Konkurence mezi potravinářským a energetickým uplatněním zemědělských komodit nutí majitele bioplynových stanic zvyšovat efektivitu. Klíčem je zvýšení tvorby bioplynu a snížení energetické náročnosti provozu. Jednou z cest je aplikace hydrolytických enzymů.
Rostlinné vstupní suroviny do bioplynové stanice jsou z větší části založeny na bázi nerozpustných polysacharidů, především vlákniny. Vláknina je tvořena hlavně celulózou, lignocelulózou a jejich deriváty. Její efektivní využití do značné míry závisí na rozštěpení na jednodušší látky. Štěpení probíhá za pomocí enzymů v procesu hydrolýzy. Enzymy jsou biologické katalyzátory, které urychlují biochemické reakce, aniž by do nich vstoupily.
Použití externích enzymů
Uvnitř fermentoru bioplynové stanice (BPS) jsou polysacharidy hydrolyticky štěpeny pomocí enzymů mikroorganizmů přítomných ve vstupních surovinách. Tento proces je ale dosti pomalý, neboť k hydrolytické reakci dochází jen na povrchu bakteriální stěny mikroorganismů.
Štěpení lze urychlit přídavkem externě produkovaných enzymů, které rozšíří hydrolýzu do celého objemu fermentoru. Provozovatel BPS tím získá možnost lépe využít polysacharidy v procesu tvorby bioplynu a zvýšit jeho produkci při zachování objemu vstupů. Nebo naopak: při stejné produkci bioplynu snížit objem vstupních surovin. Doprovodným efektem je výrazné snížení viskozity digestátu, které dokládá účinnou degradaci vstupních surovin již v primárním fermentoru. Tento efekt se projeví nižším zatížením čerpadel a míchadel. Tím se podstatně zvyšují možnosti zpracování travních senáží, siláží z obilovin, slámy a slamnatého hnoje.
V průmyslu jsou již mnoho let úspěšně využívány různé druhy hydrolytických enzymů. S některými byly v Německu provedeny laboratorní testy k posouzení jejich využitelnosti i při výrobě bioplynu. Na podkladě výsledků byl k provozním testům vybrán také komplex enzymů s označením MethaPlus® L 100. Je to směs enzymů vyráběná chemickým koncernem DSM přímo pro použití v procesu anaerobní digesce.
Pokusy proběhly ve 30 bioplynových stanicích a byly při nich detailně sledovány a zpracovány všechny procesní údaje. Hodnoty navýšení produkce bioplynu se pohybovaly v rozmezí 4–35 %, v průměru 19 %. Kromě toho byly pozorovány další pozitivní efekty, především již zmiňované snížení viskozity obsahu fermentorů, vyšší biologická stabilita procesu, a omezení či odbourání tvorby plovoucích vrstev.
Současně byla vyhodnocena ekonomická stránka provozních pokusů: Bylo zjištěno, že aplikace MethaPlus® L 100 je rentabilní již při navýšení produkce bioplynu o 3 %. Ekonomický přínos tak byl zaznamenán ve všech sledovaných BPS.
Na českém trhu
Dodavatelem enzymatického komplexu MethaPlus® L 100 v České republice je od roku 2008 společnost NovaEnergo, s. r. o. Firma zajišťuje bioplynovým stanicím nejen dodávky přípravků kvalifikované chemie, ale zajišťuje i servis pravidelných chemických analýz. Součástí dodávky přípravku je ale také dlouhodobé a hloubkové hodnocení provozu BPS, a to nejen v souvislosti s účinkem enzymů. A výsledky dokazují, že předpokládané přínosy jsou reálné. Například jeden z odběratelů, provozovatel BPS v okrese Hodonín, aplikuje přípravek od února
S obchodním ředitelem NovaEnergo Ing. Janem Štambaským, Ph.D., jsme navštívili dvě zemědělské BPS nedaleko Českého Krumlova, jejichž majitelé začali enzymatický komplex aplikovat počátkem tohoto roku. Podniky leží v náročných podhorských oblastech, kde není možno spoléhat na silážní kukuřici jako dominantní surovinu pro BPS a je třeba ji částečně nahradit travní hmotou a odpady z živočišné výroby. To přináší větší nároky na provoz.
Obchodní společnost
Našim prvním cílem byla BPS Chabičovice, která patří společnosti Zemos Zubčice, spol. s r. o. Bioplynovou stanice s výkonem 1000 kW uvedli do provozu počátkem roku 2011. Technologie byla vybrána s ohledem na potřebu využít jako vstup i travní senáž a slamnatý hnůj od dojnic. Volba padla na technologii agriKomp.
