Utilization of Post-Ferment from Co-Fermentation Methane for Energy Purposes

• Autorzy: Sikora J. , Niemiec M. , Szeląg-Sikora A. , Cupiał M. , Klimas A.

Identyfikatory

DOI

10.2428/ecea.2016.23(2)17

Warianty tytułu

PL

Wykorzystanie pofermentu z kofermentacji metanowej na cele energetyczne

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The main civilization issue of the 21st century is a rapid increase of the waste and pollution amount which influences the natural environment degradation. As early as in the 20th century, the increase in the amount of municipal waste and waste from agri-food industry was reported. Waste chemical composition gives optimal conditions for the development of microorganisms. Under aerobic and non-aerobic conditions bacteria decompose organic compounds which results in gases emission (CH4, H2S, CO2, NOx), while nitrogen, phosphorus and potassium compounds remain in the post-ferment. These compounds may be diffused into the environment and create a risk of homeostasis corruption. Biogenic elements are transferred to surface water and corrupt the ecosystem balance causing its eutrophication. Various types of fermentation may be distinguished, but the methane fermentation may play a special role with regard to the sustainable energy sources and waste management. This process converts energy included in the biomass into the utility fuel – a source of clean sustainable energy which dśs not negatively influence the environment. Biogas may be combusted in the boiler in order to obtain thermal energy used for heating rooms or in a gas engine which drives the current generator. It is worth noticing that the above method is a desired one of transforming waste ie organic recycling. The research results of biogas production from the organic fraction of municipal waste in co-fermentation with the agricultural mass as well as the suitability of the post-ferment for energy purposes were presented in the paper. In order to image the calorific value of the post-ferment, the tests were carried out on 6 batch mixes where in each one the organic fraction of municipal waste occurred.

PL

Głównym problemem cywilizacyjnym XXI wieku jest gwałtowny wzrost ilości odpadów i zanieczyszczeń przyczyniających się do degradacji środowiska naturalnego. Już w XX wieku dał się zauważyć wzrost ilości odpadów komunalnych i pochodzących z przemysłu rolno-spożywczego. Ich skład chemiczny stwarza optymalne warunki do rozwoju mikroorganizmów. Bakterie w warunkach tlenowych i beztlenowych Utilization of Post-Ferment from Co-Fermentation Methane for Energy Purposes 237 rozkładają związki organiczne w procesie fermentacji. W wyniku tej przemiany następuje emisja gazów (CH4, H2S, CO2, NOx) i związków azotowych, fosforowych i potasowych. Związki te przedostają się do atmosfery i wód powierzchniowych, gdzie naruszają równowagę ekosystemu, powodując jego eutrofizację. Wyróżniamy różnego rodzaju fermentacje, jednak to fermentacja metanowa może odgrywać szczególną rolę w kontekście pozyskiwania odnawialnych źródeł energii i gospodarki odpadami. Proces ten przekształca energię zawartą w biomasie w użyteczne paliwo będące źródłem czystej energii odnawialnej, niewpływającej negatywnie na środowisko. Biogaz może być spalany w kotle w celu uzyskania energii cieplnej wykorzystanej do ogrzewania pomieszczeń, lub w silniku gazowym napędzającym generator prądu. Warto zauważyć, że metoda wykorzystująca fermentację metanową należy do pożądanych sposobów przekształcania odpadów, tj. recyklingu organicznego. W pracy przedstawiono wyniki badań wytwarzania biogazu z organicznej frakcji odpadów komunalnych w kofermentacji z masą pochodzenia rolniczego oraz wykazano przydatność pofermentu na cele energetyczne. Do zobrazowania wartości opałowej pofermentu badania przeprowadzono na sześciu mieszankach wsadowych, gdzie w każdym występowała frakcja organiczna odpadów komunalnych.

Słowa kluczowe

EN

biogas; organic recycling; waste disposal; renewable energy

PL

biogaz; recykling organiczny; utylizacja odpadów komunalnych; energia odnawialna

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. A
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 23, nr 2
• Strony: 227--238
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Sikora J.

• Institute of Agricultural Engineering and Informatics, Faculty of Production and Power Engineering, University of Agriculture in Krakow, ul. Balicka 116B, 30–149 Kraków, Poland, phone: [phone]

autor

Niemiec M.

• Faculty of Agriculture and Economics, University of Agriculture in Krakow, al. Mickiewicza 21, 31–120 Kraków, Poland, phone/fax: + 48 12 662 43 41.

autor

Szeląg-Sikora A.

