RECENZJA ROZPRAWY DOKTORSKIEJ mgr inż. Aleksandry Szaja z Wydziału Inżynierii Środowiska Politechniki Lubelskiej

Transkrypt

1 Prof. dr hab. inż. Liliana Krzystek Katedra Inżynierii Bioprocesowej Wydział Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiska Politechnika Łódzka Łódź, dn r. RECENZJA ROZPRAWY DOKTORSKIEJ mgr inż. Aleksandry Szaja z Wydziału Inżynierii Środowiska Politechniki Lubelskiej WSPÓŁFERMENTACJA SERWATKI KWAŚNEJ Z OSADAMI ŚCIEKOWYMI W UKŁADZIE DWU- I TRÓJSKŁADNIKOWYM Promotor pracy: dr hab. inż. Agnieszka Montusiewicz Charakterystyka pracy Recenzowana rozprawa została wykonana w Instytucie Inżynierii Ochrony Środowiska na Wydziale Inżynierii Środowiska Politechniki Lubelskiej w Lublinie. Tematyka badawcza Instytutu od lat jest zogniskowana na zagadnieniach dotyczących różnych aspektów inżynierii środowiska, a w szczególności związanych z zagospodarowaniem osadów ściekowych oraz odcieków ze składowisk odpadów komunalnych. Od strony formalnej, praca doktorska została opracowana przejrzyście i z typowym podziałem na poszczególne rozdziały. Rozpoczyna się od krótkiego wstępu, po którym przedstawiony jest przegląd literatury. Następnie zamieszczony jest cel i zakres pracy. Dalej opisana jest metodyka badań oraz stanowisko badawcze. W następnych rozdziałach przedstawione są wyniki przeprowadzonych badań doświadczalnych oraz ich dyskusja. Praca kończy się wnioskami i wykazem wykorzystanej w pracy literatury. Wykaz ważniejszych skrótów i oznaczeń użytych w pracy zamieszczono na samym początku pracy. Przed wstępem zamieszczono także streszczenie pracy w języku polskim i angielskim. W pracy zawarto 17 rysunków i 21 tabel oraz wykorzystano 264 pozycje literaturowe (w tym 5 źródeł internetowych). Dokumentacja pracy zawiera 134 strony maszynopisu, w tym 46 stron części literaturowej. Do pracy załączona została również płyta CD z pełnym tekstem rozprawy doktorskiej.

2 Już we Wstępie do pracy zdefiniowany został obszar zainteresowań oraz przedstawiono zasadność podjęcia badań nad zastosowaniem współfermentacji osadów ściekowych z serwatką kwaśną i młótem browarniczym. Doktorantka podkreśliła rolę fermentacji metanowej w systemie zagospodarowania odpadów i wytwarzania energii odnawialnej. Przegląd literatury Doktorantka rozpoczęła od wnikliwej charakterystyki procesu fermentacji metanowej oraz wykorzystywanych do produkcji biogazu substratów: osadów ściekowych, organicznej frakcji odpadów komunalnych oraz odpadów rolnoprzemysłowych. Kolejna część pracy została poświęcona opisowi efektywności procesu współfermentacji substratów stosowanych w pracy z innymi kosubstratami. Następnie przedstawiony został cel i zakres pracy. Po części teoretycznej następuje część doświadczalna pracy, obejmująca w pierwszej kolejności charakterystykę stosowanych w pracy substratów, dalej opis stanowiska badawczego, schemat powadzonych eksperymentów oraz opis stosowanych metod analitycznych i obliczeniowych. W części poświęconej opisowi uzyskanych wyników doświadczalnych Doktorantka przedstawiła wyniki przeprowadzonych procesów współfermentacji metanowej osadów ściekowych oraz serwatki kwaśnej i młóta browarniczego. Przeprowadzone badania doświadczalne zostały podzielone na kilka etapów. W pierwszej kolejności omówiono proces współfermentacji osadów ściekowych i serwatki. W drugim etapie przedstawiono wyniki badań współfermentacji osadów ściekowych z serwatką i młótem browarniczym. Doktorantka poświęciła wiele miejsca omówieniu stabilności płynów pofermentacyjnych, stopnia uwalniania związków biogennych do wód pofermentacyjnych, kinetyce produkcji biogazu oraz wydajności produkcji biogazu i metanu. Dalej przedstawiła bilans energetyczny dla serii badań z najkorzystniejszymi wynikami, zarówno dla procesu współfermentacji dwuskładnikowej jak i trójskładnikowej. Część eksperymentalną pracy kończy jasno i wnikliwie napisane podsumowanie, będące uzupełnieniem informacji przedstawionych w przeglądzie piśmiennictwa i świadczy o umiejętności ostrożnej, krytycznej analizy i interpretacji wyników badań. Najważniejsze osiągnięcia przeprowadzonych badań przedstawione zostały rzeczowo i konkretnie we wnioskach. Pracę zamyka wykaz literatury zawierający głównie pozycje obcojęzyczne. Cytowana literatura w przeważającej części pochodzi z ostatnich 10 lat. Oceniana praca doktorska zawiera bardzo dobrze opracowaną część wstępnąprzeglądową, w której Autorka opisuje dotychczasowy dorobek naukowy w tej dziedzinie, dając wyraz swej doskonałej orientacji w najnowszych osiągnięciach badawczych nad zagospodarowaniem odpadów rolno-spożywczych i osadów ściekowych oraz organicznej frakcji odpadów komunalnych. Rozprawa została napisana poprawnym językiem, charakteryzującym się precyzją w formułowaniu myśli. Szata graficzna pracy jest bez zarzutu, przygotowana w sposób staranny i dokładny. Zastosowane w pracy metody badawcze oparte są na nowoczesnych metodach analitycznych, są właściwie dobrane oraz zastosowane, pozwalają na udowodnienie postawionego celu. Praca wykonana jest poprawnie pod względem metodycznym.

