Obnovljivi izvori energije
Ovo sve morate znati - bioplin |
Autor Ljudevit Emi? | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Nedjelja, 24 Travanj 2011 13:57 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Bez povijesti i još pone?ega, ne može. Povijest anaerobne digestije Neki zapisi pokazuju da se proizvod anaerobne digestije organske materije "BIOPLIN", koristio još u Asiriji u 10. st. prije n. e., i u Perziji u 16. st. prije n. e. Jan Baptista van Helmont je još u 17. st. prvi ustvrdio i dokumentirao da se BIOPLIN može dobiti prilikom procesa raspadanja organske materije. Alessandro Volta je 1776. utvrdio odnos izme?u koli?ine raspadnute materije i koli?ine BIOPLINA. Kona?no 1808. Humphry Davy utvr?uje potrebu anaerobnog raspadanja organske materije za dobivanje BIOPLINA. Prvo dokumentirano postrojenje za proizvodnju BIOPLINA izgra?eno je u koloniji leproznih bolesnika u Bombaju, Indija 1859. godine. Istraživanja na usavršavanju procesa AD (anaerobna digestija) se nastavljaju i godine 1895. u Exeteru Engleska, pale se prve plinske svjetiljke koje koriste BIOPLIN. Buswell i drugi tokom 1930. istražuju anaerobne organizme i uvjete u kojima oni razvijaju BIOPLIN. Anaerobna digestija je možda najprihvatljivija za gospodarstva koja proizvode velike koli?ine otpadne organske mase. Danas, širom svijeta postoji na desetke milijuna AD koji rade s ve?im ili manjim uspjehom, ovisno o vrsti i uvjetima rada AD-a. Neke od prednosti AD-a:
U Europi naro?ito se razvijala AD tehnologija i sistemi tokom ll. svjetskog rata kada je vladala nestašica energenata. Kasnije je taj vid energije malo zapostavljen radi relativno jeftinih fosilnih goriva, a nakon 70-tih ponovno raste interes za AD sisteme. Danas u Europi uspješno radi preko 1.000 AD ve?ih ili manjih sistema. Samo u Njema?koj je u zadnjih 5 g. postavljeno preko 250 AD sistema. Najve?e iskustvo s AD sistemima ima Danska u kojoj sada postoji i uspješno radi 18 velikih (stari podatak) centraliziranih AD sistema.
Sustav anaerobne razgradnje organske materije podrazumijeva:
Uvodni podaci o sirovini, anaerobnim digestorima, i proizvodima anaerobne digestije
Što digestor jede i kako živi?
Razliku u procesu razlaganja lako je uo?iti na tablici. Za proces AD potrebna su ve?a po?etna ulaganja u obliku izrade postrojenja koje ?e omogu?iti odvijanje digestije bez prisutnosti kisika. Razvijene su bezbrojne varijante digestora. Mali, veliki, podzemni, nadzemni, djelomi?no ukopani, okrugli pravokutni, uspravni, položeni, metalni, plasti?ni, betonski. Svi su oni izvedivi i mogu?i, ali treba se držati pravila da moraju biti prakti?ni i ne preskupi.
Postrojenja za anaerobnu digestiju Digestore se po veli?ini može podijeliti na: Mali digestori od 2 do 30 m3 - ugra?ena plivaju?a plinosprema, i skromna dodatna oprema. Srednji digestori od 30 do 80 m3 - miješanje sadržaja, odvojena plinosprema, grija?i, i ostala ?uda tehnike. Prednost je u tome da se ure?aji mogu dodavati postepeno, kako se proširuje uporaba plina. Veliki digestori preko 80 m3 - obvezna uporaba pomo?nih ure?aja, osposobljeno osoblje, velika investicija. Prije odluke o izgradnji digestora trebate si postaviti slijede?a pitanja.
Što se dobiva izgradnjom anaerobnog digestora?
Humus: Pri organskoj gnojidbi oboga?uje hranjivim tvarima površinski sloj i ?uva ga. U površinskom sloju raste bilje. Umjetna gnojiva ne sudjeluju u njegovoj zaštiti, nego nažalost, doprinose njegovoj eroziji i zaga?enju. Vrijednost gnojiva koje se dobije iz digestora je neusporedivo ve?a od umjetnih gnojiva.
