Kitchen and garden waste as a source of heat for greenhouses

• Autorzy: Neugebauer M.

Identyfikatory

DOI

10.1515/agriceng-2018-0008

Warianty tytułu

PL

Bioodpady kuchenne i ogrodowe jako źródło ciepła do ogrzewania szklarni

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The process of composting biological waste is a natural process - in which heat is released. Biological wastes generated in typical households in Poland - are mainly kitchen waste (KW) and green waste from home gardens (GGW - if they are owned). From the ecological point of view - the most advantageous method of their management is their utilization in the place of production. The paper presents a proposal for effective management of bio-waste arising by composting - with the simultaneous use of heat for greenhouse heating in autumn. This is to encourage residents to independently compost bio-waste - and increase the level of recycling of waste generated in Poland by 2020. Calculations for greenhouses were made - in accordance with the energy audit methodology. The obtained thermal balance results were compared with the actual temperature prevailing in the greenhouse in autumn. These calculations were the basis for calculating the amount of KW and GGW enabling effective heating of greenhouses in the autumn so that the internal temperature does not drop below 10ºC. It has been calculated that 22 kg of composted bio-waste (KW and GGW) will suffice to heat the greenhouse in October with an area of 18 m2.

PL

Proces kompostowania odpadów biologicznych jest procesem naturalnym - w którym wydzielane jest ciepło. Odpady biologiczne powstające w typowych gospodarstwach domowych w Polsce - to przede wszystkim odpady kuchenne (Kitchen Waste) i odpady zielone z przydomowych ogródków (GGW - w przypadku ich posiadania). Z punktu widzenia ekologicznego - najkorzystniejszą metodą ich zagospodarowania jest ich utylizacja w miejscu powstawania. W pracy pokazano propozycję efektywnego zagospodarowania powstających bioodpadów poprzez ich kompostowanie - z jednoczesnym wykorzystaniem ciepła do ogrzewania szklarni jesienią. Ma to zachęcić mieszkań- ców do samodzielnego kompostowania bioodpadów - i zwiększyć wymagany do 2020 roku poziom recyklingu powstających w Polsce odpadów. Wykonano obliczenia dla szklarni - zgodnie z metodyką audytu energetycznego. Uzyskane wyniki bilansu cieplnego porównano z rzeczywistymi temperaturami panującymi w szklarni jesienią. Obliczenia te były podstawą do obliczenia ilości KW i GGW umożliwiającej efektywne dogrzanie szklarni jesienią tak - aby temperatura wewnątrz nie spadła poniżej 10ºC. Wyliczono, że 22 kg kompostowanych bioodpadów (KW i GGW) wystarczą do dogrzania szklarni w październiku o powierzchni 18 m2.

Słowa kluczowe

EN

composting; heat recovery; greenhouse; heating

PL

kompostowanie; odbiór ciepła; szklarnia; ogrzewanie

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Inżynierii Rolniczej
• Czasopismo: Agricultural Engineering
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 22, No. 1
• Strony: 83--93
• Opis fizyczny: Bibliogr. 35 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Neugebauer M.

• Department of Electrical, Power, Electronic and Control Engineering, University of Warmia and Mazury in Olsztyn

