- Proces ten dzieli się na cztery etapy biologiczne: hydrolizę, kwasogenezę, acetogenezę i metanogenezę.
- Otrzymuje się dwa główne produkty: biogaz (energia odnawialna) i poferment (nawóz organiczny).
- Legalność pofermentu zależy od tego, czy spełnia on kryteria UE dotyczące produktu, czy jest klasyfikowany jako odpad.
- Przyczynia się do redukcji gazów cieplarnianych poprzez wychwytywanie metanu z odpadów organicznych.
Prawdopodobnie słyszałeś o „gazach bagiennych” lub zastanawiałeś się, co dzieje się z resztkami jedzenia i obornikiem gromadzącymi się na wsi. Cóż, wszystko to jest częścią fascynującego zjawiska naturalnego zwanego fermentacją beztlenową – procesu biologicznego, który, choć wydaje się magiczny, to czysta chemia i mikrobiologia pracująca na pełnych obrotach, przekształcająca materię organiczną w czystą energię i najwyższej jakości nawóz.
Chociaż obecnie wykorzystujemy go w zakładach przemysłowych poprzez biometanizację w celu osiągnięcia korzyści ekonomicznych, proces ten zachodzi spontanicznie na polach naftowych lub w wodach stojących. Zasadniczo polega on na umożliwieniu legionowi mikroorganizmów żerowania na biomasie w środowisku o niedoborze tlenu , co skutkuje odnawialnym paliwem i wysoce odżywczą pozostałością dla gleby.
Cztery etapy procesu biologicznego
Aby materia organiczna zamieniła się w gaz, musi przejść przez swego rodzaju biologiczną „linię montażową” składającą się z czterech krytycznych faz:
- Hydroliza: To pierwszy etap, w którym najbardziej złożone makrocząsteczki (takie jak białka, lipidy i polisacharydy) rozkładane są na prostsze części, takie jak cukry czy alkohole. W tym etapie działają egzoenzymy bakterii fermentacyjnych, które, będąc fakultatywne, Nie są wybredni, jeśli chodzi o tlen..
- Kwasogeneza: W tej fazie bakterie acidogenne pobierają te proste cząsteczki i przekształcają je w krótkołańcuchowe lotne kwasy tłuszczowe, wodór i dwutlenek węgla.
- Acetogeneza: Tutaj proces jest nadal udoskonalany, przekształcając głównie poprzednie produkty w kwas octowy, CO2 i wodór.
- Metanogeneza: Pieczęć główna. Bakterie metanogenne, które są beztlenowcami i bardzo wrażliwe na zmiany temperatury, przekształcają wszystkie powyższe w metan i dwutlenek węgla.
Działanie i zastosowania praktyczne
Aby kontrolować ten proces w bioreaktorze, najpierw zachodzi faza tlenowa, w której mikroorganizmy zużywają dostępny tlen. Gdy medium stanie się szczelne i pozbawione powietrza, do gry wkraczają bakterie beztlenowe. System ten jest niezwykle wydajny, ponieważ wykorzystuje 90% energii dostępnej w mieszance, przeznaczając jedynie 10% na rozwój bakterii.
Ta metoda jest idealnym rozwiązaniem do zagospodarowania odpadów z przemysłu hodowlanego (gnojowica i obornik), odpadów komunalnych oraz nadwyżek z przemysłu rolno-spożywczego. W wyniku tego procesu uzyskujemy dwa sztandarowe produkty:
- Biogaz: Mieszanina składająca się zazwyczaj w 70% z metanu i w 30% z dwutlenku węgla, ze śladowymi ilościami siarkowodoru. Może być stosowana w kotłach lub silnikach elektrycznych. Po poddaniu jej procesowi wzbogacania otrzymujemy... biometan, który jest praktycznie identyczny z gazem ziemnym paliwa kopalne, ale odnawialne.
- Streszczenie: To pozostałość w postaci cieczy lub pasty. Bogata w azot, fosfor i potas, pełni funkcję szybko wchłaniający się nawóz organiczny co pomaga w regeneracji gleb zniszczonych przez intensywną uprawę.
Podstawa prawna i klasyfikacja odpadów pofermentacyjnych
To nie tylko biologia; to również kwestia papierkowej roboty. W Hiszpanii fermentacja beztlenowa to proces przetwarzania oznaczony kodem R0302 zgodnie z ustawą 7/2022. W zależności od tego, co jest poddawane fermentacji, na przykład produkty uboczne pochodzenia zwierzęcego nienadające się do spożycia przez ludzi (ABP), do legalnego prowadzenia działalności wymagane są specjalne zezwolenia administracyjne.
Kluczową kwestią jest to, czy poferment jest produktem, czy odpadem. Aby mógł zostać uznany za nawóz unijny , musi spełniać wymogi Rozporządzenia (UE) 2019/1009 (w szczególności kategorię CMC5). Jeśli nie spełnia tych norm, jest klasyfikowany jako odpad zgodnie z odpowiednim kodem EWC i musi być odpowiednio zagospodarowany przez autoryzowanego operatora gospodarowania odpadami .
Nie należy mylić materiału pofermentacyjnego z materiałem biostabilizowanym . Ten ostatni pochodzi z mechaniczno-biologicznych zakładów przetwarzania odpadów zmieszanych i, w przeciwieństwie do materiału pofermentacyjnego, nie może być uznany za nawóz ani produkt, pozostając ściśle klasyfikowany jako odpad o kodzie EWC 19 06 99.
Korzyści środowiskowe i ekonomiczne
Wdrożenie tych instalacji nie tylko pomaga w przestrzeganiu przepisów, ale ma również ogromny pozytywny wpływ. Wychwytując metan, który normalnie przedostałby się do atmosfery, radykalnie redukujemy emisję gazów cieplarnianych . Co więcej, azot zawarty w pofermencie jest znacznie łatwiej dostępny dla roślin niż ten zawarty w nawozach chemicznych, co przyspiesza wzrost upraw i zapobiega erozji żyznych gleb.
Biometanizacja stanowi doskonałą okazję do zamknięcia cyklu węglowego i przekształcenia problemu (odpadów) w rozwiązanie energetyczne i rolnicze, które pozwoli firmom obniżyć koszty operacyjne i w zrównoważony sposób zmniejszyć swój ślad ekologiczny.
Ten kompleksowy system biologiczny pozwala materii organicznej przechodzić przez fazy hydrolizy, kwasogenezy, acetogenezy i metanogenezy, wytwarzając biogaz i poferment. Podczas gdy ten pierwszy służy jako wszechstronne paliwo lub wstrzykiwany biometan, ten drugi działa jako silny nawóz organiczny, pod warunkiem spełnienia wymogów prawnych i środowiskowych, aby zapobiec jego traktowaniu jako odpadu.