Metan: Ovisno o sirovini i uvjetima digestije AD razvija izme?u 50 i 70% metana u bioplinu, idealnog za korištenje u ruralnim prostorima kao pogon stacionarnih motora, proizvodnju struje, grijanje, osvjetljenje i.t.d.
Razli?ite sirovine proizvode i razli?ite postotke metana u bioplinu
Sumporovodik: Nekoliko postotaka. Dobro ga je odvajati radi mirisa koji se pojavljuje pri izgaranju, a i šteti motorima s unutarnjim izgaranjem. U velikim sistemima se odvaja kao elementarni sumpor. Uglji?ni dioksid: Odvajati ako se želi pove?ati kalorijska vrijednost plina, ili upuštati direktno u staklenike, proizvoditi suhi led. Higijena: Kako je sva sirovina u kontroliranim uvjetima, onemogu?ena je pojava glodavaca i zaga?ivanje zemlje amonijakom.
Teorija i praksa digestije Pro?itali ste uvod i prvo poglavlje zar ne? Sad vam je jasno, da vam ništa nije jasno. Polako, korak po korak. Tu ?ete nau?iti teoriju digestije, konstrukciju digestora, postupke sa sirovinom tako da postupak možete prilagoditi vašim potrebama. Maksimalno su korišteni podaci o izgradnji koji omogu?avaju pojedincima da skoro sve instalacije i sisteme mogu izgraditi sami, osim nekoliko specifi?nih ure?aja; Areometar, termometar, lakmus papir. Ekonomi?ni AD ure?aji su male tvornice koje proizvode gorivo, gnojivo i trebaju ostvarivati profit. Ako gospodarstvo raspolaže s otprilike 20-tak krava, može se razmišljati o potpunoj energetskoj neovisnosti. To ne moraju biti samo goveda. Bitna je koli?ina i kvaliteta tvari za digestiju.
Uspješan AD sistem je samo onaj sistem koji ostvaruje prihod, stoga ne visite samo na plinu. Iskoristite sve potencijale AD-a.
Što ?ete više koristiti proizvode AD-a, to ?e vaš sistem biti uspješniji - naravno na vaše zadovoljstvo, i susjedovu zavist.
Zašto je ovaj tekst tako dug i opširan? Anaerobna digestija nije obi?no nabacivanje gnoja u neku rupu, i kako bog da.
TEHNOLOGIJA PROIZVODNJE BIOPLINA Svaka tehnologija ima svoju cijenu. Konstrukcija, održavanje, nove tehnike. Postavlja se pitanje zaga?ivanja okoliša, ekonomi?nosti, kvalitete dobivenog gnojiva, kvalitete plina, sanitarnih uvjeta itd.
BIOLOGIJA BIOPLINA - vratimo se u prapovijest. Razumijevanje procesa anaerobne razgradnje organske materije pri kojem se dobiva gorivi plin i gnojivo kao glavni produkti tog procesa je vrlo važno jer ?e tek makar i djelomi?no poznavanje tog procesa omogu?iti pravilnu konstrukciju i vo?enje AD-a. Prije mnogo milijuna godina Zemljina atmosfera se uglavnom sastojala od: Uglji?nog dioksida, metana, kisika u tragovima i vodene pare. Svi živu?i organizmi i život tog doba bili su anaerobni i nisu trebali kisik za život. Gdje je bio kisik? u Željeznom oksidu, uglji?nom dioksidu, vodikovom oksidu H2O. U idu?ih nekoliko milijuna godina, i pod uticajem sretnih okolnosti, Kisik se po?eo osloba?ati i omogu?io život koji danas poznajemo. Kako to da ima toliko kisika u Zemljinoj atmosferi? Od zelenih biljaka, i njihovog procesa fotosinteze.
