Produkty anaerobní digesce

Produktem anaerobní digesce je vyhnilý kal s obsahem zbylých, nerozložených organických látek, anorganický podíl a kalová voda. Pro další využití se musí kal odvodnit na co nejvyšší obsah sušiny. Z uvedené závislosti odvodňování vyplývá, že intenzifikace anaerobních procesů má za cíl dosáhnout co nejvyšší transformace organických látek do bioplynu a tak snížit na minimum obsah organických látek ve vyhnilém kalu.

Digestát je tuhý fermentovaný zbytek z provozu bioplynové stanice. Ačkoliv se může zdát, že jde o organické hnojivo, které obsahuje snadno přístupné rostlinné živiny a relativně vysoký poměr C:N, jsou v digestátu příměsi, které se v půdě rozkládají delší dobu. Digestát je odpad z nějž byly při výrobě methanu spotřebovány organické složky pro efektivní výrobu methanu.

Fermentační zbytek ze stabilizačních fermentorů na kalových hospodářstvích ČOV je nazýván čistírenský kal a podmínky jeho aplikace na půdu je dána legislativními předpisy.

Po separaci digestátu vzniká fugát, což je oddělená kapalná část digestátu a separát, který představuje tuhou část digestátu.

Fugát:

Separát:

V případě, že je obsah organických látek v kalu 70 %, ve 100 kg surového kalu je 70 kg organických látek a 30 kg anorganických látek. Při anaerobní stabilizaci se transformuje do bioplynu cca 50 % z původního obsahu. Je to tedy 35 kg organických látek. Ve vyhnilém kalu pak zůstává 35 kg organických a 30 kg anorganických látek. Obsah organických látek ve vyhnilém kalu je pak 53 %.

Bioplyn

Bioplyn, jako velmi hodnotné energetické médium, je vhodný použít vždy jen vysoce efektivní technologií. Tou je zejména výroba elektrické energie a tepla v kogenerační jednotce, ale je zde i možnost čištění bioplynu na úroveň zemního plynu. Tento plyn, který můžeme nazývat „biomethanem“ je pak možno dále používat stejnými způsoby jako zemní plyn pro distribuci v běžném plynovém potrubí nebo jako stlačený plyn CNG, např. pro pohon zemědělských strojů a vozidel.

Vlastnosti bioplynu

Výhřevnost bioplynu významně ovlivňuje pouze obsah methanu (CH₄), který závisí především na složení vsázky a technologických parametrech bioplynové stanice. Problémovou složkou bioplynu je naopak sulfan (H₂S), jenž je při spalování příčinou tvorby kyseliny sírové (H₂SO₄), která při kondenzaci ze spalin způsobuje korozi. Proto se musí sulfan při vyšší koncentraci z bioplynu odstraňovat. K tomu účelu se nejčastěji používá chemická adsorpce H₂S do pevné látky (FeO, Fe₂O₃), nebo biologická metoda využívající sirných bakterií, které v aerobním prostředí oxidují H₂S na elementární síru a sírany v závislosti na teplotě a pH.

Využití bioplynu

Bioplyn lze využít například při přímém spalování a ohřevu teplonosného média, při výrobě elektrické energie a ohřevu teplonosného média - kogenerace, výrobě elektrické energie, tepla, chladu - trigenerace. Dále nachází využití jako palivo pro pohon energetických mobilních prostředků a při neenergetickém využití, př. chemická výroba sekundárních produktů z bioplynu.

Kogenerace je nejrozšířenější způsob využití bioplynu. Vyrábí se při ní teplo a elektrická energie, přičemž elektrické energie je asi 1/3. Jedná se tedy o kombinovanou výrobu energie. Část tepla se využívá k vytápění fermentoru, část se využívá k tepelné úpravě hygienicky závadných vstupních materiálů. V kogenerační jednotce je spalovací motor poháněný bioplynem.

Trigenerace je perspektivní metoda způsobu využití bioplynu. Kogenerační jednotka je při trigeneraci vybavená adsorpčním tepelným konventorem, který vyrábí chlad. Bioplyn musí být odsířen a zbaven mechanických nečistot aby mohl být využit pro pohon mobilních energetických prostředků. Dále musí být energeticky zhodnocen tak, aby byl obsah methanu 90 % a výše.

Energie z bioplynu

Z původního množství bioplynu lze vyrobit asi 1/3 elektrické energie. Zbylé 2/3 jsou v podobě energie tepelné. Z 1 t komunálního bioodpadu lze získat 100 m³ bioplynu obsahujícího 65 % methanu. Kogeneračním zpracováním methanu je možno získat z 1 t bioodpadu 198 kWh elektrické energie a 348 kWh tepla. Vlastní spotřeba energie zařízení na 1 t bioplynu je 48 kWh elektrické energie hlavně na míchání, čerpání, odvodňování a 48 kWh tepla na ohřev fermentoru. Zpracováním 1 tuny bioodpadu lze prodat nebo využít 150 kWh elektrické energie a 300 kWh tepla. 1/3 tepla unikne v podobě tepelných ztrát. Zařízení jsou budována s roční kapacitou zpracování 5 - 30 tis. t bioodpadu.

Distribuce tepla ve sklenících:

Biologicky stabilizovaný substrát

Vlastnosti biologicky stabilizovaného substrátu závisí především na druhu zpracovávaných materiálů. Využití substrátu je rozděleno na využití přímou nebo nepřímou metodou.

Přímá aplikace substrátu je nejjednodušší způsob využití stabilizovaného substrátu s vysokým hnojícím účinkem. Substrát je odvezen na zemědělskou půdu, kde se přímo aplikuje. V porovnání s přímou aplikací surového materiálu (např. prasečí kejdy) má anaerobně fermentovaný substrát spoustu výhod: je homogenizovaný a biologicky stabilizovaný, má zvýšenou využitelnost živin a sníženou vyplavitelnost, snížený obsahu patogenů, semen plevelů a zápachu. Pro

Nepřímé využití stabilizovaného substrátu zahrnuje další z možností, jak využít stabilizovaný substrát. Lze odseparovat tuhou složku od tekuté pomocí lisování v kalolisu, sedimentací či odstřeďováním. Takováto tuhá frakce s vysokým obsahem organické hmoty je vhodná k aerobní stabilizaci, jako je například kompostování. Vznikne tak kvalitní hnojivo. Je možno tuhou frakci též ještě více slisovat a udělat z ní brikety sloužící jako biopalivo.

Prodej kompostu či biopaliva vzniklého v předešlém odstavci musí pokrýt náklady na nutnou transformaci biozplyňovaného substrátu. Tekutá frakce, která zbyla a má vyšší obsah živin, může být aplikována na pole jako hnojivo. Jestliže pro ni není místo, lze jí aerobně upravit jako odpadní vodu a dočistit. Takto upravená voda, aerobně stabilizovaná, může být vypuštěna do vodoteče. Dočišťovat vodu takto je však ekonomicky nevýhodné.