Anaerobní kofermentace biologicky rozložitelných odpadů jako cesta pro zvýšení produkce bioplynu

Kód výsledku v IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F60461373%3A22320%2F24%3A43930381" target="_blank" >RIV/60461373:22320/24:43930381 - isvavai.cz</a>

Výsledek na webu

<a href="http://bts.vscht.cz/?q=node/19" target="_blank" >http://bts.vscht.cz/?q=node/19</a>

DOI - Digital Object Identifier

—

Jazyk výsledku

čeština

Název v původním jazyce

Anaerobní kofermentace biologicky rozložitelných odpadů jako cesta pro zvýšení produkce bioplynu

Popis výsledku v původním jazyce

V nynější době je stále více diskutována energetická soběstačnost čistíren odpadních vod a uhlíková neutralita. Pro dosažení nebo alespoň přiblížení se k těmto ideálům je nutno hledat a následně implementovat taková technologická řešení, která jsou šetrná k životnímu prostředí a udržitelná z provozního a ekonomického hlediska. Klíčovým procesem pro energetickou soběstačnost je výroba bioplynu z kalů, která ale jen výjimečně dokáže zabezpečit dostatečnou produkci elektrické energie. Proto se intenzivně hledají cesty, jak produkci bioplynu na čistírnách zvýšit. Jednou z možností je společné zpracovávání čistírenských kalů a vhodných biologicky rozložitelných odpadů prostřednictvím anaerobní kofermentace. Mezi hojně diskutované biologicky rozložitelné odpady patří zejména potravinářské odpady. Jejich společné zpracování anaerobní cestou má řadu výhod. Například zkrácení dojezdových vzdáleností při jejich dopravě na čistírnu odpadních vod oproti dojezdovým vzdálenostem do lokalit jejich obvyklé likvidace (spalovny, skládky, bioplynové stanice), které vede ke snížení uhlíkové stopy. Neposledním stěžejním benefitem je zvýšení účinnosti anaerobního rozkladu kalů přídavkem snadno rozložitelných organických látek, která může stimulovat hlubší rozklad hůře rozložitelných látek obsažených v čistírenským kalu. Dalšími výhodami jsou zředění toxických a inhibujících složek, využití plné kapacity stabilizačních nádrží, což vše napomáhá ke zvýšení produkce bioplynu. Anaerobní kofermentace čistírenského kalu a potravinářského odpadu má však i technologická rizika, která je nutno brát v úvahu při její implementací. Potravinářské odpady mohou obsahovat inertní materiál jako je porcelán, sklo nebo plastové obaly. Tyto nežádoucí předměty musí být alespoň z části odstraněny, aby jejich abrazivní působení na mechanické části bylo sníženo na minimum. Na čistírnách odpadních vod bude nutno vybudovat potřebné technické vybavení pro dávkování, skladování nebo i hygienizaci potravinářských odpadů. Pro vyřešení těchto problémů budou provozovatelé čistíren odpadních vod nuceni do investičních akcí v podobě skladovacích nádrží, technologií pro separaci inertního materiálu, homogenizaci potravinářských odpadů a jeho dávkování. Dále dávkování potravinářských odpadů do anaerobních stabilizačních nádrží může ovlivnit stabilitu procesu anaerobní fermentace. Potravinářské odpady mohou obsahovat vyšší množství organického dusíku, který je v anaerobním prostředí přeměněn na amoniakální formu, jenž je známým inhibitorem anaerobní fermentace. Dalším procesním problémem je vysoký obsah snadno rozložitelných organických látek, tudíž může dojít k snadnému přetížení procesu organickými látkami, které se projeví acidifikací systému. Oba procesní problémy mohou způsobit inhibici až kolaps celého procesu. Poslední dvě zmíněné překážky lze zmírnit nebo odstranit vhodným technologickým uspořádáním, výběrem vhodného potravinářského odpadu a jeho poměru k čistírenskému kalu. Publikace se zabývá hodnocením anaerobní biologické rozložitelnosti potenciálních kosubstrátů reprezentujících různé druhy potravinářských odpadů pomocí jednorázových anaerobních testů v termofilních podmínkách.

Název v anglickém jazyce

Anaerobic co-digestion of biodegradable wastes as pathway to increase biogas production

Popis výsledku anglicky

In recent years, the energy self -sufficiency of wastewater treatment plants (WWTPs) and carbon neutrality have become increasingly prominent topics. Achieving or even approaching these ideals requires the exploration and subsequent implementation of technological solutions that are environmentally friendly and operationally and economically sustainable. A key process for energy self -sufficiency is biogas production from sewage sludge, however, this process rarely generates sufficient electricity. Therefore, strategies to enhance biogas production at WWTPs are being actively explored. One promising approach is the co -processing of sewage sludge with suitable biodegradable waste through anaerobic co -digestion. Among the widely discussed biodegradable waste types are food industry residues. Anaerobic co -processing of these residues offers numerous advantages, such as shorter transport distances to WWTPs compared to traditional disposal locations (e.g., incinerators, landfills, or biogas plants), thus reducing the carbon footprint. Another significant benefit is the enhancement of anaerobic sludge degradation through the addition of easily degradable organic compounds, which can stimulate the breakdown of more recalcitrant substances in the sludge. Additional advantages include the dilution of toxic or inhibitory substances and the optimal utilization of stabilization tank capacities, all of which contribute to increased biogas production. Nevertheless, anaerobic co -digestion of sewage sludge and food waste presents technological challenges that must be addressed during its implementation. Food waste can contain inert materials such as porcelain, glass, or plastic packaging, which must be partially removed to minimize abrasive damage to mechanical components. Furthermore, WWTPs will require specialized equipment for dosing, storing, or even sanitizing food waste. Addressing these issues will necessitate capital investments by WWTP operators in facilities such as storage tanks, technologies for inert material separation, homogenization of food waste, and its controlled dosing. The dosing of food waste into anaerobic stabilization tanks can also impact the stability of the anaerobic fermentation process. Food waste often contains elevated levels of organic nitrogen, which can be converted into ammonia in anaerobic conditions a known inhibitor of the fermentation process. Additionally, the high content of easily degradable organic matter in food waste can lead to overloading the system, resulting in acidification. Both issues can cause inhibition or even collapse of the entire process. These challenges can be mitigated or resolved through appropriate technological setups, careful selection of food waste types, and optimal ratios of food waste to sewage sludge. This publication evaluates the anaerobic biodegradability of potential co -substrates representing various types of food waste using single-stage anaerobic batch tests under thermophilic conditions.

Druh

J_ost - Ostatní články v recenzovaných periodicích

CEP obor

—

OECD FORD obor

20801 - Environmental biotechnology

Projekt

<a href="/cs/project/SS07020254" target="_blank" >SS07020254: Technologická, ekonomická a environmentální optimalizace energetického a surovinového využití biologicky rozložitelných odpadů</a><br>

Návaznosti

P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Rok uplatnění

2024

Kód důvěrnosti údajů

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Název periodika

Bioprospect

ISSN

1210-1737

e-ISSN

—

Svazek periodika

34

Číslo periodika v rámci svazku

3-4

Stát vydavatele periodika

CZ - Česká republika

Počet stran výsledku

7

Strana od-do

50-56

Kód UT WoS článku

—

EID výsledku v databázi Scopus

—