WSZECHNICA MAZURSKA W OLECKU

Katedra Wychowania Fizycznego i Ochrony Środowiska kierunek: Ochrona Środowiska

Paweł Palczewski

Nr albumu 15797

WYKORZYSTANIE BIOMASY DO PRODUKCJI METANU JAKO SPOSÓB NA

ZAGOSPODAROWANIE I UTYLIZACJ Ę ODPADÓW ROLNICZYCH NA PRZYKŁADZIE BIOGAZOWNI

W STRADUNACH

Praca inżynierska wykonana pod kierunkiem dr inż. Wiesława Czeluścińskiego

Olecko, kwiecień 2012

2

Oświadczenie kierującego pracą

Oświadczam, że niniejsza praca została przygotowana pod moim kierunkiem. Stwierdzam, że spełnia ona warunki do przedstawienia jej w postępowaniu nadania tytułu zawodowego.

Data: ------------------------------------------------- Podpis kierującego pracą

Oświadczenie autora pracy

Świadom odpowiedzialności prawnej oświadczam, że niniejsza praca

dyplomowa została napisana przeze mnie samodzielnie i nie zawiera treści

uzyskanych w sposób niezgodny z obowiązującymi przepisami.

Oświadczam również, że przedstawiona praca nie była wcześniej

przedmiotem procedur związanych z uzyskaniem tytułu zawodowego w wyższej

uczelni.

Oświadczam ponadto, że niniejsza wersja jest identyczna z załączoną wersją

elektroniczną.

Data: ------------------------------------------------- Podpis autora pracy

3

Streszczenie

Wykorzystanie biogazu niesie za sobą przyszłość dla ludzi oraz środowiska

przyrodniczego na całym świecie. W sytuacji, gdy ograniczone stają się zasoby

naturalnych surowców energetycznych takich jak ropa naftowa, węgiel kamienny

czy gaz ziemny, zapotrzebowanie na energię zmusza ludzi do intensywnego

poszukiwania odnawialnych jej źródeł. Surowcem do pozyskiwania energii

z fermentacji metanowej mogą być prawie wszystkie odpady produkcji roślinnej

i zwierzęcej. Poszczególne substraty różnią się jedynie pod względem szybkości

rozkładu surowca oraz wydajności produkcji biogazu. Biogaz o dużej zawartości

metanu może być wykorzystany głównie do celów energetycznych w takich

procesach technologicznych, jak produkcja energii elektrycznej w silnikach

iskrowych lub turbinach oraz energii cieplnej w przystosowanych do tego celu

kotłach gazowych. Z powstających coraz częściej biogazowni, korzyści czerpią nie

tylko producenci i odbiorcy odpadów roślinnych i odzwierzęcych, ale również

lokalne społeczności. Biogazownia daje możliwość skutecznej ich utylizacji

z jednoczesnym odzyskiem energii odnawialnej. Pozytywnym efektem dla

społeczności lokalnych inwestujących w tą formę utylizacji odpadów jest również

powstawanie nowych miejsc pracy w sferze okołorolniczej. Dobrze funkcjonująca

biogazownia umożliwia zapewnienie nieprzerwanych dostaw energii, ułatwiając

stałe zaopatrzenie w prąd i ciepło obszarów wiejskich oraz zapewnia skuteczną

utylizację odpadów biologicznych, powstających z produkcji roślinnej i zwierzęcej

prowadzonej w najbliższym jej otoczeniu.

Wersja elektroniczna

miejsce na płytę CD

4

Spis treści

WSTĘP ……………………………………………………………………………..6

1. METODY ZAGOSPODAROWANIA I UTYLIZACJI BIOMASY STOSOWANE W POLSCE…………………………………………..……..8

1.1. Rodzaje i podział biomasy występującej w odpadach………………..9 1.2. Zagospodarowanie biomasy ………………………………………...12 1.3. Technologie utylizacji bioodpadów……………………………….....13

2. MOŻLIWO ŚCI POZYSKIWANIA BIOGAZU ………………………..18

2.1. Biogazownie rolnicze………………………………………………..19 2.2. Biogaz z oczyszczalni ścieków……………………………….….…...20 2.3. Odzysk biogazu ze składowisk odpadów……………………………21 2.4. Rodzaje biomasy stosowane w biogazowni…………………………22 2.5. Transport biomasy i wykorzystanie biogazu………………………...25

3. WYKORZYSTANIE FERMENTACJI METANOWEJ

W PRODUKCJI BIOGAZU ……………………………………………...27 3.1. Zasada przebiegu procesu fermentacji metanowej………………….27 3.2. Podstawowe parametry warunkujące efektywność wykorzystania

fermentacji metanowej………………………………………………29

4. BIOGAZOWNIA W STRADUNACH JAKO PRZYKŁAD WYKORZYSTANIA ODPADÓW ORGANICZNYCH DO PRODUKCJI BIOGAZU …………………………………………………32 4.1. Lokalizacja biogazowni, planowane zagospodarowanie……………32 4.2. Charakterystyka procesu technologicznego biogazowni

w Stradunach…………………………………………………….…...35 4.3. Zagospodarowanie osadu pofermentacyjnego………………………40

5. POZYTYWNE I NEGATYWNE ASPEKTY BUDOWY BIOGAZOWNI W STRADUNACH ……………………………………..43

5.1. Znaczenie budowy biogazowni w zagospodarowaniu biomasy oraz

produkcji osadu pofermentacyjnego………………………………...44 5.2. Wpływ budowy biogazowni w Stradunach na środowisko oraz

lokalną społeczność………………………………………………….45 5.3. Korzyści z pozyskiwania biogazu…………………………………...49

6. WNIOSKI ………………………………………………………………...….51

5

ZAKO ŃCZENIE ……………………………………………………………...52

SPIS LITERATURY ………………………………………………………….53

AKTY PRAWNE ……………………………………………………………..55

STRONY INTERNETOWE ………………………………………………….56

SPIS RYSUNKÓW…………………………………………………………....57

SPIS TABEL…………………………………………………………………..58

6

WSTĘP

Energetyka ze źródeł odnawialnych rozwija się jeszcze zbyt wolno

w stosunku do oczekiwań Unii Europejskiej. Główny składnik w strukturze

wytwarzania energii ze źródeł odnawialnych reprezentowany jest w około 90 %

przez zielone ciepło, na które składa się przede wszystkim energia wytwarzana

z biomasy stałej w źródłach nie przyłączonych do sieci. Pozostała energia

generowana jest w sieciowych źródłach w oparciu o biomasę stałą oraz przez coraz

szersze wykorzystanie pomp ciepła czy kolektorów słonecznych. W sektorze

zielonej elektroenergetyki wciąż dominuje energia elektryczna wytwarzana

z biomasy w technologii współspalania z węglem. Znaczący udział w produkcji

energii odnawialnej w Europie ma również energetyka wodna oraz obserwowany

jest systematyczny przyrost mocy wytwórczych z farm wiatrowych. W sektorze

motoryzacyjnym wykazuje się głownie produkcję biopaliw.1

Wykorzystanie biomasy do produkcji biogazu ma ogromne znaczenie

zarówno dla ochrony środowiska naturalnego przed oddziałaniem na nie

szkodliwych odpadów pochodzenia rolniczego, jak również przynosi duże korzyści

ludziom w postaci skutecznej możliwości zagospodarowania i utylizacji dużej masy

odpadów z produkcji rolniczej, zalegających tereny wielu gospodarstw rolnych,

których nie można przekazać bezpośrednio do zakładu unieszkodliwiania odpadów.

Istotnym efektem w procesie właściwego zagospodarowania odpadów

produkcyjnych w rolnictwie jest również pozyskiwanie dodatkowej energii

odnawialnej na potrzeby prowadzonej działalności, która poprawia bilans

opłacalności zarówno produkcji roślinnej i zwierzęcej i zapewnia większą

niezależność od tradycyjnych dostaw energii.2

W warunkach województwa warmińsko - mazurskiego oraz Gminy Ełk,

największe szanse rozwoju mają biogazownie wykorzystujące w procesie

1 M. Ćwil. Realizacja celów dla energii ze źródeł odnawialnych ustalonych na 2010 roku. Polska Izba Gospodarcza Energii Odnawialnej. Elektroenergetyka współczesność i rozwój nr 4(6)/2010. s.36-45. 2 D. JC. Mc Kay, przekład z j. angielskiego M. Popkiewicz, M. Śmigrowska. Zrównoważona energia – Bez pary w gwizdek. „I-BiS” Usługi Komputerowe, Wydawnictwo s. c. Wrocław 2011. Projekt „Klimatyczna Energia – ogólnopolska kampania promująca racjonalne gospodarowanie energią”. NFOŚiGW oraz WFOŚiGW we Wrocławiu. s. 47-58.

7

pozyskiwania surowca do produkcji biogazu odpady z przemysłu rolno-

spożywczego oraz rolniczej produkcji zwierzęcej. Wskaźnikiem istotnym dla

utrzymania w tym regionie stałości procesu produkcji biogazu są przede wszystkim

minimalne dla inwestora koszty pozyskiwania surowców oraz możliwość utylizacji

wytwarzanych odpadów przy stałej ich produkcji utrzymywanej na opłacalnym

poziomie. Ważną rolę w prawidłowej organizacji produkcji biogazu odgrywa

również lokalizacja samej biogazowni, która powinna być usytuowana w pobliżu

źródła surowca do produkcji, jak ma to miejsce w przypadku biogazowni

w Stradunach, gmina Ełk, planowanej do zrealizowania w sąsiedztwie dużego

gospodarstwa rolnego nastawionego na produkcję roślinną i zwierzęcą oraz

funkcjonującej gorzelni.

Głównym celem realizacji przedsięwzięcia jest wprawdzie produkcja energii

elektrycznej i cieplnej z wykorzystaniem odnawialnych źródeł energii, jednak nie

można pominąć faktu zapewnienia właściwej i efektywnej utylizacji dużej masy

odpadów biologicznych, które przy ich niewłaściwym zagospodarowaniu mogą

stwarzać poważne zagrożenia dla środowiska naturalnego, a w tym również dla

zdrowia i życia ludzi.3

Biorąc pod uwagę znaczenie, jakie dla środowiska naturalnego oraz

gospodarki odpadami z produkcji rolniczej i zwierzęcej mają, biogazownie celem

pracy jest: ocena skuteczności działania nowej inwestycji w biogazownię

w Stradunach pod kątem możliwości wykorzystania tego typu instalacji do

produkcji biogazu na terenie całej Polski oraz określenie efektów, jakie

popłyną z zagospodarowania i utylizacji odpadów organicznych w Stradunach

dla ochrony środowiska naturalnego na tym terenie.

3 A. Pietruszyński, T. Snażyk, Raport o oddziaływaniu na środowisko dla przedsięwzięcia pn. budowie instalacji do wytwarzania energii elektrycznej i cieplnej o mocy 1,2 MW z biogazu w Stradunach, zbiorników i budynków towarzyszących z parkingami obsługującymi inwestycję oraz infrastrukturą oświetleniową i ogrodzeniem oraz zbiornikiem przeciwpożarowym. Warszawa, 2010.

8

1. METODY ZAGOSPODAROWANIA I UTYLIZACJI BIOMASY STOSOWANE W POLSCE

Biomasa wytworzona w sposób naturalny jest masą organiczną zawierającą

węgiel. W jej skład wchodzą głównie całe rośliny oraz ich części, odchody

zwierzęce w postaci obornika, gnojówki czy gnojowicy, poubojowe szczątki

zwierząt oraz inne przetworzone lub nie odpady pochodzenia roślinnego lub

zwierzęcego, wywar pogorzelniany czy odpady z przemysłu mleczarskiego, które

w różny sposób ulegają przemianom mikrobiologicznym.

Z uwagi na ogromną ilość odpadów, jaka powstaje w wyniku produkcji

rolniczej, roślinnej i przemysłu spożywczego, coraz większy problem stanowi ich

prawidłowe zagospodarowanie i bezpieczna utylizacja, gdyż nie każdy rodzaj

odpadu z biomasy może w stanie wytworzonym powrócić do środowiska

naturalnego w formie nawozu organicznego lub ulec unieszkodliwieniu, bez

zapewnienia odpowiednich warunków chroniących środowisko4.

Ze względu na zagrożenia biologiczne, jakie dla ludzi i środowiska

naturalnego stworzyć mogą niewłaściwie zagospodarowane odpady organiczne,

konieczne jest podejmowanie skutecznych działań w zakresie ich neutralizacji pod

względem obecności szkodliwych lub niebezpiecznych drobnoustrojów celem

maksymalnego ich wykorzystania.

Z uwagi na potrzeby oraz zobowiązania akcesyjne w zakresie pozyskiwania

odnawialnych źródeł energii, podstawowym surowcem do odzysku energii

z biogazu w Polsce jest biomasa. W strukturze produkcji energii pierwotnej ze

źródeł odnawialnych w Polsce w roku 1999 według danych ECBREC/IBMER

biomasa stanowiła 98,05% wszystkich surowców wykorzystywanych do jej

produkcji.5

Masa organiczna jest najstarszym wykorzystywanym źródłem energii

odnawialnej. Surowcem do jej produkcji może być biomasa nieprzetworzona,

4 G. Jastrzębska. Odnawialne źródła energii i pojazdy proekologiczne. Wydawnictwo Naukowo – Techniczne. Warszawa 2007. s.58-65. 5 http:/www.oze.bpp.lublin.pl/dokumenty/konf/prez/05.W.P.b.pps, 16.04.2012.

9

np. w postaci drewna, słomy czy roślin energetycznych specjalnie do tego celu

uprawianych oraz biomasa wstępnie przetworzona, np.: w postaci olejów roślinnych

oraz stałych odpadów organicznych jak: makulatura, trociny czy wióry z drewna.

