Substraty w biogazowniach

W Polsce największa ilość funkcjonujących instalacji to biogazownie o mocach powyżej 750 kWe. Wpływa na to niższy jednostkowy koszt budowy (przypadający na 1 kW mocy) dużych instalacji w stosunku do biogazowni o niższych mocach. Ze względu na wzrost kosztów inwestycyjnych oraz operacyjnych, który miał miejsce w roku 2022 oraz aktualną sytuację na rynku energetycznym przewiduje się, że w najbliższym czasie rozpoczną się realizacje projektów o mocach od 2 MW w wzwyż. Powoduje to również konieczność zapewnienia dostaw dużych ilości surowca (substratu) do procesu technologicznego, co może mieć kluczowe znaczenie dla rentowności całej inwestycji. W związku z tym istotne jest rozeznanie lokalnego rynku substratów już na etapie planowania inwestycji. Szczególnie ważny jest również dostęp do surowców dodatkowych lub awaryjnych, które będą mogły być wykorzystane w procesie fermentacji w zastępstwie surowca głównego co ograniczy ryzyko zatrzymania pracy instalacji. Przykładem może być tutaj sytuacja, w której ze względu na drastyczny wzrost ceny kiszonki z kukurydzy do obecnych poziomów wynoszących nawet 300 zł/Mg, może dojść do drastycznego spadku zysów z produkcji biogazu.  

Kluczowe substraty w biogazowniach: odchody, rośliny energetyczne i więcej

Na polskim rynku biogazu, duże znaczenie ma wykorzystanie materiałów odpadowych z przemysłu rolno-spożywczego, które mogą stanowić dobrej jakości substrat w procesie fermentacji. Zauważalny wzrost ich wielokierunkowego wykorzystania spowodowany jest działaniami, mającymi na celu w pierwszej kolejności ograniczenie kosztów ich zagospodarowania przez wytwórców. Finalnie wpływa to również na ograniczenie składowania tego rodzaju materiałów organicznych na składowiskach odpadów oraz ich niekontrolowanego rozkładu.  

Jednym z najczęściej stosowanych w Europie oraz Polsce substratów biogazowych jest gnojowica, która stanowi mieszaninę kału i moczu zwierzęcego (najczęściej bydlęcego bądź świńskiego) oraz wody pochodzącej z mycia stanowisk i pojenia. Powstaje ona w wyniku stosowania bezściółkowych systemów chowu zwierząt. Zgodnie z danymi udostępnionymi przez Krajowy Ośrodek Wsparcia Rolnictwa w Polsce, w procesie fermentacji metanowej wykorzystywane jest rocznie ponad  800 tys. ton tego surowca. W instalacjach biogazowych, powstających głównie przy gospodarstwach wyspecjalizowanych w hodowli bydła lub trzody chlewnej, gnojowica stanowi dobrej jakości materiał rozcieńczający wsad (składający się głównie z materiałów roślinnych). 

Innowacyjne podejścia do wykorzystania odpadów spożywczych w produkcji biogazu 

Coraz częściej biogazownicy zwracają uwagę na możliwość wykorzystania różnego rodzaju odpadów spożywczych, mięsnych lub poubojowych. Jest to o tyle interesujące, że materiały tego typu mogą stanowić nie tylko wysokowydajne źródło biogazu, ale również dodatkowe źródło dochodu z tytułu ich utylizacji. Należy jednak pamiętać, że odpady tego typu stanowią uboczne produkty pochodzenia zwierzęcego (UPPZ), które podlegają pod kontrolę Lekarza Weterynarii. Zgodnie z Rozporządzeniem Parlamentu Europejskiego i  Rady (WE) nr 1069/2009 z dnia 21  października 2009  r. określającym przepisy sanitarne dotyczące produktów ubocznych pochodzenia zwierzęcego, nieprzeznaczonych do spożycia przez ludzi, i  uchylające rozporządzenie (WE) nr  1774/2002 (rozporządzenie o  produktach ubocznych pochodzenia zwierzęcego): 

  • UPPZ stanowiące materiał kat. 2  mogą być przekształcane w biogaz:
  • w następstwie przetworzenia w drodze sterylizacji ciśnieniowej i trwałego oznaczenia materiału wynikowego; lub 
  • w następstwie przetworzenia lub bez przetworzenia, w przypadku obornika, przewodu pokarmowego
    i jego treści, mleka, produktów na bazie mleka i siary, jaj i produktów jajecznych, jeżeli właściwy organ uznał, że nie stwarzają one ryzyka dla rozprzestrzeniania poważnej choroby zakaźnej; 
  • UPPZ stanowiące materiały kategorii 3 mogą być usuwane przekształcenie w biogaz w instalacji, która wyposażona jest w urządzenie do higienizacji (70 °C w czasie jednej godziny).  

