Przez lata kiszonka z kukurydzy była jednym z najbardziej kojarzonych substratów w biogazowniach rolniczych. Nie oznacza to jednak, że mikrobiogazownia musi być oparta na kukurydzy.
Dla wielu gospodarstw znacznie ciekawszym rozwiązaniem może być wykorzystanie przede wszystkim własnych odpadów i produktów ubocznych: gnojowicy, obornika, resztek pasz, odpadów roślinnych czy substratów pochodzących z lokalnego przetwórstwa.
Kluczowe jest nie to, czy w gospodarstwie znajduje się kiszonka z kukurydzy, ale czy dostępne substraty zapewniają odpowiednią ilość materii organicznej, stabilność procesu i ekonomiczne uzasadnienie inwestycji.
Badania nad współfermentacją pokazują, że łączenie obornika z innymi substratami może poprawiać uzysk metanu w porównaniu z fermentacją samego obornika. O wyniku decydują jednak m.in. rodzaj i dawka współsubstratu, zawartość suchej i organicznej masy, obciążenie fermentora oraz warunki procesu.
Czy kukurydza jest konieczna?
Nie.
Kiszonka z kukurydzy jest atrakcyjnym substratem ze względu na stosunkowo wysoką dostępność łatwo biodegradowalnej materii organicznej. Jest jednak tylko jednym z możliwych elementów wsadu.
W gospodarstwie można analizować między innymi:
- gnojowicę bydlęcą lub świńską,
- obornik,
- pomiot drobiowy,
- resztki pasz,
- odpady warzywne i owocowe,
- pozostałości z przetwórstwa rolno-spożywczego,
- wybrane odpady roślinne,
- produkty uboczne z gospodarstwa i lokalnych zakładów.
Współfermentacja pozwala wykorzystać właściwości różnych materiałów i lepiej zbilansować wsad.
Największą zaletą mogą być własne substraty
Dla właściciela gospodarstwa bardzo istotna jest nie tylko wydajność substratu, ale również jego dostępność i koszt.
Jeżeli gospodarstwo samo produkuje gnojowicę, obornik czy inne odpady organiczne, można wykorzystać je jako podstawę systemu.
To oznacza jednocześnie:
- zagospodarowanie produktów ubocznych produkcji rolnej,
- ograniczenie kosztów ich przechowywania i zagospodarowania,
- produkcję własnej energii,
- możliwość uzyskania pofermentu,
- większą niezależność od zewnętrznych dostawców substratów.
W praktyce tani lub własny substrat może mieć dla ekonomiki inwestycji większe znaczenie niż maksymalizacja produkcji biogazu za wszelką cenę.
Gnojowica i obornik – dobry punkt wyjścia
Substraty pochodzące z produkcji zwierzęcej mają dodatkową zaletę: są dostępne regularnie.
Gnojowica może pełnić ważną funkcję w mieszance, między innymi dzięki swojej płynnej postaci i właściwościom buforującym.
Obornik natomiast zawiera dużo materii organicznej, ale jego wykorzystanie wymaga odpowiedniego przygotowania, rozdrobnienia i podawania.
Sam obornik lub sama gnojowica nie zawsze zapewnią optymalną produkcję biogazu. Właśnie dlatego często stosuje się współfermentację, czyli połączenie kilku substratów.
Analizy naukowe wskazują, że współfermentacja obornika z innymi materiałami może zwiększać uzysk metanu względem fermentacji samego obornika.
Co zamiast kiszonki z kukurydzy?
Alternatywny system może opierać się na różnych kombinacjach substratów.
Przykładowo można rozważyć:
Gnojowica + obornik + odpady roślinne
To rozwiązanie może być interesujące dla gospodarstw prowadzących produkcję zwierzęcą i jednocześnie posiadających pozostałości roślinne.
Gnojowica + obornik + odpady z przetwórstwa
W tym przypadku część substratów może pochodzić z własnej działalności lub od lokalnego partnera.
Obornik + odpady warzywne i owocowe
Materiały łatwo biodegradowalne mogą stanowić wartościowy współsubstrat, jednak ich udział trzeba odpowiednio dobrać, aby nie zaburzyć stabilności fermentacji.
Gnojowica + resztki paszowe + odpady roślinne
Takie połączenie może pozwolić na wykorzystanie produktów, które w gospodarstwie pojawiają się sezonowo.
Nie ma jednak jednej uniwersalnej receptury. Każdy wsad powinien zostać oceniony indywidualnie.
Dlaczego współfermentacja jest tak ważna?
Różne substraty mają różną zawartość suchej masy, materii organicznej, białka, tłuszczu i węglowodanów.
Dlatego ich odpowiednie połączenie może poprawić warunki prowadzenia procesu.
W literaturze jako jeden z istotnych czynników wpływających na wyniki współfermentacji wskazuje się m.in. stosunek C/N. W metaanalizie obejmującej 64 badania i 384 przypadki współfermentacji uzysk metanu był przeciętnie wyższy dla współfermentacji obornika z innymi substratami niż dla samego obornika.
Oznacza to, że zamiast szukać jednego „idealnego” substratu, często lepiej zbudować odpowiednią mieszankę.
