzeti szabványnak (MSz EN 161) megfelelő automatikus biztonsági zárószerelvényt kell beépíteni (pl. 70 kW felett 2 db A osztályú szelep szükséges). Készülék elé a gázvezetékbe a nemzeti szabványnak (MSz EN 88) megfelelő nyomásszabályozót kell beépíteni. A nyílt lángú, nagyobb mint 50 kW hőterhelésű készüléket a nemzeti szabvány (MSz EN 298, MSz EN 125) szerinti lángőrrel kell felszerelni.
Építészeti biztonságtechnikai előírások A tervezés jogi háttere A biogáz üzemek tervezésénél az 1997. évi LXXVIII. „Az épített környezet alakításáról és védelméről” szóló törvény, valamint a 157/1997. (X.26.) „Az építészeti műszaki tervezési jogosultság általános szabályairól” szóló Korm. rendelet, továbbá a 32/1997. (XI.19.) „Az építészeti-műszaki tervezési jogosultság részletes szabályairól” szóló KTM rendelet előírásai szerint kell eljárni. A tervdokumentációknak tartalom szempontjából meg kell felelni a 45/1997. (XII.29.) „Az építészeti-műszaki tervdokumentációk tartalmi követelményeiről” szóló KTM rendeletben foglaltaknak. Továbbá a tervezésnél figyelembe kell venni a 253/1997 (XII.20.) „Az országos településrendezési és építészeti követelményekről” szóló Korm. rendelet előírásait. A tervben szereplő valamennyi megoldásnak meg kell felelni az egyes ágazati és hatályos előírások követelményeinek, és biztonsággal kivitelezhetőnek kell lenni. A tervezés során javasolt a szakhatóságokkal történő kapcsolattartás, az egyeztetések elvégzése. A biogáz üzem létesítési helyének kiválasztásakor figyelembe kellett venni a technológiai követelményeket, a gazdaság adottságait – állati trágya és egyéb melléktermék keletkezési helyét, a szállítás költségeit – a keletkező biotrágya és biogáz felhasználási lehetőségeit, a hasznosítás helyét, valamint a környezetvédelmi és közegészségügyi előírásokat.
A biogáz előállító üzem létesítményeivel kapcsolatos fontosabb építészeti előírások Az üzem épületeinél és létesítményeinél (pl. kezelőépület, szociális blokk, tároló, blokkerőmű épülete, ha nem konténer, tartályok): Az alapozás statikai számításait talajmechanikai vizsgálatok alapján kell elkészíteni. Az épületek kivitelezését csak részletes statikai kiviteli tervek szerint lehet elvégezni. Az épületek építése és rendeltetésszerű használata közben az épületre és annak szerkezeti elemeire és anyagaira vonatkozó alkalmazási engedélyben (bizonyítványban) előírt feltételeket maradéktalanul teljesíteni kell. A kivitelezés során a vonatkozó biztonságtechnikai, munkavédelmi és balesetelhárítási óvórendszabályokat be kell tartani. A kivitelezés irányítására felelős személyt kell megbízni. A kivitelezés során szigorúan betartandóak a vonatkozó szabványok, kivitelezési szabályzatok, műszaki előírások, szereléstechnológiai utasítások, valamint az MT 47/1979/XI. 30. sz. rendeletnek a létesítményre vonatkozó előírásai. A helyiségek padozatait (a lépcsők, lejtők burkolatai) csúszásmentes burkolattal kell elkészíteni.
84
Tartályok, tárolók – amennyiben vasbeton szerkezetűek – megépítése csak a kiviteli statikus terv alapján történhet (pl. beadagoló-keverő akna, fermentor, utófermentor, biotrágya tároló). Egyéb kivitelű (előregyártott elemekből, acélból, műanyagból, plasztikus anyagból készülő gyártott változatok) tárolótartályok megépítése csak a gyártó által készített leírásnak, statikai számításnak megfelelően történhet. A telephely vagyonvédelmére és ellenőrzött anyagforgalom biztosítására az üzem területét kerítéssel kell körbeépíteni.
A biogáz-üzem tűzvédelme, biztonsági felszerelései Biogáz-üzem megközelíthetősége aszfaltozott, pormentesített úton, lényeges a tűzvédelem szempontjából. Az üzem területén is biztosítani szükséges az egyes épületek, létesítmények, műtárgyak portalanított úton történő megközelíthetőségét. Az épületeknek meg kell felelni a kiürítés általános szabályainak (MSz 595/6-80). Az oltóvíz ellátását az OTSz 46. paragrafusában meghatározottak szerint kell biztosítani, az épületek 400 MJ/nm normatív tűzterhelését figyelembe véve. Villamos berendezések és a villámvédelem tervezése és kivitelezése az MSz 1600/1-16, MSz 172 és MSz 274 szabványban foglaltak szerint történhet. Az épületszerkezetek és az épület tényleges tűzállóságának az MSz 595/2/3-87 előírásait kell kielégíteni. Biogáz-üzem létesítményeinek tűzveszélyességi besorolása és tűzveszélyességi besorolása és tűzállósági fokozata az 1. táblázat szerinti. Az „A” tűzveszélyességi osztályba tartozó létesítményeknél – fermentorok, gáztárolók, gázmérő és kezelőhelyiségek, gázfáklya, kezelő épület – kialakítandó villámvédelméről, külön tervdokumentációt kell készíteni. A „D” tűzveszélyességi osztályba tartozó épületek villámvédelmének a fenti MSz előírásait ki kell elégíteni. A telep teljes területén a dohányzás és nyílt láng használata tilos. Ezért a telepet körülvevő kerítésen kintről olvashatóan „Nyílt láng használata tilos” táblákat kell elhelyezni. A telepen mozgó erőgépek (traktorok, rakodógépek, teherautók) kipufogócsövére szikravédő kosarat kell felszerelni. Létesítmény Fermentorok, utófermentorok
Tűzveszélyességi besorolás Tűzállósági fokozat „A” (fokozottan tűz-, és rob- II banásveszélyes) Fermentorok egyéb biztonsági „D” (mérsékelten tűzveszélyes) II. övezeten kívüli részei Gáztároló „A” (fokozottan tűz-, és rob- II. banásveszélyes) Elfáklyázó „A” (fokozottan tűz-, és rob- II. banásveszélyes) Blokkerőmű gépháza, konté„A” (fokozottan tűz-, és robbanás- II. Nere veszélyes) Beadagoló-keverőtartály „D” (mérsékelten tűzveszélyes) II Gázmérő, gázkezelő helyiségek „A” (fokozottan tűz-, és robbanás- II. veszélyes Biotrágya tároló „D” (mérsékelten tűzveszélyes) II. Kezelő épület „D” (mérsékleten tűzveszélyes) II.
