Dr inż. Jacek Wereszczaka

Transkrypt

1 Biologiczne metody przedłużania eksploatacji biogazu wysypiskowego w celach energetycznych na przykładzie składowiska odpadów komunalnych Dr inż. Jacek Wereszczaka Agro-Eko-Land@o2.pl

2 Czy Polskę stać na redukcję emisji gazów cieplarnianych?

3

4

5

6

7 Z 1 tony odpadów komunalnych powstaje w ciągu ok. 20 lat przeciętnie 230 m3 gazu wysypiskowego. Potencjał energetyczny wysypisk śmieci, w zakresie możliwości wykorzystania biogazu, wynosi w Polsce ok. 595 mln m3/rocznie przy ok. 13 mln ton zgromadzonych odpadów. Dla lepszego zobrazowania potencjału energetycznego: z odpadów komunalnych zgromadzonych w ciągu roku z milionowego miasta powstaje taka ilość gazu, z której w okresie 12 miesięcy można uzyskać MW mocy cieplnej. RENER Renewables Environment Nature Education Resources

8 Proces utylizacji odpadów organicznych przy wykorzystaniu fermentacji metanowej najbardziej rozpowszechniony jest w rolnictwie. Ostatnio, coraz częściej, znajduje on zastosowanie do utylizacji odpadów z innych źródeł. Gazy fermentacyjne zaliczane są do grupy biogazów tj. gazów powstałych w wyniku aktywności metanogennych bakterii beztlenowych powodujących rozkład substancji organicznej. Głównym składnikiem biogazów jest metan i dwutlenek węgla.

9

10

11

12

13 W całkowitej masie odpadów deponowanych na wysypiskach znaczną część stanowią odpady ulegające biodegradacji, W wyniku fermentacji substancji organicznych powstaje ogromna ilość gazu wysypiskowego. Jego utylizacja poprzez energetyczne wykorzystanie jest jedną z możliwości prowadzących do spełnienia wymagań dyrektyw unijnych, dotyczących zarówno wzrostu udziału energii ze źródeł odnawialnych w ogólnym bilansie energetycznym państwa, jak i ograniczenia emisji gazów cieplarnianych.

14 Gaz wysypiskowy powstaje w procesie biologicznego rozkładu substancji organicznej zawartej w odpadach poddanych odpowiednio prowadzonemu procesowi składowania. Zasadniczym składnikiem palnym gazu wysypiskowego jest metan CH4, który powstaje w wyniku rozkładu: odpadów celulozowych 90 % metanu, z organicznych związków azotowych 8.5 % i 0.5 % z cukrów. Typowy skład gazu wysypiskowego z prawidłowo utworzonego i eksploatowanego złoża składa się około % metanu, % dwutlenku węgla, 0-5 % azotu, >1-2 % wodoru, 2 % tlenu oraz śladowe ilości innych związków jak chlorowodór, węglowodory wyższych rzędów, związki alkaiczne, siarkowodór ( ppm), amoniak, tlenek węgla i inne [Toward a Renewable Power Supply: The Use of Bio-based Fuels in Stationary Fuel Cells. Northeast Regional Biomass Program. Washington DC, USA, 2001.]. Wartość opałowa gazu wysypiskowego wg danych amerykańskich waha się w granicach MJ/mn3 [Comparative analysis of landfill gas utilization technologies. Northeast Regional Biomass Program. CONEG Policy Research Centre. Washington, D.C., USA, 2001].

15

16

17

18

19

20

21 Na składowiskach, gdzie od wielu lat pozyskuje się metan notowane jest spowolnienie procesów metanizacji czego objawem jest ograniczenie - zjawisko to nosi nazwę stabilizacji, a w efekcie końcowym zakończenie wydzielania gazów. CO DALEJ? W tym momencie producent energii elektrycznej staje przed trudną decyzją o wyłączeniu instalacji lub poszukuje metod pozwalających przedłużyć jej eksploatację. Składowiska odpadów stare (oraz mniejsze niż 0,5 ml ton) nie nadają się do energetycznego wykorzystania

22 Dla długo eksploatowanych składowisk, w celu utrzymania procesu produkcji metanu na poziomie gwarantującym efektywność ekonomiczną i energetyczną wykorzystania elektrowni, zaproponowano autorską metodę polegającą na intensyfikacji pierwszego etapu rozkładu materii organicznej r.