3 Zasadność podjętej tematyki Powstawanie różnego rodzaju odpadów jest nieodłącznym elementem procesów produkcyjnych. Niektóre z nich są użyteczne i nadają się do dalszego wykorzystania, inne z kolei mogą stanowić poważne zagrożenie dla środowiska naturalnego. Szczególna grupę stanowią tu odpady z sektora rolno-spożywczego, które powstają w dużych ilościach na terenie całego kraju, głównie w gospodarstwach rolnych, ogrodniczych i hodowlanych, cukrowniach, gorzelniach, ubojniach, mleczarniach, chłodniach oraz innych zakładach zajmujących się produkcją i przetwórstwem żywności. Dominują przede wszystkim odpady organiczne pochodzenia zwierzęcego i roślinnego. Odpady te są w bardzo dużym stopniu poddawane procesom odzysku (głównie przeznaczane na pasze lub nawóz), lub też zagospodarowywane poprzez biodegradację w warunkach tlenowych lub beztlenowych. Szczególnie interesującym rozwiązaniem wydaje się wykorzystanie odpadowych substancji organicznych na cele energetyczne z pozyskaniem biogazu w warunkach beztlenowych. Wytwarzany biogaz może być wykorzystywany do produkcji energii elektrycznej i cieplnej oraz jako paliwo samochodowe. Produkcję biogazu w procesie fermentacji metanowej uznaje się jako jeden z najbardziej energooszczędnych i przyjaznych środowisku sposobów produkcji energii. Potencjał energetyczny biogazu zależy głównie od substratów z których został wytworzony. Dlatego też, aby proces produkcji biogazu z substratów odpadowych był wydajny, stosuje się kompleksowe rozwiązania, polegające na łączeniu różnych substratów, tworząc optymalne warunki dla przebiegu procesu fermentacji metanowej. Zaprezentowane przez Doktorantkę badania nawiązują do przedstawionego kierunku i wnoszą istotne elementy o znaczeniu nie tylko naukowym, ale przede wszystkim praktycznym. Podjęcie badań dotyczących określenia wpływu parametrów technologicznych współfermentacji metanowej osadów ściekowych, serwatki kwaśnej i młóta browarniczego na efektywność procesu, uważam zatem za właściwe i zasadne. Walory poznawcze pracy Spośród wielu aspektów pracy, istotnych w zakresie podjętej tematyki, na szczególną uwagę zasługuje wykazanie, że: 1. W wyniku współfermentacji osadów ściekowych i serwatki kwaśnej nie stwierdzono istotnych różnic w wydajności produkcji gazu w przeliczeniu na wprowadzony ładunek suchej masy organicznej w porównaniu do fermentacji jedynie osadów ściekowych. 2. Statystycznie istotny wzrost produkcji biogazu oraz metanu w odniesieniu do wprowadzonego ładunku suchej masy oraz suchej masy organicznej, uzyskano podczas współfermentacji trójskładnikowej mieszaniny osadów ściekowych i serwatki kwaśnej (89:11 v/v) z dodatkiem młóta browarniczego (10:1 m/v) przy HRT wynoszącym 16,7 d.