Czy bez kukurydzy można osiągnąć wysoką produkcję biogazu?
Tak, ale trzeba pamiętać o jednej ważnej zasadzie:
brak kukurydzy nie oznacza braku konieczności odpowiedniego bilansu substratów.
Jeżeli gospodarstwo posiada wyłącznie gnojowicę o niskiej zawartości suchej masy, produkcja biogazu może być niewystarczająca dla planowanej mocy instalacji.
W takiej sytuacji rozwiązaniem może być dodanie odpowiedniego współsubstratu.
Z kolei gospodarstwo dysponujące obornikiem oraz dodatkowymi odpadami organicznymi może mieć znacznie większy potencjał niż wynikałoby to z samej ilości gnojowicy.
Badania nad alternatywnymi substratami rolniczymi pokazują, że w odpowiednich warunkach również produkty uboczne rolnictwa mogą być wartościowymi współsubstratami.
Ważna jest jakość, a nie tylko ilość substratu
Przy planowaniu mikrobiogazowni nie wystarczy powiedzieć:
„Mam 1000 ton obornika rocznie”.
Potrzebne są dokładniejsze informacje:
- jaka jest zawartość suchej masy,
- jaka jest zawartość substancji organicznych,
- jaka część materii jest biodegradowalna,
- jaka jest sezonowość dostępności,
- jak substrat będzie magazynowany,
- jakie są możliwości jego transportu i podawania.
Dopiero wtedy można określić potencjalną produkcję biogazu i dobrać odpowiednią technologię.
Nie każdy odpad nadaje się do fermentora
Brak kukurydzy nie oznacza, że do fermentora można wrzucić wszystko, co jest organiczne.
Nieodpowiednio dobrane substraty mogą powodować między innymi:
- zakwaszenie procesu,
- nadmierne pienienie,
- problemy z mieszaniem,
- przeciążenie fermentora,
- wzrost stężenia substancji hamujących,
- spadek produkcji biogazu.
Dlatego każda zmiana składu wsadu powinna być poprzedzona oceną technologiczną.
Szczególnie istotne jest stopniowe wprowadzanie nowych substratów i obserwowanie reakcji procesu.
Mniejsza mikrobiogazownia bez kukurydzy?
W przypadku mikrobiogazowni dopasowanej do gospodarstwa brak kiszonki z kukurydzy może być wręcz zaletą, jeśli instalacja zostanie zaprojektowana przede wszystkim pod własne odpady.
Rolnik nie musi wtedy budować całego systemu energetycznego wokół uprawy kukurydzy na cele energetyczne.
Zamiast tego może wykorzystać to, co już powstaje w gospodarstwie.
To szczególnie interesujące dla gospodarstw posiadających:
- produkcję zwierzęcą,
- stały strumień gnojowicy,
- obornik,
- własne odpady roślinne,
- produkty uboczne przetwórstwa.
Najpierw substraty, później moc instalacji
To zasada, którą warto zapamiętać.
Nie powinno się zaczynać od pytania:
„Czy zbudować mikrobiogazownię 20 czy 50 kW?”
Pierwsze pytanie powinno brzmieć:
„Jakimi substratami dysponuję przez cały rok i ile energii mogę z nich realnie wyprodukować?”
Dopiero na podstawie bilansu substratów można dobrać wielkość fermentora, moc kogeneratora oraz pozostałe elementy instalacji.
Takie podejście ogranicza ryzyko przewymiarowania instalacji i konieczności kupowania dużych ilości dodatkowego substratu.
Czy warto całkowicie zrezygnować z kukurydzy?
Nie ma jednej odpowiedzi.
W jednym gospodarstwie najlepszym rozwiązaniem może być system oparty na oborniku i gnojowicy. W innym korzystna może być współfermentacja z odpadami roślinnymi lub produktami ubocznymi przetwórstwa.
Kukurydza jest opcją, a nie obowiązkiem.
Najważniejsze jest stworzenie stabilnego, ekonomicznego i dostępnego przez cały rok systemu zasilania fermentora.
Podsumowanie
Mikrobiogazownia bez kiszonki kukurydzy jest możliwa. Kluczem jest odpowiedni dobór substratów i ich proporcji oraz dostosowanie instalacji do rzeczywistych warunków gospodarstwa.
Gnojowica, obornik, resztki pasz, odpady roślinne czy produkty uboczne przetwórstwa mogą tworzyć wartościowe mieszanki do fermentacji. Badania pokazują również, że odpowiednio zaplanowana współfermentacja może poprawiać uzysk metanu i stabilność procesu.
Dlatego przed podjęciem decyzji o budowie mikrobiogazowni warto przeprowadzić bilans substratów, określić ich dostępność w ciągu całego roku i dopiero na tej podstawie dobrać moc oraz technologię.
Jeżeli zastanawiasz się, czy Twoje gospodarstwo może produkować biogaz bez wykorzystania kiszonki kukurydzy, skontaktuj się z naszym zespołem. Przeanalizujemy dostępne substraty i pomożemy dobrać rozwiązanie dopasowane do rzeczywistych możliwości gospodarstwa.