Publikacja zawiera charakterystykę odpadów powstających w przetwórstwie rolno spożywczym oraz ich ilościowy potencjał w podziale na poszczególne województwa i powiaty (geoportal). Przedstawiono również możliwości zagospodarowania biomasy odpadowej na cele energetyczne, w tym wytwarzania biogazu i biometanu. Wskazano przy tym, że interaktywne narzędzia obliczeniowe, takie jak kalkulatory biogazowe, mogą stanowić praktyczne wsparcie przy planowaniu przyszłych inwestycji w różnych regionach kraju.
EN
The publication presents a characterization of waste generated in the agri-food sector, along with its quantitative potential broken down by voivodeships and counties (geoportal). It also outlines the possibilities for utilizing waste biomass for energy purposes, including the production of biogas and biomethane. Furthermore, it highlights that interactive computational tools, such as biogas calculators, can provide practical support in planning future investments across different regions of the country.
W Instytucie Technologii Paliw i Energii przeprowadzono prace mające na celu wybór i ocenę rozlicznych prekursorów pochodzących z biomasy surowej i odpadowej, pod kątem możliwości wykorzystania ich w produkcji elektrod SC lub matryc dla nośników ciepła w układach zmiennofazowych. Testowano m.in. materiały pochodzące z przemysłu tytoniowego, RDF, pellet ze słomy i odpady meblarskie MDF. Biomasa odpadowa poddana modyfikacjom, tj. pirolizie, aktywacji, modyfikacji jonami Cu i Ag, wykazywała się bardzo korzystnymi i rokującymi właściwościami. Prace pozwoliły określić morfologię (SEM, optyczna), ocenić podatność na modyfikacje poszczególnych materiałów, a także ich stabilność, użyteczną powierzchnię właściwą i porowatość.
EN
At the Institute of Fuel and Energy Technology, research was conducted with the aim of selecting and evaluating various precursors derived from raw and waste biomass for their potential use in the production of SC electrodes or matrices for heat carriers in multiphase systems. Materials from the tobacco industry, RDF, straw pellets, and MDF (Medium-Density Fiberboard) furniture waste were among those tested. Waste biomass subjected to modifications such as pyrolysis, activation, ion modification with Cu and Ag, exhibited highly favorable and promising properties. The research allowed for the determination of morphology (SEM, optical), assessment of the susceptibility to modifications of individual materials, as well as their stability, specific surface area, and porosity.
Problem opłacalnej energetycznie i ekonomicznie utylizacji biomasy odpadowej – w szczególności osadów ściekowych oraz innych zanieczyszczonych typów biomasy jest przedmiotem wielu analiz i badań. W przypadku porządku prawnego, panującego w Polsce, szczególne znaczenie ma fakt uznania osadu ściekowego za biomasę, potwierdzony przez nowelizację ustawy o Odnawialnych Źródłach Energii. Ponadto, Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dn. 16/07/2015 w sprawie dopuszczania odpadów do składowania na składowiskach zabrania składowania ustabilizowanych osadów ściekowych (kod 19 08 05) o wartości opałowej większej niż 6 MJ/kg - w praktyce uniemożliwia to ich składowanie.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy zaprezentowano bilans drzewnej biomasy odpadowej z produkcji szkółkarskiej w województwie podkarpaciem w latach 2007-2015. Przeprowadzona analiza wykazała, że produkcja szkółkarska stanowi istotne źródło biomasy, która może być zagospodarowana na cele energetyczne i stanowić alternatywę dla paliw kopalnianych. W badanych okresie sam tylko produkcja drzewek owocowych dostarczyła ponad 5,7 mln kg drzewnej biomasy odpadowej, której potencjał energetyczny wynosił 106238 MJ, przez co stanowiła ona alternatywę dla ponad 248329 kg węgla kopalnianego.