Na vrhu je naravno bioplin, zatim kora - gnjusna stvar s kojom ?ete koji puta ratovati. Slijede?a postaja je aktivni mulj. To je blagovaona za naše metanske bakterije. U prizemlju je stvar zvana prera?eni mulj. Podrum ko i svaki podrum. Pogledajte si vaš. Sve i svašta što ste u njega nabacali. Tako i ovdje. Talog. Sva ne?ist mineralnog porijekla kojoj ste dozvolili da se prošverca u digestor nalazi se ovdje. Što je ima više to ?ete ?eš?e ?istiti digestor. Anaerobne procese koriste i mnoga današnja živa bi?a za održanje svoga života. Anaerobne bakterije žive u probavnom traktu mnogih životinja. Termiti, preživa?i, uglavnom sva bi?a koja se hrane hranom biljnog porijekla. Danas se anaerobne bakterije mogu prona?i uglavnom u probavnom traktu tih životinja, mo?varama i naravno u digestorima. Anaerobni metabolizam, kao unutarnji proces živih bi?a nije tako efikasan kao aerobni metabolizam. Anaerobne bakterije ne mogu tolikom brzinom razgra?ivati materiju kao aerobne. Anaerobne troše mnogo energije na proizvodnju plina. Na otvorenim kompostištima aerobne bakterije strahovitom brzinom razgra?uju tvari. Stoga se temperatura u kompostištima zna podi?i i do 70oC. Ta toplina se može sistemom cijevi koristiti za zagrijavanje digestora. Sli?na tvar ?e se u anaerobnim uvjetima raspadati relativno sporo i razvijati malo topline. Potreba za zagrijavanjem AD-a u hladnijim podru?jima. Kako AD oponaša prirodne procese i te?e relativno sporo, uo?ljiva je osjetljivost sistema i njegovo relativno lagano iskakanje iz takta. Promjene temperatura izvan optimuma, vrsta sirovine, prisutnost antibiotika, otrovi. Sve to uglavnom ne smeta aerobnoj digestiji, ali anaerobnu digestiju može usporiti pa ?ak i zaustaviti. Proces nastanka plina u AD-u odvija se u koracima. Enzimi postepeno razgra?uju složene molekule u jednostavne molekule. Proces se može usporediti s postupkom gdje grupa radnika razgra?uje složene molekule, dodaje ih drugoj grupi koja ih prera?uje u jednostavnije, i taj proces traje dok ih zadnja grupa ne pretvori u vodu (H2O), uglji?ni dioksid (CO2), sumporovodik H2S, i metan CH4. AD se može usporediti s dobro organiziranom tvornicom u kojoj svaki radnik zna svoj posao (vi ste šef), i o vama ovisi da radnici dobro obave svoj posao. Proces anaerobne digestije može se podijeliti na korake:
Sastav, priprema sirovine za digestor, i na?in punjenja digestora
Eksperimenti su pokazali da je za optimalan rad digestora potreban pravilan odnos ugljika i dušika u sirovini koja ulazi u digestor. Bez obzira može li se sirovina do digestora dopremati gravitacijskim kanalima ili na neki drugi na?in apsolutno je preporu?ljivo sirovinu "dobro pripremiti". Sjeckanje sjeckanje sjeckanje, drobljenje, mehani?ko miješanje, razrije?ivanje vodom. Taj na?in omogu?ava da sva sirovina bude fermentirana, na izlazu AD-a ne?e se pojaviti nefermentirana materija i dobiti ?e se kvalitetniji i ?iš?i humus. Dakle apsolutno je potrebno sirovinu prvo obraditi u bazenima za pripremu sirovine. Vratimo se ponovno odnosu Ugljik / Dušik. Prvi uvjet koji mora ispuniti sirovina za digestiju je proizvodnja plina. Da se to može ostvariti odnos Ugljik/Dušik se mora kretati u odre?enim granicama. S biološke to?ke gledišta digestor se može usporediti s organiziranim društvom malih životinjica koje se „prežderavaju“ i pretvaraju sirovinu u metan, uglji?ni dioksid i humus. Ugljik (u obliku ugljikohidrata) je bakterijama "kruh", a dušik (u obliku proteina) je "meso