Należy również w tym miejscu zaznaczyć, że Ustawa z 14 grudnia 2012 r. o odpadach (DzU z 2013 r. poz. 21) wskazuje, że jej przepisy nie dotyczą „produktów ubocznych pochodzenia zwierzęcego, w tym produktów przetworzonych objętych rozporządzeniem (WE) nr 1069/2009, z wyjątkiem tych, które są odpadami przewidzianymi do składowania na składowisku odpadów albo do przekształcania termicznego lub do wykorzystania w zakładzie produkującym biogaz lub w kompostowni, zgodnie z tym rozporządzeniem” (art. 2 ust. 9). W świetle powyższych przepisów – jeżeli produkty uboczne pochodzenia zwierzęcego są przekazywane do deponowania na składowisku odpadów, termicznego przekształcania, produkcji biogazu lub do wykorzystania w kompostowni, wówczas bezsprzecznie stanowią one odpad. W takim przypadku przedsiębiorca dostarczający takie odpady, zobligowany jest do stosowania wszystkich przepisów ustawy o odpadach, w tym do: 

  • uwzględnienia tych odpadów w pozwoleniu na wytwarzanie odpadów, jeśli musi takowe posiadać (gdy wytwarza więcej niż 1 Mg odpadów niebezpiecznych lub więcej niż 5 000 Mg odpadów innych niż niebezpieczne w ciągu roku); 
  • prowadzenia ewidencji odpadów; 
  • składania rocznego sprawozdania do urzędu marszałkowskiego; 
  • przekazywania odpadów (produktów ubocznych pochodzenia zwierzęcego) wyłącznie podmiotom, które posiadają decyzje na gospodarowanie odpadami. 

Selekcja substratów, kontrola i ewidencja 

Niezależnie od rodzaju wykorzystywanych surowców, pierwszym etapem przetworzenia jest ich dostawa na teren instalacji. Jest ona szczególnie istotna w przypadku wykorzystywania materiałów spoza własnego przedsiębiorstwa (lub gospodarstwa rolnego). Konieczna jest wtedy kontrola dostarczanych substratów. Dane dotyczące, między innymi masy materiałów, wymagane są do celów rozliczeniowych i dokumentacyjnych. Zadaniem osoby przeprowadzającej przyjęcie jest wykonanie kontroli wizualnej. Pozwala ona ocenić już na wstępnym etapie przydatność substratu do celów biogazowych (np. nadmierna ilość wody w substracie stałym, widoczna pleśń). Ponadto, należy okresowo pobierać reprezentatywne próby, które pozwolą ocenić zgodność podstawowych parametrów materiału z danymi zapisanymi m.in. w kontrakcie z rolnikami. Szczególnie istotna jest kontrola substratów, które klasyfikowane są jako odpady.  W tym przypadku, w zależności od kategorii odpadów, konieczne jest prowadzenie ewidencji odpadowej zgodnie z przepisami prawa. 

Substrat Sucha materia Sucha materia organiczna Wydajność biogazowa Zawartość metanu 
[%] [% s.m] m3/Mg św.m. m3/Mg s.m.o. [%] 
Wywar gorzelniany 95 48 725 55 
Gnojowica 84 19 450 57 
Obornik 25 86 54 250 56 
Odpady poubojowe kat. 2 45 95 492 1150 67 
Odpady poubojowe kat. 3 40 95 399 1050 65 
Wycierka ziemniaczana 12 94 102 800 50 
Wytłoki jabłkowe 28 98 165 600 55 
Wysłodki buraczane 16 92 110 750 50 
Pomiot kurzy 45 65 125 425 52 
Odpady spożywcze 20 95 171 900 61 
Kiszonka z kukurydzy 33 95 220 715 53 
Wydajność biogazowa wybranych substratów w biogazowniach

Podobne wpisy