• Institute of Agricultural Engineering and Informatics, Faculty of Production and Power Engineering, University of Agriculture in Krakow, ul. Balicka 116B, 30–149 Kraków, Poland, phone: [phone]
• Institute of Agricultural Engineering and Informatics, Faculty of Production and Power Engineering, University of Agriculture in Krakow, ul. Balicka 116B, 30–149 Kraków, Poland, phone: [phone]

autor

Cupiał M.

• Institute of Agricultural Engineering and Informatics, Faculty of Production and Power Engineering, University of Agriculture in Krakow, ul. Balicka 116B, 30–149 Kraków, Poland, phone: [phone]

autor

Klimas A.

• Institute of Agricultural Engineering and Informatics, Faculty of Production and Power Engineering, University of Agriculture in Krakow, ul. Balicka 116B, 30–149 Kraków, Poland, phone: [phone]

Bibliografia

• [1] Sikora J, Szeląg-Sikora A, Cupiał M, Niemiec M, Klimas A. Możliwość wytwarzania biogazu na cele energetyczne w gospodarstwach ekologicznych (Biogas production potential for enegry purposes in ecological farms). Proc ECOpole. 2014;8(1):279-288. DOI: 10.2429/proc.2014.8(1)037.
• [2] Madlener R, Antunes C, Dias L.C. Assessing the performance of biogas plants with multi-criteria and data envelopment analysis. Eur J Oper Res. 2009;197(3):1084-1094. DOI: 10.1016/j.ejor.2007.12.051.
• [3] Kaltschmitt M, Hartmann H. Energie aus Biomasse – Grundlagen, Techniken und Verfahren; Springer Verlag Berlin, 2001; http://link.springer.com/book/10.1007%2F978-3-540-85095-3.
• [4] Chasnyk, O, Sołowski, G, Shkarupa O. Historical, technical and economic aspects of biogas development: Case of Poland and Ukraine. Renew Sust Energ Rev. 2015;52:227-239. DOI:10.1016/j.rser.2015.07.122.
• [5] Chamrádová K, Rusín J. Use of biogas biscuit meal EKPO-EB for agricultural biogas plant for substitution of energy crops utilization with organic waste. Pol J Chem Technol. 2015;17(3):40-46. DOI: 10.1515/pjct-2015-0048.
• [6] Council Directive 1999/31/EC of 26 April 1999 on the landfill of waste. Official J L 182, 16/07/1999,1-19. http://eur-lex.europa.eu/legal content/en/ALL/? uri=CELEX:31999 L0031.
• [7] Brzuzy LP, Hites RA. Global mass balance for polychlorinated dibenzo-p-dioxins and dibenzofurans. Environ Sci Technol, 1996;30:3646-3648. DOI: 10.1021/es950714n.
• [8] Polish Energy Policy until 2030, Ministerstwo Gospodarki, 2009;14-17. http://bip.mg.gov.pl/node/24670.
• [9] Zamorska-Wojdyła D, Gaj K, Hołtra A, Sitarska M. Quality Evaluation of Biogas and Selected Methods of its Analysis. Ecol Chem Eng S. 2012;19(1):77-87. DOI: 10.2478/v10216-011-0008-9.
• [10] Gebrezgabher AS, Meuwissen PMM, Prins AMB, Oude Lansink GJMA. Economic analysis of anaerobic digestion-A case of Green power biogas plant in the Netherlands. NJAS – Wag J Life Sci. 2010;57(2):109-115. DOI.org/10.1016/j.njas.2009.07.006.
• [11] Hong-Wei Y, David EB. Anaerobic co-digestion of algal sludge and waste paper to produce methane. Biores Technol. 2007;98(1):130-134. DOI: 10.1016/j.biortech.2005.11.010.
• [12] Bobleter O. Hydrothermal degradation of polymers derived from plants. Prog Polym Sci. 1994;19(5):797-841. DOI: 10.1016/0079-6700(94)90033-7.
• [13] PN-G-04650:1997 Formed fuels – Determination of mechanical strength by drumming method ICS: 75.160.10 http://m.freestd.us/soft4/3861352.htm.
• [14] Börjesson P, Berglund M. Environmental systems analysis of biogas systems – Part I: Fuel-cycle emissions. Biomass Biśnerg. 2006;30(5):469-485. DOI 10.1016/j.biombioe.2005.11.014.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.