Zagospodarowanie substancji pofermentacyjnej w aspekcie bezpieczeństwa ekologicznego

• Autorzy: Makara A. , Kowalski Z. , Fela K.

Identyfikatory

DOI

http://dx.doi.org/10.16926/tiib.2017.05.15

Warianty tytułu

EN

Disposal of after-fermentation substance in the aspect of ecological safety

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Substancja pofermentacyjna (poferment, dygestat) to produkt uboczny powstający w biogazowniach rolniczych, w procesie beztlenowej fermentacji metanowej biomasy, w ilości 85–95% masy użytych substratów. Agrobiogazownia o mocy 1 MW wytwarza rocznie do 30 000 t pofermentu. Poferment jest najczęściej wykorzystywany jako nawóz, zawierający 2–3% azotu ogólnego. Ponieważ proces fermentacji przyczynia się do niszczenia patogenów, ich ilość w pofermencie jest zdecydowanie niższa niż w surowcu. Charakterystyka substancji pofermentacyjnej wskazuje, iż jest ona źródłem materii organicznej niezbędnej dla prawidłowego funkcjonowania środowiska glebowego oraz zawiera zmineralizowane formy makro. i mikroelementów bezpośrednio przyswajalne przez rośliny. Zagęszczony poferment jest wykorzystywany jako paliwo, czy to bezpośrednio po wysuszeniu, czy granulacji (pelety i brykiety). Pelety z pofermentu posiadają wartość opałową ok. 15 MJ/kg, przy zawartości wilgoci 9,9%. Jednak otrzymanie peletu z osadu pofermentacyjnego, ze względu na duży balast wody, nie jest łatwe. Powstający w wyniku spalenia peletów popiół zawierający fosfor i potas może zostać wykorzystany w rolnictwie.

EN

The fermentation substance (digestate) is a by-product produced in agricultural biogas plants in the process of anaerobic methane fermentation of biomass in the amount of 85–95% of the mass of substrates used. 1 MW agro biogas plant generates up to 30,000 t of digestate per year. Digestate is most commonly used as fertilizer, containing 2–3% of total nitrogen. As the fermentation process contributes to the destruction of pathogens, their amount in the fermentation is considerably lower than in the raw material. The characteristics of the digestate indicate that it is the source of organic matter necessary for the proper functioning of the soil environment and contains mineralized forms of macro and micronutrients directly absorbed by the plants. Concentrated digestate is used as fuel, either directly after drying or after granulation (pellets and briquettes). The pellets from the post-fermentation have a calorific value of about 15 MJ/kg, with a moisture content of 9.9%. However, obtaining pellets from digestate sludge, due to large water ballast is not cheap. Ash from burned pellets containing phosphorus and potassium can be used in agriculture for fertilization.

Słowa kluczowe

PL

biogazownia; substancja pofermentacyjna; nawożenie; wykorzystanie energetyczne

EN

biogas plant; digestate; fertilization; energy use

• Wydawca: Wydawnictwo Uniwersytetu Humanistyczno-Przyrodniczego im. Jana Długosza w Częstochowie
• Czasopismo: Prace Naukowe Akademii im. Jana Długosza w Częstochowie. Technika, Informatyka, Inżynieria Bezpieczeństwa
• Rocznik: 2017
• Tom: T. 5
• Strony: 177--190
• Opis fizyczny: Bibliogr. 33 poz., tab.

Twórcy

autor

Makara A.

• Instytut Chemii i Technologii Nieorganicznej Politechnika Krakowska, ul. Warszawska 24, 31-155 Kraków

autor

Kowalski Z.

• Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią Polskiej Akademii Nauk, ul. Wybickiego 7, 31-261 Kraków

autor

Fela K.