85
10. A keletkező melléktermékek hasznosítási lehetőségei Biotrágya (kierjesztett hígtrágya) A mezőgazdasági üzemekben létesíthető biogáz üzemek legperspektivikusabb változata a hígtrágya alapanyagra alapozott folyékony, elsősorban folyamatos üzemű megoldás. A kierjesztett hígtrágya, mint biotrágya számos előnnyel rendelkezik az erjesztés nélküli hígtrágyához viszonyítva. Ezek: • Közvetlen felhasználható tápanyag-visszapótlásra, jobb a hasznosulása, kisebb a tápanyagveszteség. • A kigázosítás után nehezen lebontható szénvegyületek maradnak, így a humusztartalom pótlására jól felhasználhatók. • A kierjesztett szubsztrátum folyékonyabb és homogénebb, mint a kierjesztés nélküli. • Tárolás során kevesebb szén és nitrogén (ammóniák formájában) megy veszendőbe. • A szerves kötésű nitrogén kierjesztés után a növény részére azonnal felvehető formában áll rendelkezésre. • A szagterhelést jelentő illékony szerves vegyületek a metánerjesztés során lebomlanak. • A szerves savak átalakulnak, a kezeletlen hígtrágya maró hatása itt elmarad, növényre, talajlakókra sem káros. • Csökken a C/N arány, így a kiérlelt anyag gyorsabb és jobb trágyahatékonyságú. • Kisebb mértékű az NO2 (kéjgáz) kibocsátás, mint a hagyományos talajban történő lebontásnál. Így csökken a magas hatékonyságú klímagáz kibocsátás. • A műtrágyák helyettesítésével csökken a környezetterhelés (a műtrágya előállítás nagy energiaigényű). • Higiénikusabb és a gyommagvak csíraképessége is alacsonyabb szintű. A szennyvíziszapra alapozott folyékony biogáz-termelési eljárásnál a kierjesztett szubsztrátum is tekinthető biotrágyának, amennyiben a nehézfémtartalma és higiéniai jellemzői ezt nem gátolják. m3-enként 30-40 kg szervesanyag-tartalommal lehet számolni, nitrogént 4 %, foszfort 6%, káliumot 0,1-0,3% körül tartalmaz. Komposzt Száraz biogáz-előállítási technológiáknál a kiérlelt szubsztrátum szárazanyag-tartalma kisebb, mint 50%. Így gyakran szilárd – folyékony szétválasztásra van szükség, ha a felhasználás, értékesítés szilárd terméket igényel. A szétválasztást általában két fokozatban végzik el. A darabos anyagrészek, pl. csigapréssel történő mechanikus eltávolítása után a még sűrűn folyós híg fázist centrifugában paszta sűrűségűre víztelenítik. A két anyagot összekeverve a keletkezett „friss komposzt” közvetlenül is kijuttatható a termőterületre, azonban előnyösebb egy aerob utókezelést, komposztálást elvégezni. Ugyanis a friss anyagot kijuttatás előtt általában tárolni kell, a közben folytatódó erjedési folyamat következtében a metán és az ammónia emittál a környezetbe. Ezt elkerülendő az anaerob lebontást minél előbb egy aerob érlelési fázisnak kell követni. Ez az érlelési fázis 10-20 napig tart, a hőmérséklet kb. 50ºC-ra emelkedik, közben, pl. az ammóniumtartalom nitráttá alakul. A két érlelési fázis után a keletkezett anyag tulajdonságában a jó komposzttal egyenértékű. 86
A kierjesztés után víztelenített szennyvíziszap és élelmiszeripari szennyvizek sűrű fázisa is komposztálható más hulladékokkal keverten, vagy közvetlenül is felhasználható trágyázásra. Amennyiben a nehézfém és egyéb mérgező szerves vegyületek miatt tápanyagvisszapótlásra nem használható, úgy víztelenítés és szárítás után zárt rendszerű égetéssel kell megsemmisíteni. Présvíz A víztelenítési eljárások után keletkező ún. présvíz több tápanyaggal, úgymint oldott és szuszpendált szerves komponenssel, vegyületekkel telített. Jelentős – de a határértékeket általában nem túllépő – nehézfémtartalommal is rendelkezhet. Magas kémiai és biológiai oxigénigény miatt élővízbe utókezelés nélkül nem vezethető be. Felhasználási lehetőségei: mezőgazdasági területre közvetlen kiöntözés, visszaoltáshoz felhasználás (száraz erjesztési technológiáknál), komposzt öntözésére, visszavezetés a szennyvíztisztítási folyamat elejére, többfokozatú utótisztítás után élővizekbe, befogadókba történő bevezetés. Présvizek esetén a nehézfémtartalom mellett a halogénezett vegyületek jelenthetnek gondot kiváltképpen, ha a körfolyamat gazdálkodásban gondolkodunk. Javasolt ezen anyagok kibocsátását már a forrásoknál csökkenteni (pl. a mezőgazdasági termelésnél alacsonyabb peszticid kijuttatás). Amennyiben élővizekbe, befogadókba történhet csak az elhelyezés, úgy célszerűen egy második folyadék – szilárd anyag szétválasztást érdemes elvégezni, pl. dekanter centrifugával. Így kb. 1-1,5% relatív tiszta szárazanyag kivonat nyerhető, azonban a visszamaradó részben továbbra is jelentős oldott és finoman szuszpendált szervesanyag található (1,5-2 g NH4-N/l és 12000÷15000 KOI/l). Így a további többfokozatú tisztításra van szükség, melyet a befogadóba történő beeresztés feltételei határoznak meg. A biogáz fenéktermék hasznosítása az ökológiai gazdálkodásban A Tanács 2092/91 (1991. június 24.) Rendelete a mezőgazdasági termékek ökológiai termeléséről, valamint a mezőgazdasági termékeken és élelmiszereken erre utaló jelölésekről rendelet szabályozza az ökológiai gazdálkodást az EU-ban, amelyet Magyarországon a 140/1999. (IX.3) Kormányrendelet és a 74/2004 (V.1) FVM rendeletek egészítenek ki. Ez utóbbi két jogszabály rendelkezései között nincsenek olyan elemek, amelyek érintenék a fenéktermék felhasználhatóságát. Azt azonban ki kell emelni, hogy a fenéktermék alkalmazásának általános szabályait az ökológiai (biológiai, öko, bio, organikus, stb.) gazdálkodásban is alkalmazni kell, nincsen egyetlen olyan eset sem, ahol ettől el lehetne tekinteni. A fenéktermék, mint jelentős N tartalmú tápanyag felértékelődik az ökológiai gazdaságban, hiszen a műtrágyák, főként magas N tartalmúak nem használhatók ebben a gazdálkodási módban, és nagyon korlátozott a többi makroelem (P, K) forrás alkalmazhatósága is, és nehézkes –egy két kivételtől eltekintve- a mezo- és mikroelemek külső forrásból való pótlása is.