i riba". Bakterije koriste ugljik za energiju, a dušik za rast. Bakterije troše ugljik 30 puta brže nego dušik. Sli?no kao i kod ljudi. I mi koristimo 30 puta više tjestenine nego mesa. Pri tom odnosu dobit ?emo i najve?u produkciju plina. U suvišku odnosa C/N preko 60 dušik ?e biti brzo utrošen i ostat ?e neiskorišteni ugljik. To ?e usporiti proizvodnju plina. Kada je odnos C/N ispod 10, ugljik ?e biti brzo utrošen, digestija ?e se usporiti, a višak dušika ?e biti izgubljen u obliku amonijaka koji smrdi, a ne gori. Gubitkom dušika gubi se na kvaliteti humusa. Prosje?ni odnos C/N u izmetu pojedinih organizama
Ova tablica ?e vam biti od velike koristi pri spravljanju sirovine za vaš AD, stoga je nemojte zanemariti. Uglavnom treba težiti odnosu C/N 30 - taj odnos omogu?ava najbolju digestiju. Donja granica odnosa C/N bi trebala biti 15. Naravno da to u velikoj ve?ini slu?ajeva nije mogu?e, ali je dobro poznavati tu vrijednost i nastojati je posti?i. Kao najgrublji pokazatelj ispravnog rada vašeg AD-a treba biti slijede?e. Ako vaš AD proizvodi kroz 24 sata približno 1 m3 plina, po m3 svoje zapremine, stvar je OK. To je karakteristika negrijanog AD-a po toplom vremenu. Kada uvedete grijanje, podi?i ?ete proizvodnju plina na približno 2 m3 plina. Za eventualnu korekciju pH u AD-u koristiti hidrauli?no vapno. To se treba obaviti vrlo pažljivo. Dodati 02–03 grama vapna razmu?enog u vodi, na litru pripremljene sirovine. pH mora biti izme?u 7 i 8. Provjera lakmus papirom.
Problemi koje može stvoriti neodgovaraju?i pH u AD-u.
Tako?er, problemi mogu nastati u slu?aju lije?enja životinja (vrijedi i za ljude), naro?ito antibioticima, te još nekim lijekovima. Pitajte veterinara kada vam lije?i životinje. Ne koristite niti izmet niti urin. Možete si napraviti takvo s....e da ?e vam pomo?i jedino detaljno pražnjenje i još detaljnije pranje i dezinficiranje kompletnog digestora. Ima nekih škola koje tuma?e da antibiotici nakon što svoje odrade, mogu pomo?i produkciju plina, ali ja se ne bih s time igrao. Lijepo molim da ne pomišljate na korištenje vode od strojeva za pranje koji koriste deterdžente u bilo kojem obliku, boji i koli?ini. Vrlo nepovoljno djeluju i sapuni koje koristi ?ovjek za pranje. Najbolje bi bilo kada bi se što se ?ovjeka ti?e, koristio samo otpad iz klozeta, s tim da uvedete bide. Dakle, ne koristiti toalet papir. Jelovnik digestora Po 1 m3
*ovisi o koli?ini vode u izmetu. ** Novinski papir prvo namo?iti, pa osušiti. Tada se lagano da sjeckati. Niti ti podaci nisu Sveto Pismo. C/N zna varirati jer to najviše ovisi o vrsti hrane koju organizam konzumira, i koli?ini koja je upotrijebljena. Pa, na kraju, ne mjeri se to apotekarskom vagom. Kineska iskustva pokazuju da ukoliko se koristi i humani izmet, najbolji rezultati se postižu miješanjem 10% humanog, 30% životinjskog, 10% biljne mase, i 50% vode.
OVAJ DIO OBVEZNO PRO?ITAJTE VRLO VRLO VRLO važni podaci za pripremu sirovine. Organski otpad (životinjski, ljudski, biljni) ulazi u digestor pomiješan sa vodom. Preporu?ljivo je koristiti filtriranu vodu iz lagune za filtraciju da vam sa AD ne pretvori u velikog potroša?a vode. Koliko sirovine (izmet, bilje i voda) u koju veli?inu digestora. Svježi biljni i životinjski otpad ve? sadrži neku koli?inu vode. Tako je na primjer svježi svinjski izmet trostruko teži nego osušen. Razli?iti otpad sadržava razli?ite postotke vlage. Gove?i sadržava više vlage nego svinjski. Izmet peradi manje od svinjskoga, itd.