Nadaje się ona do wykorzystania jako surowiec energetyczny bez szczególnego

przygotowania, co powoduje, że gminy rolnicze mogą w ramach posiadanych

zasobów surowca czerpać energię z powstałego w ten sposób biogazu.6

1.1. Rodzaje i podział biomasy występującej w odpadach

W produkcji biogazu niezwykle istotne znaczenie ma skład chemiczny

biomasy, poddawanej procesowi przerobu na mieszaninę gazów z przewagą

metanu. Duża zawartość tłuszczu w masie organicznej gwarantuje pozyskanie

większej ilości biogazu niż w sytuacji, gdy odpady organiczne mają ubogi

w składniki energetyczne skład chemiczny. Biomasę ze względu na występowanie

w środowisku naturalnym możemy podzielić w sposób następujący:

− Drewno i odpady drzewne (trociny, wióry, kora i zrębki). W Polsce

powstaje rocznie około 2,4 mln ton (4 mln m3) różnego pochodzenia

odpadów drzewnych, w tym 1 mln m3 samych trocin. Na odpady te składają

się: trociny, wióry, pyły oraz skrawki gotowych elementów lub płyt.

Również problem stanowi poużytkowe drewno odpadowe, które stwarza

zagrożenie na składowiskach odpadów w postaci zagrożenia pożarem,

rozwojem szkodników i patogenów drewna oraz skażeniem gleb. Drewno

opałowe, zrębki, trociny, kora stanowią duży potencjał energetyczny jednak

udział z tego źródła jest nieznaczny w stosunku do całkowitego zużycia

energii i wynosi jedynie 1,8% .

− Rośliny pochodzące z upraw energetycznych. Wykorzystane są głownie

do pozyskiwania energii cieplnej i elektrycznej w procesach ich

6 K. Kuciński, Energia w czasach kryzysu. Centrum Doradztwa i Informacji Difin Sp. z o.o., Warszawa 2006, s. 156-158.

10

bezpośredniego spalania, a ponadto wytwarza się z nich również gotowe

paliwa ciekłe i gazowe. Rośliny te można spalać w całości lub też w formie

brykietów lub innych form przystosowanych do możliwości technicznych

używanych pieców. W Polsce jedną z najczęstszych uprawianych roślin jest

wierzba wiciowa (Salix viminalis) zwana energetyczną charakteryzująca się

szybkim przyrostem masy i umiarkowanymi wymaganiami klimatycznymi

i glebowymi, pozwalającymi na uzyskanie wysokich plonów w jej uprawie

na terenie naszego kraju. 7

− Produkty i odpady rolnicze, tj. słoma, siano, łęty, korzenie roślin, itp. …

Wykorzystanie słomy lub innych zbędnych po procesie produkcji rolniczej

części roślin pozwala na zagospodarowanie nadwyżek tego surowca, który

w produkcji rolniczej występuje w nadmiarze zwłaszcza w okresie

jesiennym, kiedy to przed zimą wzrasta zapotrzebowanie na wszelkie

surowce energetyczne. Niepotrzebne, duże ilości biomasy traktowane jako

odpad, są materiałem tanim i łatwym do pozyskania na terenie naszego kraju

ze względu na wciąż dominujący charakter rolniczy naszej gospodarki.

W Polsce zasoby słomy wynoszą blisko 38 mln ton, a jej nadwyżka mogłaby

zaspokoić około 5% zapotrzebowania energii dla całej gospodarki

narodowej. W podstawowym składzie słomy znajdują się takie pierwiastki,

jak: węgiel – 48%, tlen – 41%, wodór – 6% oraz siarka 0,05-0,12%.

− Odchody zwierzęce. Źródłem naturalnego metanu są również odchody

zwierzęce, których asortymentem są głównie obornik, gnojówka i gnojowica.

Odpady wykorzystywane są do produkcji mieszaniny gazów z przewagą

metanu stanowiącego nośnik cennej energii odnawialnej. Do produkcji

biogazu nadaje się zarówno obornik jak i gnojówka czy gnojowica

pochodzące z ferm trzody chlewnej oraz bydła ras mięsnych czy mlecznego.

W warunkach polskich z odchodów zwierząt można uzyskać nawet 3,31

7 http/www.biomasa.org/ Serwis poświecony zmianom klimatycznym i odnawialnym źródłom energii, 16.04.2012.

11

Gm3 biogazu o średniej wartości opałowej 23 MJ/m3. Odpad poprodukcyjny

charakteryzuje się natomiast wysoką zawartością zmineralizowanego azotu,

fosforu i potasu oraz niską agresywnością mikrobiologiczną, gdyż w wyniku

procesu fermentacji metanowej zniszczeniu ulegają niebezpieczne patogeny

jak: jaja i zarodniki pasożytów oraz szkodliwe lub niebezpieczne bakterie,

wirusy i grzyby. Uzyskany w ten sposób materiał pofermentacyjny

doskonale nadaje się do zastosowania jako pełnowartościowy nawóz.8

− Odpady z uboju zwierząt. Przemysł mięsny w Polsce przerabia ok. 800 tys.

Mg odpadów rocznie. Odpady przetwarzane są na mączkę mięsno-kostną

i tłuszcz (zostają spalane lub używane jako produkt do ulepszenia gleby).

Proces przetwarzania odpadów z uboju zwierząt niesie za sobą szereg

rozwiązań, która mają na celu głownie poprawę opłacalności tej produkcji.

W zakładach przemysłu mięsnego, występuje duża odpadów organicznych,

które można wykorzystać jako surowiec do produkcji biogazu, jako formy

zagospodarowania odpadów poubojowych.9

Zgodnie z normami wprowadzonymi przez Unię Europejską odpady

pochodzenia zwierzęcego dzielimy na kategorie, które mówią nam o stopniu

zagrożenia dla ludzi i zwierząt, tj. na niskiego ryzyka, dużego ryzyka

i wysokiego ryzyka. W zależności od odpadów oraz stopnia ich szkodliwości muszą

one być zbierane oddzielnie oraz utylizowane lub też unieszkodliwiane w ściśle

określony sposób dla danej grupy.

8 G. Wiśniewski i inni, Ekonomiczne i prawne aspekty wykorzystania odnawialnych źródeł energii w Polsce. Europejskie Centrum Energii odnawialnej. Instytut Budownictwa, Mechanizacji i Elektryfikacji Rolnictwa. Narodowy Fundusz ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej. Warszawa, 2000. s. 15-21. 9 Cz. Rosik – Dulewska, Podstawy gospodarki odpadami. Wydawnictwo Naukowe PWN. Warszawa 2007. s. 227 – 229.

12

1.2. Zagospodarowanie biomasy

Istnieje wiele metod zagospodarowania odpadów z biomasy, które stosuje

się, aby w szybki i bezpieczny sposób doprowadzić je do stanu, w którym nie będą

szkodziły ludziom i środowisku. Jednym z nich jest spalanie biomasy – gdzie

wysuszony surowiec podlega procesowi utylizacji termicznej, dającej więcej

korzyści dla środowiska naturalnego niż spalanie paliw ze źródeł nieodnawialnych,

gdyż rośliny nie zawierają siarki i metali ciężkich, co powoduje, że proces ich

spalania jest wolny od tych zanieczyszczeń.10

Spalanie masy roślinnej nie zmienia również bilansu dwutlenku węgla

w atmosferze, gdyż w procesie tym do atmosfery uwalnia się tyle dwutlenku węgla

(CO2) ile przez cały okres swego wzrostu i rozwoju pobierają rośliny z powietrza.

Ogólnie rzecz biorąc, samo spalanie biomasy odbywa się ze sprawnością blisko

70%, natomiast, gdy proces ten wykorzystujemy do produkcji energii elektrycznej

w obiegu parowym, jego sprawność obniża się nawet do około 20%. Płomieniowa

utylizacja odpadów zachodzi zwykle w komorze spalania przy obecności nadmiaru

powietrza, a kotły do jej przeprowadzenia dostępne są w zakresie mocy od 20 kW

do kilkuset MW. Najbardziej odpowiednimi dla tego procesu urządzeniami są kotły

grzewcze o małych mocach, opalane drewnem lub słomą. Stosowane są również

kotły do spalania paliw rozdrobnionych, podsuszonych oraz do współspalania

biomasy z węglem i innymi paliwami ze źródeł nieodnawialnych.11

Innym sposobem zagospodarowania i utylizacji odpadów z produkcji

roślinnej i zwierzęcej stosowanym w Polsce jest wytwarzanie biogazu z masy

organicznej. Cenny biogaz z odpadów organicznych, uzyskiwany jest przez

zastosowanie technologii biologiczno – biochemicznej, wykorzystującej działanie

10 P. Gradziuk, Biopaliwa. Akademia Rolnicza w Lublinie. Instytut Nauk Rolniczych w Zamościu. Zamość 2003. 11 J. Gronowicz, Niekonwencjonalne źródła energii. Wydawnictwo Instytutu Technologii Eksploatacji-PIB. Radom-Poznań 2008. s. 89-98.

13

mikroorganizmów mezofilnych lub technologii fizyczno – termicznej,

wykorzystującej proces pyrolizy w temperaturze 300 -750°C lub wyższej.12

Biogaz można uzyskać również z odpadów odzwierzęcych gromadzonych

w gospodarstwach rolnych. Kontrolowana fermentacja obornika czy zawartości

zbiorników na gnojówkę czy gnojowicę jest po spełnieniu wymaganych dla tej

produkcji warunków technicznych procesem czystym i w zasadzie bezwonnym.

Prowadzi do pozyskania biogazu, który możemy wykorzystać jako źródło

energetycznie lub paliwo.

1.3. Technologie utylizacji bioodpadów

W przypadku gospodarowania bioodpadami, które są kierowane do dalszej

obróbki, trudno wskazać jedną metodę ich przetwarzania, która okaże się najlepszą

z punktu widzenia ochrony środowiska. Ekologiczność różnych metod dostępnych

w odniesieniu do gospodarowania tymi odpadami zależy od szeregu lokalnych

czynników - między innymi od systemów zbierania odpadów, ich składu oraz

jakości, warunków klimatycznych oraz potencjalnych możliwości wykorzystania

różnych produktów pochodzących z bioodpadów takich jak energia elektryczna,

energia cieplna lub kompost.

Spośród metod pozyskiwania biogazu z odpadów roślinnych i zwierzęcych

wyróżnić można np. technologię Schmida – Eggerglissa13 stosowaną do fermentacji

obornika, ścieków i rozdrobnionych odpadów organicznych w wodzie. Schemat tej

popularnej, powszechnie stosowanej w Polsce metody przestawia rysunek 1.

12 G. Jastrzębska, Odnawialne źródła energii i pojazdy proekologiczne. Wydawnictwo Naukowo – Techniczne. Warszawa 2007. s.58-65. 13 W. M. Lewandowski, Proekologiczne odnawialne źródła energii. Wydawnictwo Naukowo– Techniczne. Warszawa 2006. s. 360-361.

14

Rys. 1 Schemat produkcji biogazu technologią Schmidta-Eggerglissa. Źródło: W. M. Lewandowski, Proekologiczne odnawialne źródła energii. Wydawnictwo Naukowo– Techniczne. Warszawa 2006.

W wyniku jej stosowania uzyskać można z 1m³ komory fermentacyjnej od

0,7 do 5m³ biogazu na dobę. Metoda ta jest opłacalna w dużych gospodarstwach

rolnych o dziennej produkcji gazu od 100 do 300m³.

W technologii Schmida – Eggerglissa zawartość komory podgrzewa się parą

z kotła ogrzewanego biogazem, a tworzący się kożuch w komorze fermentacyjnej

jest rozbijany wymuszona za pomocą pompy cyrkulacja zawiesiny. Pompa

wykorzystywana jest również do przetłaczania osadu do zbiornika bioszlamu,

a następnie dozuje bioszlam do wykorzystania go w celach nawozowych

i strukturotwórczych na grunty orne.14

Innym rozwiązaniem, adresowanym do małych i średnich gospodarstw

rolnych jest niemiecka technologia opracowana przez Reinholda Darmstadta.

Schemat blokowy tej instalacji przedstawia rysunek 2.

14 W. M. Lewandowski, Proekologiczne odnawialne źródła energii. Wydawnictwo Naukowo– Techniczne. Warszawa 2006. s. 360-361.

15

Rys. 2 Instalacja produkcji biogazu technologią Reinholda Darmstadta. Źródło: W. M. Lewandowski, Proekologiczne odnawialne źródła energii. Wydawnictwo Naukowo– Techniczne. Warszawa 2006.

W metodzie tej wykorzystywane są następujące urządzenia i obiekty: komora

fermentacyjna o konstrukcji betonowej, dwa zbiorniki biogazu, zbiornik substratu

(gnojowicy) i układ pompowy. Komora fermentacyjna o pojemności około 30 m3

zagłębiona jest w gruncie, a proces fermentacji trwa kilka tygodni, po którym

kompost jest wykorzystywany jako naturalny nawóz organiczny, a komora

napełniana jest ponownie rozcieńczonym substratem, np. gnojowicą. Produkcja

biogazu z surowca o objętości 1m³ w wyniku wykorzystania tej metody dochodzić

może nawet do 10m³ biogazu.15

Wykorzystując dostępne technologie ogólną produkcję biogazu można

przedstawić w sposób schematyczny (rysunek 3), który obejmuje pełny cykl

technologiczny produkcji w typowym gospodarstwie rolnym.

15 W. M. Lewandowski. Proekologiczne odnawialne źródła energii. Wydawnictwo Naukowo– Techniczne. Warszawa 2006. s. 360-361.

16

Rys. 3. Technologia produkcji biogazu w typowym gospodarstwie rolnym. Źródło: W. M. Lewandowski, Proekologiczne odnawialne źródła energii. Wydawnictwo Naukowo– Techniczne. Warszawa 2006.