Bibliografia

• Arafat, H. A., Jijakli, K., Ahsan, A. (2015). Environmental performance and energy recovery potential of five processes for municipal solid waste treatment. Journal of Cleaner Production, 105, 233-240. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2013.11.071.
• B.K. Pandey, B. K., Vyas, S., Pandey, M., Gaur, A. (2016). Municipal solid waste to energy conversion methodology as physical, thermal, and biological methods. Current Science Perspectives, 2(2), 39-44.
• Chambers D.,P. (2009). The design and development of heat extraction technologies for the utilisation of compost thermal energy. M.Sc. in Environmental Science Galway Mayo Institute of Technology. https://research.thea.ie/bitstream/handle/20.500.12065/369/Donal_P_Chambers_2013091 6094330.pdf?sequence=1&isAllowed=y (accessed 20 October 2017).
• Cole, C., Osmani, M., Quddus, M., Wheatley, A., Kay, K. (2014). Towards a Zero Waste Strategy for an English Local Authority. Resources, Conservation and Recycling, 89, 64-75. https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2014.05.005.
• den Boer, E., Jędrczak, A., Kowalski, Z., Kulczycka, J., Szpadt, R. (2010). A review of municipal solid waste composition and quantities in Poland. Waste Management, 30(3), 369-377. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2009.09.018.
• Domitrz, B. (2016). Ogrzewanie szklarni kompostem. Artykuł on-line: http://ogrodnictwo.expert/ uprawy-pod-oslona/pod-oslonami-technika/ogrzewanie-szklarni-kompostem/ (dostęp 02.2018).
• Edjabou, M. E., Jensen, M. B., Götze, R., Pivnenko, K., Petersen, C., Scheutz, C., Fruergaard-Astrup, T. (2015). Municipal solid waste composition: Sampling methodology, statistical analyses, and case study evaluation. Waste Management, 36, 12-23. https://doi.org/10.1016/j.wasman. 2014.11.009.
• GUS (Główny Urząd Statystyczny). (2017). Infrastruktura Komunalna w 2016 r. Warszawa. https://stat.gov.pl/download/gfx/portalinformacyjny/pl/defaultaktualnosci/5492/3/14/1/infrastrukt ura_komunalna_w_2016.pdf (dostęp 20.03.2018)
• Hoornweg, D.; Bhada-Tata, P. (2012). What a Waste: A Global Review of Solid Waste Management. Urban development series; knowledge papers no. 15. World Bank, Washington, DC. © World Bank. https://openknowledge.worldbank.org/handle/10986/17388 License: CC BY 3.0 IGO
• Hottle, T. H., Bilec, M. M., Brown, N. R., Amy E. Landis, A. E. (2015). Toward zero waste: Composting and recycling for sustainable venue based events. Waste Management, 38, 86-94. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2015.01.019.
• Jędrczak, A. (2007). Biological treatment of waste (in Polish). PWN Warszawa, ISBN: 978-83-01-15166-9.
• Kostecka, J., Koc-Jurczyk, J., Brudzisz, K. (2014). Gospodarka odpadami w Polsce i Unii Europejskiej. Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrona Środowiska, 16(1). 1-10.
• Kuboń, M. (2008). Gospodarka opakowaniami w gospodarstwach rolniczych. Inżynieria Rolnicza, 6(104), 83-88.
• Kurpaska, S. (2007). Analiza energetyczna dolnych źródeł ciepła pompy grzewczej przy ogrzewaniu tunelu foliowego. Inżynieria Rolnicza, 9(97), 103-110.
• Łazarczyk, G., Gurgul, A. (2017). Kto zapłaci za niski recykling śmieci? Polsce grożą wielomilionowe kary. Gazeta Wyborcza, 13.11.2017
• Neugebauer, M. (2018). The use of biological waste as a source of low-temperature heat for hotbeds in spring in north-eastern Poland. Praca w recenzji.
• Neugebauer, M. (2017). The impact of a biological waste collection strategy on total greenhouse gas emission in north-eastern Poland. 17th International Multidisciplinary Scientific Geoconference SGEM 2017. Conference Proceedings Volume 17. Energy and Clean Technologies. Issue 43, 91-98. DOI: 10.5593/sgem2017H/43.
• Neugebauer, M. (2017). Wzór użytkowy - Bioreaktor do kompostowania odpadów organicznych. Zgłoszenie W.123784. https://grab.uprp.pl/PrzedmiotyChronione/Strony%20witryny/Przedmiot .aspx?IdRysunku=2626994