EN
Thesis presents the statement of wood waste biomass from nursery production in the Podkarpacie voivodeship in the years 2007-2015. The conducted analysis showed that the production industry is the basic source of biomass, which can be used for energy purposes and as an alternative to fossil fuels. The fruit trees production period supplied over 5.7 million kg of wood waste biomass which achived the energy potential of 106,238 MJ, that represented alternative to coal energy for over 248,329 kg of hard coal.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedstawiono kierunki zastosowania biowęgla w szeroko rozumianej ochronie środowiska i rolnictwie wraz z uwarunkowaniami prawnymi do jego wykorzystania. W ostatnich latach obserwuje się narastające problemy związane z koniecznością zagospodarowania biodegradowalnej frakcji odpadów komunalnych (w tym również osadów ściekowych), poprawy właściwości gleb oraz zmniejszenia ilości stosowanych nawozów mineralnych i środków ochrony roślin. Ważne jest również ograniczenie emisji gazów oraz sekwestracja węgla w glebie. Odpowiedzią na te problemy może być biowęgiel (karbonizat). Produkt ten odznacza się dużą zawartością węgla organicznego i związków mineralnych. Otrzymywany jest w procesie pirolizy takich biomateriałów, jak biomasa rolnicza, odpady ulegające biodegradacji, rośliny energetyczne i odpady leśne. Ma bardzo dobre właściwości sorpcyjne, jest również doskonałym nośnikiem mikroorganizmów. Biowęgiel znalazł wiele zastosowań zarówno w rolnictwie, jak i w ochronie środowiska. Jednym z podstawowych zastosowań jest wykorzystanie go jako materiału strukturotwórczego dodawanego do mieszkanki kompostowej. Biowęgiel jest przedmiotem badań naukowych i jego status nie jest jeszcze w Polsce uregulowany prawnie. Nie jest też oficjalnie dopuszczonym środkiem do wprowadzania do gleby na terenie Unii Europejskiej. Proces jego legalizacji jako „produktu przeznaczonego do odżywiania roślin” jest nadal przedmiotem konsultacji i nieustających badań naukowych.
Carbon Quantum Dots (CQDs) are objects with a size less than 10 nm that have the ability to emit radiation in the visible range from blue to red depending on the excitation radiation used. Quantum dots are used in in vitro bioimaging of cell structures or creation of biosensors. In contrast to classic nanodots, which are obtained from simple sulphides, selenides or metal tellurides, carbon quantum dots are constructed from a non-toxic, biocompatible carbon core, thanks to which it is possible to apply quantum carbon dots in bio-imaging in-vitro or in-vivo biological structures with minimal cytotoxic effect on cells. The aim of the research was to obtain carbon nanodots capable of emitting fluorescence using lignin from waste biomass. The CQDs were functionalized with amino-acids. The result of the work was to obtain a series of CQDs with advanced luminescence properties using hydrothermal and microwave assisted methods. Ready products were investigated over their cytotoxicity.
PL
Kropki kwantowe węgla (Carbon Quantum Dots – CQD) to obiekty o rozmiarze mniejszym niż 10 nm, które mają zdolność emitowania promieniowania w zakresie widzialnym od od niebieskiego do czerwonego w zależności od zastosowanego promieniowania wzbudzenia. Kropki kwantowe stosuje się w bioobrazowaniu in vitro struktur komórkowych lub tworzeniu bioczujników. W przeciwieństwie do klasycznych nanodotów, które są otrzymywane z prostych siarczków, selenków lub tellurków metali, kropki kwantowe węgla są zbudowane z nietoksycznego, biokompatybilnego rdzenia węglowego, dzięki czemu możliwe jest zastosowanie kwantowych kropek węgla w bioobrazowanie struktur biologicznych in vitro lub in vivo przy minimalnym działaniu cytotoksycznym na komórki. Celem badań było uzyskanie nanodotów węglowych zdolnych do emitowania fluorescencji przy użyciu ligniny z biomasy odpadowej. CQD sfunkcjonalizowano aminokwasami. Rezultatem prac było uzyskanie serii CQD o zaawansowanych właściwościach luminescencyjnych z zastosowaniem metod hydrotermalnych i mikrofalowych. Gotowe produkty badano pod kątem ich cytotoksyczności.