Bioplynka má dva fermentory, dva dofermentory a sklad digestátu. Míchání se provádí pádlovými míchadly. Substráty jsou naváženy nakladačem se zabudovanou provozní váhou. To umožňuje denně sledovat množství každé suroviny. Měsíčně se pak vyhodnocuje účinnost jednotlivých substrátů. Když v roce 2011 přišla od firmy NovaEnergo nabídka jak zlepšit efektivitu produkce aplikací přípravku MethaPlus L 100, rozhodli se jí využít.
NovaEnergo zde v období květen až říjen 2011 provedla nejprve podrobný rozbor provozu a surovin a určila denní dávka přípravku na
Provozní aplikace byla zahájena v prosinci 2011. Složení vstupů se od zkušebního provozu zpočátku příliš nelišilo. Postupně se ale zvyšoval objem senáže na úkor kukuřice. Již první vyhodnocení za období leden až únor 2012 ukázalo nárůst specifické produkce energie o 9,5 % (tabulka 3). To odpovídá nárůstu až 15,3 % ve srovnání s testovacím obdobím květen/říjen
Ředitel společnosti Zemos Zubčice Ing. Josef Opekar hodnotí situace opatrně: „V lednu se oproti prosinci zvýšila výroba bioplynu asi o 13,5 %, podobný výsledek byl i v březnu. V jiných měsících však přínos nebyl tak významný. Důvodem mohl být pomalý přechod na účinnou koncentraci přípravku, negativní vliv asi měla i velmi nízká venkovní teplota na přelomu ledna a února. Viskozitu materiálu ve fermentorech lze posuzovat jen subjektivně, ale podle aktuální spotřeby elektřiny na míchadlech vidíme, že i při zvyšující se dávce senáže energetická náročnost nestoupá, tak jak k tomu docházelo v loňském roce. Také laboratorní výsledky běžně sledovaných ukazatelů jsou v optimálním rozmezí. Zatím je tedy možno přínos enzymatického přípravku hodnotit jako významný zejména při vyšších dávkách slamnatého hnoje a senáže. K objektivnějšímu závěru je ale nutné provést hodnocení za delší období.“
Ing.
Tab. 1 – Průměrné provozní hodnoty v BPS Chabičovice: květen až říjen 2011
|
Ukazatel |
Jednotka |
Hodnota |
|
Kukuřičná siláž |
t/den |
27,9 |
|
Průměrná sušina kukuřičné siláže |
% |
33,7 |
|
Travní senáž |
t/den |
20,2 |
|
Průměrná sušina travní senáže |
% |
29,1 |
|
Hnůj |
t/den |
19 |
|
Průměrná sušina hnoje |
% |
17,4 |
|
Celkový vstup organické sušiny |
kg/den |
17330 |
|
Průměrná produkce el. energie |
kWh/den |
23550 |
|
Průměrná specifická produkce el. energie |
kWh/tzž |
1353 |
Tab. 2 – Plánovaný efekt aplikace přípravku MethaPlus® v BPS Chabačovice
|
Ukazatel |
Jednotka |
Hodnota |
|
Průměrná specifická produkce el. energie |
kWh/tzž |
1 550 |
|
Celkový vstup organické sušiny |
kg/den |
15 069 |
Tab. 3 – Průměrné provozní hodnoty v BPS Chabičovice: leden až únor 2012
|
Ukazatel |
Jednotka |
Hodnota |
|
Kukuřičná siláž |
t/den |
30,7 |
|
Průměrná sušina kukuřiční siláže |
% |
33,7 |
|
Travní senáž |
t/den |
13,1 |
|
Průměrná sušina travní senáže |
% |
29,1 |
|
Hnůj |
t/den |
14,2 |
|
Průměrná sušina hnoje |
% |
17,4 |
|
Celkový vstup organické sušiny |
kg/den |
15 347 |
|
Průměrná produkce el. energie |
kWh/den |
23 704 |
|
Průměrná specifická produkce el. energie |
kWh/tzž |
1560 |
Soukromý zemědělec
První zkušenosti s aplikací přípravku sdělil i soukromý zemědělec
Nabídkové řízení a podpis smlouvy na dodávku enzymatického komplexu proběhly standardním způsobem, aplikace přípravku MethaPlus L 100 v denní dávce jednoho litru se rozeběhla letos v únoru. A jaké jsou první zkušenosti? „Na zásadní hodnocení je ještě brzy, ale již dnes mohu potvrdit, že se poměrně výrazně snížil elektrický příkon míchadel, hmota v reaktoru má lepší vzhled a lépe se míchá. Také nemusím tak často čistit zanesená čerpadla.“
Celý článek je uveřejněn v čísle 3/12 časopisu Energie 21.
Pro přidávání komentářů se musíte nejdříve přihlásit.
Dobrý den,
Mám větší množství volně loženého sena,pokud bych vám ho nabídl do bioplynky,kolik peněz by jste mi za něj nabídli?