Kako stojimo sa svinjama i digestorom?
Upotrebljavati ?istu ili filtriranu vodu iz digestora. Vrijedi za sve sirovine. Pri korištenju bilja potrebno je pove?avati koli?inu teku?ine. Osnovno je pravilo: ŠTO NEKA TVAR SADRŽAVA MANJE VODE, TO JE VIŠE TREBA DODATI. Sirovina pri ulazu u digestor mora imati izgled "tankog" vodenog mulja. Koliko je sirovine ušlo u digestor, toliko efluenta mora i iza?i. Da se uzgajiva? krava ne osjeti ošte?enim, evo i te ra?unice. Svaka od vaših 25 kvalitetnih muznih krava, a vaše su naravno takve, dnevno u prosjeku izbaci 9 kg izmeta, a pošto izmet krave sadrži ve?i postotak vode, razrije?ujemo ga u odnosu 1 : 1. Zna?i, ra?unica vam je: 25 kravica x 9 kg izmeta = 225 kg izmeta + 225 litara vode = 450 litara sirovine za digestor. Pomo?u te ra?unice možete orijentaciono izra?unati i potrebnu zapreminu vašeg AD-a. Kako je ciljano zadržavanje (retencija) sirovine u AD-u 40 dana, to onu dobivenu vrijednost od 450 pomnožite s 40 dana i vaš AD ?e biti mrcina od 18 m3. Zaokružite na barem 20 m3.
Bomeometar Za pripremu sirovine i kontrolu njene gusto?e vrlo je prakti?no koristiti bomeometar. Pokušajte prona?i instrument s opsegom skale 1,00-1,40 - to je od 0-40 po Bomeu. Ukoliko mjerenje uzorka pokaže vrijednost 1,10-1,34, to je 12,5-36,5 po Bomeu što je izme?u 8 i 10 % krutih tvari u sirovini. Pri tom mjerenju (pazite na ve?e krute sastojke koji vam mogu poremetiti mjerenja) opet koristite tri uzorka, dobivene vrijednosti zbrojite i podijelite s tri što daje najvjerojatniju gusto?u sirovine. Doziranje sirovine, rezime Pravilnim doziranjem ?ete dobiti više plina, više kvalitetnog gnojiva, smanjiti mogu?nost zaraze. Treba uvažiti ?injenicu da gove?i izmet sadrži više vode od svinjskoga, a kokošji manje od svinjskoga. Prilikom ra?unice za doziranje ra?unajte s tim da sirovina mora provesti 40 dana u AD-u. Dakle dnevni obrok mora biti 1/40 zapremine AD-a. Taj podatak vam je alfa i omega rada s AD-om. Stvar se može izraziti i druga?ije. Ako je dnevni obrok 10 kg svježeg svinjskoga izmeta, tada treba u njega umiješati do 15 litara vode po m3 AD-a, i to?ka. Jednu je stvar dobro kontrolirati. Kada ste sirovinu usuli u AD, proše?ite do izlaznog bazena i prekontrolirajte je li toliko i izašlo u taj bazen, a tada digestat ispustite u lagunu za aeraciju. KOLI?INA IZIŠLOG DIGESTATA MORA BITI JEDNAKA KOLI?INI SIROVINE KOJU STE UPUSTILI U DIGESTOR. Mogu?i problemi i rješenja pri radu s digestorom Naro?ito kod sakupljanja izmeta i urina u peradarnicima. Jedno od rješenja ako nisu na stelji nego u gajbama, prostrti ispod gajbi liš?e, travu. Tu masu u odre?enim intervalima ?istiti, primijeniti (djelomi?no kompostiranje) i upuštati u digestor. Sirovina biljnog porijekla U svrhu pove?anja proizvodnje plina i omogu?ivanja pravilne digestije te sirovine, sva biljna masa mora biti podvrgnuta djelomi?nom kompostiranju. Proces djelomi?nog kompostiranja traje 7-10 dana, ovisno o temperaturi okoliša. Kroz to vrijeme aerobne bakterije ?e pripremiti biljnu sirovinu za anaerobni proces. Ako se ne provede kompostiranje sva biljna masa ?e isplivati na površinu i