Utylizacja bioodpadów poprzez fermentację metanową może być

zastosowana do niemal wszystkich odpadów organicznych występujących

w produkcji rolnej. Odpady zawierające większa ilość ligniny maja wolniejsze

tempo rozkładu z uwagi na proces upłynnienia stałych odpadów w pierwszej fazie.

Ze względu na różnice pomiędzy materiałami pod względem prędkości rozkładu

i wydajności produkcji metanu, szczególne przydatne są odpady z produkcji

zwierzęcej, tj. gnojowica, obornik, czy pomiot ptasi.16

W warunkach polskich, z odchodów zwierząt hodowlanych można uzyskać

rocznie nawet 3,31 Gm³ biogazu o średniej wartości opałowej wynoszącej 23

MJ/m3. Instalacje tego typu opłacalne są w przypadku dużej obsady zwierząt

(optymalnie powyżej 500 Dużych Jednostek Przeliczeniowych) utrzymywanych

w systemie bezściółkowym, tj. na rusztach, w którym zamiast obornika uzyskuje się

gnojowicę.17

Innym, efektywnym sposobem na zagospodarowanie masy organicznej jest

produkcja biopaliw. Surowcem do niej mogą być zboża, rzepak oraz inne płody 16 J. Szlachta, Niekonwencjonalne źródła energii. Wydawnictwo Akademii Rolniczej we Wrocławiu, Wrocław 1999. s.101-102. 17 W. M. Lewandowski, Proekologiczne odnawialne źródła energii. Wydawnictwo Naukowo– Techniczne. Warszawa 2006. s. 363.

17

rolne, które wykorzystać można do produkcji biopaliw w procesach: fermentacji lub

estryfikacji.

W Polsce szczególnym zainteresowaniem cieszy się rzepak, gdzie z 1 ha

powierzchni upranej, przy plonie nasion 3 Mg uzyskać można 1143 kg czystego

biopaliwa oraz 122 kg zanieczyszczonej gliceryny. Również ester metylowy

wytworzony z oleju rzepakowego, soi, oleju palmowego lub innego surowca

organicznego stanowi paliwo, którego wykorzystanie w przyszłości jest alternatywą

dla paliw nieodnawialnych. Przykładowo, podczas spalania biopaliwa w silniku

emituje się do atmosfery około 40% mniej węglowodorów, o 50% mniej sadzy

i o 40% mniej pyłów w porównaniu z tradycyjnym olejem napędowym. Podjęcie

produkcji paliwa rzepakowego na szerszą skalę wymaga jednak rozwiązań

problemów natury czysto gospodarczej wynikającej z opłacalności upraw oraz

ekonomicznej wymagającej skorelowania z polityka paliwową państwa.18

18

J. Szlachta, Niekonwencjonalne źródła energii. Wydawnictwo Akademii Rolniczej we Wrocławiu, Wrocław 1999. s.113-120.

18

2. MOŻLIWO ŚCI POZYSKIWANIA BIOGAZU

Wykorzystanie biogazu powstającego w procesie fermentacji to przyszłość

współczesnej energetyki odnawialnej. Surowcem do jego produkcji mogą być

odchody zwierzęce, odpady roślinne, osady ściekowe i inne surowce pochodzenia

organicznego. Wydajność procesu fermentacji zależy głównie do temperatury

i składu substancji poddanej fermentacji.

Procesy beztlenowego rozkładu substancji organicznych zawartych

w odchodach, ściekach i innych odpadach pozwalają uzyskać dodatni efekt

energetyczny, przyczyniający się głównie do wyeliminowania niepożądanych,

a charakterystycznych cech procesów tlenowych oraz uzyskania znacznych ilości

energii istotnych w skali potrzeb całego społeczeństwa.

Biogaz o dużej zawartości metanu, tj. w ilości powyżej 40% może być

wykorzystywany głównie do celów energetycznych lub w innych procesach

technologicznych obejmujących w szczególności:

− produkcję energii elektrycznej w silnikach iskrowych lub turbinach;

− produkcję energii cieplnej w przystosowanych kotłach gazowych;

− produkcję energii elektrycznej i cieplnej w jednostkach skojarzonych;

− dostarczanie gazu ze składowisk odpadów do sieci gazowej;

− wykorzystanie gazu jako paliwa do silników tradycyjnych pojazdów;

− wykorzystanie gazu w procesach technologicznych, np. w produkcji

metanolu.19

19 A. Głaszczka, W. J. Wardal, W. Romaniuk, T. Domasiewicz, Biogazownie rolnicze. Oficyna Wydawnicza MULTICO, Warszawa 2010, s. 9-11.

19

2.1. Biogazownie rolnicze

Rolnictwo stanowi jeden z podstawowych działów gospodarki w kraju.

Podstawowym celem działalności rolniczej jest uzyskanie produktów roślinnych

i zwierzęcych w wyniku uprawy i hodowli roślin oraz chowu i hodowli zwierząt

gospodarskich, dla zaspokojenia potrzeb żywnościowych ludzi oraz inwentarza

żywego.20

W gospodarstwach rolnych powstają znaczne ilości odpadów, które mogą być

wykorzystane do produkcji biogazu. Z 1m3 płynnych odchodów zwierzęcych można

uzyskać średnio 20m3 biogazu, natomiast z 1m3 obornika – 30m3 o wartości

energetycznej stanowiącej około 23 MJ/m3. Potencjał biogazu z odchodów

zwierzęcych w Polsce szacowany jest na 3310 mln m3. Zanieczyszczenia

pochodzenia rolniczego grożą zaburzeniem istniejącej w przyrodzie równowagi

i mogą być przyczyną degradacji środowiska. Powstające w gospodarstwach

rolnych znaczne ilości odpadów, można wykorzystać do produkcji biogazu

w procesie fermentacji metanowej. Przy założeniu, że głównym celem fermentacji

metanowej jest produkcja biogazu przy jednoczesnym rozkładzie substancji

organicznych zawartych w odchodach zwierzęcych w trakcie fermentacji należy

zadbać, aby przemiany te miały optymalne warunki przebiegu. Stopień rozkładu

surowca, zależy głównie od jego składu, obciążenia komory fermentacyjnej

i temperatury, w jakiej proces przebiega. Usuwany w wyniku fermentacji

metanowej węgiel w postaci gazów: CH4, CO2 i H2S wpływa stabilizująco na

surowiec, zwiększając wartość nawozową przefermentowanej masy powstających

osadów.21

W procesach unieszkodliwiania odpadów powstających w rolnictwie

wykorzystywana jest fermentacja okresowa i fermentacja ciągła. Fermentacja

okresowa polega na dłuższym przetrzymywaniu odpadów w zamkniętej komorze

fermentacyjnej. Z uwagi na niejednostajną i niską produkcję biogazu metoda

20 J. Strzałko, T. Mossor – Pietraszewska, Kompendium wiedzy z ekologii. Wydawnictwo Naukowe PWN. Warszawa-Poznań 1999. s. 436-470. 21

J. Szlachta, Niekonwencjonalne źródła energii. Wydawnictwo Akademii Rolniczej we Wrocławiu, Wrocław 1999. s.103.

20

wykorzystywana jest wyłącznie do obornika. Fermentacja ciągła charakteryzuje się

ciągłym dopływem odpadów i odpływem masy przefermentowanej z komory

fermentacyjnej. Podstawowymi zespołami biogazowni rolniczych są: instalacja

zasilająca komorę fermentacyjną, komora fermentacyjna, instalacja grzewcza oraz

gazowa ze zbiornikiem gazu.

2.2. Biogaz z oczyszczalni ścieków

Oczyszczanie ścieków jest układem szeregowym lub szeregowo–

równoległym obiektów i urządzeń realizujących jednostkowe procesy oczyszczania

mechanicznego, biologicznego, fizykochemicznego i chemicznego.

Celem biologicznego oczyszczania ścieków jest usunięcie z nich materii

organicznej podatnej na rozkład biologiczny w warunkach tlenowych lub

beztlenowych. Procesy beztlenowe realizowane są w komorach fermentacyjnych.

W czasie fermentacji metanowej związki organiczne rozkładane są do prostych

związków gazowych, tj. metan, dwutlenek węgla, siarkowodór i amoniak.

Otrzymany gaz po oczyszczeniu ze związków siarki jest cennym surowcem

energetycznym.22

Zarówno w procesach biologicznych oczyszczania ścieków jak i beztlenowej

stabilizacji osadów bakterie beztlenowe rozkładają substancję organiczną na

związki proste, głównie metan i dwutlenek węgla stanowiące biogaz. Ilość

otrzymywanych gazów uzależniona jest od ilości zmineralizowanych związków

organicznych.23

Wykorzystanie biogazu z oczyszczalni ścieków jest bardzo dobrym

rozwiązaniem ze względu na potencjał techniczny. W Polsce jest około 1759

przemysłowych i 1471 komunalnych oczyszczalni ścieków i liczba ta ciągle

wzrasta. Z 1 m3 osadu ściekowego, czyli 4 - 5% suchej masy można uzyskać 10 do

20 m3 biogazu o zawartości do 60% metanu. Aktualne trendy w polskim sektorze

22 S. Bieszczad, J. Sobota, Zagrożenia, ochrona i kształtowanie środowiska przyrodniczo– rolniczego. Wydawnictwo Akademii Rolniczej we Wrocławiu. Wrocław 1993-1998. s. 137-139. 23 E. Krzywy, Przyrodnicze zagospodarowanie ścieków i osadów. Wydawnictwo Akademii Rolniczej w Szczecinie. Szczecin 1999. s. 61-63.

21

energetycznego wykorzystania biogazu pozyskiwanego z osadów ściekowych

wskazują na wyraźny wzrost zainteresowania technologiami produkcji energii

elektrycznej i cieplnej w skojarzeniu.24

Biogaz zajmuje, więc szczególne miejsce wśród nośników energii, ponieważ

jego uzyskanie nie tylko oszczędza naturalne paliwa pochodzenia mineralnego, ale

jednocześnie pomaga w oczyszczaniu ścieków przez wydzielenie związków

węglowych i wodorowych ze związków organicznych.25

2.3. Odzysk biogazu ze składowisk odpadów

Najbardziej rozpowszechnionym sposobem usuwania odpadów jest

wywożenie ich na składowiska odpadów. Rozkładające się w głębi zdeponowanych

odpadów szczątki organiczne ulegają procesom gnilnych, w związku z czym są

źródłem siarkowodoru i innych gazów o nieprzyjemnej woni. Według

obowiązującego ustawodawstwa, użytkowane składowiska powinny być

wyposażone w system studni odgazowujących, dzięki którym można odprowadzać

wytwarzane gazy z możliwością ich energetycznego wykorzystania.26

W warunkach najbardziej optymalnych z jednej tony odpadów komunalnych

może powstać około 400 – 500 m3 gazu składowiskowego. Jednak nie wszystkie

odpady organiczne ulegają pełnemu rozkładowi w jednakowym czasie, a sam

proces fermentacji zależy od wielu przyspieszających go lub opóźniających

czynników. Przyjmuje się wówczas, że z jednej tony odpadów można pozyskać

maksymalnie do 200 m3 gazu.

W Polsce funkcjonuje obecnie ok. 700 czynnych składowisk odpadów,

z których szacunkowo przyjmuje się, że produkują rocznie ponad 600 mln m3

biogazu. Pozyskanie gazu składowiskowego w realnych warunkach nie przekracza

30 - 45% całkowitego jego potencjału, gdyż zasoby metanu możliwe do pozyskania

24 A. Głaszczka, W. J. Wardal, W. Romaniuk, T. Domasiewicz. Biogazownie rolnicze. Oficyna Wydawnicza MULTICO, Warszawa 2010. s. 9-11. 25 W. Bednarski, J. Fiedurka. Podstawy biotechnologii przemysłowej. Wydawnictwo Naukowo– Techniczne. Warszawa 2007. s. 456-459. 26 T. Umiński. Ekologia środowisko przyroda. Wydawnictwo Szkolne i Pedagogiczne. Warszawa 1998.

22

ze składowisk komunalnych są szacowane na 135 -145 mln m3 rocznie, co jest

równoważne 5235 TJ energii.27

2.4. Rodzaje biomasy stosowane w biogazowi

Surowcem do fermentacji metanowej mogą być niemal wszystkie organiczne

odpady z produkcji rolniczej. Poszczególne ich składniki jednak, różnią się między

sobą pod względem struktury, składu chemicznego i wartości kalorycznej, co ma

wpływ na szybkość rozkładu masy organicznej oraz wydajność samego procesu

produkcji metanu.28

Biorąc pod uwagę różnorodność surowców do produkcji biogazu

powiązanych z efektywnym ich wykorzystaniem w tabeli 1 przedstawiono

przybliżone parametry potencjału energetycznego wybranych substratów do

produkcji biogazu.29

Odpowiedni pod względem energetycznym skład mają odpady pochodzące

z produkcji zwierzęcej, takie jak gnojówka, gnojowica, obornik czy pomiot

z hodowli drobiu. Natomiast mniej przydatne są odpady o dużej zawartości ligniny.

Z punktu widzenia efektywności procesu pozyskiwania biogazu, materiał

wyjściowy można podzielić na trzy podstawowe kategorie:30

− Rolniczy, do którego należą odchody zwierząt, uprawy energetyczne

i substancje organiczne z produkcji roślinnej.

− Miejski zawierający frakcję organiczną, osady ściekowe, ścinki traw

i odpady ogrodnicze oraz resztki jedzenia.