• Instytut Chemii i Technologii Nieorganicznej Politechnika Krakowska, ul. Warszawska 24, 31-155 Kraków

Bibliografia

• [1] Askri A., Laville P., Trémier A., Houot S., Influence of origin and posttreatment on greenhouse gas emissions after anaerobic digestate application to soil, Waste Biomass Valorization, 2, 7, 2016, s. 293–306, DOI: http://dx.doi.org/10.1007/s12649-015-9452-6.
• [2] Babaee A., Shayegan J., Roshani A., Anaerobic slurry co-digestion of poultry manure and straw: effect of organic loading and temperature, Journal of Environmental health Sciences & Engineering, 15, 11, 2013, s. 1–6, DOI: http://dx.doi.org/10.1186/2052-336X-11-15.
• [3] Baryła-Paśnik M., Piekarski W., Piecak A., Logistyka dystrybucji i magazynowania odpadów pofermentacyjnych pod kątem kosztów wytwarzania bionawozu, Logistyka, 6, CD 1, 2014, s. 30–33.
• [4] Czekała W., Pilarski K., Dach J., Janczak D., Analiza możliwości zagospodarowania pofermentu z biogazowni, Technika Rolnicza Ogrodnicza Leśna, 4, 2012, s. 13–15.
• [5] Czuba R., Nawożenie mineralne roślin, Wyd. ZCh Police SA, 1996.
• [6] Deng L., Zhen P., Chen Z., &Mahmood, Q., Improvement in post-treatment of digested swine wastewater, Bioresource Technology, 99, 8, 2008, s. 3136-3145, DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.biortech.2007.05.061.
• [7] Domińczyk-Kuderko A., Krzystek L., Ledakowicz S., Pogoda M., Biologiczne suszenie mieszaniny masy pofermentacyjnej z biogazowni i organicznej frakcji stałych odpadów komunalnych, Inżynieria i Aparatura Chemiczna, 4, 2015, s. 150–151.
• [8] Foged H.L., Frandsen T.Q., Christensen M.T., Poulsen M., Livestock manure to energy, Status. Technologies and Innovation in Denmark, Agro Business Park A/S, 2012.
• [9] Fuchs J.G., Baier U., Berner A., Mayer J., Schleiss K., Effects of digestate on the environment and on plant production - results of a research project, In Proceedings of ECN/ORBIT e.V. Workshop 2008 The future for Anaerobic Digestion of Organic Waste in Europe, Weimar, Germany, 2008.
• [10] Khanal S.K., Anaerobic biotechnology for bioenergy production: principles and applications, Blackwell Pub. Co, 2008.
• [11] Koszel M., Lorencowicz E., Agricultural use of biogas digestate as a replacement fertilizers, Agriculture and Agricultural Science Procedia, 7, 2015, s. 119–124, DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.aaspro.2015.12.004.
• [12] Kowalczyk-Juśko A., Szymańska M., Poferment nawozem dla rolnictwa, Wyd. Fundacja na rzecz Rozwoju Polskiego Rolnictwa, Warszawa, 2015.
• [13] Kratzeisen M., Starcevic N., Martinov M., Maurer C., Müller J., Applicability of biogasdigestate as solid fuel,Fuel, 89, 2010, 2544–2548.
• [14] Lin H., Gan J., Rajendran A., Reis C.E.R., Hu B., Phosphorus removal and recovery from digestate after biogas production, [w:] Biernat K. (red.), Biofuels – Status and Perspective, 2015, s. 517–546, DOI: http://dx.doi.org/10.5772/60474.
• [15] Łucka I.A., Kołodziej A.U., Szymańska M., Pilarski K., Rolnicze wykorzystanie masy pofermentacyjnej z biogazowni rolniczej, [w:] Jasiulewicz M. (red.), Wykorzystanie biomasy w energetyce, aspekty ekonomiczne i ekologiczne, Polskie Towarzystwo Ekonomiczne, Koszalin, 2011, s. 277–304.
• [16] Makara A., Przetwarzanie gnojowicy świńskiej i jej separacja metodą filtracyjną, Wydawnictwo IGSMiE PAN, Studia, Rozprawy, Monografie, 199, Kraków 2016.
• [17] Makara A., Kowalski Z., Innovative bio-products for agriculture, Pigmanure utilization and treatment, New York, Nova Science Publisher, 2016.