8
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedstawiono sposób zagospodarowania odpadowej biomasy z procesu ekstrakcji lucerny i nawłoci gazami w stanie nadkrytycznym, poprzez jej wzbogacenie biosorpcyjne w jony cynku, manganu i miedzi. Biomasę tę wykorzystano jako nawóz mikroelementowy. Zbadano jego skład pierwiastkowy, wyznaczono współczynnik wzbogacenia biomasy oraz poddano ocenie jego skuteczność biologiczną. Przeprowadzone testy kiełkowania dały obiecujące wyniki. Otrzymano aplikacyjną partię produktu do badań polowych celem potwierdzenia właściwości nawozów w warunkach rzeczywistych.
EN
Biomass wastes from supercrit. gas extn. of alfalfa and goldenrod were impregnated with Cu, Zn or Mn sulfates(VI) (enrichment factors 47-3705) and used as microelement fertilizers in lab. germination tests on cucmber culture (transfer factors 7.8-90.7). The addn. of micrielements had not any significant effect on the results of germination tests (except for av. stalk length which increased after addn. of microelement fertilizers).
9
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Odpadową biomasę otrzymaną z lucerny i nawłoci po ekstrakcji ditlenkiem węgla w stanie nadkrytycznym wzbogacono w mikroelementy: Cu²⁺, Mn²⁺ oraz Zn²⁺. Do analizy stężenia jonów metali w roztworze posłużono się analizą ICP-OES. Jednostopniowe wzbogacenie przeprowadzono w temp. 20°C przy pH 5, w roztworach jonów o stężeniu 600 mg/L oraz stężeniu biomasy 2 g/L. Stwierdzono 3705-krotne zwiększenie zawartości jonów Cu²⁺ w przypadku lucerny i 2014-krotne w przypadku nawłoci, 322-krotne zwiększenie zawartości Zn²⁺ w przypadku lucerny i 254-krotne dla nawłoci oraz 188-krotne zwiększenie zawartości Mn²⁺ w przypadku lucerny i 47-krotne dla nawłoci.
EN
Aq. suspensions (2 g/L) of waste alfalfa (A) and goldenrod (G) biomass were sep. mixed for 2–120 min at 20°C with Cu, Zn and Mn sulfate solns. and then filtered. Initial and final ion concns. were detd. by inductively coupled plasma optical emission spectrometry and the resp. enrichment coeffs. were calcd. They were 3705, 332 and 188 for biomass A and 2014, 254 and 47 for biomass G, resp.
W artykule opisano instalację testową do niskotemperaturowej pirolizy biomasy w Oleśnie, bazującą na niemieckiej technologii WSK Anlage GmbH. Wykonano na niej testy wytwarzania biowęgla z biomasy odpadowej, m.in. z obornika kurzego, słomy żytniej oraz komunalnych osadów ściekowych. W wyniku pirolizy uzyskano biowęgiel, olej pirolityczny oraz niewielkie ilości biogazu. Analizy fizykochemiczne uzyskanego biowęgla, wykonane zgodnie z zaleceniami EBC (European Biochar Certificate), wykazały ich przydatność energetyczną w przypadku osadów ściekowych i słomy oraz możliwość zastosowania jako polepszacza gleby lub do rekultywacji terenów leśnych w przypadku obornika kurzego i słomy. Przeprowadzono także ocenę ekonomiczną funkcjonowania instalacji wytwarzania biowęgla z obornika kurzego o wydajności biowęgla 420 ton/rok. Jak wynika z oceny, budowa przemysłowej instalacji niskotemperaturowej pirolizy biomasy odpadowej ma uzasadnienie finansowe tylko w przypadku uzyskania dotacji do danej inwestycji.
EN
The article describes a test installation for the low-temperature pyrolysis of biomass in Olesno, based on German technology WSK Anlage GmbH. ICiMB Division Opole performed the tests of producing biochar from waste biomass, such as chicken manure, straw, rye and municipal sewage sludge. As a result of pyrolysis biochar, pyrolysis oil and small amounts of biogas were obtained. Chemical and physical analysis of obtained biochar in accordance with the recommendations of the ECB (European Biochar Certificate), have shown their energetic usefulness in the case of sewage sludge and straw as well as soil improvers or material for reclamation of forest land in the case of chicken manure and straw. Also an economic assessment of the operation of installations producing biochar from chicken manure with a capacity of 420 tons/year was carried out. This assessment shows that the erection of industrial installations for low temperature pyrolysis of waste biomass makes financial sense only with case of subsidies for the investment.