27 J. Gronowicz, Niekonwencjonalne źródła energii. Monograficzna seria wydawnicza Biblioteka Problemów Eksploatacji. Instytut Technologii Eksploatacji – PIB, Radom-Poznań 2008.s.98-103. 28 J. Bogdanienko, Odnawialne źródła energii. Biblioteka Problemów, t. 290. Wydawnictwo PWN. Warszawa 1989. 29 Z. Podkówka, W. Podkówka, Substraty dla biogazowni rolniczych. Wydawnictwo „Agro Serwis”, Biznes - Press Sp. z o.o.. Warszawa 2010. 30

A. Głaszczka, W. J. Wardal, W. Romaniuk, T. Domasiewicz, Biogazownie rolnicze. Oficyna Wydawnicza MULTICO, Warszawa 2010. s. 37.

23

− Przemysłowy, obejmujący odpady z przemysłu spożywczego,

mleczarskiego, cukrowniczego, farmaceutycznego, kosmetycznego,

biochemicznego, papierniczego i mięsnego.

Tabela 1. Wykaz potencjału produkcyjnego biogazu dla wybranych substratów.

Wyszczególnienie

Gnojowica od bydła

Gnojowica od trzody chlewnej

Obornik

Kiszonka

z kukurydzy

Kiszonka z całych roślin

zbożowych

Rozdrobnione

kolby kukurydzy

(CCM)

Ziarno zboża

Sucha masa w %

8

6

25

32

40

65

86

Substancja

organiczna w %

suchej masy

86

80

80

95

95

98

98

Wydajność biogazu

dm3 n/kg SSO

280

400

450

600

520

680

700

m3/dt MŚ

1,93

1,92

9,00

18,2

19,76

43,32

59,99

Zawartość CH4

w biogazie (%)

55

60

55

52

53

55

55

Wartość uzyskana

ze sprzedaży energii

elektrycznej z

biogazu w zł/dt MŚ

30,88

30,72

144,00

291,20

316,16

693,12

959,84

Substancja pofermentacyjna

w m3/t substratu

0,977

0,977

0,885

0,760

0,743

0,447

0,247

w %

98

98

89

76

74

45

25

Zawartość suchej

masy w %

5,8

3,8

15,3

10,6

10,2

21,7

43,3

Źródło: Z. Podkówka, W. Podkówka, Substraty dla biogazowni rolniczych. Wydawnictwo „Agro Serwis”, Biznes-Press Sp. z o.o.. Warszawa 2010.

24

Obornik to nawóz organiczny, w przeciwieństwie do innych odchodów

zwierzęcych zawiera od 20 do 30 % suchej masy, w tym głównie substancji

organicznej. Ilość produkowanego obornika uzależniona jest od gatunku i wieku

zwierząt, sposobu żywienia oraz ilości stosowanej ściółki. Ze względów

gospodarczo – organizacyjnych, nawozowych i środowiskowych nie ma

możliwości bieżącego wykorzystania produkowanego świeżego obornika i dlatego

w każdym gospodarstwie istnieje konieczność jego czasowego magazynowania.

Gnojówka, czyli przefermentowany mocz zwierząt gospodarskich jest

płynnym nawozem organicznym. Gnojówkę gromadzi się i przechowuje

w specjalnych szczelnych zbiornikach.

Płynną mieszaninę kału i moczu wraz z dodatkiem wody używanej do

utrzymania higieny pomieszczeń nazywamy gnojowica, otrzymywana jest

w bezściółkowych pomieszczeniach inwentarskich, w których zwierzęta

utrzymywane są na podłogach rusztowych.

Odchody ptaków domowych, nazywane są pomiotem ptasim. W zależności od

pochodzenia wyróżnia się pomiot kurzy, gęsi, kaczy i indyczy. Nawóz ten bogaty

jest w duże stężenia składników nawozowych oraz mikroelementów. Składniki

nawozowe występują w związkach organicznych i w formach mineralnych.

Nawozy zielone, słoma i komposty są zaliczane do nawozów pochodzenia

roślinnego.31

Biomasa nadająca się do wykorzystania jako surowiec energetyczny nie

wymaga szczególnych warunków środowiska geograficznego. Z uwagi na różne

postacie biomasy, różny może być sposób ich wykorzystania do celów

energetycznych.32

31 E. Gorlach, T. Mazur, Chemia rolna. Wydawnictwo Naukowe PWN S.A. Warszawa 2001. s.141-182. 32 K. Kuci ński, Energia w czasach kryzysku. Centrum Doradztwa i Informacji Difin S. z o.o. Warszawa 2006. s.156-158.

25

2.5. Transport biomasy i wykorzystanie biogazu

Substraty do produkcji biogazu należy rozpatrywać w grupie trzech

podstawowych źródeł ich pozyskiwania. Zakłady przemysłu spożywczego (odpady

poprodukcyjne), duże gospodarstwa produkcji zwierzęcej – fermy hodowlanej

(obornik, gnojowica) oraz grunty orne możliwe do wykorzystania na celowe

uprawy roślin energetycznych. O wyborze substratów do produkcji biogazu

decydują koszty transportowe. Dlatego źródła substratów powinny znajdować się

jak najbliżej miejsca lokalizacji biogazowni. Przyjmuje się, iż opłacalność dowozu

biomasy zależy od rodzaju surowca, który powinien występować w promieniu 10

do 30 km od biogazowni.

Maksymalne obniżenie kosztów transportowych biomasy można osiągnąć

przez lokalizację inwestycji przy źródle jej pozyskania. Wskazanym rozwiązaniem

jest wówczas budowa rurociągów lub zamkniętych taśm transportowych,

eliminujących konieczność korzystania z transportu samochodowego. Dużym

potencjałem dla lokalizacji biogazowni wykorzystujących odpady z produkcji

zwierzęcej są gospodarstwa rolne o dużej skali chowu zwierząt, gdzie jej

opłacalność zależy od ilości hodowanych zwierząt. Przyjmuje się, że opłacalność

w średnich gospodarstwach rolnych o chowie zwierząt powyżej 100 DJP (Duża

Jednostka Przeliczeniowa) jest opłacalna.

Gnojowica, obornik oraz suche odchody zwierząt, tak jak odpady z produkcji

przemysłu rolno - spożywczego mogą być surowcem głównie dla biogazowni

zlokalizowanych w bliskim sąsiedztwie gospodarstwa rolnego, przy wykorzystaniu

środków transportu surowców w postaci rurociągów i zamkniętych taśm

transportowych.

Biogazownia w Stradunach, to zakład bazujący na surowcach do produkcji

biogazu pochodzących z odchodów zwierząt w postaci obornika, gnojówki oraz

gnojowicy pozyskiwanych z funkcjonującego w tej samej miejscowości

gospodarstwa rolnego nastawionego na hodowlę bydła. Uzupełnieniem surowca do

produkcji biogazu są kiszonki kukurydziane oraz wywar pogorzelniany, jako

materiał wsadowy do jego produkcji. Istota zastosowanego procesu w biogazowni

26

jest kontrolowana fermentacja określonych składników substratu w wyniku której

powstaje mieszanina gazów, o średniej zawartości metanu blisko 65% i dwutlenku

węgla na poziomie około 30%. Spalany w kogeneratorze biogaz przekształcany jest

następnie na energię elektryczną. W przyjętej technologii nie występuje proces

magazynowania biogazu, a występuje jedynie bieżące jego spalanie. Wydajność

wyprodukowanego biogazu na dobę z biogazowni w Stradunach to 11644 m3

o wartość energetycznej 6388kWh/d przy osiąganej mocy elektrycznej generatora

wynoszącej 1,2 MW.33

Wybór odpowiedniej koncepcji funkcjonowania biogazowni zależy głownie

od zapotrzebowania na ciepło technologiczne i socjalne (ogrzewanie pomieszczeń

socjalnych) oraz od odległości źródła biogazu. Głównymi odbiorcami biogazu są

przede wszystkim zakłady przemysłowe i osiedla mieszkaniowe, tj. potencjalni

użytkownicy energii cieplnej. Przy znacznych odległościach budowa ciepłociągu

jest droższa, co sprawia, że zwiększają się koszty pozyskania energii.

Odbiór biogazu winien być podzielony na etapy, w których zostaną

wskazane uwarunkowania obejmujące:

− przesył ze zbiornika fermentacyjnego przez zbiornik fermentacji wtórnej;

− skład końcowy oraz chłodnicę gazu do bloku energetyczno-ciepłowniczego;

− kontrolę zasobnika gazu, który powinien wskazywać stan napełnienia około

1/3, aby w razie awarii mieć do dyspozycji wolną ilość gazu, również aby

zrównoważyć inne wahania w produkcji.

Dopuszczalne ciśnienie w zasobniku wynosi 2 mbar, przy rozruchu instalacji

należy kontrolować urządzenia zabezpieczające. Nadmiar gazu powinien być

wydmuchiwany przez przewód wydmuchowy w studzience obsługowej lub przez

zewnętrzne zabezpieczenie kierowany do spalenia w pochodni.

33

A. Pietruszyński, T. Snażyk, Raport o oddziaływaniu na środowisko dla przedsięwzięcia pn. budowie instalacji do wytwarzania energii elektrycznej i cieplnej o mocy 1,2 MW z biogazu w Stradunach, zbiorników i budynków towarzyszących z parkingami obsługującymi inwestycję oraz infrastrukturą oświetleniową i ogrodzeniem oraz zbiornikiem przeciwpożarowym. Warszawa, 2010. s.10.

27

3. WYKORZYSTANIE FERMENTACJI METANOWEJ W PRODUKCJI BIOGAZU

3.1. Zasada przebiegu procesu fermentacji metanowej Jako pierwszy istnienie biogazu odkrył Jan Baptysta van Helmont w XVII

wieku obserwując, że z gnijącej materii organicznej wydobywa się palny gaz.

W 1808 r. Humphrey Davy wykazał również, że w mieszaninach gazów

produkowanych podczas fermentacji gnojowicy bydlęcej obecny jest metan.

W latach trzydziestych XX w. dokonano identyfikacji bakterii anaerobowych

odpowiedzialnych za produkcję metanu z biomasy oraz określono warunki

sprzyjające ich rozwojowi. Przełożyło się to na możliwość wytwarzania

bezpiecznego i wysokiej jakości nawozu, który można zwrócić do środowiska

naturalnego oraz stało się początkiem produkcji biogazu z dużą wydajnością przy

wykorzystaniu różnych typów odpadów organicznych. Dlatego też wzrasta

zainteresowanie bakteryjnymi procesami beztlenowymi odbywającymi się

w podwyższonych temperaturach, ciśnieniu i wysokim zasoleniu.

Fermentacja metanowa to kilkustopniowy proces biologiczny, przebiegający

w wyniku działania określonego środowiska bakteryjnego. Proces ten wymaga

zgodnego działania wielu grup drobnoustrojów i można zaobserwować go na

przykładzie fermentacji odpadów organicznych pochodzenia rolniczego

przedstawionych na rysunku 4.34

34 S. Ledakowicz, L. Krzystek. Wykorzystanie fermentacji metanowej w utylizacji odpadów przemysłu rolno-spożywczego. Biotechnologia 2005 3(70) 168.

28

Rys. 4. Fazy anaerobowego rozkładu substancji organicznej. Źródło: S. Ledakowicz, L. Krzystek, Wykorzystanie fermentacji metanowej w utylizacji odpadów przemysłu rolno-spożywczego. Biotechnologia 2005 3(70) 168.

W pierwszym etapie procesu drobnoustroje przeprowadzające hydrolizę

i fermentację są odpowiedzialne za początek depolimeryzacji polimerów i hydrolizę

monomerów znajdujących się w odpadach, produkując głównie octan i wodór.

Zmieniają się przy tym ilości lotnych kwasów tłuszczowych (propionian i maoelan)

oraz niektóre alkohole.

W etapie drugim procesu występujące w substancji organicznej acetogenne

bakterie produkujące wodór przekształcają lotne kwasy tłuszczowe (propionian

i maoelan) do poziomu octanu i wodoru.

W etapie trzecim procesu fermentacji metanowej dwie grupy metanogennych

Archaeabacterii produkują metan z octanu albo wodoru.

29

W stanie równowagi procesu fermentacji produkty pierwszych dwóch grup

drobnoustrojów są zużywane przez trzecią grupę drobnoustrojów i wytwarzają

metan oraz CO2. Jedynie 20 do 30% węgla przechodzi do produktów pośrednich

(propionian, maoelan itp.) zanim zostanie przekształcone w metan i dwutlenek

węgla. Wspólne oddziaływanie bakterii rozkładających lotne kwasy tłuszczowe,

a Archaeabacteriami zużywającymi wodór jest nazywana syntrofią tj. wzajemnym

żywieniem. Dlatego, im niższe stężenie wodoru występuje w procesie fermentacji

tym lepiej następuje degradacja lotnych kwasów tłuszczowych. Proces anaerobowy

jest w zasadzie drogą do redukcji BZT, podczas gdy zawartość azotu i fosforu

pozostaje na niezmienionym poziomie.35

3.2. Podstawowe parametry warunkujące efektywność wykorzystania

fermentacji metanowej W procesach biologicznych zachodzących w przyrodzie, a więc i w procesie

fermentacji metanowej, warunki środowiska w znacznym stopniu wpływają na ich

wydajność i produktywność. Na przykładzie fermentacji metanowej warunki

te mają znaczny wpływ na wydajność produkcji biogazu, również na stopień

neutralizacji wsadu. Należą do nich dwie podstawowe grupy czynników: fizyczne

i chemiczne.36

Do czynników fizycznych zaliczana jest temperatura i proces mieszania.