4 3. Wzbogacenie osadów ściekowych serwatką kwaśną spowodowało wzrost szybkości produkcji biogazu najwyższy (34%) przy HRT=20 d i w obecności 10% v/v serwatki. Natomiast w mieszaninie trójskładnikowej, uzupełnionej o dodatek młóta browarniczego, wzrost szybkości produkcji biogazu był mniejszy najwyższy (12%) przy HRT- 18d. 4. Analiza składu chemicznego oraz zawartości substancji biogennych odpadów pofermentacyjnych wykazała, że nie nastąpiło pogorszenie jakości odpadów pofermentacyjnych. Uzupełnienie składu mieszaniny o młóto browarnicze spowodowało wzrost stężenia suchej masy oraz suchej masy organicznej w odpadach pofermentacyjnych, ale jakość wód pofermentacyjnych nie uległa pogorszeniu. 5. Zastosowanie współfermentacji dwu- i trójskładnikowej w porównaniu do fermentacji osadów ściekowych pozwoliło na zwiększenie zysków energetycznych, a korzystniejszy bilans energetyczny uzyskano układzie trójskładnikowym. Uwagi Przedstawiona praca jest napisana starannie, a błędy edytorskie, czy niezręczności stylistyczne należą do rzadkości. Na uwagę zasługuje poprawny styl i język polski. Jednakże, podczas czytania rozprawy nasunęły mi się następujące uwagi: 1. Prowadzone procesy współfermentacji w bioreaktorach przebiegały w warunkach odpowiednich dla drobnoustrojów mezofilnych. Czy prowadzone były badania dotyczące odparowania płynu podczas długotrwałych fermentacji? 2. Zastąpiłabym występujący w pracy termin utylizacja (str. 5, 6, 11, 13, 14, 47, 120, 122) na: zużywanie lub wykorzystanie, lub też przetwarzanie. Albowiem termin utylizacja używany jest wyłącznie zgodnie z jego potocznym rozumieniem jako: zniszczenie. W odniesieniu do odpadów: ustawa o odpadach z dnia 27 kwietnia 2001 r. (art. 3 ust. 3 pkt 15) zawiera definicję obróbki tlenowej i beztlenowej odpadów, które ulegają rozkładowi biologicznemu w kontrolowanych warunkach przy wykorzystaniu mikroorganizmów, w wyniku której powstaje materia organiczna lub metan, jako recykling organiczny, który (w myśl definicji z art. 3 ust. 3 pkt 14 ustawy) jest "odmianą" odzysku i polega na powtórnym przetwarzaniu substancji lub materiałów zawartych w odpadach w procesie produkcyjnym w celu uzyskania substancji lub materiału o przeznaczeniu pierwotnym lub o innym przeznaczeniu. Zatem: przetwarzanie odpadów oraz także: zużywanie substratów, substancji organicznych i bez wątpliwości wykorzystanie, przetwarzanie serwatki lub ewentualnie zagospodarowanie serwatki. Tłumaczenie angielskiego terminu utilisation na język polski to: wykorzystanie, użytkowanie, eksploatowanie. 3. Czy w pracy określano gęstość wsadu i gęstość odpadów pofermentacyjnych? 4. W bibliografii brakuje odnośnika literaturowego ze str. 53: Lebiocka, Str. 21, wiersz 11 od góry jest: w procesie w procesie współfermentacji

5 Konkluzja końcowa Pani mgr inż. Aleksandra Szaja wykazała niezbędną wiedzę i umiejętności samodzielnego rozwiązywania postawionych przed Nią zadań i problemów naukowych oraz poprawnego wyciągania wniosków. Przedstawione wyżej uwagi mają charakter dyskusyjny lub porządkowy i nie obniżają wysokiej wartości poznawczej, a przede wszystkim aplikacyjnej recenzowanej pracy doktorskiej. Pani mgr inż. Aleksandra Szaja przeprowadziła wnikliwe badania współfermentacji metanowej poparte przekonującą analizą właściwości wieloskładnikowych płynów fermentacyjnych. Na podkreślenie zasługuje duży wkład pracy własnej w badaniach laboratoryjnych. Recenzowana rozprawa posiada wiele elementów nowości naukowej i poszerza naszą wiedzę na temat współfermentacji osadów ściekowych z serwatką kwaśną i młótem browarniczym. Oceniana praca spełnia wymagania stawiane w Ustawie o stopniach i tytułach naukowych (z dnia 14 marca 2003r., Dz.U Nr 65 poz. 595 wraz ze zmianami) i zgodnie z Artykułem 11 ustęp 1 ustawy może być przedstawiona jako rozprawa doktorska. Dlatego też przedkładam Wysokiej Radzie wniosek o dopuszczenie Pani mgr inż. Aleksandry Szaja do dalszych etapów przewodu doktorskiego. Prof. dr hab. inż. Liliana Krzystek