• [18] Mantovi P., Fumagalli L., Beretta G.P., i in., Nitrate leaching through the unsaturated zone following pig slurry applications, Journal o Hydrology, 316, 2005, 195–212.
• [19] Marañón E., Salter A., Castrillón L., Heaven S., &Fernández-Nava Y., Reducing the environmental impact of methane emissions from dairy farms by anaerobic digestion of cattle waste, Waste Management, 34, 2011, 1745–1751, DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.wasman.2011.03.015.
• [20] Paavola T., Rintala J., Effects of storage on characteristics and hygienic quality of digestates from four co-digestion concepts of manure and biowaste, Bioresource Technology, 99, 2008, 7041–7050, DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.biortech.2008.01.005.
• [21] Palm O., The quality of liquid and solid digestate from biogas plants and its application in agriculture, In Proceedings of ECN/ORBIT e.V. Workshop 2008, The future for Anaerobic Digestion of Organic Waste in Europe, Weimar, Germany, 2008.
• [22] Parkin G. F., Owen W.F., Fundamentals of anaerobic digestion of wastewater sludge’s, Journal of Environmental Engineering, 1986, 867– 920, DOI: http://dx.doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9372(1986)112:5(867).
• [23] Pontus K., Osad pofermentacyjny oraz jego wykorzystanie, Ekoenergetyka- biogaz; [w:] Cenian A., Gołaszewski J., Noch T. (red.), Badania, technologie, prawo i ekonomika w rejonie Morza Bałtyckiego, s. 108– 117, Wydanie w ramach Bałtyckiego Forum Biogazu IV, Gdańsk, 2014.
• [24] Rozporządzenie Ministra Środowiska z 9 grudnia 2014 r. w sprawie katalogu odpadów.
• [25] Sahlström L., A review of survival of pathogenic bacteria in organic waste used in biogas plants, Bioresource Technology, 87, 2003, s. 161– 166, DOI: http://dx.doi.org/10.1016/S0960-8524(02)00168-2.
• [26] Smurzyńska A., Dach J.,Dworecki Z., Czekała W., Emisje gazowe podczas gospodarki gnojowicą, Inżynieria i Ochrona Środowiska, 1, 19, 2016, s. 109–125.
• [27] Ton V.D., Duy N.V., Studying on pig manure treatment to minimize environmental pollution and use bioenergy, International Journal of Environmental and Rural Development, 1-2, 2010, s. 73–77.
• [28] Ustawa o nawozach i nawożeniu 10 lipca 2007, Dz.U. 2007, Nr 147, poz. 1033.
• [29] Vaneeckhaute C., Meers E., Michels E., BuysseJ., TackF.M.G., Ecological and economic benefits of the application of bio-based mineral fertilizers in modern agriculture, Biomass and Bioenergy, 49, 2013, s. 239–248, DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.biombioe.2012.12.036.
• [30] Walsh J.J., Jones D.L., Edwards-Jones G., Williams A.P., Replacing inorganic fertilizer with anaerobic digestate may maintain agricultural productivity at less environmental cost, Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 175, 2012, s. 840–845, DOI: http://dx.doi.org/10.1002/jpln.201200214.
• [31] Węglarzy K., Podkówka W (red.) Agro biogazownia, Wyd. Zakład Doświadczalny Instytutu Zootechniki PIB, Grodziec Śląski, 2010.
• [32] Węglarzy K., Stekla J., Agrobiogazownie w ochronie środowiska naturalnego, Wiadomości Zootechniczne. XLVII, 3, 262, 2009, s. 59–67.
• [33] Węglarzy K., Skrzyżala I., Pellar A., Agricultural biogas plant in Kostkowice, First experiences. Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering, 56, 4, 2011, 189-192.

Uwagi

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