− Temperatura sprawia, że generalnie rzecz biorąc, procesy anaerobowe

w warunkach beztlenowych przeprowadzane w temperaturach poniżej 20°C

lub powyżej 60°C wykazują niską wydajność produkcji metanu (zakres

temperaturowy przebiegu procesów fermentacji metanowej wynosi 4 – 70°C,

gdyż osady ściekowe, gnojowica czy inne odpady organiczne, np.

z gospodarstw domowych zawierają bardzo zróżnicowane populacje

35 Ledakowicz S., Krzystek L., Wykorzystanie fermentacji metanowej w utylizacji odpadów

przemysłu rolno-spożywczego. Biotechnologia 2005 3(70) s. 165-183. 36 A. Głaszczka, W. J. Wardal, W. Romaniuk, T. Domasiewicz, Biogazownie rolnicze. Oficyna

Wydawnicza MULTICO. Warszawa 2010. s. 35-37.

30

beztlenowców lub względnych beztlenowców, z których większość należy

do mezofili najlepiej rozwijających się w granicach temperatur 30 - 40°C.

Stanowi to problem w uzyskaniu stabilności reaktorów pracujących

w wyższych temperaturach, gdy obecna mikroflora mezofilowa może zaraz

po wprowadzeniu surowców do reaktora zdominować środowisko, gdy

tymczasem mikroflora termofilna musi zostać namnożona z niewielkiej

początkowej mniejszości. Warunkiem do uzyskania zrównoważonej

mikroflory termofilnej w reaktorze jest stworzenie optymalnych warunków

środowiskowych do rozwoju obu grup bakterii.

− Mieszanie ma na celu przede wszystkim zapewnić przebieg procesów

w sposób jednorodny w całej objętości, utrzymać jednakową temperaturę

substratu i jednorodną konsystencję. Ma on na celu również umożliwi ć

łatwiejsze odgazowanie substratu, a zarazem zmniejszyć w nim zawartość

rozpuszczalnego dwutlenku węgla oraz wydzielanie wody nadosadowej

(międzycząsteczkowej) zagęszczając tym samym załadowaną do reaktora

biomasę.

Jako podstawowe czynniki chemiczne uznaje się: odczyn, potencjał redox

oraz stosunek węgla do azotu.

− Odczyn pH - Bakterie wywołujące fermentację metanową wymagają

odczynu obojętnego ( pH w granicach 7,0) jednak pod względem

praktycznym w przedziale pH 6,5 - 7,5 fermentacja przebiega bez większych

zakłóceń. W warunkach poniżej pH 6 i powyżej pH 8 fermentacja szybko

zanika.

− Potencjał Redox - Występuje pod złożoną funkcją rozpuszczonych

składników, które są obecne w komorze fermentacyjnej, jak: substraty,

metabolity czy też produkty. Bakterie uczestniczące w procesie fermentacji

metanowej wymagają bardzo niskiego potencjału redox, rzędu 250mV.

31

Potencjał redox wytwarzany jest za pośrednictwem następujących par

buforowych gazów i ich molekularnych składników jak: metanu (CH4)

z dwutlenkiem węgla (CO2) oraz protonów wodoru (H+) z cząsteczką

wodoru (H2). Ponadto, jeżeli w fermentującym substracie znajdują się inne

pary buforowe, co doprowadzi do podwyższenia potencjału redox, to

aktywność bakterii metanowych spadnie. Dzieję się tak, gdy do komory

fermentacyjnej przypadkowo dostanie się powietrze. Bakterie metanogenne

są bezwzględnymi beztlenowcami, dlatego po złączeniu z tlenem giną,

natomiast dobrze rozwijają się w atmosferze wodorowej. Przyczynami

niepowodzeń w otrzymaniu czystych hodowli drobnoustrojów jest właśnie

tlen, nawet w niewielkiej ilości.

− Stosunek węgla do azotu C/N - Bakterie biorące udział w fermentacji

metanowej wymagają dostatecznej ilości pożywki, aby rosnąć

i rozmnażać. Z tego powodu stosunek C/N nie powinien przekraczać 100/3.

Wynika to z budowy komórek bakteryjnych oraz faktu, że 15% węgla

w substracie jest asymilowane przez bakterie. Jeżeli w surowcu (substracie)

poddawanym fermentacji znajdzie się dużo azotu, akumuluje się on

w postaci amoniaku, aż do stężenia, w którym staje się toksycznym dla

bakterii metanowych..37

37

A. Głaszczka, W. J. Wardal, W. Romaniuk, T. Domasiewicz, Biogazownie rolnicze. Oficyna Wydawnicza MULTICO. Warszawa 2010. s. 35-37.

32

4. BIOGAZOWNIA W STRADUNACH JAKO PRZYKŁAD WYKORZYSTANIA ODPADÓW ORGANICZNYCH DO PRODUKCJI BIOGAZU

4.1. Lokalizacja biogazowni, planowane zagospodarowanie

Inwestycja w biogazownię realizowana jest na działce położonej w obrębie

geodezyjnym Straduny, Gmina Ełk. Pod względem administracyjnym teren działki,

znajduje się w województwie warmińsko-mazurskim, powiecie ełckim,

miejscowości Straduny, Gmina Ełk. Teren inwestycji położony jest w sąsiedztwie

działającego gospodarstwa rolnego oraz pośrednio graniczy z obszarem zabudowy

miejscowości Straduny i posiada bezpośredni dostęp do drogi publicznej krajowej

oraz dostęp do sieci elektroenergetycznej, wodociągowej i kanalizacji sanitarnej.

Rys. 5. Widok na działkę inwestycji oraz istniejące gospodarstwo rolne. Źródło: materiał własny.

33

Lokalizacja inwestycji jest zgodna z kierunkiem rozwoju Gminy Ełk

określonym w Studium Uwarunkowań i Kierunków Zagospodarowania

Przestrzennego, którego zapisy dopuszczają wprowadzenie usług nieuciążliwych.38

Bezpośrednie oraz pośrednie sąsiedztwo działki przeznaczonej do budowy

instalacji stanowi od strony północnej bezpośrednio graniczy z zabudową

gospodarstwa, dalsze sąsiedztwo stanowi zabudowa mieszkaniowa należąca do

byłego PGR, za którą przebiegają meandry rzeki Ełk, a w dalszej odległości

zlokalizowana jest zabudowa mieszkalna i gospodarcza miejscowości Straduny. Od

strony wschodniej oraz południowej przedmiotowa działka graniczy z terenami łąk

i pastwisk. Granicę bezpośrednią, zachodnią wyznacza droga krajowa nr 65, granice

pośrednie wyznaczają tereny łąk, pastwisk oraz upraw rolnych wraz z pojedynczą

zabudowa siedliskową.

W bezpośrednim obszarze inwestycji nie występują żadne wyrobiska

górnicze oraz nie ma oddziaływania eksploatacji górniczych. Przedmiotowy teren

nie jest objęty strefą uzdrowiskową. Inwestycja nie koliduje z terenami ochrony

konserwatorskiej. Lokalizację geodezyjną biogazowni przedstawia rysunek 6.

Rys. 6. Wycinek mapy topograficznej z lokalizacja biogazowni. Źródło: www.geoportal.gov.pl

38 Studium uwarunkowań i kierunków zagospodarowania Gminy Ełk. Uchwała Rady Gminy Ełk Nr XXXII/207/2001 z dnia 30 listopada 2001r.

34

Wybór lokalizacji podyktowany został głównie położeniem w sąsiedztwie

gospodarstw rolnych, wyspecjalizowanych w chowie i hodowli bydła mlecznego

oraz wykorzystanie powstałych odchodów zwierzęcych w postaci obornika,

gnojówki, gnojowicy, jak również dodatkowo kiszonki kukurydzianej oraz wywaru

pogorzelnianego jako materiału wsadowego w procesie wytwarzania biogazu.

Biogazownia w Stradunach składać się będzie z następujących obiektów:

− żelbetowe lub stalowe zbiorniki przyjęć substratów, pokryte żelbetowym lub

z tworzywa sztucznego dachem, o objętości do 240,0 m3, będą pełniły

funkcję przyjmowania substratów oraz podawania ich do zbiorników

fermentacyjnych;

− żelbetowe lub stalowe fermentacyjne zbiorniki pokryte żelbetonowym

dachem bądź dachem z tworzywa sztucznego o objętość do 2700 m3,

pełniące rolę zbiorników do głównego procesu powstawania metanu;

− żelbetowy lub stalowy zbiornik fermentacji wtórnej pokryty dachem

żelbetowym lub dachem z tworzywa sztucznego o objętości do 4500 m3,

wykorzystywany do drugiego etapu procesu powstawania metanu;

− jednokondygnacyjny żelbetonowy bądź stalowy obiekt techniczny

o podstawie trójkąta, kwadratu, koła, prostokąta umieszczony pomiędzy

zbiornikami fermentacyjnymi pokryty żelbetonowym dachem bądź dachem

z tworzywa sztucznego, zrealizowany do koordynacji procesu powstawania

metanu;

− zbiorniki z tworzywa sztucznego pokryte dachem z tworzywa sztucznego na

substancję pofermentacyjną, celem wykorzystania do magazynowania

substancji pofermentacyjnej;

− jednostka kogeneracyjna oraz moduł wytwarzający parę w zamkniętych

dźwiękoszczelnych kontenerach, w którym będzie zlokalizowany

kogenerator wytwarzający energię elektryczną oraz moduł parowy do

produkcji energii cieplnej. Ponadto planowana jest żelbetowa wylewka pod

kontener. Funkcja obiektu - produkcja energii elektrycznej i cieplnej;

35

− jednokondygnacyjny budynek o funkcji socjalno - biurowej, sanitarnej,

technicznej i gospodarczej.

Ponadto biogazownia dysponować będzie wiatą na park maszynowy na 3 do 6

stanowisk, silosem przejazdowym z funkcją magazynową o pojemności do 26 000

m3, silosem magazynowym, zamkniętym lub otwartym o pojemności do 6500 m3

oraz instalacją podziemną bądź naziemną obejmującą także orurowanie oraz

wymienniki ciepła, sieci gazowe i ciepłociągi, wodociągi oraz rurociągi, pomiędzy:

zbiornikami a jednostką kogeneracyjną, zbiornikami a obiektem technicznym,

zbiornikami przyjęć a zbiornikami fermentacyjnymi, zbiornikami fermentacyjnymi

a zbiornikami z tworzywa sztucznego, jednostką kogeneracyjną a zbiornikami

i budynkiem technicznym, zbiornikami a wiatą i silosami magazynowymi

i przejazdowymi.39

4.2. Charakterystyka procesu technologicznego biogazowni w Stradunach Biogazownia w Stradunach, to zakład, którego docelowa moc ma wynosić

1,2 MW. Pod względem doboru technologii do warunków środowiskowych została

wybrana jako najkorzystniejsza z punktu widzenia ochrony środowiska naturalnego

dla tego rejonu. Do produkcji biogazu planuje wykorzystanie odchodów zwierząt

w postaci obornika, gnojówki oraz gnojowicy pozyskiwanych z funkcjonującego

w tej samej miejscowości gospodarstwa rolnego nastawionego na hodowlę bydła.

Uzupełnieniem surowca do produkcji biogazu będą kiszonki kukurydziane oraz

wywar pogorzelniany, jako materiał wsadowy do jego produkcji.

Pod względem doboru technologii do warunków środowiskowych została

wybrana jako najkorzystniejsza z punktu widzenia ochrony środowiska naturalnego

dla tego rejonu. Z uwagi na dostępny asortyment surowcowy przyjęto model

39

A. Pietruszyński, T. Snażyk. Raport o oddziaływaniu na środowisko dla przedsięwzięcia pn. budowie instalacji do wytwarzania energii elektrycznej i cieplnej o mocy 1,2 MW z biogazu w Stradunach, zbiorników i budynków towarzyszących z parkingami obsługującymi inwestycję oraz infrastrukturą oświetleniową i ogrodzeniem oraz zbiornikiem przeciwpożarowym. Warszawa, 2010.

36

technologiczny obejmujący etapy wytworzenia gazu z biomasy, która po

zakończeniu procesu zostanie sprowadzana do osadu resztkowego przekazywanego

do zbiorników pofermentacyjnych, z których następnie osad ten, stanowiący dobry

nawóz naturalny, czerpany będzie bezpośrednio i rozwożony na pola. Zbiorniki

pofermentacyjne wykonane w technologii „slurry bags”, polegającej na

zastosowaniu prefabrykowanych odkształcalnych szczelnych zbiorników ze

zbrojonej membrany PCV, odporne są na działanie szkodliwych i niebezpiecznych

czynników zewnętrznych, promieni UV oraz agresywnego środowiska

chemicznego. W biogazowni w Stradunach przyjęto model zbiornika zamkniętego

ze względu na wyeliminowanie z najbliższego otoczenia uciążliwości dla

okolicznych mieszkańców związanych z utlenianiem się odorów. Konstrukcja

zbiornika przewiduje pokrycie go membraną foliową (dach zbiornika), co jednak

nie zapewni pełnego odizolowania inwestycji od wpływu na najbliższe otoczenie,

a jedynie maksymalnie go ograniczy.

Istotą zastosowanego procesu w biogazowni jest kontrolowana fermentacja

określonych składników substratu w wyniku, której powstaje mieszanina gazów,

o średniej zawartości metanu blisko 65% i dwutlenku węgla na poziomie około

30%.

Spalany w kogeneratorze biogaz przekształcany jest następnie na energię

elektryczną. W przyjętej technologii nie występuje proces magazynowania biogazu,

a występuje jedynie bieżące jego spalanie. Wydajność wyprodukowanego biogazu

na dobę z biogazowni w Stradunach planowana jest na poziomie 11644 m3

o wartości energetycznej 6388 kWh/d przy osiąganej mocy elektrycznej generatora

wynoszącej 1,2 MW.

W procesie technologicznym pozyskiwania biogazu w biogazowni Straduny,

materiał wyjściowy do produkcji podawany jest z zasobów podstawowych,

gromadzonych w zbiorniku wstępnym przy reaktorze do zbiornika

mieszalnikowego, po czym kolejno kierowany do tzw. fermentatora, gdzie

w procesie fermentacji beztlenowej będzie powstawał gaz. Następnie

w kogeneratorze, tj. w układzie skojarzonym do produkcji energii elektrycznej, ze

spalanego gazu powstanie prąd oraz ciepło i osad pofermentacyjny.

