Produkty i źródła przychodów biogazowni

Produkty biogazowni

Autorzy: Dagmara Jagoda-Pużak, Zsuzsanna Iwanicka, Lidia Kata, Ryszard Mocha

Podstawowe produkty biogazowni:

Biogaz

Biometan

Energia elektryczna

Ciepło

Produkty wytwarzane w biogazowni w celu osiągnięcia korzyści biznesowych (przychodu)

Poferment

Produkt procesu fermentacji, który można pod pewnymi warunkami wprowadzić do obrotu (osiągając przychód) lub należy zutylizować (ponosząc koszt)

Sposoby wykorzystania ciepła

Produkcji prądu w urządzeniach kogeneracyjnych towarzyszy wytwarzanie ciepła. Standardowo jest ono odbierane w postaci ciepłej wody o parametrach 70/90⁰C. Istnieje możliwość pozyskania ciepłej wody lub pary o wyższych parametrach.

Ciepło produkowane w biogazowni może być wykorzystane m.in. do:

  • celów grzewczych,
  • celów suszarniczych,
  • procesów technologicznych,
  • potrzeb własnych,
  • osuszania pofermentu,
  • produkcji nawozów,
  • produkcji krewetek, alg,
  • upraw ogrodniczych i warzywnych w szklarniach.

Odbiorcy ciepła powinni być zlokalizowani w pobliżu miejsca jego wytworzenia, aby zmniejszyć strat ciepła podczas przesyłu oraz kosztów budowy ciepłociągu. Osiągnąć można to poprzez odpowiedni wybór lokalizacji biogazowni lub posadowienie modułu kogeneracyjnego w sąsiedztwie odbiorców ciepła i doprowadzenie biogazu rurociągiem. Odległość, na którą można transportować biogaz jest wyznaczana przez względy ekonomiczne (koszt rurociągu) oraz lokalne uwarunkowania.

Układy kogeneracyjne

W procesie kogeneracyjnym ciepło powstające w procesie produkcji energii elektrycznej jest odzyskiwane i najczęściej wykorzystane do podgrzania wody do temperatury 70 - 90 °C  na potrzeby centralnego ogrzewania i ciepłej wody użytkowej.

Sprawność układu kogeneracyjnego może nawet przekroczyć 90% dając oszczędności rzędu 15-40% w porównaniu do konwencjonalnych metod produkcji energii elektrycznej.

Koszty eksploatacyjne układu kogeneracyjnego: serwis – wymiana części eksploatacyjnych i olejów, remonty bieżące i remont generalny.

Szacowana żywotność układu kogeneracyjnego, eksploatowanego z należytą starannością, to 15 lat.

Około 8 roku zazwyczaj przeprowadzany jest remont generalny.

Jednostkowy koszt serwisu podawany jest najczęściej w zł/mtg lub zł/MWh – np. dla układu kogeneracyjnego o mocy 1 MW koszt serwisu wynosi 25 zł/MWh.

Roczny czas pracy – zaleca się przyjmowanie 8 000 h rocznie (uwzględnia to przestoje na czas serwisu i remontów).

Układy mogą pracować w zakresie od 30 do 100% mocy znamionowej (poza tym zakresem następuje wyłączenie).

wykres

Poferment

Poferment poprzez poddanie suszeniu ciepłem odpadowym z biogazowni, zwiększa swoją wartość i możliwość wykorzystania formie nawozu.

Poferment aby mógł zostać wykorzystany do nawożenia musi spełnić wymagania określone w Ustawie o nawozach i nawożeniu, Ustawie o odpadach, Rozporządzeniu Ministra Środowiska w sprawie procesu odzysku R10 (rozprowadzenie na powierzchni ziemi w celu nawożenia lub ulepszania gleby).

Preferowane jest rozwiązanie, w którym porozumienia wstępne na dostawę substratów obejmują również odbiór pofermentu.

