Анаеробно третиране на отпадъци от земеделски производства

Увеличаващото се през годините световно население изисква производството на все повече храни. Това е съпроводено с увеличаване на количеството на органични отпадъци от тези производства, които отпадъци следва да се управляват. Все по-високи стават изискванията върху начина и ефективността на това управление. Проучванията относно парниковия ефект показват, че депонирането и изгарянето на органични отпадъци имат най-неблагоприятно въздействие върху околната среда. Същевременно, управлението на този тип отпадъци е скъпо, и е нужно намирането на подход, който да е икономически обоснован, използвайки максимално потенциала на отпадъците да бъдат превърнати в полезен продукт.

Една от възможностите за третиране на органични отпадъци е чрез анаеробно разлагане. Това е естествен процес, който е бил използван от човечеството в продължение на десетилетия. При него група бактерии последователно разграждат органичната материя и отделят биогаз в условия на липса на кислород (анаеробни условия). Основните предимства на този процес са производство на биогаз и значително намаляване на обема на отпадъците. Този процес често се осъществява в затворени и по този начин контролира системи. Това води също до контрол и премахване на миризма, която идва от органични отпадъци.

С подходяща смес от микроорганизми, почти всички органични отпадъци, могат да бъдат превърнати в метан и СО2 (биогаз). Произведеният биогаз може да се използва за генериране на енергия, а останалата твърда съставка се използва като тор. Отпадъчните води след анаеробно разлагане могат да бъдат освободени в канализацията, тъй като не съдържат патогенни микроорганизми.

Технологията е подходяща за отпадъци, които са богати на органични вещества (отпадъци от селското стопанство, хранителната промишленост и др.). Кланиците, чийто отпадък обичайно се изгаря в екарисажи, също могат да използват тази технология, тъй като при нея болестотворните организми се унищожават.

Важно е да се отбележи, че отпадъци с високо съдържание на целулоза и лигнин, като окосена трева и отпадъци от дървообработване на този етап не са подходящи за анаеробно разграждане. При тях могат да се прилагат други методи, като пиролиза (изгаряне в отсъствие на кислород) или директно изгаряне в топлоелектрическа централа.

Процеса на разграждане протича в затворени реактори, като те могат да бъдат от различен тип, в зависимост от третирания отпадък. В системата се поддържа постоянна температура (най-често 35-40°С), а при възможност се използва и миксер за разбъркване. При анаеробното третирането на тор от фермите често се използват и покрити лагуни, при които няма поддържане на температурата и разбъркване. Лагуните имат голям обем и могат да поемат големи количества отпадъци, но тъй като процеса не е контролиран, разграждането протича много по-бавно и не в степента, както при контролираните системи. Ако желаем да използваме затворена контролираната система за третиране на животински екскременти, най-добре е те да се комбинира преди постъпването в реактора с друг тип отпадък (остатъци от преработка на плодове, зеленчуци, месо и др.). По този начин се постига оптимално съотношение на веществата в системата и тя работи максимално ефективно.

Големината на инсталацията, и съответно цената за нейното изграждане зависи както от вида и количеството на преработвания отпадък, така и от типа на използваната система. Като ориентировъчни стойности можем да дадем следният силно опростен пример:

Нека приемем, че искаме да третираме 1.5 тона отпадък дневно, смесен тип (процентно съдържание на отпадъка: 35% тор от свинеферма, 25% тор от птицеферма, 40% картофени обелки), като водата в отпадъка е 90%. В този случай, обема на реактора в инсталацията ще е 45m3. Произведения биогаз за час би бил около 51m3, или 306kWh енергия (един кубически метър биогаз е еквивалентен на 6кWh енергия). 20-35% от произведената енергия би се използвала от самата инсталация за смилане на едрите частици в отпадъка и нагряване. Цифрите значително ще варират за различните отпадъци и видове инсталации, но ги представяме, за да може читателя да добие представа за възможностите на процеса в общия случай.

Важен момент при прилагане на анаеробното разграждане е, инсталацията да бъде оценена икономически и съобразена с конкретните условия. Във време на финансова стагнация и ограничения финансов ресурс, инвестирането в такава инсталация най-често е възможно с помощта на държавните и европейски институции.

Изборът за изграждане на такава инсталация, нейният капацитет и начин на работа трябва да бъде направен внимателно. Ако се насочим към коопериране с други производители в региона, за инсталиране на система с голям капацитет и продажбата на получената енергия в последствие, в детайли следва да се организира сътрудничеството между всички засегнати страни, а именно земеделски стопани, общини, фирма, която ще изгради инсталацията, доставчици на газ и електричество. Нужно е да се изчислят разходите за инсталацията, транспорта на отпадъците и получената тор и присъединяването към ел. мрежата.

При избор на малка (локална за стопанството) инсталация, също сме изправени пред сходни икономически предизвикателства. Въпреки че нетния енергийният баланс е положителен, въпросите като разходи за оборудване, количество на отпадъка и изискванията за поддръжка изискват внимателна преценка.

Тъй като преработването на отпадъците не е основна дейност за земеделските производители, инсталациите подходящи за тях трябва да са с минимална или дори без нужда от поддръжка. С напредването на технологиите и научните достижения, на българския пазар започнаха да се предлагат и напълно автоматизирани инсталации. Контрола на миризмите е друг важен фактор, които предполага тези инсталации да са затворени.

Анаеробната инсталация не е абсолютното решение на третиране на органичните отпадъци, а част от по-обща система, водеща до тяхното пълно оползотворяване, което да гарантира и възвръщане на вложените в тази система средства. Нейната стабилност и производителност играят ключова роля и влияят на крайният икономически ефект. Така например, недобре разграденият органичен отпадък, приложен като тор на полето може да донесе негативни, вместо позитивни резултати за дадената селскостопанска култура. Недостатъчните количества произведен биогаз, или нерегулярното му подаване към генератора на електричество значително може да намали ефективността на производство на ел. енергия.

При всички случаи, преди вземането на решение за изграждане на такава инсталация е нужно да се направи лабораторно изпитване на системата, която ще се използва и то за продължително време, което да отчете и промените в състава на отпадъка. В противен случай след време можем да се озовем в ситуация, при която имаме скъпо струваща, но неработеща инсталация. Едва след като приключат тези лабораторни изпитвания, се прави икономическа оценка на инсталацията – цена на самата инсталация, транспорт на отпадъка до инсталацията, транспорт на получения тор, субсидии, приходи от продажба на торта, както и от получената енергия. Нужно е получените данни да се сравнят и с другите възможни технологии, като пиролиза, директно изгаряне, сушене и чак тогава да се вземе решение коя технология е най-подходяща и икономически обоснована.

Изграждането на анаеробни системи за третиране на отпадъци е комплексен процес, но съвременните постижения го правят все по-привлекателен и икономически изгоден. При внимателна оценка на всички значими фактори, изборът на такава инсталация става печеливш както за отделния стопанин, така и за обществото.