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedstawiono sposób otrzymywania węgla aktywnego z odpadowej biomasy (fusy kawowe), a także dwie metody jego aktywacji. Materiał węglowy scharakteryzowano pod kątem struktury oraz właściwości sorpcyjnych za pomocą barwnika, zanieczyszczenia organicznego oraz jodu. Dodatkowo wyznaczono izotermy adsorpcji i określono wpływ metody aktywacji na zdolność adsorpcji gotowych produktów.
EN
Coffee grounds were carbonized at 600°C for 1.5 h, and activated by treatment with NaOH or H₃PO₄ at 500°C for 1 h. The activated C samples were studied for their structure and sorption capacity by using methylene blue, p-nitroaniline and iodine. The C samples activated with H₃PO₄ showed a higher sorption capacity than those activated with NaOH. Adsorption isotherms were calculated.
Tekst przedstawia technologię produkcji energii elektrycznej oraz cieplnej w kogeneracji ze zmikronizowanej biomasy odpadowej (słomy). Zastosowane rozwiązanie oparte jest na mikronizacji biomasy i uzyskaniu niezbędnego ciepła w warunkach procesowych optymalnych dla biomasy w specjalistycznej komorze spalania, która jako źródło zewnętrzne podgrzewa powietrze do wartości niezbędnych dla napędu turbiny w składzie siłowni energetycznej. Proces mikronizacji, polegający na rozdrobnieniu metodą RESS (Szybki Wzrost Nadkrytycznych Parametrów – doprowadzenie rozdrabnianego materiału do stanu, w którym następuje przekroczenie wartości oddziaływań międzycząsteczkowych) ma charakter fizyczny i w tym czasie nie zachodzą żadne reakcje chemiczne. Bezpośrednie spalanie eliminuje użycie wody. Sposób produkcji zmikronizowanej biomasy jest bezodpadowy. Biomasa zmikronizowana spala się z dużą szybkością w sposób przypominający spalanie gazów, ponieważ rośnie szybkość wydzielania się części lotnych wraz ze zmniejszaniem się rozmiaru cząstek biopaliwa. Sprawność energetyczna turbozespołu 2,5 MWe w kogeneracji przy zastosowaniu mikropaliwa w dyfuzyjnych komorach spalania turbiny (przebudowanej turbiny lotniczej) po konwersji naziemnej stanowi około 75% (porównywalna do turbiny gazowej). Poziom kosztów wytwarzania energii jest konkurencyjny wobec obecnie stosowanych paliw tradycyjnych.
EN
The text presents the technology for production of electrical energy and heat in cogeneration from micronized waste biomass (straw). The applied solution is based on micronization of biomass and obtaining the necessary heat under process conditions optimal for biomass in dedicated combustion chamber that as the external source heats the air to the values needed to drive the turbine in the energy plant. The micronization, involving grinding with RESS (Rapid Expansion of Supercritical Solution – bringing the material to the state of exceeding the values of intermolecular forces) method, is a physical proces and there are not any chemical reactions occuring. Direct combustion eliminates the use of water. A process for micronized biomass production is waste-free. Micronized biomass is combusted at high speed in a manner reminiscent of the gas combustion because it increases the speed of volatile components emission while biofuels particle size decreasing. Energy efficiency of the turbine set 2,5 MW in cogeneration with using microfuel in diffusion combustion chambers of turbine (adapted air turbine) after the conversion is about 75% (comparable to the gas turbine). The level of costs of energy production is competitive with traditional fuels currently used.
Scharakteryzowano wpływ zawartości chloru, siarki i alkaliów w biomasie odpadowej na zagrożenie korozyjne podczas jej energetycznego wykorzystania w instalacjach kotłowych. Przedstawiono możliwość oceny stopnia zagrożenia korozyjnego w oparciu o wskaźnik S/Cl oraz paliwowy wskaźnik korozji chlorkowej PWk. Na podstawie wyników analiz kilkudziesięciu próbek biomasy odpadowej określono powyższe wskaźniki i dokonano oceny potencjalnego zagrożenia korozyjnego w procesach spalania/współspalania poszczególnych rodzajów biomasy odpadowej. Wykonane badania i obliczenia pozwalają na podjęcie odpowiednich działań zaradczych.
