Biogaasijaam edukalt majandava ja keskkonnasõbraliku piimafarmi igapäevatöö loomuliku osana

1. Peep Pitk, Tallinna Tehnikaülikool MTÜ Eesti Biogaasi Assotsiatsioon peep.pitk@ttu.ee + 372 55604106 Biogaasijaam edukalt majandava ja keskkonnasõbraliku piimafarmi igapäevatöö loomuliku osana

2. Kes ja kust? TTÜ Keemiainstituudi Keskkonnabiotehnoloogia uurimisgrupi juht • Biogaasi valdkonna uurimustööd teostatud alates 2007 aastast • Koostöös EMÜ-ga välja arendatud kompleksne metoodiline baas biogaasi tootmisprotsessi analüüsimiseks,monitooringuks ja katsetööks • Magistritöö teostasin 2009 aastal Saksamaal 3 biogaasijaama (BGJ) põhiselt • Doktoritöö seotud biogaasi tootmisprotsessi optimeerimisega vedelsõnniku ja tapamajajäätmete kooskääritamisel (Torma POÜ) • Koostöö biogaasi tootmisprotsessi analüüsi ja juhtimise alal Aravete, Oisu, Vinni ja valmiva Ilmatsalu BGJ-ga

3. Millest räägin? • Põgus ülevaade biogaasi tootmisprotsessist ja olukorrast Eestis • Biogaasijaam piimafarmi integreeritud osana: • Toorained • Vedelsõnniku ja kääritusjäägi omaduste võrdlus • Kääritusjäägi hoiustamine ja laotamine

4. Biogaasi tootmine- ei midagi uut siin päikese all • Anaeroobne kääritamine: • Bioloogilne protsess • Orgaanilise aine lagundamine • O2 vabas keskkonnas • Produktiks: • Biogaas (CH4, CO2, H2S, NH3 jt) • Kääritusjääk ehk digestaat

7. Biogaasi tootmise hetkeseis Eestis

8. Biogaasi tootjad ja ehituses olevad biogaasijaamad seisuga 30.08.2013

9. Mis biogaasi tootmine põllumajandussektori mõistes eelkõige ikkagi on? Energia tootmise tehnoloogia? või Jäätmekäitlustehnoloogia, mis lisaväärtusena võimaldab toota energiat?

10. Gaasivõrk Kütus Põllumajandus (sõnnik, läga) Biogaasi puhastamine Biogaas kasutus Põletamine Silo Söödajäägid Põhk Toiduainetööstuse jäätmed 2 ja 3 kat. loomsed -kõrvalsaadused jne Koostootmine Elekter Soojus Transport Hoiustamine Separeerimine Laotamine Tahke fraktsioon väetiseks Vedel fraktsioon põllule väetiseks Aiandus väetisena Põllumajandus väetisena

11. Biogaasijaama hüved piimafarmi kontekstis • Kõigi tootmises tekkivate biolagunevate jäätmete (BioJ) efektiivne tsentraliseeritud stabiliseerimine • BioJ toitainete kontsentreerimine kääritusjääki ja (N) parem omastatavus taimedele • Haisu vähenemine sõnniku hoiustamisel ja laotamisel • Kääritusjäägi viskoosus väheneb, lihtsustub laotamine ja kiireneb imbumine pinnasesse

12. Piimafarmiga seotud substraadid • Vedelsõnnik • Tahesõnnik • Söödajäägid • Roiskunud silo • Põhk • Luhahein jmt rohtne biomass • Rohusilo 3 ja 4 niide • Spetsiaalselt kasvatatud rohtsed kultuurid (mais jt kõrge biomassi toodanguga kultuurid) Lisasubstraatide vedelsõnnikuga kooskääritamisel: • Suureneb oluliselt biogaasi toodang • Kõigi substraatide toitainete sisaldus akumuleerub kääritusjäägis • Kompleksne lahendus tootmises tekkivatele BioJ • Võimalus põllukultuuride kasvatamise optimeerimiseks

13. Vedelsõnniku biogaasi potentsiaali varieeruvus

14. Süsiniku lagunemine ja haisu vähenemine „Linnalegend seoses biogaasi ja kogu süsiniku lagunemisega protsessi käigus“ • Ligniin sisuliselt ei lagune • Lignotselluloosne biomass laguneb ~30% ulatuses • Lagundatakse lenduvad rasvhapped ja suhkrud- see on haisu vähenemise põhjus • NH4-N sisaldus suureneb ja see hais ei kao

15. Linnalegendi juba kuulsite, aga reaalsus on kokkuvõtvalt järgnev: Anaeroobse kääritamise käigus lagundatakse kergesti lagundatavad süsivesikud ning kääritusjäägissäilivad huumuse taastootmiseks vajalikud kõrgmolekulaarsed lignotselluloosed ühendid.