37

Odpad pofermentacyjny w zależności od składu substratu wyjściowego może

być traktowany jako surowiec przemysłowy, bądź jako pełnowartościowy nawóz.

W przedstawionej technologii do produkcji biogazu wykorzystana jest metoda

fermentacji beztlenowej mokrej, jednoetapowej. Temperatura procesu wynosi tu 37

do 42oC. Stężenia oraz udziały poszczególnych surowców dozowanych do komór

fermentacyjnych dobierane są w celu uzyskania maksymalnej optymalizacji

produkcji biogazu, zapewniając wysoką efektywność elektrowni biogazowej.

Substraty stałe kierowane są do modułu dozująco – mieszającego, skąd zasobniki

dozująco - mieszające wyposażone w zestaw noży tnących, wstępnie rozdrabniają

i ujednolicają surowiec. Następnie za pośrednictwem przenośnika ślimakowego

masa organiczna przemieszczana jest do urządzenia dozująco - mieszającego, gdzie

następuje wymieszanie jej z wodą i cieczą recyrkulacyjną. Ujednolicony wsad,

przetłaczany jest pulsacyjnie do głównych fermentatorów w postaci zbiorników

żelbetonowych lub stalowych, przykrytych dachem dwumembranowym, gdzie przy

udziale bakterii kwasogennych, octanogennych i metanogennych wytworzony

zostaje biogaz.

Zawartość komory fermentacyjnej jest regularnie mieszana mieszadłem

skośnym i okresowo mieszadłem zatapialnym, aby zapobiec tworzeniu się osadu na

dnie i tzw. kożucha na powierzchni biomasy. Mieszadła boczne zainstalowane

w ścianie komory fermentacyjnej zapewniają optymalne stężenie masy organicznej.

Proces pozyskiwania biogazu odbywa się w sposób ciągły, za wyjątkiem prac

serwisowych i naprawczych.

W przestrzeni gazowej są zainstalowane dysze napowietrzające

odpowiedzialne za biologiczne usuwanie siarkowodoru z biogazu. Powietrze

służące do odsiarczania biogazu podawane jest sprężarką, a jego ilość i jakość

kontroluje się za pomocą pomiarów stężenia tlenu i siarkowodoru w biogazie

(zawsze poniżej progu wybuchowości). Również odsiarczenie siarkowodoru

zabezpiecza instalację przed występowaniem korozji w samym reaktorze oraz

w całej instalacji przesyłowej.

Zbiornik reaktora posiada dobrą izolację termiczną i wyposażony jest w rurki

grzewcze umieszczone na wewnętrznej ścianie, służące do utrzymania

38

odpowiedniej temperatury i zapewnienia właściwych parametrów procesu

fermentacji.

Po zakończeniu etapu wytwarzania biogazu surowiec pofermentacyjny

przetłoczony zostaje rurociągiem do zbiorników magazynowych nawozu

pofermentacyjnego. Laguna cieczy pofermentacyjnej wykonana jest jako zbiornik

całkowicie szczelny, co zapewnia nieprzepuszczanie gazów do środowiska przez

przykrywę membranową.

Oczyszczony biogaz spalany zostaje w jednostkach kogeneracyjnych,

wyposażonych w moduł utylizacji energii termicznej spalin, po czym energia ta

ulega konwersji do postaci energii elektrycznej i cieplnej. Silniki spalinowe na

biogaz napędzają generatory wytwarzające energię elektryczną oraz oddają część

ciepła spalania w postaci cieplej wody. Ciepło uzyskuje się w skutek chłodzenia

silnika kogeneratora i jego spalin wodą. Część wyprodukowanej energii cieplnej

wykorzystana zostaje na potrzeby własne tj. dla biogazowi do ogrzewania komory

fermentacyjnej, budynków technicznych oraz przygotowania ciepłej wody.

Niewykorzystane ciepło, którego z uwagi na trudności w magazynowaniu nie

da się wykorzystać w dłuższym okresie czasu, zakład w Stradunach odprowadzać

będzie na cele grzewcze budynków mieszkalnych spółdzielni mieszkaniowej

w Stradunach, jedynie nadmiar niemożliwy do spożytkowania będzie

odprowadzany do atmosfery za pośrednictwem chłodnicy awaryjnej.

W przypadku pozyskanej energii elektrycznej wytworzonej w bloku

kogeneracyjnym zakład zamierza wykorzystywać ją dla potrzeb własnych,

a nadmiar odprowadzać do zakładu energetycznego. Tego typu biogazownia

wyposażona zostanie w system automatycznego sterowania procesem.

Do podstawowych etapów procesu produkcji biogazu w biogazowni

w Stradunach zaliczyć możemy:

− Ładowanie substratu przez pojemnik wstępny - zawartość substratu

z pojemnika wstępnego przepompowana zostaje przewodem ciśnieniowym

w poszczególnych maszynowniach i przez istniejący rozdzielacz ciśnienia

podawana jest do zbiornika fermentacyjnego.

39

− Dostarczenie materiałów stałych - biomasa przeznaczona do przeróbki

pobierana jest za pomocą ładowarki kołowej następnie podana zostaje do

zasilacza materiałów stałych. Materiał stały w rozluźnionej formie

transportowany z zasilacza przenośnikami taśmowymi i ślimakowymi

załadowczymi do zbiornika fermentacyjnego. Ślimak załadowczy wciska

materiał w dół do zbiornika pod poziom zwierciadła cieczy. Ponadto przy

pomocy sterowania można ustalić, jakie ilości będą podawane do zbiornika

fermentacyjnego. Materiał stały w zbiorniku zostaje wymieszany za pomocą

mieszadeł. Dostarczenie materiału następuje automatycznie, materiały

powinien być dodawany sukcesywnie w równych odstępach czasu.

− Zbiornik fermentacyjny, wtórny zbiornik fermentacyj ny - w zbiorniku

fermentacyjnym świeży substrat zostaje wymieszany za pomocą mieszadeł

głębinowych rozmieszany równomiernie z substratem aktywnym.

Fermentacja następuje w temperaturze ok. 40C (obszar niskotemperaturowy

(mezofilny) 38-42C). Następnie przefermentowany wstępnie materiał

przepompowany jest pompą rozdzielczą lub też przedostaje się przelewem

od wtórnego zbiornika fermentacyjnego. W owym zbiorniku materiał

podlega dalszej fermentacji. W ostatniej fazie przefermentowany materiał

zostaje skierowany przy pomocy pompy opróżniającej z powrotem do

zbiornika fermentacyjnego tzw. odprowadzenie pierwotne. Dzięki temu

zostaje obniżona zawartość substancji stałej, obciążenia jednostkowego, oraz

zawartość kwasów z zbiorniku fermentacyjnym tzw. odciążenie zbiornika

fermentacyjnego. Na ścianie w obu zbiornikach fermentacyjnych

i w zbiorniku fermentacji wtórnej znajdują się pierścienie grzewcze ze stali

V2A o średnicy nominalnej 100mm, umieszczone na przymocowanych do

ściany wspornikach. W obu zbiornikach znajdują się po 3 pierścienie oraz

w zbiorniku fermentacji wtórnej dodatkowe 2 pierścienie. W składzie

końcowym ogrzewanie nie jest zainstalowane. Ogrzewanie rur grzewczych

40

następuje przez wykorzystanie ciepła odpadowego bloku energetyczno-

ciepłowniczego.

− System gazowy - wytworzony w pierwotnych zbiornikach fermentacyjnych

biogaz jest jakościowo gorszy, dlatego kierowany jest on do zbiornika

fermentacji wtórnej, gdzie miesza się z gazem powstałym w zbiorniku

fermentacji wtórnej, jakościowo lepszym. Pośrednie składowanie biogazu

ma miejsce w zasobniku gazu dla wyrównania wahań jego składu i ciśnienia

oraz zapewnia równomiernego dopływu do bloku energetyczno-

ciepłowniczego. Zasobnik gazu przewidziany jest dla wyrównania

maksymalnych wartości nad- lub podciśnienia wynoszącego +/- 2mbar.

Przed blokiem energetyczno - ciepłowniczym ciśnienie jest zwiększane za

pomocą sprężarki (aż do 100mbar – każdorazowo według danych dostawcy),

a następnie przez odpowiednie sterowanie na odcinku regulacji gazu

ponownie zredukowane do poziomu, wymaganego przez blok energetyczno -

ciepłowniczy. Pomiędzy wtórnym zbiornikiem fermentacji a blokiem

energetyczno - ciepłowniczym gaz przechodzi przez system obniżania

temperatury, gdzie ulega schłodzeniu a woda kondensacyjna zostaje

oddzielona przez oddzielacz kondensatu i ponownie jest kierowana do

obiegu produkcyjnego.

4.3. Zagospodarowanie osadu pofermentacyjnego

Odpady pofermentacyjne biogazowi rolniczych charakteryzują się wysoką

zawartością zmineralizowanego azotu, fosforu i potasu oraz niską agresywnością.

Poprzez fermentację ulegają zniszczeniu składniki organiczne, takie jak: jaja

i zarodniki pasożytów, chwastów, również bakterii fekalnych. Te cechy sprawiają,

że materiał pofermentacyjny doskonale nadaje się do zastosowania, jako

pełnowartościowy nawóz do nawożenia upraw polowych. Takie wykorzystanie

odpadów po produkcji biogazu z biogazowi rolniczych jest najbardziej racjonalne.

41

W kontekście uwarunkowań lokalizacyjnych, na zagospodarowanie odpadów

wpływa dostępność pól uprawnych, które z uwagi na koszty transportowe

rozwożenia nawozu powinny być położone w najbliższym sąsiedztwie biogazowi.

Przefermentowana biomasa może być wówczas wywożona na pola w postaci

półpłynnej lub po wydzieleniu frakcji stałej w postaci osadu. Dla zagospodarowania

odpadów pofermentacyjnych biogazowi o mocy 1,2 MW optymalna jest

powierzchnia upraw wynosząca ok. 500 – 800 ha, chociaż zależy to również od

właściwości odpadów pofermentacyjnych.

Warunki rozprowadzenia odpadów pofermentacyjnych w celu nawożenia lub

ulepszenia gleby zostały określone w Rozporządzeniu Ministra Środowiska z dnia

14 listopada 2007 r. w sprawie procesu odzysku R10.40

Również zapisy Ustawy z dnia 10 lipca 2007r. o nawozach i nawożeniu

regulują możliwość wykorzystania osadów pofermentacyjnych jako nawóz

organiczny.41

Największą niedogodnością takiego wykorzystania odpadów jest sezonowa

możliwość rozprowadzania nawozów na polach, trwająca od 1 marca do 30

listopada zgodnie z warunkami określonymi w Rozporządzeniu Ministra Rolnictwa

i Rozwoju Wsi z dnia 16 kwietnia 2008 roku w sprawie szczegółowego sposobu

stosowania nawozów oraz prowadzenia szkoleń z zakresu ich stosowania.42

Wobec wymogów ustawowych istnieje konieczność magazynowania

odpadów w zbiornikach gazoszczelnych lub otwartych lagunach zlokalizowanych

na terenie biogazowi lub w jej bezpośrednim sąsiedztwie. Ze zbiorników

fermentacyjnych powstałe w postaci półpłynnej osady powinny być transportowane

poprzez sieć rurociągów. Wielkość zbiornika lub laguny przede wszystkich

uzależniona jest od ilości biomasy wprowadzonej do komór fermentacyjnych. Dla

biogazowi o mocy 1,2 MW mogą być wymagane laguny o pojemności do 2000 m³.

40 Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 14 listopada 2007 roku w sprawie procesu odzysku R10. (Dz. U. z 2007r. Nr 288 poz. 1685). 41 Ustawa z dnia 10 lipca 2007 roku o nawozach i nawożeniu. (Dz. U. z 2007 r. Nr 147 poz. 1033 ze zm.). 42 Rozporządzenie Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi z dnia 16 kwietnia 208 roku w sprawie szczegółowego sposobu stosowania nawozów oraz prowadzenia szkoleń z zakresu ich stosowania. (Dz. U. z 2008r., Nr 80, poz. 479).

42

Sposobem na zmniejszenie objętości osadów jest ich odwodnienie przez

zastosowanie technologii separacji membranowej. Mniejsza objętość odpadów

pofermentacyjnych pozwala na zastosowanie mniejszych lagun, a także na

zmniejszenie kosztów transportowych związanych z ich rolniczym

zagospodarowaniem. Oprócz wykorzystania odpadów pofermentacyjnych do

nawożenia pól uprawnych istnieją inne możliwości ich zagospodarowania, np. przez

ich odzysk w produkcji brykietów z przeznaczeniem jako paliwo grzewcze.

43

5. POZYTYWNE I NEGATYWNE ASPEKTY BUDOWY BIOGAZOWNI W STRADUNACH

W procesie produkcji biogazu wykorzystuje się naturalne procesy

zachodzące w środowisku. Właściwy dobór technologii do posiadanych substratów

zapewnia ciągłość pracy biogazowni oraz jej bezawaryjność. Budowa instalacji

biogazowej spełniającej najlepsze dostępnie techniki BAT zapewni bezpieczną jej

eksploatację oraz pełne bezpieczeństwo dla środowiska, a w tym zdrowia i życia

ludzi.

Biogazownie rolnicze oprócz produkcji energii elektrycznej i cieplnej są

instalacjami, w których w sposób bezpieczny unieszkodliwiane są odpady

z produkcji rolniczej oraz dodatkowo produkowany jest osad pofermentacyjny

stanowiący pełnowartościowy nawóz organiczny.