23 Przy wykorzystaniu nowoczesnej biotechnologii ze Stanów Zjednoczonych Ameryki Północnej (SCD Probiotic) w połączeniu z innowacyjnością polskich autorów wyprodukowano i wprowadzono do stosowania bioprodukt PROBIOMET

24 PROBIOMET jest cieczą - kompozycją różnych gatunków bakterii, zarówno tlenowych jak i beztlenowych, grzybów oraz dodatków organicznych aktywizujących procesy przekształcania masy organicznej będącej źródłem pokarmów pokrywającym potrzeby mikroorganizmów biorących udział w produkcji metanu. Prezentowane wyniki, dotyczą dwóch działających elektrowni spalających metan pozyskiwany z gazu wysypiskowego.

25 Odpady gromadzone na wysypisku od 1998 roku na kwaterze o powierzchni około 4 hektary, zawierają w swoim składzie odpady komunalne. Instalacja Małej elektrowni metanowej: systemu pozyskiwania biogazu (35 pionowych szybów wydobywczych), dwóch rurociągów zbiorczych, rurociągu przesyłowego, jednej studni odwadniającej, dwóch silniki spalających biogaz, dwa generatory prądotwórcze 200 kw, instalacje automatyki, sterowania i kontroli oraz stacja transformatorowa z napowietrzną linią energetyczną

26

27

28

29

30 Celem pracy było określenie wpływu preparatu PROBIOMET zastosowanego w postaci iniekcji bezpośredniej do odwiertu (w ilości 20 l na jeden otwór) na intensywność fermentacji metanowej złoża Doświadczenie przeprowadzono na dwóch wysypiskach odpadów komunalnych. Pomiary wykonano na jednym z nich wczesną wiosną 2011 r., Na drugim w okresie od listopada do grudnia 2011 r. Intensywność fermentacji metanowej określano na podstawie pomiarów stężenia metanu i tlenu w gazie wysypiskowym Pomiary stężenia metanu i tlenu wykonywano urządzeniem firmy Gas Data GFM series, 19 lipca 2006, w okresie przed zastosowaniem do 30 dni po zastosowaniu Preparatu do otworów.

31

32 W jednej z Elektrowni produkcja energii elektrycznej po 4 latach działalności obniżyła się. Początkowo produkowano 400 kw przez obecnie tylko całą dobę, 115 a obecnie TYLKO 120 kw

33 PROBIOMET Iniekcja biopreparatu bezpośrednia do 8 otworów

34

35

36 % metanu w gazie wysypiskowym Pionowe szyby wydobywcze

37 Wiosna 2011 r. Elektrownia I Przed zastosowaniem preparatu przeprowadzone pomiary wykazały następujący uśredniony skład biogazu: metan CH4 Średnio w okresie badawczym 24%, tlen 3,1%,. O2 27,4 3,1 34,3 1,8 16 marca 32,9 2,2 19 marca 29,9 2,9 21 marca 30,5 2,5 28 marca 29,0 3,5 9 kwietnia 30,67 2,67

38 Rozmieszczenie pionowych szybów wydobywcze na powierzchni wysypiska Elektrownia II, pomiary zimowe XI-XII 2011

39 Zima 2011 r. Elektrownia II ProBioMet zastosowano 15 listopada 2011 r.

40 Zima 2011 r. Elektrownia II ProBioMet zastosowano 21 listopada 2011 r.

41 Po zastosowaniu biopreparatu PROBIOMET wg metody autorskiej, zarówno w okresie wczesno wiosennym, jak i zimowym, notowano wzrost udziału metanu w gazie wysypiskowym.

42 W gazie wysypiskowym w okresie badawczym od 15 marca do 9 kwietnia 2011 r. po zastosowaniu bioprepatatu zanotowano: PROBIOMET wzrost zawartości metanu z 24% do średnio 31 % oraz obniżenie zawartości tlenu z 3,1 do 2,7%

43 Ze względu na krótki okres gromadzenia danych (prowadzenia pomiarów) po zastosowaniu biopreparatu PROBIOMET, jako stymulatora produkcji metanu na składowiskach odpadów, należy kontynuować obserwacje i badania oraz zwiększyć liczbę kontrolowanych składowisk.

44 Redukcja emisji gazów cieplarnianych o 80% do roku 2050? POLSKIE WETO

45 Dziękuję za uwagę

46