Przemysł

Rosnący potencjał fermentacji beztlenowej (AD)

Rosnący potencjał fermentacji beztlenowej (AD)

Zakład fermentacji beztlenowej (AD) Bygrave Lodge w Weston Bygrave, Wielka Brytania [Źródło zdjęcia: Peter O'Connor, Flickr]

Fermentacja beztlenowa (AD) obejmuje szereg procesów, w których mikroorganizmy rozkładają materiał biodegradowalny pod nieobecność tlenu w celu zagospodarowania odpadów i / lub wytworzenia bioenergii. W naturze jest głównym źródłem metanu, co odkrył włoski naukowiec Alessandro Volta w 1776 roku.

Obecnie AD jest wykorzystywane w przemyśle uzdatniania wody do oczyszczania osadów ściekowych, a także w przemyśle odpadowym do przekształcania gazu wysypiskowego w energię. Jednak ta ostatnia aplikacja nie jest obecnie w pełni wykorzystywana, zwłaszcza biorąc pod uwagę ilość żywności marnowanej co roku przez producentów i konsumentów. Z tego powodu istnieje ogromny potencjał do wytwarzania biogazu jako formy energii odnawialnej. Może to być wykorzystywane jako paliwo, na przykład w elektrociepłowniach, lub przetwarzane na biometan, który z kolei może być stosowany jako zamiennik gazu ziemnego. Pozostały poferment można również wykorzystać produkcyjnie - jako nawóz.

W ostatnich latach recykling odpadów w połączeniu z nową technologią spowodował, że koszty kapitałowe zakładów AD spadły, w wyniku czego wiele rządów na całym świecie poważnie podchodzi obecnie do AD, w tym w Wielkiej Brytanii, Niemczech i Danii.

W Wielkiej Brytanii sektor AD, poza branżą uzdatniania wody, urósł o 622 procent, jak twierdzi Charlotte Morton, dyrektor naczelna Stowarzyszenia Anaerobic Digestion and Bioresources Association (ADBA), napisała w zeszłym roku w magazynie Biocycle. W tym samym okresie energia wytwarzana z gazów ściekowych wzrosła o jedną czwartą. Około 100 nowych zakładów AD zostało otwartych w Wielkiej Brytanii w zeszłym roku we wszystkich sektorach, w tym w uzdatnianiu wody. Oznacza to, że branża AD ma obecnie ponad 456 MW mocy elektrycznej i biometanu z 396 elektrowni w całym kraju, mniej więcej równej mocy wytwarzanej przez jedną z brytyjskich elektrowni jądrowych w Wyfli, która jest w trakcie likwidacji. . ADBA uważa, że ​​potencjał wzrostu w AD jest ogromny. Może generować ponad 80 terrawatogodzin (TWh) zielonego gazu, co odpowiada około 30% krajowego zapotrzebowania na gaz w Wielkiej Brytanii, a także generować 35 000 zielonych miejsc pracy i wnosić około 3 mld GBP (4,6 mld USD) do gospodarki Wielkiej Brytanii . Bogaty w składniki odżywcze bionawóz z przemysłu może być wart około 200 milionów funtów (309 milionów dolarów) dla brytyjskich rolników, podczas gdy AD może również pomóc w zmniejszeniu emisji gazów cieplarnianych w Wielkiej Brytanii o 2 procent.

Sam recykling odpadów spożywczych poprzez AD może wytwarzać 9,3 TWh rocznie do 2025 r. Obecnie działa ponad 91 zakładów AD zajmujących się odpadami żywnościowymi, a wiele innych ma zostać rozwiniętych. Zakłady te zazwyczaj odbierają odpady żywnościowe od producentów żywności i napojów, zakładów przetwórstwa spożywczego, obiektów hotelarskich i gastronomicznych, takich jak puby, kawiarnie, restauracje i hotele, władze lokalne (poprzez zbiórkę odpadów spożywczych z gospodarstw domowych), szkoły, uczelnie wyższe, szpitale, supermarkety i sklepy detaliczne.

Sekretarz ds. Energii Wielkiej Brytanii Amber Rudd MP formalnie otwiera fabrykę Nestle AD w Newcastle [Źródło zdjęcia: Departament Energii i Zmian Klimatu (DECC), Flickr]

Fabryki biometanu mogą wytwarzać czyste paliwo do pojazdów, a obecnie w Wielkiej Brytanii działa około 30 fabryk biometanu, a liczba brytyjskich punktów tankowania gazu dostarczających biometan podwaja się rok do roku w ciągu ostatnich trzech lat do łącznie 11 lokalizacji. Oprócz znacznego popytu ze strony operatorów flot pojazdów, Komisja Europejska (KE) w zeszłym roku opracowała nowe ramy regulacyjne, które mogą wymagać od państw członkowskich WE stworzenia publicznie dostępnych punktów tankowania co 400 kilometrów (250 mil) do końca 2025 roku.