Zastosowanie zamkniętego systemu procesu fermentacji oraz pełnej jego

hermetyzacji zapewnia całkowitą eliminacje niepożądanych zapachów.

W procesie produkcji biogazu wykorzystuje się naturalne zjawiska

zachodzące w środowisku, dlatego biogazownia nie wytwarza substancji, które

mogą zaszkodzić środowisku oraz otoczeniu. Dla społeczności lokalnych dużą

przeszkodą w produkcji biogazu jest nieprzyjemny zapach pochodzący

z biogazowni, co stanowi dla wielu ludzi ogromny problem związany

z podejmowaniem decyzji o podjęciu tej formy produkcji. Mieszkańcy często nie

zdają sobie sprawy, że istnieje sposób, który pozwala z znacznym stopniu

zmniejszyć emisję tych odorów do otaczającego nas środowiska. Rozwiązaniem

tego problemu jest zastosowanie zamkniętego systemu procesu fermentacji, w

wyniku, czego następuje znaczny spadek niepożądanych zapachów.

44

5.1. Znaczenie budowy biogazowni w zagospodarowaniu biomasy oraz produkcji osadów pofermentacyjnych

Budowa biogazowni rolniczej w miejscowości Straduny, gmina Ełk, na bazie

dostępnej biomasy w postaci gnojowicy, pomiotu ptasiego, kiszonek oraz wywaru

pogorzelnianego przyczyni się do właściwego zagospodarowania znacznych ilości

odpadów, które przy niewłaściwym ich magazynowaniu stanowić mogą zagrożenie

w postaci skażenia środowiska oraz uciążliwości odorowych dla mieszkańców

najbliższej zabudowy mieszkaniowej jedno i wielorodzinnej.

Zagospodarowanie biomasy w instalacji biogazowej pozwoli na wytworzenie

pełnowartościowego nawozu organicznego bogatego w składniki pokarmowe,

którym zasilane będą wielkoobszarowe grunty orne położone w obrębie

miejscowości Straduny oraz miejscowości sąsiednich. Po procesie fermentacji

w zamkniętych komorach fermentacyjnych powstałe osady będą dodatkowo wolne

od patogenów.

Wykorzystanie każdej dostępnej ilości biomasy produkowanej

w położonym przy biogazowni gospodarstwie rolnym, przyczyni się do

uporządkowania terenu w bezpośrednim sąsiedztwie gospodarstwa przez całkowitą

likwidację niekontrolowanych pryzm obornika czy ziemnych silosów na kiszonki.

Dodatkowo wskazania określone decyzjami administracyjnymi nakładającymi

obowiązek wykorzystania rurociągu tłocznego na wytwarzaną w gospodarstwie

biomasę w formie gnojowicy wyeliminuje konieczność budowy dodatkowych

zbiorników na gnojowicę oraz zminimalizuje uciążliwości odorowe.

Inwestycja biogazowni o mocy 1,2 MW zapewnia kontrolowany proces

utylizacji oraz przyczyni się do wzrostu udziału proekologicznych źródeł

odnawialnych w ogólnym bilansie produkowanej energii elektrycznej. Pozwoli to

również na ograniczenie emisji do środowiska naturalnego zanieczyszczeń

gazowych, stałych i ciekłych pochodzących z niezagospodarowanej biomasy, która

w niekontrolowany sposób w dużych ilościach sukcesywnie przedostaje się do

środowiska naturalnego.

45

Powstający w wyniku zagospodarowania biomasy w biogazowni osad

pofermentacyjny w myśl polskiego prawa jest odpadem, do którego stosuje się

przepisy o komunalnych osadach ściekowych.

Z uwagi na zawartość pierwiastków mineralnych oraz ich przyswajalność

przez rośliny, istnieje możliwość odzysku takiego osadu. Proces R10 umożliwia

odzyskiwanie osadów jedynie na gruntach wytwórcy. Innym rozwiązaniem jest

przeklasyfikowanie produktu pofermentacyjnego na środek poprawiający

właściwości gleby w myśl postanowień ustawy o nawozach i nawożeniu.

W przypadku doboru substratów planowanych do zastosowania

w biogazowni, wykorzystanie osadu pofermentacyjnego podyktowane będzie

poniższymi uwarunkowaniami:

− nie będzie zawierał zanieczyszczeń w ilości przekraczającej dopuszczalne

wartości;

− będzie przydatny do poprawy właściwości lub parametrów chemicznych,

fizycznych, fizykochemicznych lub biologicznych gleby;

− nie będzie stanowił zagrożenia dla zdrowia ludzi, zwierząt oraz środowiska

po stosowaniu zgodnym z instrukcją stosowania i przechowywania.

5.2. Wpływ budowy biogazowni w Stradunach na środowisko oraz lokalną społeczność

Dokładna analiza wpływu inwestycji biogazowni w Stradunach na

środowisko oraz zdrowie i życie ludzi została dokonana na etapie procedury

administracyjnej oceny oddziaływania na środowisko przez organ właściwy do

wydania decyzji środowiskowej tj. Wójta Gminy Ełk, z udziałem organów ochrony

środowiska, tj. Państwowy Powiatowy Inspektor Sanitarny w Ełku oraz Regionalny

46

Dyrektor Ochrony Środowiska w Olsztynie z czynnym udziałem zainteresowanego

społeczeństwa.43

Oceny potencjalnego wpływu planowanej biogazowni na istniejące

uwarunkowania środowiskowe terenu wskazanego do zainwestowania dokonano na

podstawie Raportu o oddziaływaniu na środowisko dla przedsięwzięcia pn. budowie

instalacji do wytwarzania energii elektrycznej i cieplnej o mocy 1,2 MW z biogazu

w Stradunach, zbiorników i budynków towarzyszących z parkingami

obsługującymi inwestycję oraz infrastrukturą oświetleniową i ogrodzeniem oraz

zbiornikiem przeciwpożarowym.44

Dokument ten stanowił również podstawę uzgodnień organów biorących

udział w postępowaniu, po zaklasyfikowaniu powyższej inwestycji do

przedsięwzięć mogących potencjalnie negatywnie oddziaływać na środowisko

według Rozporządzenia Rady Ministrów z dnia 09 listopada 2010 roku w sprawie

przedsięwzięć mogących znacząco oddziaływać na środowisko.45

W celu zabezpieczenia środowiska, a w tym interesów lokalnej społeczności

wydana została decyzja administracyjna o środowiskowych uwarunkowaniach,

określająca m.in. następujące warunki, jakie winien spełnić Inwestor, aby

ograniczyć potencjalne uciążliwości, jakie mogą wystąpić zarówno na etapie

realizacji, eksploatacji i likwidacji biogazowni. Na etapie procedury określono m.in.

poniższe warunki realizacji inwestycji, w celu zabezpieczenia środowiska oraz

interesów lokalnej społeczności:46

43 Ustawa z dnia 3 października 2008 r. o udostępnianiu informacji o środowisku i jego ochronie, udziale społeczeństwa w ochronie środowiska oraz o ocenach oddziaływania na środowisko (Dz. U. z 2008 r. Nr 199 poz. 1227, ze zm.) 44 A. Pietruszyński, T. Snażyk, Raport o oddziaływaniu na środowisko dla przedsięwzięcia pn. budowie instalacji do wytwarzania energii elektrycznej i cieplnej o mocy 1,2 MW z biogazu, w Stradunach, zbiorników i budynków towarzyszących z parkingami obsługującymi inwestycję oraz infrastrukturą oświetleniową i ogrodzeniem oraz zbiornikiem przeciwpożarowym. Warszawa, 2010. 45 Rozporządzenia Rady Ministrów z dnia 09 listopada 2010 roku w sprawie przedsięwzięć mogących znacząco oddziaływać na środowisko (Dz.U.10.213.1397). 46 Decyzja Wójta Gminy Ełk o środowiskowych uwarunkowaniach z dnia 23 września 2010 r. (znak: Oś. 7632/09/10).

47

− w celu ograniczenia uciążliwości hałasowej prace budowlane prowadzić

w porze dziennej, tj. w godzinach 600-2200, w miarę możliwości urządzenia

emitujące hałas o dużym natężeniu nie powinny pracować równocześnie;

− plac budowy ogrodzić szczelnym ogrodzeniem o wysokości powyżej 1,5 m;

− ścieki socjalno – bytowe z zaplecza budowy odprowadzić do szczelnych

zbiorników bezodpływowych, których zawartość będzie usuwana przez

uprawnione podmioty do gminnej sieci kanalizacji sanitarnej;

− wierzchnią warstwę ziemi (urodzajną) składować osobno, a po zakończeniu

prac wykorzystać ją do zagospodarowania terenu przedsięwzięcia;

− po zakończeniu realizacji przedsięwzięcia teren uporządkować;

− biogazownię zaopatrywać w wodę z wodociągu publicznego;

− zebrane z terenów utwardzonych wody opadowe i roztopowe odprowadzić

do ziemi, po uprzednim usunięciu z nich zanieczyszczeń w separatorze

substancji ropopochodnych;

− gnojowicę z terenu Gospodarstwa Rolnego w Stradunach oraz wywar

pogorzelniany z projektowanej w sąsiedztwie gorzelni dostarczać do

biogazowni za pomocą szczelnych rurociągów tłocznych;

− magazynowany w silosie przejazdowym obornik i kiszonkę kukurydzianą

przykrywać folią (membraną);

− wyprodukowany biogaz przez wykorzystaniem w agregacie poddawać

uzdatnianiu, w tym odsiarczaniu;

− na potrzeby technologiczne biogazowni oraz ogrzewania budynków

technicznych i przygotowania ciepłej wody wykorzystywać ciepło

wytworzone w agregacie prądowo – cieplnym;

− w celu ograniczenia oddziaływań akustycznych z terenu biogazowni

w obiektach instalacji wykorzystywać pompy zatapialne;

− odpady z zewnątrz (spoza sąsiadującego gospodarstwa rolnego i gorzelni)

dostarczać do biogazowni specjalistycznym transportem, w sposób

zabezpieczający środowisko przed zanieczyszczeniem;

48

− pozostałość pofermentacyjną poddawać rozdziałowi na frakcję płynną i stałą

w procesie separacji membranowej, w celu zmniejszenia odpadów

pofermentacyjnych;

− odseparowaną frakcję stałą pozostałości pofermentacyjnej gromadzić

w szczelnych (hermetycznych) zbiornikach przeznaczonych do jej

magazynowania;

− odseparowaną frakcję ciekłą pozostałości pofermentacyjnej oraz wody

kondensacyjne z chłodzenia biogazu kierować do procesu technologicznego;

− wszystkie powstające odpady w pierwszej kolejności poddawać odzyskowi

lub unieszkodliwianiu w miejscu ich powstawania;

− odpady niebezpieczne oraz inne niż niebezpieczne i obojętne wytwarzane na

terenie projektowanej biogazowni gromadzić w sposób selektywny,

w specjalnie wydzielonym do tego miejscu gwarantującym bezpieczne

magazynowanie, a następnie przekazywać do odzysku lub unieszkodliwiania

specjalistycznym firmom posiadającym stosowne zezwolenia.

Przy realizacji inwestycji, zgodna z warunkami określonymi w decyzjach

administracyjnych oraz prawidłowa jej eksploatacja pod stałym nadzorem

wyspecjalizowanej kadry nie będzie generować ryzyka negatywnych oddziaływań

zarówno na poszczególne elementy środowiska jak również na zdrowie i życie

ludzi.

Istotną barierą powstawania nowych instalacji jest niska akceptacja realizacji

biogazowni budowanych w najbliższym otoczeniu terenów zamieszkałych, co

powoduje, iż na etapie procedur administracyjnych pojawiają się protesty

mieszkańców, wynikające z obaw przed rozprzestrzenianiem się odorów, spadkiem

wartości działek, zagrożeniem wybuchowym oraz wzrostem natężenia ruchu

kołowego i wynikającym z tego hałasem. Ważna jest, zatem na każdym stadium

procesu inwestycyjnego edukacja lokalnej społeczności, prowadzona zarówno przez

samorząd jak i inwestora.

49

5.3. Korzy ści z produkcji biogazu

Produkcja biogazu niesie za sobą wiele korzyści zarówno dla ochrony zasobów

środowiska jak i korzyści ekonomicznych dla Inwestora.

Wytwarzanie energii elektrycznej i ciepła z biogazu oraz możliwość

pozyskiwania biometanu o parametrach zbliżonych do gazu ziemnego stanowi

źródło zielonej, przyjaznej środowisku energii. Produkcja biogazu przyczynia się do

ograniczenia emisji metanu do atmosfery pochodzącego z rozkładu

niezagospodarowanej biomasy, a w szczególności odchodów zwierząt. Beztlenowe

przetwarzanie substancji organicznych stanowi również źródło cennego nawozu dla

rolnictwa.47

Powyższe korzyści oraz realizacja światowej strategii przeciwdziałania

zmianom klimatycznym poprzez zmniejszenie emisji gazów cieplarnianych do

atmosfery są głównym motywatorem realizacji inwestycji biogazowych objętych

wsparciem przez Unię Europejską.

Uzasadnieniem wsparcia rozwoju odnawialnych źródeł energii jest fakt, że

energetyka konwencjonalna nie ponosi wszystkich kosztów swojego rozwoju,

w szczególności kosztów związanych ze zmianami klimatycznymi. Rozwój

instalacji biogazowych przynosi również korzyści ogólnospołeczne, przez

tworzenie lokalnych miejsc pracy.

W miarę rozwoju sektora biogazowego kształtuje się również rynek handlu

rozwiniętymi projektami inwestycyjnymi, których nabywcami są najczęściej

przedsiębiorstwa energetyczne, zainteresowane produkcją zielonej energii w celu

wypełnienia własnych zobowiązań. Obecne uwarunkowania prawno – ekonomiczne

powodują, że rolnicy jako główni dostawcy substratów i odbiorcy masy

pofermentacyjnej, odgrywają istotną rolę na rynku nowych projektów

inwestycyjnych.