Uzyskanie pozwolenia na wprowadzanie do obrotu dla nawozu lub środka poprawiającego właściwości gleby, podłoża do upraw, stymulatora wzrostu

W uproszczeniu procedura ma następujący przebieg:

  1. Złożenie wniosku o udzielenie pozwolenia na wprowadzenie do obrotu nawozu albo środka poprawiającego właściwości gleby,
  2. Sprawdzenie wniosku pod względem wymogów formalnych i merytorycznych,
  3. Wydanie pozwolenia na wprowadzenie do obrotu nawozu albo środka poprawiającego właściwości gleby.

    • Ilość oraz skład pofermentu są bezpośrednio związane z substratami wykorzystywanymi do produkcji biogazu, bowiem w wyniku procesu fermentacji w wytwarzanym biogazie znajdują się przede wszystkim węgiel, wodór i tlen (składniki CH4 i CO2) –pozostałe makro- i mikroelementy pozostają w pofermencie.
    • Parametry pofermentu, stanowiące o jego nawozowym potencjale: sucha masa, zawartość materii organicznej, pH oraz zawartość makroelementów szczególnie azotu, fosforu i potasu. Coraz częściej zwraca się również uwagę na ilość i różnorodność mikroelementów (np. cynk, mangan, żelazo i inne), jako pierwiastków niezbędnych w prawidłowym rozwoju rośliny.
    • Poferment z biogazowni stosujących wiele różnych substratów to tzw. nawóz pełny, czyli zawierający wszystkie makro i mikroelementy niezbędne do dynamicznego wzrostu i wysokiego plonowania roślin.
    • Ryzyko związane z obecnością metali ciężkich i patogenów dotyczy w praktyce jedynie pofermentu z biogazowni znajdujących się na oczyszczalniach ścieków. W przypadku biogazowni rolniczych, gdzie stosowane są substraty roślinne, zwierzęce, czy przeterminowana żywność nie ma możliwości aby poferment w tym zakresie stanowił zagrożenie dla rośliny uprawnej i środowiska.
    • W przypadku dobrze prowadzonych biogazowni rolniczych (zalecany zakres temperatury fermentacji to 40-42°C dla technologii mezofilnych lub od 52°C dla termofilnych) praktycznie nie występuje również ryzyko związane z możliwością przeniesienia bakterii chorobotwórczych do środowiska wraz z pofermentem.
    • Nawet zastosowanie jako substratów potencjalnie niebezpiecznych materiałów (odpady poubojowe czy padlina) nie zwiększa ryzyka skażenia pofermentu bakteriami chorobotwórczymi z uwagi na poddanie substratów procesom higienizacji na wejściu do instalacji.

    Źródła:

    1. Raport Biogaz w Polsce. Magazyn Biomasa. 2022
    2. Poferment nawozem dla rolnictwa. dr inż. Alina Kowalczyk-Juśko, dr inż. Magdalena Szymańska
  • Aby masa pofermentacyjna mogła być uznana za produkt uboczny i wprowadzona do obrotu należy postąpić zgodnie ze ścieżką przedstawioną w art. 11 ustawy o odpadach, tj.: „wytwórca przedmiotu lub substancji, o których mowa w art. 10, jest obowiązany do przedłożenia marszałkowi województwa (...) zgłoszenia uznania przedmiotu lub substancji za produkt uboczny”. Zgłoszenie powinno zawierać miejsce i sposób wytwarzania produktu, dokładny opis procesu produkcyjnego oraz procesu, w którym produkt będzie wykorzystany (w tym przypadku będzie to wykorzystanie do nawożenia, ale może być też np. na cele energetyczne). Uznanie za produkt uboczny zgłoszonej substancji następuje, jeśli marszałek województwa w ciągu 3 miesięcy od zgłoszenia nie wyrazi sprzeciwu w drodze decyzji.

