Utjecaj temperature u bioreaktoru na količinu i sastav bioplina

1. Utjecaj temperature u bioreaktoru na količinu i sastav bioplina Prof. dr. sc. Davor Kralik, izv. prof. Poljoprivredni fakultet u Osijeku, Trg Sv.Trojstva 3, 31000 Osijek

2. RH ne zadovoljava vlastitom proizvodnjom potrebe za energijom - deficit energije podmiruje uvozom • posvetiti više pozornosti razvijanjualternativnih, ali dostupnih, izvora energije • organski otpad anaerobnom fermentacijom može biti prerađen u bioplin • kako bi ta proizvodnja bila isplativa bitno jestvoriti tržište

3. bioplin je najbolje pretvoriti pomoću BHKW-a u toplinsku i električnu energiju • višak električne energije prodati lokalnoj distribuciji, a toplinsku energiju, jednim dijelom koristiti za svoje potrebe, a višak prodavati industriji.

4. kod tehnološkog procesa proizvodnje bioplina treba postići visok stupanj razgradnje organskog materijala te zadovoljavajuću kvalitetu i prinos Treba voditi računa o nizu čimbenika: • obliku i vrsti materijala, • tlaku u bioreaktoru, • vremenu aerobnog truljenja, • anaerobnom okruženju, • temperaturnom režimu i dr.

5. visina temperature presudna je u razvoju specifičnih grupa mikroorganizma o kojima ovisi brzina razgradnje organske mase, količini i sastavu bioplina • Psihrofilni proces – odvija se na temperaturi 10-20°C, vrijeme razgradnje je 90 dana, uz 90% razgradnje organske tvari. Zbog dugog vremena razgradnje je neekonomičan, jer bi bioreaktor trebao biti bar tri puta veći od onoga za mezofilni proces da bi obradio istu količinu biomase.

6. Mezofilni proces – odvija se na temperaturi 20-40°C uz vrijeme fermentacije 30 dana, gdje se razgradi 90% organske tvari. • Termofilni proces – odvija se na temperaturi od 50-60°C, vrijeme razgradnje je 10 dana uz 90% razgrađene organske tvari. Prednosti ovog procesa su velika brzina razgradnje i potpuna razgradnja supstrata.

7. Metanogene bakterije (Re-energy.ca).

8. Materijal i metode • separirana svinjska gnojovka (bez ST) i separirana svinjska gnojovka s vraćenim dijelom krute tvari (sa ST) Separacija čini tekuću komponentu koja se pohranjuje u pet laguna ukupnog kapaciteta od oko 142 200 m3.

10. bioreaktori zapremine 60 litara(sastoje se od grijaćeg tijela, termoregulatora, termometra i manometra) • praćene su promjene koncentracije plinova tijekom 40 dana anaerobne fermentacije svinjske gnojovke, kod tri različite temperature (25°C, 35°C i 55°C)

11. gumeni spremnik • Proizvedeni plin analiziran je plinskim kromatografom Varian 3900 prema modificiranoj metodi HRN ISO 6974-4:2000. • Plinskom kromatografijom detektiran je udio (%): N, CO2, CH4 i H2S

12. Rezultati istraživanja • U istraživanim uzorcima utvrđena je prosječna koncentracija ST od 1,5%

13. Količine plina proizvedene iz svinjske gnojovke pri različitim temperaturama • Količina plina obrnuto je proporcionalna temperaturi

14. Dnevni priliv plina pri različitim temperaturama

15. Promjena sastava bioplina tijekom fermentacije svinjskog supstrata bez suhe tvari (250 C) Promjena sastava bioplina tijekom fermentacije svinjskog supstrata sa suhom tvari (250 C) dokazana je negativna korelacija između koncentracije dušika i koncentracije metana

16. Promjena sastava bioplina tijekom fermentacije svinjskog supstrata bez suhe tvari (350 C) Promjena sastava bioplina tijekom fermentacije pri temperaturi 350 C svinjskog supstrata sa suhom tvari

17. Promjena sastava bioplina tijekom fermentacije svinjskog supstrata bez suhe tvari (550 C) Promjena sastava bioplina tijekom fermentacije svinjskog supstrata sa suhom tvari (550C)

18. velik broj činitelja može poremetiti proces anaerobne razgradnje • prekomjerna akumulacija hlapivih masnih kiselina može inhibirati metanogenezu • visoka razina vodika može inhibirati acetogene razgrađivače propionata i butirata.

19. Toksičnost amonijaka zabilježena je: • pri razgradnji kravljeg stajnjaka koji ima otprilike 2,5 g/l NH3-N • pri razgradnji svinjskog i kokošjeg stajnjaka koji sadrži više od 4 g/l NH3-N

20. najveća koncentracija metana u plinu evidentirana je anaerobnom fermentacijom svinjske gnojovke pri temperaturi od 55°C, ali najveća proizvedena količina plina ostvarena je pri temperaturi od 35°C (6892,5 ml/l) iz supstrata s dodatkom suhe tvari

21. bez ST sa ST bez ST sa ST bez ST sa ST sa ST 0,00% 85,28% 71,16% 55°C bez ST 25,72% 63,00% 71,66% 0,01% sa ST 80,23% 100,00% 35°C 11,02% 77,96% 100,00% bez ST sa ST 2,05% 69,56% 40,84% 25°C bez ST 74,01% 68,75% 8,49% Dušik Metan Količina plina Količina plina, dušika i metana, evidentirana pri različitim temperaturama 21. dana anaerobne fermentacije svinjske gnojovke Najveće količine plina tijekom fermentacije proizvedene su pri temperaturi od 25°C, ali uz najduže vrijeme retencije od 41 dan

22. Utjecaj temperature na dinamiku stvaranja bioplina i iskorištenje supstrata je značajan parametar kod dimenzioniranja veličine bioreaktora i određivanja vremena zadržavanja supstrat, tj. dinamike punjenja i pražnjenja

23. Zaključci • Utjecaj temperature na količinu plina iz svinjske separirane tekuće komponente gnojovke potvrđen je statističkom metodom, analizom varijance • Utvrđene razlike u količini plina pri različitim temperaturama su statistički značajne, iz čega slijedi da je temperatura značajan čimbenik u dinamici i u količini proizvedenog plina • Najveća količina bioplina proizvedena je pri temperaturi od 350 C • Visoka količina dušika prisutna je zbog zraka koji ostaje nakon punjenja bioreaktora, ali i od oslobađanja amonijaka iz gnojovke • Kod većih koncentracija dušika evidentirane su manje količine metana te je taj odnos u negativnoj korelaciji

24. HVALA NA POZORNOSTI