zaustaviti proces digestije. Nekompostirana biljna masa pluta na vodi. Proces kompostiranja razlaže voštanu ovojnicu i vlaknaste tvari biljke. Što ?e bilje biti sitnije sjeckano, drobljeno, to ?e proces kompostiranja biti brži i dobiti ?e se više plina. Za ubrzanje kompostiranja može se pregledati neki poljoprivredni priru?nik. Masi se dodaje hidratno vapno ili enzimi za fermentaciju (kvasac). Prednost kompostiranja je i u tome da snizuje odnos ugljik/dušik u biljkama. Taj se odnos obi?no kre?e od 60:1 - 100:1. Nakon tjedan dana odnos pada na 16:1 - 21:1, što je mnogo bliže idealnom okolišu u digestoru. JOŠ JEDNOM TREBA NAGLASITI: SIROVINA DODANA DIGESTORU, NE SMIJE BITI LAKŠA OD VODE. Na površini ?e nastati kora, koja ?e ometati pravilnu digestiju i isplinjavanje. Hrana za stoku treba biti što sitnije isjeckana, samljevena. Ma radite s njom što ho?ete samo da bude što sitnija. Stelju za stoku tako?er što sitnije isjeckati i kompostirati prije miješanja s fekalijama. Izmetu preživa?a: goveda, ovce, koze, niukom slu?aju ne dozvoliti da se osuši. Što god poslije radili ono ne?e apsorbirati vodu nego ?e plutati na površini i ometati proces. Dakle, tu vrstu izmeta održavati vlažnom do ulaska u digestor. Što više koristiti izmet preživa?a. Dapa?e, on mnogo efikasnije razlaže tvari u digestoru. Razli?ite biljke, stupanj isjeckanosti bilja i razli?ita godišnja doba zahtijevaju i razli?ite periode kompostiranja. Za toplog vremena iznad 20oC treba 7-10 dana, a za hladnog vremena ne ispod 10 - 15 dana. Kod sakupljanja sirovine nastojati pokupiti što manje ne?isto?e koja ne fermentira. Posebno za uzgajiva?e svinja: Ako se „na nesre?u“ bavite samo svinjama, obvezno morate dodavati izmetu što sitnije nasjeckanu, samljevenu, zdrobljenu i najvažnije djelomice kompostiranu biljnu masu. Radite s njom što god vam padne napamet samo da ne ispliva na površinu AD-a. Žetveni ostaci, liš?e, uglavnom suha tvar, zahtijevaju duže kompostiranje od svježe zelene mase. I pri kraju ovog poglavlja ekvivalenti koli?ine izmeta pojedinih životinja. Koli?ina izmeta. 25 junica, = 17 mlije?nih krava, =183 svinje, =23 konja, =44000 pili?a. DA PONOVIMO. SIROVINE ZA DIGESTOR SU: Sve vrste gnoja, klaoni?arski otpad (osim kostiju, masno?e i dlaka), žetveni ostaci, rije?ni i ribnja?arski korov, te svi ostali biljni ostaci. Tako?er otpad prehrambene industrije, restorana, i otpad od fermentacije u prehrambenoj industriji. Izuzeci: Jedini izuzetak je priprema sirovine za šaržni AD. Pri radu tog AD-a pretežno se koristi biljna masa, kod koje je vrlo velik odnos C/N. Takvoj (biljnoj) sirovini se mora (nakon kompostiranja) dodati i nešto hrane u obliku izmeta životinja. Ti šaržni AD-i su vrlo profitabilni pošto proizvode i do sedam puta više plina u odnosu na AD koji koristi pretežno izmet životinja. Šaržne digestore je jednostavnije napraviti, jer su tehni?ki manje zahtjevni. S druge strane šaržni AD-i zahtijevaju više fizi?kog rada u pripremi sirovine.
S time bismo završili uvodni dio. No budite uvjereni. Posjetit ?ete ga dosta ?esto. Koji puta i u panici.
Možete krenuti dalje. (Uskoro!) |
Zadnje vijesti