    Wprowadzenie masy pofermentacyjnej do obrotu jest możliwe po spełnieniu wymogów określonych w Ustawie z dnia 10 lipca 2007 r. o nawozach i nawożeniu (Dz.U. Nr 147, poz. 1033 z późn. zm.) i Rozporządzeniu Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi z dnia 18 czerwca 2008 r. w sprawie wykonania niektórych przepisów o nawozach i nawożeniu (Dz.U. Nr 119 poz. 765 z późn. zm.). Rozporządzenie to nakłada obowiązek przeprowadzenia badań nawozów organicznych/ środków wspomagających uprawę roślin (w tym: podłoży do upraw, stymulatorów wzrostu, środków poprawiających właściwości gleby) pod kątem ich jakości i przydatności do zastosowania zgodnie z przeznaczeniem.

    Aby poferment mógł być uznany za nawóz lub środek poprawiający właściwości gleby, musi być produkowany w oparciu o stały skład surowcowy, wykazać się stabilnymi właściwościami jakościowymi i musi być przebadany pod kątem chemicznym i biologicznym oraz pod kątem przydatności do stosowania. Badania są przeprowadzane w uprawnionych do tego jednostkach badawczych, wskazanych w rozporządzeniu.

    W procesie oceny nawozu czy środka poprawiającego właściwości gleby są również wymagane:

    deklaracja producenta o spełnieniu przez nawóz lub środek poprawiający właściwości gleby wymagań jakościowych,

    informacja producenta o składzie surowcowym oraz opis technologii produkcji,

    opinia o spełnieniu wymagań jakościowych wydawana przez uprawnione jednostki organizacyjne,

    opinia/ opinie o przydatności ww. produktu do zastosowania w konkretnym zakresie. Dla upraw polowych np. taką opinię wydaje Instytut Uprawy, Nawożenia i Gleboznawstwa PIB w Puławach,

    instrukcja stosowania produktu zatwierdzona przez właściwe instytuty.

    Jeśli produkt pofermentacyjny jest wytwarzany z odpadów lub ubocznych produktów pochodzenia zwierzęcego, jest również wymagana dokumentacja w postaci:

    opinii o wpływie produktu na zdrowie ludzi wydawanej przez Instytut Medycyny Wsi w Lublinie,

    opinii o wpływie produktu na środowisko wydawanej przez Instytut Ochrony Środowiska w Warszawie,

    opinii o wpływie produktu na zdrowie zwierząt wydawanej przez Państwowy Instytut Weterynaryjny PIB w Puławach,

    opinii dotyczącej spełnienia przez nawóz lub środek poprawiający właściwości gleby wytworzony z ubocznych produktów pochodzenia zwierzęcego wymagań weterynaryjnych określonych w rozporządzeniu WE 1069/2009 wydawanej przez Państwowy Instytut Weterynaryjny PIB w Puławach,

    zatwierdzenie zakładu przetwórczego produktów ubocznych pochodzenia zwierzęcego i produktów ubocznych (biogazowni) i nadaniu weterynaryjnego numeru identyfikacyjnego przez powiatowego lekarza weterynarii.

    Odpowiednie opinie mogą wydawać tylko jednostki do tego uprawnione na mocy Rozporządzenia Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi z dnia 18 czerwca 2008 r. w sprawie wykonania niektórych przepisów o nawozach i nawożeniu (Dz.U. Nr 119 poz. 765 z późn. zm.).

    • w powyższym rozporządzeniu znajduje się wykaz jednostek uprawnionych do wydawania opinii,
    • rozporządzenie podaje także maksymalną zawartość zanieczyszczeń, przede wszystkim metali ciężkich, jaką może zawierać poferment, a także minimalne zawartości składników nawozowych, w zależności od tego, czy nawóz ma formę stałą, czy płynną,
    • dodatkowo określono zakres badań pod kątem obecności pasożytów jelitowych i bakterii chorobotwórczych, których występowanie jest niedopuszczalne.