EN
Influence of chlorine, sulfur and alkali content in waste biomass on corrosion hazard for power boiler installation was characterized. Means of evaluation of corrosion hazard was presented, based on S/Cl index and “chlorine corrosion index”. Based on tens of analysis results of waste biomass, above indexes were determined for evaluation of corrosion hazard in combustion/co-combustion processes with use of different types of waste biomass. Presented research and computation enable proper remedial actions.
The objective of the research was to determine and compare the value of the heat of combustion of waste biomass in the form of above-ground parts of the selected species of herbs. The research included leaved stalks of milk thistle, non-leaved stalks of thyme and garden sage and inflorescence axes of lavender and fennel. The heat of combustion of waste biomass was determined with the use of a calorimeter according to the applicable standard PN-EN ISO 9831:2005. Based on the obtained results it was stated, inter alia, that, from among the investigated species the lowest average value of the heat of combustion of 13.28 MJ·kg-1 was in case of biomass obtained from milk thistle. The heat of combustion of biomass of the remaining species was similar and it was at the average of 20.47 MJ·kg-1. Weight of ash after combustion was the highest in case of milk thistle and it was 0.23 g whereas in case of the remaining species it did not exceed 0.03 g.
PL
Celem podjętych badań było określenie i porównanie wartości ciepła spalania biomasy odpadowej, w postaci części nadziemnych, wybranych gatunków roślin zielarskich. Badaniami objęto ulistnione łodygi ostropestu plamistego, bezlistne łodygi tymianku i szałwii lekarskiej oraz osie kwiatostanowe lawendy i kopru włoskiego. Ciepło spalania biomasy odpadowej oznaczono za pomocą kalorymetru, zgodnie z obowiązującą normą PN-EN ISO 9831:2005. Na podstawie otrzymanych wyników stwierdzono m.in., że z pośród badanych gatunków najmniejszą średnią wartością ciepła spalania, wynoszącą 13,28 MJ·kg-1 charakteryzowała się biomasa ostropestu plamistego. Ciepło spalania biomasy pozostałych gatunków było zbliżone i wynosiło średnio 20,47 MJ·kg-1. Masa pozostałego po spaleniu popiołu była największa w przypadku ostropestu plamistego i wynosiła 0,23 g, natomiast u pozostałych gatunków nie przekraczała 0,03 g.
Produkcja materiału szkółkarskiego na Podkarpaciu w ostatnich latach wykazuje tendencję wzrostową i w 2012 roku wynosiła ponad 3,8 mln sadzonek drzewek owocowych. Problem biomasy odpadowej z produkcji rolniczej i szkółkarskiej jest zagadnieniem o tyle istotnym, że każdorazowo zachodzi konieczność utylizacji odpadów. Nie w każdym przypadku jest to możliwe do zrealizowania w formie nawozu naturalnego. Zawsze jednak możliwe jest wykorzystanie energetyczne. Celem pracy była analiza energetyczna biomasy odpadowej powstałej z produkcji różnych gatunków drzewek owocowych. Przeprowadzono badania laboratoryjne, dotyczące kaloryczności poszczególnych gatunków podkładek do produkcji drzewek owocowych, a także zawartości popiołu oraz pierwiastków (C, H, N i S) w ich składzie chemicznym. Dokonano również oceny wydajności biomasy z 1 ha badanych gatunków podkładek po czopowaniu.
EN
Production of nursery material in Podkarpackie Region in the last years has shown an increasing tendency and in 2012 amounted to over 3.8 million of fruit trees seedlings. The issue of waste biomass from agricultural and nursery production is significant since each time there is a need of waste disposal. Not in each case it is possible to carry out in the form of natural fertilizer. However, the use for energy purposes is always possible. The objective of the paper was energy analysis of waste biomass from production of different types of fruit trees. Laboratory tests concerning calorific value of particular species of stocks for production of fruit trees and on the content of ash and elements (C, H, N and S) in their chemical composition were carried out. Assessment of biomass yield from 1 ha of the investigated types of stocks after tenoning was carried out.
