Wybór odpowiedniego substratu do mikrobiogazowni może wpłynąć na efektywność produkcji biogazu. Ważne jest, by zastanowić się, które z nich są najbardziej korzystne.
W niniejszym artykule przyjrzymy się różnym rodzajom substratów stosowanych w mikrobiogazowniach rolniczych, omówimy ich zalety i wady oraz wskażemy, które z nich najlepiej sprawdzają się w praktyce.
Kluczowe wnioski
- Wybór substratu wpływa bezpośrednio na wydajność produkcji biogazu.
- Odchody zwierzęce, odpady roślinne czy spożywcze to najczęstsze substraty.
- Dostępność substratu w pobliżu instalacji obniża koszty transportu.
- Substraty o wysokiej zawartości suchej masy organicznej zapewniają lepszą fermentację.
- Zrównoważone gospodarowanie odpadami wspiera ochronę środowiska.
Czym jest substrat do mikrobiogazwoni rolniczej?
Substrat to materiał organiczny wykorzystywany jako surowiec w procesie fermentacji beztlenowej w biogazowniach. Może pochodzić z różnych źródeł, takich jak odpady rolnicze, spożywcze czy zwierzęce. Substrat dostarcza mikroorganizmom niezbędnych składników do produkcji biogazu, głównie metanu, który jest następnie używany do wytwarzania energii.
Rodzaje substratów wykorzystywanych w mikrobiogazowniach rolniczych
W mikrobiogazowniach o mocy do 50 kW stosuje się różnorodne substraty, natomiast często preferowane są substraty płynne. ze względu na to, że można je łatwo pompować i mieszać, co ułatwia ich obsługę w małych instalacjach. Płynne substraty zapewniają bardziej jednorodne warunki fermentacji, co może prowadzić do bardziej stabilnej produkcji biogazu.
Mimo że substraty płynne są preferowane, możliwe jest również stosowanie półpłynnych lub stałych substratów w mikrobiogazowniach, ale może to wymagać dodatkowego wyposażenia do rozdrabniania i mieszania materiałów stałych, aby ułatwić ich fermentację. Ważne jest jednak, aby zapewnić odpowiednią konsystencję wsadu, aby zapobiec problemom technicznym i zapewnić efektywne działanie instalacji.
Oto główne rodzaje substratów:
- Gnojowica zwierzęca: Gnojowica bydlęca, trzody chlewnej, drobiu i innych zwierząt hodowlanych jest powszechnie stosowana ze względu na jej wysoką zawartość materii organicznej i dostępność.
- Odpady z przemysłu rolno-spożywczego: Woda z mycia warzyw, odpady z produkcji serów, serwatka, odpady z przetwórstwa owoców i warzyw oraz inne płynne i półpłynne resztki pochodzenia roślinnego.
- Odpady kuchenne i organiczne: Resztki jedzenia, tłuszcze, oleje oraz inne organiczne odpady kuchenne, które są łatwo dostępne i bogate w substancje organiczne.
- Kiszonki roślinne: Kiszonki z kukurydzy, trawy czy innych roślin energetycznych, które mogą być dodawane jako uzupełnienie dla podstawowych substratów.
- Obornik i frakcje stałe z obornika: Obornik oraz jego frakcje stałe, które mogą być przetwarzane i mieszane z gnojowicą lub innymi substratami płynnymi.
- Rośliny energetyczne: Specjalnie uprawiane rośliny, takie jak kukurydza, trawa czy inne rośliny energetyczne, które są przetwarzane w mikrobiogazowniach.
Te różnorodne substraty pozwalają na elastyczność w zarządzaniu mikrobiogazownią i optymalizację produkcji biogazu w zależności od dostępności surowców.
Najbardziej polecany substrat do mikrobiogazowni
Gnojowica bydlęca i trzody chlewnej jest najbardziej polecanym substratem do mikrobiogazowni do 50 kW ze względu na jej powszechną dostępność i ciągłość dostaw w gospodarstwach rolnych. Posiada wysoką zawartość materii organicznej oraz optymalny stosunek węgla do azotu, co sprzyja efektywnej fermentacji i produkcji biogazu. Ponadto, jako substrat płynny, gnojowica jest łatwa do transportu, przechowywania i mieszania, co ułatwia operacje biogazowni i minimalizuje ryzyko problemów technicznych. Dodatkowo, poferment można wykorzystać jako wartościowy nawóz organiczny, wspierając zrównoważone rolnictwo.