• Neugebauer, M., Sołowiej, P. (2017). The use of green waste to overcome the difficulty in small-scale composting of organic household waste. Journal of Cleaner Production, 156, 865-875. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2017.04.095.
• Neugebauer, M., Sołowiej, P. (2014). Sterowanie procesem odbioru ciepła i napowietrzania w procesie kompostowania przy pomocy sterownika compactrio. Inżynieria Rolnicza, 3(151), 111-118.
• Pagans, E. Barrena, R. Font, X. Sa´nchez, A. (2006). Ammonia emissions from the composting of different organic wastes. Dependency on process temperature. Chemosphere, 62, 1534-1542.
• PN-EN 12831:2003. Heating systems in buildings - Method for calculation of the design heat load (in Polish). PKN Warszawa, ISBN 83-243-9994-1
• PN-EN ISO 14683:2008. Mostki cieplne w budynkach - Liniowy współczynnik przenikania ciepła - Metody uproszczone i wartości orientacyjne. PKN Warszawa, ISBN 978-83-251-6356-3
• PN-EN ISO 6946:2008. Building components and building elements - Thermal resistance and thermal transmittance - Calculation method (in Polish). PKN Warszawa, ISBN 978-83-251-6220-7
• Rozporządzenie Ministra Infrastruktury i Rozwoju z dnia 27 lutego 2015 r. w sprawie metodologii wyznaczania charakterystyki energetycznej budynku lub części budynku oraz świadectw charakterystyki energetycznej. Dz.U. 2015 poz. 37. http://prawo.sejm.gov.pl/isap.nsf/download.xsp /WDU20150000376/O/D20150376.pdf
• Sahimaa, O., Hupponen, M., Horttanainen, M., Sorvari, J. (2015). Method for residual household waste composition studies. Waste Management, 6, 3-14. https://doi.org/10.1016/j.wasman. 2015.08.032.
• Shepherd, W., Shepherd, D. W. (2014). Energy Studies. Third Edition. Imperial College Press.
• Smith, M.,M., Aber, J.,D., Rynk, R. (2016). Heat Recovery from Composting: A Comprehensive Review of System Design, Recovery Rate, and Utilization. Compost Science & Utilization, In Press, ISSN: 1065-657X (Print) 2326-2397 (Online). DOI: 10.1080/1065657X.2016.1233082.
• Suthar, S., Singh, P. (2015). Household solid waste generation and composition in different family size and socio-economic groups: A case study. Sustainable Cities and Society, 14, 56-63.
• Talaiekhozani, A., Bagheri, M., Najafabadi, N., & Borna, E. (2016). Effect of nearly one hundred percent of municipal solid waste recycling in najafabad city on improving of its air quality. Journal Of Air Pollution And Health, 1(2), 111-122.
• Tan, S. T., Leduc, S., Kraxner, F. (2015). Renewable Energy Production from Municipal Solid Waste to Mitigate Climate Change: A Spatially Explicit Assessment for Malaysia. In: Systems Analysis 2015 - A Conference in Celebration of Howard Raiffa, 11-13 November, 2015, Laxenburg, Austria.
• Tatàno, F., Pagliaro, G., Di Giovanni, P., Floriani, E., Filippo Mangani, F. (2015). Biowaste home composting: Experimental process monitoring and quality control. Waste Management, 38, 72-85. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2014.12.011.
• Walther, É., Ferrier, R., Bennacer, R., De Sa, C., Thierry, E. (2017) Heat recovery in compost piles for building applications. Thermal Science, VINČA Institute of Nuclear Sciences, 21(2), pp.775-784.
• Wang, X., Jia, M., Lin, X., Xu, Y., Ye, X., Kao, C. M., Chen, S. (2016). A comparison of CH4, N2O and CO2 emissions from three different cover types in a municipal solid waste landfill. Journal of the Air & Waste Management Association, 67(4), 507-515. https://doi.org/10.1080/10962247 .2016.1268547
• Zaman A. U. (2015). A comprehensive review of the development of zero waste management: lessons learned and guidelines. Journal of Cleaner Production, 91, 12-25. https://doi.org/10.1016 /j.jclepro.2014.12.013.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).