47

A. Curkowski, A. Oniszk-Popławska, P. Mroczkowski, M. Zowsik, G. Wiśniewski, Przewodnik dla inwestorów zainteresowanych budowa biogazowni rolniczych. Ministerstwo Gospodarki. Instytut Energetyki Odnawialnej (EC BREC IEO). Warszawa 2011. s. 9-22

50

Zasadniczym celem realizacji inwestycji biogazowych są korzyści społeczno -

środowiskowe, które można wskazać na szczeblu administracji rządowej jako

spełnienie priorytetów polityki energetycznej i rolnej. Samorządy lokalne dzięki

budowie nowych instalacji odnoszą korzyści z powstawania nowych miejsc pracy

oraz wzrostu przychodów z tytułu lokalnych podatków. Przedsiębiorcy z gałęzi

przemysłu rolno – spożywczego zyskują poprzez zagospodarowanie odpadów,

generowanych w procesie produkcyjnym. Najpowszechniejszymi i najłatwiej

dającymi się wycenić ilościowo, są szeroko rozumiane korzyści środowiskowe,

których beneficjentem jest całe społeczeństwo, ponieważ biogazownia jest

inwestycją o charakterze proekologicznym.

51

6. WNIOSKI

Na podstawie przeglądu dostępnej literatury oraz dokonaniu analizy technologii

planowanej do wykorzystania w budowie biogazowni rolniczej w miejscowości

Straduny, gmina Ełk, zebrano poniższe stwierdzenia i wnioski:

1. Biogazownia w Stradunach przyczyni się do ochrony środowiska na tym

terenie poprzez kompleksowe zagospodarowanie odpadów z produkcji

roślinnej i zwierzęcej na tym terenie.

2. Zastosowanie biogazowni w pobliżu gospodarstw rolnych i hodowlanych

o dużych zasobach biomasy jest rozwiązaniem korzystnym dla ogólnego

rozwoju miejscowości Straduny i gminy Ełk.

3. Zastosowanie biogazowni znacznie poprawi bilans ekonomiczny tej

miejscowości oraz całej gminy.

4. Wytworzona w biogazowni energia w większym stopniu uniezależni

gminę Ełk od dostaw energii ze źródeł nieodnawialnych.

5. Wytworzona w układzie kogeneracyjnym energia wykorzystana będzie

na potrzeby procesowe biogazowni oraz produkcję i sprzedaż energii

elektrycznej.

6. Nadwyżka ciepła będzie przekazywana na potrzeby zabudowy

mieszkaniowej wielorodzinnej Spółdzielni Mieszkaniowej

w Stradunach.

7. Osad pofermentacyjny z biogazowni w Stradunach będzie

wykorzystywany jako pełnowartościowy nawóz organiczny dla

okolicznych mieszkańców.

8. Biogazownia w Stradunach będzie stanowiła instalację w pełni

bezpieczną dla środowiska, a w tym zdrowia i życia lokalnej

społeczności.

52

ZAKO ŃCZENIE

Inwestycja biogazowni w Stradunach realizowana w obrębie geodezyjnym

Straduny - Gmina Ełk, w województwie warmińsko-mazurskim pod względem

lokalizacji jest zgodna ze strategią rozwoju gminy. Poprzez budowę biogazowni na

terenie gminy, nastąpi znaczny rozwój obszarów wiejskich oraz zwiększenie

wykorzystania potencjału gruntów ornych i poszerzenie możliwość pracy

w sektorze okołorolniczym. Dzięki procesowi produkcyjnemu, zapewnione zostanie

pozyskiwanie proekologicznej energii odnawialnej niezależnie od pór roku

i warunków pogodowych w pobliżu istniejących gospodarstw rolnych, skupisk

zabudowy wielorodzinnej i jednorodzinnej miejscowości Straduny oraz terenów

sąsiednich, jak np. miejscowości Chojniak i Wityny. Biogazownia będzie sprzyjała

ochronie środowiska naturalnego, poprzez ograniczenie emisji do powietrza metanu

będącego jednym z najgroźniejszych gazów cieplarnianych, a pozyskiwana w ten

sposób energia pochodząca z biogazowni nie będzie powodowała skażenia

środowiska. Ponadto jej produkcja nie wymaga budowania dodatkowej,

skomplikowanej infrastruktury do jej przesyłania, dzięki czemu nie występują straty

związane z dostawą, a koszty produkcji są porównywalne z kosztami energii

elektrycznej z sieci elektroenergetycznej. Korzystanie z wyprodukowanej w ten

sposób energii odnawialnej daje również możliwość podniesienia poziomu życia w

miejscowości Straduny, która posiada trudne warunki rozwoju innych funkcji

zagospodarowania zdegradowanych terenów po byłych Państwowych

Gospodarstwach Rolnych. Przez wprowadzenie tego typu inwestycji w gminie Ełk

poprawie ulegnie również ogólny stan higieniczno – sanitarny obszarów

prowadzonych na tym obszarze gospodarstw rolnych, m.in. dzięki zaprzestaniu

wylewania niebezpiecznych zanieczyszczeń biologicznych bezpośrednio na pola.

Ważnym elementem będzie również eliminowanie nawozów sztucznych z upraw

rolniczych przez zaspokojenie potrzeb nawozowych pełnowartościowym osadem

pofermentacyjnym.

53

SPIS LITERATURY:

. 1. W. Bednarski, J. Fiedurka, Podstawy biotechnologii przemysłowej.

Wydawnictwo Naukowo – Techniczne. Warszawa 2007.

2. S. Bieszczad, J. Sobota, Zagrożenia, ochrona i kształtowanie środowiska

przyrodniczo – rolniczego. Wydawnictwo Akademii Rolniczej

we Wrocławiu. Wrocław 1993-1998.

3. J. Bogdanienko, Odnawialne źródła energii. Biblioteka Problemów,

Wydawnictwo PWN. Warszawa 1989, t. 290.

4. A. Curkowski, A. Oniszk-Popławska, P. Mroczkowski, M. Zowsik, G.

Wiśniewski, Przewodnik dla inwestorów zainteresowanych budowa

biogazowni rolniczych. Ministerstwo Gospodarki. Instytut Energetyki

Odnawialnej (EC BREC IEO). Warszawa 2011.

5. M. Ćwil, Realizacja celów dla energii ze źródeł odnawialnych ustalonych na

2010 roku. Polska Izba Gospodarcza energii odnawialnej. Elektroenergetyka

współczesność i rozwój nr 4(6)/2010.

6. G. Jastrzębska, Odnawialne źródła energii i pojazdy proekologiczne.

Wydawnictwo Naukowo – Techniczne. Warszawa 2007.

7. D. JC MacKay, przekład z j. angielskiego M. Popkiewicz, M. Śmigrowska,

Zrównoważona energia – Bez pary w gwizdek. „I-BiS” Usługi

Komputerowe, Wydawnictwo s. c. Wrocław 2011. Projekt „Klimatyczna

Energia – ogólnopolska kampania promująca racjonalne gospodarowanie

energią”. NFOŚiGW oraz WFOŚiGW we Wrocławiu.

8. A. Głaszczka, W. J. Wardal, W. Romaniuk, T. Domasiewicz, Biogazownie

rolnicze. Oficyna Wydawnicza MULTICO, Warszawa 2010.

9. E. Gorlach, T. Mazur, Chemia rolna. Wydawnictwo Naukowe PWN S.A.

Warszawa 2001.

10. P. Gradziuk, Biopaliwa. Akademia Rolnicza w Lublinie. Instytut Nauk

Rolniczych w Zamościu. Zamość 2003.

11. J. Gronowicz, Niekonwencjonalne źródła energii. Wydawnictwo Instytutu

Technologii Eksploatacji - PIB. Radom-Poznań 2008.

54

12. K. Kuciński, Energia w czasach kryzysu. Centrum Doradztwa i Informacji

Difin Sp. z o.o., Warszawa 2006.

13. E. Krzywy, Przyrodnicze zagospodarowanie ścieków i osadów.

Wydawnictwo Akademii Rolniczej w Szczecinie. Szczecin 1999.

14. S. Ledakowicz, L. Krzystek, Wykorzystanie fermentacji metanowej

w utylizacji odpadów przemysłu rolno-spożywczego. Biotechnologia 2005

3(70) 168.

15. W. M. Lewandowski, Proekologiczne odnawialne źródła energii.

Wydawnictwo Naukowo – Techniczne. Warszawa 2006.

16. A. Pietruszyński, T. Snażyk, Raport o oddziaływaniu na środowisko dla

przedsięwzięcia pn. budowie instalacji do wytwarzania energii elektrycznej

i cieplnej o mocy 1,2 MW z biogazu w Stradunach, zbiorników i budynków

towarzyszących z parkingami obsługującymi inwestycję oraz infrastrukturą

oświetleniową i ogrodzeniem oraz zbiornikiem przeciwpożarowym.

Warszawa, 2010.

17. Z. Podkówka, W. Podkówka, Substraty dla biogazowni rolniczych.

Wydawnictwo „Agro Serwis”, Biznes - Press Sp. z o.o.. Warszawa 2010.

18. Cz. Rosik – Dulewska, Podstawy gospodarki odpadami. Wydawnictwo

Naukowe PWN. Warszawa 2007.

19. J. Strzałko, T. Mossor – Pietraszewska, Kompendium wiedzy z ekologii.

Wydawnictwo Naukowe PWN. Warszawa-Poznań 1999.

20. J. Szlachta, Niekonwencjonalne źródła energii. Wydawnictwo Akademii

Rolniczej we Wrocławiu, Wrocław 1999.

21. T. Umiński, Ekologia środowisko przyroda. Wydawnictwo Szkolne

i Pedagogiczne. Warszawa 1998.

22. G. Wiśniewski, i inni. Ekonomiczne i prawne aspekty wykorzystania

odnawialnych źródeł energii w Polsce. Europejskie Centrum Energii

odnawialnej. Instytut Budownictwa, Mechanizacji i Elektryfikacji Rolnictwa.

Narodowy Fundusz ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej. Warszawa,

2000.

55

AKTY PRAWNE:

1. Ustawa z dnia 10 lipca 2007 roku o nawozach i nawożeniu. (Dz. U. z 2007 r. Nr

147 poz. 1033 ze zm.).

2. Ustawa z dnia 3 października 2008 r. o udostępnianiu informacji o środowisku i

jego ochronie, udziale społeczeństwa w ochronie środowiska oraz o ocenach

oddziaływania na środowisko(Dz. U. z 2008 r. Nr 199 poz. 1227, ze zm.)

3. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 14 listopada 2007 roku w sprawie

procesu odzysku R10. (Dz. U. z 2007r. Nr 288 poz. 1685).

4. Rozporządzenie Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi z dnia 16 kwietnia 208 roku

w sprawie szczegółowego sposobu stosowania nawozów oraz prowadzenia

szkoleń z zakresu ich stosowania. (Dz. U. z 2008r., Nr 80, poz. 479).

5. Rozporządzenia Rady Ministrów z dnia 09 listopada 2010 roku w sprawie

przedsięwzięć mogących znacząco oddziaływać na środowisko

(Dz.U.10.213.1397).

6. Studium uwarunkowań i kierunków zagospodarowania Gminy Ełk. Uchwała

Rady Gminy Ełk Nr XXXII/207/2001 z dnia 30 listopada 2001 r.

7. Decyzja Wójta Gminy Ełk o środowiskowych uwarunkowaniach z dnia 23

września 2010 r. (znak: Oś. 7632/09/10).

56

STRONY INTERNETOWE:

1. http:/www.oze.bpp.lublin.pl/dokumenty/konf/prez/05.W.P.b.pps, 16.04.2012.

2. http/www.biomasa.org/ Serwis poświecony zmianom klimatycznym

i odnawialnym źródłom energii, 16.04.2012.

3. http/www.biomasa.org/ Serwis poświecony zmianom klimatycznym

i odnawialnym źródłom energii, 16.04.2012.

57

SPIS RYSUNKÓW:

Rys. 1 Schemat produkcji biogazu technologią Schmidta-Eggerglissa. Źródło:

W. M. Lewandowski, Proekologiczne odnawialne źródła energii. Wydawnictwo

Naukowo– Techniczne. Warszawa 2006.

Rys. 2 Instalacja produkcji biogazu technologią Reinholda Darmstadta. Źródło:

W. M. Lewandowski, Proekologiczne odnawialne źródła energii. Wydawnictwo

Naukowo– Techniczne. Warszawa 2006.

Rys. 3 Technologia produkcji biogazu w typowym gospodarstwie rolnym. Źródło:

W. M. Lewandowski, Proekologiczne odnawialne źródła energii. Wydawnictwo

Naukowo– Techniczne. Warszawa 2006.

Rys. 4 Fazy anaerobowego rozkładu substancji organicznej. Źródło:

S. Ledakowicz, L. Krzystek, Wykorzystanie fermentacji metanowej w utylizacji

odpadów przemysłu rolno-spożywczego. Biotechnologia 2005 3(70) 168.

Rys. 5 Widok na działkę inwestycji oraz istniejące gospodarstwo rolne. Źródło:

materiał własny.

Rys. 6 Wycinek mapy topograficznej z lokalizacją biogazowni. Źródło:

www.geoportal.gov.pl, 20.04.2012r.

58

SPIS TABEL:

Tabela 1. Wykaz potencjału produkcyjnego biogazu dla wybranych substratów.

Źródło: Z. Podkówka, W. Podkówka, Substraty dla biogazowni rolniczych.

Wydawnictwo „Agro Serwis”, Biznes-Press Sp. z o.o.. Warszawa 2010.