Pełna lista substratów, określona w liście opublikowanej przez Ministerstwo Rolnictwa i Rozwoju Wsi w ustawie z dnia 13 lipca 2023r. o ułatwieniach w przygotowaniu i realizacji inwestycji w zakresie biogazowni rolniczych, a także ich funkcjonowaniu dostępna jest pod adresem: lista substratów.
Kryteria wyboru optymalnych substratów dla mikrobiogazowni
Dobór substratów do mikrobiogazowni do 50 kW zależy od kilku kluczowych kryteriów, które zapewniają efektywną i stabilną produkcję biogazu. Oto najważniejsze kryteria:
- Dostępność substratu: Substrat powinien być łatwo dostępny przez cały rok. Lokalne źródła, takie jak gnojowica z hodowli zwierząt, odpady rolnicze czy odpady spożywcze, są preferowane ze względu na mniejsze koszty transportu.
- Zawartość materii organicznej: Substraty o wysokiej zawartości materii organicznej są bardziej efektywne w produkcji biogazu. Im więcej materii organicznej, tym więcej biogazu można uzyskać.
- Stosunek węgla do azotu (C:N): Optymalny stosunek C:N (około 20-30:1) jest kluczowy dla efektywnej fermentacji. Zbyt niski stosunek może prowadzić do nadmiaru amoniaku, który hamuje proces, natomiast zbyt wysoki stosunek może ograniczać produkcję biogazu.
- Konsystencja i jednorodność: Substraty płynne i półpłynne są preferowane, ponieważ łatwiej się je przetwarza, transportuje i miesza w mikrobiogazowni. Jednorodne substraty zapewniają stabilny proces fermentacji.
- Zawartość substancji toksycznych: Substraty powinny być wolne od substancji toksycznych i inhibitorów, które mogą zakłócać proces fermentacji i zmniejszać wydajność biogazu.
- Wartość odżywcza: Substraty powinny zawierać odpowiednią ilość składników odżywczych potrzebnych dla mikroorganizmów fermentacyjnych, takich jak mikroelementy i witaminy.
- Koszty: Koszt zakupu, transportu i przetwarzania substratów jest kluczowy dla ekonomicznej opłacalności mikrobiogazowni. Preferowane są substraty, które są tanie lub dostępne jako odpady z innych procesów produkcyjnych.
- Potencjał metanowy: Substraty powinny mieć wysoki potencjał metanowy, czyli zdolność do produkcji dużych ilości metanu podczas fermentacji.
- Przestrzeganie przepisów i regulacji: Substraty muszą być zgodne z lokalnymi przepisami i regulacjami dotyczącymi ochrony środowiska, transportu i przetwarzania odpadów.
Uwzględniając te kryteria, mikrobiogazownie mogą optymalizować dobór substratów, aby zapewnić maksymalną wydajność biogazu, stabilność procesu i ekonomiczną opłacalność.
Wpływ rodzaju substratów na parametry produkowanego biogazu
Uzyskanie wysokiego poziomu metanu zależy od jakości surowców. Rodzaj substratów używanych w biogazowni ma kluczowy wpływ na parametry produkowanego biogazu. Substraty bogate w łatwo fermentowalne węglowodany, takie jak odpady rolnicze (np. kiszonka z kukurydzy), często prowadzą do wyższej produkcji biogazu oraz wyższej zawartości metanu. Z kolei substraty zawierające dużo tłuszczów, jak odpady spożywcze, mogą również zwiększyć wydajność biogazu, ale wymagają dokładniejszego monitorowania procesu fermentacji, aby uniknąć zakłóceń. Substraty z wysoką zawartością celulozy, jak słoma czy obornik, fermentują wolniej i mogą wymagać wstępnej obróbki w celu optymalizacji produkcji biogazu. Ogólnie rzecz biorąc, mieszanka różnych substratów może zapewnić bardziej stabilny proces fermentacji i zrównoważoną produkcję biogazu o wysokiej jakości.
Wniosek
Substraty stosowane w biogazowniach, takie jak odchody zwierzęce, resztki roślinne, odpady spożywcze i przemysłowe, mają kluczowy wpływ na efektywność produkcji biogazu. Każda grupa substratów ma swoje specyficzne zalety i wady, wpływające na wydajność i zarządzanie procesem fermentacji. Optymalny dobór substratów zależy od lokalnych warunków, dostępności surowców oraz technologii biogazowni.