Liczba fabryk AD w gospodarstwach rośnie, w zeszłym roku pracowało 139 zakładów. Na szczęście rolnicy coraz częściej dostrzegają zalety tej technologii jako sposobu przetwarzania obornika i gnojowicy oprócz wytwarzania energii odnawialnej.

Jednak, podobnie jak w przypadku innych sektorów energii odnawialnej, wzrost AD nastąpi tylko wtedy, gdy będzie istnieć stabilne otoczenie polityczne, w tym zapewnienie zachęt, w celu zachowania pewności i zaufania inwestorów. Jeśli chodzi o paliwo do pojazdów, Wielka Brytania ma obecnie jeszcze wiele do zrobienia, zanim będzie w stanie osiągnąć cel określony w dyrektywie w sprawie odnawialnych źródeł energii (RED) w wysokości 10% odnawialnych paliw transportowych na 2020 r. Ciągła debata na temat pośredniej zmiany użytkowania gruntów (ILUC) i ogólnego wykorzystania upraw do produkcji biopaliw utrudnia wysiłki zmierzające do osiągnięcia tego celu.

Rodzina Roe, która mieszka w pobliżu Bridgwater w Somerset, rozwinęła udany biznes od przejścia do AD. Uprawiają 158 hektarów ziemi w południowo-zachodniej Anglii, a ich rodzina zajmuje się rolnictwem od ponad 100 lat, koncentrując się głównie na uprawach uprawnych, zwłaszcza na zbożach. Kiedy pod koniec lat 90. rynek ziemniaków podupadł, przestawili się na przechowywanie produktów spożywczych, ale teraz, w obliczu rosnących kosztów energii elektrycznej, potraktowali fermentację beztlenową (AD) jako sposób na pokrycie swoich potrzeb energetycznych.

Energia elektryczna stanowiła wcześniej jedną czwartą ich nakładów, ale w 2007 roku te koszty wyglądały tak, jakby miały wzrosnąć o 72 procent w stosunku do poprzednich dwóch lat. Roe's zareagowała na to, rozwijając jedną z największych operacji AD w kraju, która obecnie wytwarza odpowiednik 9300 kilowatów energii elektrycznej i biogazu, w dużej mierze z domowej uprawy kukurydzy. W 2012 roku zwiększyły ilość energii elektrycznej eksportowanej do sieci do 2 MW, aw 2013 roku elektrociepłownia zwiększyła tę moc do 3,8 MW. W maju 2015 r. Elektrownia dostarczająca gaz do sieci zaczęła wytwarzać moc, która pozwoliła im wyprodukować 3,2 MW energii elektrycznej i 1200 metrów sześciennych gazu, zużywając rocznie 60 000 - 65 000 ton odpadów spożywczych. Wielu lokalnych rolników zgodziło się dostarczać rośliny bioenergetyczne, takie jak kukurydza i buraki.

Fermentator kiszonki kukurydzy w pobliżu Neumunster, Niemcy [Źródło zdjęcia: Wikipedia Commons]

Stosowanie buraków pomaga zmniejszyć ilość odpadów, podczas gdy kukurydza może prowadzić do włóknistych odpadów mieszanych powstających w wyniku zmieszania skrawków plastikowych opakowań żywności z niestrawnym materiałem kukurydzy. Jest to bardzo trudne do recyklingu i zwykle jest wysyłane na wysypisko. Ponadto buraki mogą wytworzyć 30 ton biogazu na akr, w porównaniu do zaledwie 16–18 ton na akr w przypadku kukurydzy. Odmiany buraków energetycznych, takie jak KWS Gerty i Linova, mogą generować jedne z najwyższych plonów biomasy na akr, 25–45% więcej niż odmiany buraków pastewnych. Mogą również wytwarzać więcej gazu z kilograma korzenia. Testy laboratoryjne w Cannington wykazały, że typowa odmiana buraków pastewnych daje 112 metrów sześciennych gazu na tonę w porównaniu do 160 metrów sześciennych na tonę buraków energetycznych.

Niektórzy brytyjscy politycy zaczynają teraz naciskać na ekspansję branży, pomagając zwiększyć świadomość korzyści płynących z AD, podczas gdy sama ADBA wezwała kanclerza do przeznaczenia 25 milionów funtów na wsparcie badań nad biogazem, pofermentem i bioproduktami. Tymczasem niedawne odkrycia na uniwersytetach w Wielkiej Brytanii i Australii wykazały, że grzyby w przewodzie pokarmowym bydła mogą pomóc w zwiększeniu wydajności produkcji AD i biogazu.

Dzięki odpowiednim zachętom ze strony rządu ten sektor może mieć przed sobą pełną życia przyszłość.


Obejrzyj wideo: ŁAŃCUCH ODDECHOWY czwarty #etap oddychania tlenowego #metabolizm - KOREPETYCJE z BIOLOGII - 239 (Styczeń 2022).