Kutatás-fejlesztés a biomassza-felmérés és a biogáz előállítás területén

2. Kutatás-fejlesztés a biomassza-felmérés és a biogáz előállítás területén

3. Modern szenzorok alkalmazása a biomassza mérésben Aktív szenzor: LIDAR technológia nagy terepi felbontás mellett, rövid idő alatt, nagy területen képes a vegetáció és a felszín 3D mérésére. A több szintű visszaverés érzékelésével meghatározható a növényzet struktúrája, a talaj borítottsága. Passzív szenzor: Hiperspektrális légi szenzorok több száz csatornát képesek érzékelni a látható tartománytól egészen a termálisig. A nagy csatornaszám mellett nagy terepi felbontású felvételek (0,5-1,5m) segítségével, akár faj szintű osztályozásra is alkalmasak. A kvalitatív vizsgálatok mellett a növényi biomassza becslésére is alkalmasak az adatok, mivel a biomassza nagyságából eredő eltérés jól becsülhető a különböző hullámhosszok kombinációjából számított fotoszintetikus aktivitás nagyságából.

4. Modern szenzorok légi alkalmazása A méréseket a rendszer számára felkészített Piper Pa-23-250 „Aztec” típusú repülőgéppel végezzük. • Alkalmazott szenzorok: • AISA DUAL hiperspektrális kamera • LEICA Leica ALS50-II

5. Mi a LIDAR? Lézer impulzusok kibocsájtásával és a visszaverődő jelek érzékelésével határozza meg a letapogatott objektum távolságát Hasonló technológia, mint a radar, csak itt rádióhullámok helyett különböző frekvenciájú koncentrált fényt (~lézert) használnak A LIDAR az ultraviola, a látható és az infravörös tartományban működik

6. - 3-6pont/m2- 600-1200m sávszélesség- 2-10cm vertikális és horizontális pontosság- repülési sebesség: 60-75m/s Általános műszaki paraméterek Radar adatok (SRTM) alapján készített terepmodell 3D ábrázolása LIDAR alapján készített terepmodell 3D ábrázolása

7. Erdei mintaterületről készített LIDAR ábrázolása Erdei mintaterületről készített ortofotó

8. Klasszifikált lézer-pontok: talajfelszín, növényzet, épületek

9. Az osztályozott növényi borítást tartalmazó felszín modell 2,5D ábrázolásban

10. Egyedi faméret és alakzat meghatározás Legmagasabb pont magassága: 675.21m ASL Legalacsonyabb pont magassága: 707.87m ASL Fa magasság ~ 32.66m Lombozat alakja ~ Convex Lombozat kiterjedése ~ 11.55m

11. Növényzet struktúrájának 3D vizsgálata a LIDAR inpulzus intenzitás szerint

12. Növényzet struktúrájának 3D vizsgálata a LIDAR inpulzus intenzitás szerint

13. LIDAR adatok feldolgozásából meghatározható tulajdonságok • Fa magasság • Lombozat kiterjedés • Vertikális lombozat profil • Borítottság • Biomassza (kg/m2) • Lombozat sűrűség • Digitális domborzat-modell (DTM)

14. A hiperspektrális technológián alapuló biomasszabecslés Forrás: Specim

15. AISA Dual szenzor Az Eagle kamera a látható és a közeli-infra tartományban (VNIR), míg a Hawk közép-infra tartományban (SWIR) működik. A két hiperspektrális szenzor egy házba került összeépítésre, ezért nevezik AISA DUAL rendszernek. A 400-2450nm közötti intervallumot 498 spektrális csatornára bontja.

16. Jellemző spektrumok Erdő Épület Talaj Víz

17. Borítottság és biomassza meghatározása

18. Borítottság (%) Borítottság (%) = 157,92*NDVI - 2,37 (R2 = 0,78, n=21)

19. Feldolgozás: Képosztályozás

20. Vegetation Type Upland conifer Lowland conifer Northern hardwoods Aspen/lowland deciduous Grassland Agriculture Wetlands Open water Urban/barren Integrált biomassza-térkép Vegetáció 3D Struktúra & Biomassza 30 kg/m2 Biomassza 0 kg/m2

21. Biogáz technológiák – helyzet és célok • Hazai viszonyokra kifejlesztett technológiák hiánya • Kitörési lehetőségek: • Olcsó alapanyagok körének bővítése • Folyamatoptimalizálás • Biológiai hozamfokozás

22. Biogáz technológiák – kutatási feladatok • Új generációs biogáz-fejlesztés • Biogáz alapanyagok körének bővítése • Alapanyag-előkezelés (pl. cellulózbontás) • Metagenomikai analízisek • Irányított metabolizmusok • Receptúrára adaptált mikroorganizmus konzorciumok kifejlesztése • Biogáztisztítás

23. Alapanyag-előkezelés • (termo)fizikai előkezelések • alapanyag típusokra szabott mikrobiológiai előkezelés kidolgozása • optimális hidrolizáló konzorciumok felállítása (indító és pótló oltóanyag kifejlesztése adott receptúrához) • a hidrolizáló fázis metabolikus folyamatainak szabályozhatóságának kidolgozása, a katabolikus útvonalak átprogramozása, hatékonyabb szénforrás mobilizálás, kén-anyagcsere külső befolyásolása, aerob és anaerob degradációs útvonalak közti átkapcsolási lehetőségek tesztelése

24. Alapanyagok körének bővítése

25. Hulladék alapanyagok

26. Biogáz hozam növelésére irányuló kutatási feladatok • biogázképző konzorciumok kialakulása és dinamikájának követése genomikai módszerekkel • biogáz konzorciumok (természetes és oltóanyaggal bevitt mikrobiális konzorciumok) fő metabolikus útvonalainak vizsgálata • metanogén baktériumok környezeti stressztűrő képességének növelése

27. Folyamatoptimalizálás

28. Receptúravizsgálatok

29. A szénkinyerés fokozása

30. Anaerob iszap (biozagy) kezelése • további szénforrás felszabadítása • biozagy újrafelhasználása • biozagy felhasználás alternatív lehetőségei • az anaerob iszap szerves nitrogéntartalmának csökkentése mikrobiológiai kezeléssel: ammónium, nitrit, nitrát metabolizálása algákkal, cianobaktériumokkal, majd a biomassza felhasználása (kozmetikai ipar, biodízel gyártás, stb.)

31. Kéntelenítés • Receptúrán keresztül (aktív módszer) • Kénanyagcsere kontrolálása • Biológiai gáztisztítással • Szennyvíz nélkül • Adalékanyagok nélkül • Kis energiafelhasználással

32. Köszönöm a figyelmet.