87
Magyarországon különösen nagy jelentőségű lehet az ökológiai gazdálkodásban a fenéktermék felhasználása, tekintettel arra, hogy kevés a rendelkezésre álló istállótrágya, mivel rendkívül alacsony az átlagos állatsűrűség, 0,1 nagyállategység/ha körül alakul. A fenéktermék felhasználásának a szabályai az ökológiai gazdaságban a következők: 1. Nem alkalmazható az olyan fenéktermék, amelyeknél a biogáz gyártás alapanyagai között genetikailag módosított szervezetekből származó alkotórészek is vannak, így például az e célra termelt növények, mezőgazdasági melléktermékek, stb. Erről a beszállítónak kell nyilatkoznia minden olyan esetben, ahol feltételezhető az ilyen alapanyag megléte (pl. szója, kukorica, repce, cukorrépa termelés melléktermékei). 2. Nem alkalmazható az olyan fenéktermék, amely készítése során genetikailag módosított mikrobákat, vagy ilyen szervezetek származékait alkalmazták. Erről ugyancsak a beszállítók nyilatkozatát kell beszerezni. 3. A biogáz készítés technológiája, alkalmazott eljárásai (szakaszos, folyamatos, nedves, stb.), berendezései stb. nem befolyásolják a fenéktermék az ökológiai gazdálkodásban való alkalmazhatóságát. 4. A biogáz gyártási alapanyagainak nem kell ökológiai gazdálkodásból származniuk, ahhoz, hogy a fenéktermék felhasználható legyen az ökológiai gazdálkodásban. 5. A biogáz fenéktermék felhasználása előtt a biogazdának be kell szerezni az ökológiai gazdálkodó ellenőrző szervezetének hozzájárulását az ilyen anyag alkalmazásához. A hozzájárulás csak akkor adható meg, ha a felhasználó hitelt érdemlően bizonyítja, hogy a olyan helyzete, hogy a termék felhasználása indokolt a gazdaságában. Erre a legalkalmasabb eljárás, hogy a talajvizsgálatokkal és/vagy növényanalízissel igazolják a tápanyaghiányt, vagy az elkészített tápanyagmérleg deficites, és jelzi ilyen anyag alkalmazásának szükségességét. 6. Az a biogáz gyártási fenéktermék használható fel az ökológiai gazdaságban, amelynek kiindulási alapanyagai a következőkből állnak: a) A kiindulási a alapanyag lehet külön gyűjtött háztartási hulladék, amely kizárólag növényi és állati eredetű háztartási hulladék lehet. Külön előírás, hogy csak az EU egyes tagállamai által elismert, zárt és ellenőrzött gyűjtőrendszerben készült anyag alkalmazható. A szennyezőanyag koncentrációja a fenéktermékben a szárazanyagra vetítve legfeljebb a következő lehet (mg/ kg): kadmium: 0.7; réz: 70; nikkel: 25; ólom: 45; cink: 200; higany: 0.4; króm (összesen): 70; króm (VI): 0* Ez a termék a jelenlegi rendelkezés szerint 2006.március 31-ig alkalmazható ( valószínűsíthető a határidő meghosszabbítása). b) A kiindulási a alapanyag lehet növényi anyagok keveréke. Ezek a termékek lehetnek kifejezetten energia-nyerés céljából termelt növények, mezőgazdasági vagy ipari melléktermékek egyaránt. 7. Nem alkalmazható az ökológiai gazdálkodásban az a biogáz gyártási fenéktermék, amelynél a gyártási alapanyagok között a 6. pontban felsoroltakon kívül más anyag is van. Így különösen a szennyvíziszapokat, szennyvizeket (kommunális, ipari), az állati tetemeket, 88
testrészeket, egyéb hulladékokat tartalmazó alapanyagok fenéktermékek nem használhatók az ökológiai gazdaságban.
felhasználásával
készült
8. Azoknál a biogáz üzemeknél, ahol nem csak a 6. pontban felsorolt anyagokból származik a fenéktermék, és a fenékterméket ökológiai gazdaságban is fel akarják használni, szükséges, hogy a termék előállítás során elkülönítve kezeljék a beérkező alapanyagokat és a készterméket egyaránt. 9. A gyártás során gondoskodni kell arról, hogy annál a fenékterméknél, amelyet ökológiai gazdaságba szánnak a 6. pontban megadott alapanyagok ne keveredjenek az egyéb alapanyagokkal. Ezt a folyamatos gyártású üzemeknél úgy kell megoldani, hogyha a 6. pontban fel nem sorolt anyagok után készül a bio gazdaságba szánt fenéktermék, akkor egy kellően nagy mennyiségét még a szokványos gazdaságba szánt anyagként kell számításba venni, és csak az azt követően képződöttet szabad biogazdaságban felhasználni. Amennyiben a gyártás folyamatos, de a fenéktermék eltávolítása szakaszos, akkor értelemszerűen a keveredett fenéktermék nem alkalmazható az ökológiai gazdaságban. 10. A fenéktermék kezelésének fizikai módszerei (sűrítés, szárítás stb.) nem befolyásolják az ökológiai gazdálkodásban való alkalmazhatóságát. 11. A fenéktermék kémiai kezelését, komposztálását csak a Tanács 2092/91 Rendelete szerint (II. Melléklet A. Trágyázó és talajjavító szerek) az ökológiai gazdálkodásban engedélyezett anyagok felhasználására vonatkozó előírások figyelembevételével lehet elvégezni.
89
11. Jogi háttér Hazai jogszabályi környezet A szennyvizek és a szennyvíziszap mezőgazdasági elhelyezésének jogi háttere Ebbe a témakörbe tartozónak tekinthetők a hígtrágyára, ill. szennyvíziszapra alapozott hígfázisú biogáz üzemekben keletkező biotrágyák és a présvizek, valamint tágabb értelemben a komposztok is. Mezőgazdasági hasznosításra csak a kommunális és az élelmiszeripari eredetű szennyvizek, szennyvíziszapok kerülhetnek. A szennyvíziszap sem humán-, sem növény-egészségügyi, sem pedig talajtani szempontból nem juttatható ki nyers formában. A hulladékgazdálkodásról szóló 2000. évi XLIII. törvény és a környezet védelmének általános szabályairól szóló 1995. évi LIII. törvény alapján a kormány több rendelete szabályozza a szennyvizek és –iszapok mezőgazdasági elhelyezésének feltételrendszerét, az Európai Unió jogszabályaival összhangban: A 33/2000. (III. 17.) Korm. rendelet a felszín alatti vizek minőségét érintő tevékenységekkel kapcsolatos. Célja a felszín alatti víz terhelésének lehetőség szerinti elkerülése, a felszín alatti víz és a földtani közeg szennyezésének megelőzése, a bekövetkezett határértéket meghaladó szennyezettség, károsodás mértékének csökkentése, megszüntetése, valamint ezek érdekében szabályok megállapítása, mindezeknél törekedve a legjobb elérhető technika alkalmazására. A 49/2001. (IV. 3.) Korm. rendelet célja, hogy felszíni és felszín alatti vizeinket megóvja a mezőgazdasági eredetű nitrát-szennyezésekkel szemben, továbbá csökkentse a vizek meglévő nitrátszennyezettségét. A Tanács 91/676/EGK irányelvével összeegyeztethető. Az 50/2001. (IV. 3.) Korm. rendelet szabályozza többek között a szennyvízelvezető művel összegyűjtött és szennyvíztisztító műben tisztított szennyvíz és a kezelt szennyvíziszap felhasználási feltételeit, mezőgazdasági területre történő kijuttatását, hogy a talajra, a felszíni és felszín alatti vizekre, az emberek egészségére, a növényekre és az állatokra gyakorolt káros hatások elkerülhetők legyenek. A Tanács 86/278/EGK irányelvével összeegyeztethető, melynek célja elsősorban a termőtalaj védelme. A jogszabályok előírásainak betartását, a gyakorlati megvalósítást a tervezéstől a kihelyezésig az alábbi műszaki irányelvek segítik: a 9003/1983. számú közleményben megjelent Szennyvíz-elhelyezési Szabályzat, amely az elhelyezést, illetve hasznosítást szolgáló telepek szervezésére, üzemeltetésére, ellenőrzésére vonatkozó előírásokat tartalmaz (MÉM-EÜM-OVH 1983), az MI-10-420-83 OVH Műszaki Irányelv, amely az iszapok ártalommentes mezőgazdasági elhelyezésére vonatkozó tervezési és megvalósítási követelményeket tartalmaz (OVH 1983), az MI-08-1735-1990 MÉM Ágazati Műszaki Irányelv, melynek célja, hogy összefoglalja a szennyvizek és szennyvíziszapok mező- és erdőgazdaságilag művelt területeken történő elhelyezésre és hasznosításra vonatkozó feltételeket, előírásokat, szabályokat és határértékeket (MÉM 1990). 90
A fenti jogszabályok részletesen meghatározzák a szennyvíz-, illetve szennyvíziszapelhelyezés területi, talajtani, köz- és állategészségügyi, növényi és egyéb feltételeit. Részletesen foglalkoznak a szennyvíz alkalmasságának vizsgálatával, az elhelyezés területigényének, időtartamának, az iszapadag nagyságának meghatározásával, az iszapkihelyezés ellenőrző vizsgálatával. A 49/2001. (IV. 3.) Kormányrendeletből külön ki kell emelni a mennyiségi korlátozást, mely szerint: Mezőgazdasági területre éves szinten szerves trágyával kijuttatott nitrogén mennyisége nem haladhatja meg a 170 kg/ha értéket, beleértve a legeltetés során az állatok által közvetlenül kijuttatott, továbbá a szennyvizekkel és szennyvíziszapokkal kijuttatott mennyiséget is. A MI-08-1735-1990 Ágazati Műszaki irányelv limitálja az évente kijuttatható toxikus elemek mennyiségét, mely elsősorban szennyvíziszap alapú biotrágyák és présvizek esetén a N mennyisége mellett korlátozó tényezőt jelent. Így: Elem Zn* Cu* Cd Ni Pb Cr Hg Mn* As Se
Határérték (kg/ha/év)
Elem
30 10 0,15 2,0 10,0 15,0 0,15 30 0,3 1,0
91
Határérték (kg/ha/év)
* A megadott érték növelhető, amennyiben a talaj ellátottsága növénytermesztési szempontból alacsony. Németországban és Svájcban a komposzt vonatkozóan határértékeket is megállapítottak. A megengedett nehézfémtartalom Németországban és Svájcban
komposzt
Németország Iszap mg/kg sz.a. 900 900 200 2500 800 8 10
Nehézfémek Ólom (Pb) Króm (Cr) Nikkel (Ni) Cink (Zn) Réz (Cu) Higany (Hg) Kadmium (Cd) Kobalt (Co) Molibdén
és szennyvíziszap nehézfémtartalmára és
szennyvíziszapra
Komposzt mg/kg sz.a. 150 100 50 400 100 1 1,5
Svájc Iszap mg/kg sz.a. 500 500 80 2000 600 5 5 60 20
vonatkozóan
Komposzt mg/kg sz.a. 120 100 30 400 100 1 1
A talaj felső rétegének megengedett maximális nehézfémtartalmát egyes országok a következő táblázat értékei szerint szabályozzák. Megengedett maximális nyomelem tartalom a talaj felső rétegében különböző országokban Nyomelemek Zn Pb Cu Ni Cr As Co Mo Be Cd Hg
Ausztria
Kanada
300 100 100 100 100 50 50 10 10 5 5
400 200 100 100 75 25 25 2 8 0,3
Lengyelország 300 100 100 100 100 30 50 10 10 3 5
Magyarország 300 100 100 50 100 10 50 10 10 2 1
Anglia 150 50 50 30 50 20 1 2
Németország* 300 500 50 100 200 40 10 2 10
*Megjegyzés: Kifejezetten toxikus értékek Németországban: Zn: 600, Pb: 1000, Cu: 200, Ni: 200, Cr: 500, As: 50, Be: 20, Cd: 5, an Hg: 50 mg kg-1. Hulladékok besorolása 92
A 102/1996. (VII. 12.) Kormányrendeletben a veszélyes hulladékokat összetevőik, környezeti veszélyességük alapján három osztályba sorolták: különösen veszélyes (I.) fokozottan veszélyes (II.) mérsékelten veszélyes (III.) A biogáz előállításban szerepet játszó hulladékok általában az utolsó két osztályba tartoznak. Így mérsékelten veszélyes besorolást kaptak, pl. az élelmiszeripari hulladékok, a növényi olajalapú kenőanyagok, fokozottan veszélyes besorolásúak többek között a romlott és használt növényi olajok, zsírsavak, elhasznált zsiradékok, az állattartási és vágóhídi hulladékok, valamint a nem fertőzött betegségben elhullott állatok tetemei és testrészei.
93
Környezeti hatásvizsgálat A 20/2001. (II. 14.) Kormányrendelet szabályozza a Környezetvédelmi Felügyelőséghez benyújtandó környezetvédelmi hatástanulmány műszaki tartalmát. Az 1. sz. melléklet tartalmazza a hatásvizsgálat-köteles tevékenységet, így: • Szennyvíziszap biológiai kezelése 4 ezer t/év kapacitástól. • Nem veszélyes hulladék biológiai kezelése 10000 t/év kapacitástól. • Intenzív* mezőgazdasági célú földhasználatra való áttérés. • művelés alól kivettként nyilvántartott területeken 50 ha-tól, vagy • vízbázis védőövezetén, védett természeti területen vagy annak védőövezetén 1 ha-tól, • természeti területen, érzékeny természeti területen 10 ha-tól, vagy • ökológiai (zöld) folyosón 5 ha-tól. • A rendelet szerint intenzív a gazdálkodás, ha következő anyagok bármelyikét alkalmazzák: • hosszú hatású szintetikus anyagok, • könnyen oldódó műtrágyák, • szennyvíziszap, • kommunális hulladék komposztja, • antibiotikumok, • hormonok, vagy ha • géntechnológiát alkalmaznak, vagy ha • monokultúrát létesítenek, vagy ha • az állatsűrűség a 2 számosállat/ha értéket meghaladja. Tüzelőberendezések kibocsátási határértéke A 23/2001. (XI. 13.) KöM rendelet a 140 kW-50 MW közötti bemenő teljesítményű tüzelőberendezések légszennyező anyagainak technológiai kibocsátási határértékeit szabályozza. Nem vonatkozik a gázmotorokra, így a mechanikai és kogenerációs biogáz hasznosításra, a közvetlen hőenergia célú hasznosításnál a határértékeket a rendelet 3. sz. melléklete tartalmazza: 3. sz. melléklet: Gáz halmazállapotú tüzelőanyaggal üzemeltetett tüzelőberendezések technológiai kibocsátási határértékei Légszennyező anyag
Kibocsátási határérték [mg/m3]
Szilárd anyag Szén-monoxid Nitrogén-oxidok Kén-dioxid és kén-trioxid
5 100 350 35 (1)
Megjegyzés: (1) Kőolaj-finomításnál keletkező alacsony fűtőértékű gáz (fűtőgáz) és kohógáz esetében: 300 mg/m3. Kokszoló kemencegáz (kamragáz) esetén: 400 mg/m3. 94
Villamos energia átvétele Az 56/2002 (XII.29.) GKM rendelet írja elő a megújuló energiát felhasználó erőművekben; azaz a geotermikus-, a vízi-, a nap-, a szél, a bio-, a hulladékégető-, a biogáz erőműben termelt villamos energia, valamint a hőenergiával kapcsoltan termelt villamos energia átvételét 50 kW teljesítmény felett. A rendelet mellékletében a csúcs- és völgyidőszak garantált átvételi árak is meghatározásra kerültek. Vonatkozó EU szabványok (EN, DIN) EN - 292 - 1 EN - 292 - 2 EN - 294 EN - 349 EN - 418 EN - 457 EN - 563 EN - 811 EN - 842 EN - 894 - 1 EN - 894 - 2 EN - 894 - 3 EN - 945 - 1 EN - 981
Sicherheit von Maschinen; Grundbegriffe, allgemeine Gestaltungsleitsätze; Teil 1 Sicherheit von Maschinen; Grundbegriffe, allgemeine Gestaltungsleitsätze; Teil 2 Sicherheit von Maschinen; Sicherheitsabstände gegen das Erreichen von Gefahrenstellen mit den oberen Gliedmaßen Sicherheit von Maschinen; Sicherheitsabstände zur Vermeidung des Quetschens von Körperteilen Sicherheit von Maschinen; NOT-AUS-Einrichtung, funktionelle Aspekte; Gestaltungsleitsätze Sicherheit von Maschinen; Akustische Gefahrensignale; Allgemeine nforderungen, Gestaltung und Prüfung Sicherheit von Maschinen - Temperaturen berührbarer OberflächenErgonomische Daten zur Festlegung von Temperaturgrenzwerten für heiße Oberflächen Sicherheit von Maschinen - Sicherheitsabstände gegen das Erreichen von Gefahrenstellen mit den unteren Gliedmaßen Sicherheit von Maschinen - Optische Gefahrensignale – Allgemeine nforderungen, Gestaltung und Prüfung Sicherheit von Maschinen - Ergonomische Anforderungen an die Gestaltung von Anzeigen und Stellteilen - Teil 1 : Allgemeine Leitsätze für Benutzer Interaktion mit Anzeigen und Stellteilen Sicherheit von Maschinen - Ergonomische Anforderungen für die Gestaltung von Anzeigen – Teil 2: Anzeigen Sicherheit von Maschinen -Ergonomische Anforderungen für die Gestaltung von Anzeigen und Stellteilen - Teil 3: Stellteile Sicherheit von Maschinen - Sicherheitsbezogene Teile von Steuerungen - Teil 1 : Allgemeine Gestaltungsleitsätze Sicherheit von Maschinen - System akustischer und optischer Gefahrensignale und Informationssignale
EN -1037
Sicherheit von Maschinen - Vermeidung von unerwartetem Anlauf
EN -1050
Sicherheit von Maschinen - Leitsätze zur Risikobeurteilung
EN -1088
Sicherheit von Maschinen - Verriegelungseinrichtungen in Verbindung mit trennenden Schutzeinrichtungen - Leitzsätze zur Gestaltung und Auswahl
EN - 50014/ AA
Elektrische Betriebsmittel für explosionsgefährdete Bereiche - Allgemeine Bestimmungen
95
Elektroinstallationskanalsysteme für elektrische Installationen - Teil 1 : Allgemeine Anforderungen Elektroinstallationskanalsysteme für elektrische Installationen - Teil 2-1 : EN - 50085 - 2-1 Besondere Anforderungen für Elektroinstallationskanalsysteme für Wand und Decke EN - 50085 - 2-3 Elektroinstallationskanalsysteme für elektrische Installationen - Teil 2-3: Besondere Anforderungen an Verdrahtungskanäle zum Einbau in Schaltschränke Sicherheit von Maschinen - Elektrische Ausrüstung von Maschinen EN - 60204 - 1 Teil 1 : Allgemeine B43Anforderungen EN - 50085 - 1
EN - 60447
Mensch-Maschine-Schnittstelle [ MMI ]; Bedienungsgrundsätze
EN - 61000 - 6-2 Fachgrundnorm Störfestigkeit Industriebereich EN -61000-2
EMV - Umgebungsbedingungen
EN - 61000 - 5
EMV - Installationsrichtlinien und Abhilfemaßnahmen
EN-61310-3
Sicherheit von Maschinen - Anzeigen, Kennzeichen und Bedienen - Teil 3: Anforderungen an die Anordnung und den Betrieb von Bedienteilen (Stellteilen ) Einrichtungen für allgemeine Beleuchtungszwecke - EMV Störfestigkeitsanforderungen
EN 61547 EN -11200
Akustik - Geräuschabstrahlung von Maschinen und Geräten – Leitlinien zur Anwendung der Grundnormen zur Bestimmung von Emission Schalldruckpegeln am Arbeitsplatz und an anderen festgelegten Orten
EN11688-1
Gestaltung lärmarmer Maschinen und Geräte
EN - 12437 - 1
Sicherheit von Maschinen - Ortsfeste Zugänge zu Maschinen und industriellen Anlagen - Teil 1 : Wahl eines ortsfesten Zuganges zwischen zwei Ebenen
EN - 12437 - 2 EN - 12437 - 3 EN -12437-4
Sicherheit von Maschinen - Ortsfeste Zugänge EN - 12437 - 1 zu Maschinen und industriellen Anlagen - Teil 2: Arbeitsbühnen und Laufstege Sicherheit von Maschinen - Ortsfeste Zugänge zu Maschinen und industriellen Anlagen - Teil 3: Treppen, Treppenleitern und Geländer Sicherheit von Maschinen - Ortsfeste Zugänge zu Maschinen und industriellen Anlagen - Teil 4 : Ortsfeste Leitern
EN 60529 : 1991 Schutzarten durch Gehäuse (IP Code) DIN 2403
Kennzeichnung der Rohrleitungen nach dem Durchflußstoff D
DIN 0106-100
Schutz gegen elektrischen Schlag; Anordnung von Betätigungselementen in der Nähe berührungsgefährlicher Teile
DIN 0106-100/A1 Verwendung von Kabeln und isolierten Leitungen für Starkstromanlagen DIN 0298-3
Verwendung von Kabeln und isolierten Leitungen für Starkstromanlagen; Allgemeines für Leitungen
DIN 7420 (1)
Gasleitungen aus Stahlrohren mit zulässigen Betriebsdrücken bis 16 bar
DIN 3380
Gas-Druckregelgeräte für Eingangsdrücke bis 100 bar
DIN 4102
Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen
BGV D2
Arbeiten an Gasleitungen
BGR
Ausrüstung von Arbeitsstätten mit Feuerlöschern
BGV A8
Sicherheitskennzeichnung am Arbeitsplatz
96
EN - 292 - 1 EN - 292 - 2 EN - 294 EN - 349 EN - 418 EN - 457 EN - 563 EN - 811 EN - 842 EN - 894 - 1 EN - 894 - 2 EN - 894 - 3 EN - 945 - 1 EN - 981
Sicherheit von Maschinen; Grundbegriffe, allgemeine Gestaltungsleitsätze; Teil 1 Sicherheit von Maschinen; Grundbegriffe, allgemeine Gestaltungsleitsätze; Teil 2 Sicherheit von Maschinen; Sicherheitsabstände gegen das Erreichen von Gefahrenstellen mit den oberen Gliedmaßen Sicherheit von Maschinen; Sicherheitsabstände zur Vermeidung des Quetschens von Körperteilen Sicherheit von Maschinen; NOT-AUS-Einrichtung, funktionelle Aspekte; Gestaltungsleitsätze Sicherheit von Maschinen; Akustische Gefahrensignale; Allgemeine nforderungen, Gestaltung und Prüfung Sicherheit von Maschinen - Temperaturen berührbarer OberflächenErgonomische Daten zur Festlegung von Temperaturgrenzwerten für heiße Oberflächen Sicherheit von Maschinen - Sicherheitsabstände gegen das Erreichen von Gefahrenstellen mit den unteren Gliedmaßen Sicherheit von Maschinen - Optische Gefahrensignale – Allgemeine nforderungen, Gestaltung und Prüfung Sicherheit von Maschinen - Ergonomische Anforderungen an die Gestaltung von Anzeigen und Stellteilen - Teil 1 : Allgemeine Leitsätze für Benutzer Interaktion mit Anzeigen und Stellteilen Sicherheit von Maschinen - Ergonomische Anforderungen für die Gestaltung von Anzeigen – Teil 2: Anzeigen Sicherheit von Maschinen -Ergonomische Anforderungen für die Gestaltung von Anzeigen und Stellteilen - Teil 3: Stellteile Sicherheit von Maschinen - Sicherheitsbezogene Teile von Steuerungen - Teil 1 : Allgemeine Gestaltungsleitsätze Sicherheit von Maschinen - System akustischer und optischer Gefahrensignale und Informationssignale
EN -1037
Sicherheit von Maschinen - Vermeidung von unerwartetem Anlauf
EN -1050
Sicherheit von Maschinen - Leitsätze zur Risikobeurteilung
EN -1088
Sicherheit von Maschinen - Verriegelungseinrichtungen in Verbindung mit trennenden Schutzeinrichtungen - Leitzsätze zur Gestaltung und Auswahl
Elektrische Betriebsmittel für explosionsgefährdete Bereiche - Allgemeine Bestimmungen Elektroinstallationskanalsysteme für elektrische Installationen - Teil 1 : EN - 50085 - 1 Allgemeine Anforderungen Elektroinstallationskanalsysteme für elektrische Installationen - Teil 2-1 : EN - 50085 - 2-1 Besondere Anforderungen für Elektroinstallationskanalsysteme für Wand und Decke EN - 50014/ AA
EN - 50085 - 2-3
Elektroinstallationskanalsysteme für elektrische Installationen - Teil 2-3: Besondere Anforderungen an Verdrahtungskanäle zum Einbau in Schaltschränke
EN - 60204 - 1
Sicherheit von Maschinen - Elektrische Ausrüstung von Maschinen Teil 1 : Allgemeine B43Anforderungen
EN - 60447
Mensch-Maschine-Schnittstelle [ MMI ]; Bedienungsgrundsätze
97
EN - 61000 - 6-2 Fachgrundnorm Störfestigkeit Industriebereich EN -61000-2
EMV - Umgebungsbedingungen
EN - 61000 - 5
EMV - Installationsrichtlinien und Abhilfemaßnahmen
EN-61310-3
Sicherheit von Maschinen - Anzeigen, Kennzeichen und Bedienen - Teil 3: Anforderungen an die Anordnung und den Betrieb von Bedienteilen (Stellteilen )
EN 61547 EN -11200
Einrichtungen für allgemeine Beleuchtungszwecke - EMV Störfestigkeitsanforderungen Akustik - Geräuschabstrahlung von Maschinen und Geräten – Leitlinien zur Anwendung der Grundnormen zur Bestimmung von Emission Schalldruckpegeln am Arbeitsplatz und an anderen festgelegten Orten
EN11688-1
Gestaltung lärmarmer Maschinen und Geräte
EN - 12437 - 1
Sicherheit von Maschinen - Ortsfeste Zugänge zu Maschinen und industriellen Anlagen - Teil 1 : Wahl eines ortsfesten Zuganges zwischen zwei Ebenen
EN - 12437 - 2 EN - 12437 - 3 EN -12437-4
Sicherheit von Maschinen - Ortsfeste Zugänge EN - 12437 - 1 zu Maschinen und industriellen Anlagen - Teil 2: Arbeitsbühnen und Laufstege Sicherheit von Maschinen - Ortsfeste Zugänge zu Maschinen und industriellen Anlagen - Teil 3: Treppen, Treppenleitern und Geländer Sicherheit von Maschinen - Ortsfeste Zugänge zu Maschinen und industriellen Anlagen - Teil 4 : Ortsfeste Leitern
EN 60529 : 1991 Schutzarten durch Gehäuse (IP Code) DIN 2403
Kennzeichnung der Rohrleitungen nach dem Durchflußstoff D
DIN 0106-100
Schutz gegen elektrischen Schlag; Anordnung von Betätigungselementen in der Nähe berührungsgefährlicher Teile
DIN 0106-100/A1 Verwendung von Kabeln und isolierten Leitungen für Starkstromanlagen DIN 0298-3
Verwendung von Kabeln und isolierten Leitungen für Starkstromanlagen; Allgemeines für Leitungen
DIN 7420 (1)
Gasleitungen aus Stahlrohren mit zulässigen Betriebsdrücken bis 16 bar
DIN 3380
Gas-Druckregelgeräte für Eingangsdrücke bis 100 bar
DIN 4102
Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen
BGV D2
Arbeiten an Gasleitungen
BGR
Ausrüstung von Arbeitsstätten mit Feuerlöschern
BGV A8
Sicherheitskennzeichnung am Arbeitsplatz
98
11. Képzés és tanácsadás (a tanácsadói rendszer felépítése) Célcsoportok meghatározása Egy szakirányú tanfolyami képzés tematikájának kidolgozása során elsősorban meg kell határozni a tanácsadás célcsoportjait, ami lehet: 1. projektgazdák –biogáz üzemek potenciális üzemeltetői / tulajdonosai 2. nyersanyag beszállítók – szennyvíziszap, melléktermékek, hulladékok előállítói,
mezőgazdasági
és
élelmiszeripari
3. beruházók – áramszolgáltató, tőkéstárs, ECSO (felmérés, tervezés, technológia-beszerzés és finanszírozás szervezője). Máshogyan kell megszólítani a beruházás megvalósításában érdekelt önkormányzatot, illetve beruházót és másként a beszállítót. Mindenkit a saját hasznáról szükséges meggyőzni. Az önkormányzatok oldalán haszonként jelentkezik a vállalkozási nyereségadóból származó bevétel, valamint a szennyvíziszap feldolgozása, közvetett módon pedig a mezőgazdaság támogatása, illetve ennek megfelelően jó hírnév megszerzése a vidékfejlesztési intézkedésekhez kapcsolódóan. A beszállítókat a nyersanyagért fizetett kompenzáció, illetve kiegészítő jövedelemszerzési lehetőség érdekli, továbbá az, hogy a hulladékok beszállítása esetén mely jogszabályból fakadó kötelezettségüknek tesznek eleget. A beruházó meggyőzése a projektvállalat szakemberének feladata, mivel ez már nem csupán szakmai, hanem üzleti-tárgyalástechnikai felkészültséget is igényel. A projektgazdák és a beszállítók tájékoztatása, „rábeszélése” a környezetgazdálkodási-energetikai tanácsadók feladata és elsődleges célja a nyersanyag beszállításra vonatkozó előszerződések megkötése. A tanácsadók kiválasztása A szakértői gárda létszámát a beruházás volumene határozza meg. A projekt volumenétől és a beszállításban érintett térség méretétől függően 2-10 tanácsadó kiképzésére lehet szükség. A képzési program a Győr-Moson-Sopron Megyei Agrárkamara szervezésében heti 2 teljes napos elfoglaltságot jelentett, egy 120 órás elméleti oktatásból, 36 órás otthoni felkészülésből, illetve gyakorlati részből (tanulmányút) tevődött össze. A képzés része kell legyen egy tanulmányút legalább 3 közeli referencia biogáz-üzem meglátogatásával (pl. Bruck/Leitha, Markt Sankt Martin, Schönkirchen). A képzésen való részvétel feltétele a felsőfokú mérnöki képesítés, a témakörhöz kapcsolódó legalább 5 éves szakmai gyakorlat (megújuló energiák, környezetgazdálkodás, forrásmenedzsment, szaktanácsadás), a számítástechnikai alkalmazások ismerete, illetve egy idegen nyelv ismerete. A jelentkezőknek szakmai önéletrajzot és a képesítést igazoló dokumentumok másolatát kell csatolniuk a jelentkezéshez. A limitált létszámban kiválasztott környezetgazdálkodási-energetikai szakértő-jelöltek jogosultak a képzésen való részvételre, amennyiben letétbe helyezik a tanfolyam díját. A képzést záróvizsga követi. A sikeres záróvizsgát tett jelöltek visszakapják a letéti díjat, és megbízást kapnak a további együttműködésre (fórumok, műhely, tanácsadás). A képzés teljes időigénye 156 óra, ami a záróvizsgával együtt 10 hetet vesz igénybe. A sikeres záróvizsgát tett szakemberek elismerő oklevelet szereznek, és megbízást kapnak a 99
közvetett célcsoport tájékoztatásában, a potenciális projektpartner kiválasztásában, továbbá a konkrét referenciaerőmű-beruházási projekt pályázati dokumentációjának összeállításában való részvételre. Tájékozató fórumok Tájékozató fórumok potenciális erőmű üzemeltetők számára A tanácsadás célcsoportja a települési önkormányzatok vezetői, vagy az általuk kiválasztott helyi szakemberek. Előnyös olyan településekre, kistérségekre fókuszálni, ahol a beruházás keretfeltételei eleve adottak (folyamatos vagy időszakos hőigény, elektromos áram betáplálására kiépített magas feszültségű vezeték megléte, már működő szennyvíztisztító berendezés, élelmiszer-feldolgozó üzemek, állattartó üzemek). Tájékoztató fórum felépítése: Az önkormányzatok vezetői számára rendezett, 4 órás szakmai fórum a biogáz energiacélú hasznosításában rejlő lehetőségekről, az elérhető pályázati forrásokról, illetve a jogi és gazdasági környezetet bemutató előadásokból (elméleti rész), valamint egy szemléltető (bemutató) részből áll, ahol a tanácsadó-tervező segédletet, a tájékoztató kiadványokat, illetve az üzemeltetők számára készített tankönyvet mutatják be a tanácsadók. A fórum célja: A fórumon konkrét együttműködési igénynek kell megfogalmazódnia. A potenciális partnerekkel hosszú távú együttműködésben gondolkodunk. Tájékoztató fórum potenciális beszállítók számára A tanácsadás célcsoportja: szennyvíziszapot, mezőgazdasági melléktermékeket, hulladékokat beszállító (előállító) vállalkozások.
és
élelmiszeripari
Tájékoztató fórum felépítése: A potenciális beszállítók tájékoztatását szolgáló „beszállítói fórumra” csak a második szakaszban, a potenciális projektpartnerek megnyerését követően van szükség. Ennek a fórumnak a célja a potenciális beszállítók motiválhatóságának, érzékenységük reprezentatív felmérése és aktivitásának fokozása, illetve a tapasztalatcsere. A biogáz-üzem biztonságos nyersanyagellátása érdekében a beszállítói célcsoport lehető legszélesebb körű tájékoztatására van szükség éppen a biogáz hasznosításhoz kapcsolódó kiegészítő lehetőségek miatt (jövedelemforrás, termelésből támogatással kivonató területek gazdasági hasznosítása, hulladékhasznosítás, trágyakezelés). A fórumok alkalmával felmérjük a célcsoport nyitottságát, fogékonyságát a megújuló energiák egyéb formáinak hasznosítása iránt is. A fórumot dinamikusan, érdekfeszítő módon kell felépíteni, ábrák, fényképek bemutatásával.
100
A tájékoztató fórumok előkészítése és lebonyolítása A fórumok szervezését magunk is elvégezhetjük, vagy - szükség esetén – a 2003. évi CXXIX. Tv-ben foglalt előírások szerinti közbeszerzési eljárásban kiválasztott alvállalkozásra bízhatjuk. Ez utóbbi esetben az ajánlattételi felhívás mellé Feladatmeghatározást kell készítenünk, pl. az alábbi tartalommal. Rendezvény címe: ”Gazdálkodók, üzemek és önkormányzatok, mint energiatermelők?” Feladat: tájékoztató fórumok helyszíneinek kijelölése, előzetes terepszemle, helyzetfelmérés, helyszín előkészítése. A képzési programon résztvevő és sikeres záróvizsgát tett környezetgazdálkodásienergetikai tanácsadók közreműködésével a tájékoztató fórumok megszervezése, lebonyolítása, a rendezvény dokumentálása, az előadók megbízása, a tájékoztató anyagok összeállítása, a kiadványok sokszorosítása és szétosztása a rendezvényeken. Helyszínek: jól megközelíthető, kitakarított, székekkel és asztallal berendezett, esztétikus hangulatot sugárzó, az előzetes igényfelméréseknek megfelelő befogadóképességű terem biztosítása. További feladatok: a rendezvények előkészítése során az esetleges időpontütközések elkerülése, plakátok kihelyezése, figyelemfelkeltés. Terembérlés lebonyolítása. A potenciális beruházóként, vagy üzemeltetőként jelentkező önkormányzatok polgármestereinek tájékoztatása a projekthez kapcsolódó tanulmányútról.
101
Felhasznált irodalom Bai A. – Lakner Z. – Marosvölgyi B. – Nábrádi A. (2002): A biomassza felhasználása. Szaktudás Kiadó Ház Rt. 226. p. ISBN 963 9422 46 0. Barta I. (2003): A biomassza energetikai célú hasznosítására alkalmas technológiák, a biogáztermelés gyakorlati tapasztalatai. „A megújuló energiák kutatása és hasznosítása az Észak-alföldi régióban” konferencia. Debrecen. Magyar Szélenergia Társaság Kiadványai. No. 2. 41-44. p. ISBN 963 216 138 6. Barótfi I. (szerk.) (2000): Környezettechnika. Mezőgazda Kiadó. 981. p. ISBN 963 9239 50 X. Biogas – eine natürliche Energiequelle. Bundesministerium für Verbraucherschutz, Ernährung und Landwirtschaft. 2002. 21. p. Biogas. Strom aus Gülle und Biomasse. Top Agrar Fachbuch. Landwirtschaftsverlag GmbH, 2002. 120. p. ISBN 3-7843-3174-2.
Kalmár I. – Kalmárné Vass E. – Szabó E. (2003): A sertéshígtrágya, mint megújuló energiaforrás. „A megújuló energiák kutatása és hasznosítása az Észak-alföldi régióban” konferencia. Debrecen. Magyar Szélenergia Társaság Kiadványai. No. 2. 4551. p. ISBN 963 216 138 6. M. Kaltschmitt – H. Hartmann (Hrsg.) (2001): Energie aus Biomasse. Grundlagen, Techniken und Verfahren. Springer. 770. p. ISBN 3-540-64853-4. Olessák D. – Szabó L. (1984): Energia hulladékból. Műszaki Könyvkiadó. 190. p. ISBN 963 10 5526 4. A. Wellinger – U. Baserga – W. Edelmann – K. Egger – B. Seiler (1991): BiogasHandbuch. Grundlagen – Planung – Betrieb landwirtschaftlicher Anlagen. Verlag Wirz Aarau. 178. p. ISBN 3-85983-035-X. Petróczki F. (2004): Városi szennyvíziszapból készült komposzt hatása a növényi fejlődésre és beltartalomra. PhD értekezés. Keszthely. Juhász J. – Kovács K. – Vas A. (1990): A biogáz-telepek létesítésének tapasztalatai. Energiagazdálkodás, XXXI. évf. 11. sz. 478-483. p. Josef Galler (1993): Chance Biogas? Praktische Landtechnik, 2/1993. 8-11. p. Juhász J. - Kovács K – Vas A. (1991): A biogáz-termelés ipari berendezései és felhasználásuk. Energiagazdálkodás, XXXII. évf. 7-8. sz. 353-356. p. Kacz K. - Neményi M. (1998): A megújuló energiaforrások. Mezőgazdasági Szaktudás Kiadó. Budapest. 160.p. Hans Chr. Bruun Hansen (szerk.) (2001): Environmental Soil Chemistry. Matej Bel University, Banská Bystrica, Slovakia.
102