16. Taimetoitained Kääritusjääk on paremate väetusomadustega kui tahe- ja vedelsõnnik, sest: • Lämmastik on taimedele paremini omastatav • Kooskääritamise puhul substraatide makro- ja mikrotoitained akumuleeruvad kääritusjäägis • Kääritusjääk on homogeenne, lihtsamini laotatav ja imbub paremini pinnasesse Eraldi tähelepanu vajab NH3 lendumise teema!!!

17. Lämmastiku (N) muutused protsessis Proteiinide lagundamise käigus muundatakse substraatide org. N -> NH4-N ehk kääritusjäägis on N taimedele paremini omastatav Kui võrrelda vedelsõnnikut ja kääritatud vedelsõnnikut, siis peamised muutused on järgnevad: • 20-30% ulatuses väheneb kuivaine sisaldus (biogaasiks) • N sisaldus on sama, kuid NH4-N osakaal suureneb 50-60%-lt 70-80%-ni • Kääritusjäägi pH on kõrgem, vahemikus 7,8-8,0 • Rasvhapete sisaldus kääritusjäägis on marginaalne

18. NH3 lendumine hoiustamisel ja laotamisel Kääritusjäägi puhul vajab eraldi tähelepanu NH3 lendumine Kääritusjäägi kõrgem pH ja NH4-N osakaal suurendavad NH3lendumist samadel keskkonna ja hoiustamise tingimustel võrreldes vedelsõnnikuga

19. Kääritusjäägi hoiustamine (1) Hoiustamise puhul on olulised kaks aspekti! NH3 lenduvus ja kääritusjäägi jääk biogaasi potentsiaal NH3 lenduvuse vähendamiseks on oluline kääritusjäägi kaetud hoiustamine: • Isetekkeline koorik • Ujuvkatted (hekselpõhk, turvas, rapsiõli, kergkruus jne) • Katuse rajamine

20. Kääritusjäägi hoiustamine (2) Isetekkeline koorik- kooriku teke hoidlas sõltub BGJ-s kasutatava rohtse biomassi osakaalust ja kvaliteedist ning purusti olemasolust

21. Kääritusjäägi hoiustamine (3) Ujuvkatted • Hekselpõhk ja rapsiõli-soojal perioodil anaeroobselt lagundatavad • Turvas- anaeroobselt ei lagune; tuule käes kergelt lenduv Katuse rajamine- kõige efektiivsem lahendus NH3 lenduvuse vähendamiseks, kuid vaid juhul, kui kääritusjäägi jääk potentsiaal on kõrge ja seda on mõistlik kokku koguda. Ainult NH3 lenduvuse vähendamiseks investeering katuse rajamisse ei ole otstarbekas

22. Kääritusjäägi hoiustamine (4) Kääritusjäägi jääk biogaasi potentsiaal ja selle emissioon hoiustamisel sõltub: • Biogaasijaama kontseptsioonist, protsessiskeemist (viibeaeg, orgaaniline koormus) ja selle efektiivsusest • Ainult sõnniku kääritamisel • Koos rohtse biomassiga kääritamisel

23. Kääritusjäägi hoiustamine (5) Biogaasi jääk potentsiaal ja selle kogumine on oluline rohtse biomassi ja energiarikaste toorainete kooskääritamise puhul Peamiselt sõnnikul baseeruvate jaamade puhul ei tasu üle mõelda, sest ...

24. Kääritusjäägi laotamine • Sisuliselt võrreldav vedelsõnniku laotamisega. NH3 suurem lenduvus!!!

25. Kääritusjäägi laotamine Paisklaotamine kääritusjäägi puhul on LAUSLOLLUS, kuid valik muude alternatiivide vahel sõltub kohalikest tingimustest, kasvatatavatest kultuuridest jne....

26. Kokkuvõtteks Selleks, et biogaasijaamast saaks piimafarmi juurde efektiivselt integreeritud osa, on planeerimise faasis oluline komplekselt vaadelda järgnevat: • Toorainete ressurss ja omadused • Eeltöötluse võimalused ja vajadus • Piimafarmi sõnnikuhoidlate süsteem • Olemasolev laotustehnika ja perspektiiv • Kääritusjäägi väetusomadused, väetusplaanid ja nende vastavus erinevate kultuuride hooajalise toitainete vajadusega

27. Infoks biogaasijaama rajamisest huvitatutele Loomisel on esimeses lähenduses TTÜ ja EMÜ baasil Eesti Biogaasi Kompetentsikeskus Eesmärk on biogaasisektorile nii Eestis, kui Lätis pakkuda kvaliteetset laborituge kogu biogaasi tootmistsükli ulatuses- biogaasijaama planeerimise faasist, protsessi käivitamise ja tootmise optimeerimiseni Tänaseks suudame teostada kõiki biogaasijaama toorainete ja tootmisprotsessi optimeerimise jaoks vajalikke analüüse

28. peep.pitk@ttu.ee + 372 55604106 Tänan tähelepanu eest!Peep Pitk TTÜ KeemiainstituutMTÜ EestiBiogaasiAssotsiatsioon