Today, there is a rising interest in many countries in “traditional” (e.g. agro and forest) biomass and waste biomass (e.g. sewage sludge) utilization processes (e.g. combustion, co-combustion, gasification and pyrolysis). During the last twenty years, there has been a major change in the way that sludge is disposed. For example, in the European Union (EU) landfill or water deposition of the sewage sludge with the e.g. higher heating value (HHV) equal to 6 MJ/kg will be prohibited. In light of there is a large and pressing need for the development of thermal methods for the disposal of sewage sludge. Gasification has several advantages over traditional combustion process. This work investigates sewage sludge gasification in a fixed bed gasifier. The effects of operating conditions on the gasification process were investigated.
PL
W wielu krajach obserwuje się rosnące zainteresowanie termicznym przekształcaniem (spalanie, współspalanie, zgazowanie i piroliza) tradycyjnej (typu “agro” i leśną) biomasy a także biomasy odpadowej. W ostatnim dwudziestoleciu zaszły duże zmiany w sposobie zagospodarowania osadów ściekowych. Na przykład w krajach Unii Europejskiej składowanie osadów, które charakteryzują się ciepłem spalania równym przynajmniej 6 MJ/kg jest (lub będzie w ciągu najbliższych trzech lat) zakazane. W związku z tym istnieje duża potrzeba rozwoju termicznych metod utylizacji osadów ściekowych. Zgazowanie posiada w stosunku do tradycyjnego spalania wiele zalet. Praca zawiera rezultaty badań procesu zgazowania osadów ściekowych w reaktorze ze złożem stałym. Przeanalizowano wpływ parametrów procesowych na proces zgazowania osadów.
W artykule opisano badania procesu, w którym główny surowiec — węgiel kamienny (w postaci miału lub koncentratu poflotacyjnego) jest mieszany z surowcami zbożowymi (biomasa odpadowa) i wodą. Mieszanka taka jest poddawana granulacji. W jej wyniku uzyskuje się paliwo do kotłów retortowych z automatycznym podajnikiem. Badania tej technologii przeprowadzone zostały w Przedsiębiorstwie „Haldex" SA zarówno w warunkach laboratoryjnych jak i na urządzeniach przemysłowych. Dotychczas odpady zbożowe wraz z innymi odpadami komunalnymi przekazywane są na wysypiska śmieci, a następnie utylizowane.
EN
This paper describes the research of the process in which the main raw material — coal (in the form of fines or flotation concentrate) is mixed with raw corn (waste biomass) and water. Such a mixture is subjected to granulation. The result is the fuel for retort boilers with automatic feeding. The study of this technology has been carried out in the „Haldex" SA enterprise both in the laboratory conditions and on industrial installations. So far, waste grain, along with other communal waste are sent to a waste dump and then disposed of.
W pracy przedstawiono szczegółową analizę możliwości zastosowania technologii zgazowywania biomasy odpadowej pochodzenia rolniczego, oraz wykorzystywania otrzymywanych w ten sposób gazowych nośników energii, po odpowiednim ich wcześniejszym przygotowaniu, do zasilania silników spalinowych mogących stanowić źródło energii w układzie skojarzonym wykorzystywane na terenach rolniczych, pozwalające na pokrycie wszystkich występujących tam potrzeb energetycznych. Wstępne badania przedstawione w pracy prowadzone były na skalę techniczną i obejmowały między innymi gazyfikację pomiotu z ferm drobiarskich.
EN
The works presents a detailed analysis of the possibility of use of the technology of gasification of the waste biomass of agricultural origin and utilisation of gas energy carriers obtained in this manner after their adequate preparation for supply of power to combustion engines that can form a source of energy in the associated system for use in agricultural lands, making it possible to cover all related energy needs. Preliminary tests presented in the work were carried out on a technical scale and covered, among others, the gasification of litter from poultry farms.
20
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW