Czy gorzelnia może pomóc biogazowniom? Może!

Jest kilkanaście minut przed godz. 7 rano. W zakładowym laboratorium IMA Polska oraz dziale B+R praca już wre – pracownicy dynamicznie przemieszczają się z próbkami, wykonują analizy, a kierowcy, zajmujący się dostawą towarów na terenie Polski i zagranicą, odbierają atesty i certyfikaty. W pomieszczeniu obok odbywa się degustacja etanolu z bieżącej produkcji.

– Pan po certyfikat jakościowy na susz kukurydziany? – pyta jeden z laborantów. – Proszę poczekać na zewnątrz, zaraz przygotujemy dokumenty. Zamówione próby zaraz również będą gotowe.

Dział B+R oraz laboratorium to jedne z najważniejszych elementów projektu badawczo-rozwojowego, realizowanego przez spółkę Ima Polska S.A. Zespół laboratoryjny wykonuje tutaj ponad 50 tys. analiz rocznie – poczynając od analiz wody, poprzez badania chromatograficzne alkoholu etylowego, kończąc na badaniach substratów i biogazu.

Działalność firmy

Ima Polska S.A. jest prężnie rozwijającą się rodzinną firmą w branży alkoholowej. Produkuje wysokiej jakości alkohol etylowy ze zbóż: kukurydzy, żyta czy pszenicy. Głównym surowcem do produkcji pozostaje kukurydza. Firma wspiera rozwój rolnictwa w Wielkopolsce, która słynie właśnie z upraw kukurydzy.

Produktem ubocznym podczas produkcji alkoholu etylowego jest wywar gorzelniany. Zdecydowana część wywaru przetwarzana jest przy użyciu suszarni na susz kukurydziany (DDGS), który sprzedawany jest jako pasza dla zwierząt. Pozostaje jednak część odwirowanego wywaru pogorzelnianego o zawartości suchej masy do 4,5 proc., czyli tzw. odciek. Szczegółowe badania stwierdziły, że jest on uciążliwy dla środowiska ze względu na dużą zawartość ChZT, BZT oraz OWO.

– Produkując litr spirytusu wytwarzamy 10 litrów wywaru. Zagospodarowanie wywaru jest warunkiem koniecznym funkcjonowania nowoczesnej gorzelni – przekonuje Jakub Ima, prezes zarządu Ima Polska S.A.

Problemy polskich biogazowni

Firma Ima Polska S.A. od 2016 r. prowadzi projekt: „Prace badawczo – rozwojowe w zakresie zagospodarowania odpadów z branży rolno – spożywczej”, w ramach Działania 1.1 Projekty B+R przedsiębiorstw Poddziałanie 1.1.1 Badania przemysłowe i prace rozwojowe realizowane przez przedsiębiorstwa Programu Operacyjnego Inteligentny Rozwój 2014 – 2020, współfinansowanego ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego.

Głównym założeniem projektu jest stworzenie innowacyjnej technologii metanizacji. Zdaniem Aleksandry Trawczyńskiej Koordynatora ds. Badań i Rozwoju w IMA Polska S.A., najważniejszym problemem biogazowni w Polsce jest zapewnienie powtarzalności substratu oraz zagospodarowanie pofermentu.

Patrząc na bilans masowy – niemal taką samą ilość masy, którą wprowadzamy do biogazowni, musimy z niej „wyjąć” i następnie zagospodarować, zgodnie z przepisami o ochronie środowiska i nawożeniu pól.

Pierwszy etap badań

 Projekt rozpoczęto od wytypowania substratów do badań. Dobrymi surowcami dla biogazowni rolniczych, choć nie zawsze dostępnymi dla przedsiębiorstwa będącego producentem biogazu, są przetworzone i nieprzetworzone odpady przemysłu rolno-spożywczego.

Jak wynika z danych Agencji Rynku Rolnego, w krajowych biogazowniach zdecydowana większość substratów to odpady właśnie z produkcji rolnej i spożywczej. W projekcie wytypowano następujące substraty pod kątem możliwości zastosowania w biogazowni: ścieki z papierni, odciek po wirowaniu wywaru (gorzelnia), gęstwę drożdżową (browarnictwo), serwatkę (mleczarstwo) oraz wyższe alkohole.

Czy wywar z gorzelni ma wystarczającą ilość ChZT? Czy warto mieszać go z innymi substratami? Na m.in. takie pytania szukano odpowiedzi na początku badań.

W celu uzyskania odpowiedzi zaplanowano harmonogram badań, wdrożono metodologię badań oraz zakupiono nowy sprzęt do niezbędnych analiz. Liczba badanych parametrów przekroczyła 30 pozycji. Z najważniejszych analizowano: ChZT, BZT, azot ogólny, SMO, popiół, siarczany oraz suchą masę.

Wyniki początkowych badań prezentują się następująco:

Wszystkie substraty, poza ściekami z papierni, wskazują na przydatność w procesie fermentacji metanowej. Warto zauważyć, że poziom ChZT odcieku z wywaru kukurydzianego jest wyższy od odcieku z wywaru pszenżyta, mimo zastosowania tego samego procesu produkcyjnego.

Potwierdza to duży wpływ rodzaju przetwarzanego zboża na proces metanizacji. Już pierwsze wyniki badań potwierdziły, że odciek z wywaru kukurydzianego nie będzie wymagał mieszania z innymi substratami, w celu zwiększenia poziomu ChZT.

Bardzo wysokie wyniki ChZT w gęstwie drożdżowej oraz serwatce wskazują, że w przypadku problemów z zagospodarowaniem tych odpadów w browarach i mleczarniach, biogazownia może być interesującym kierunkiem.

Największym zaskoczeniem pierwszego etapu badań był jednak bardzo wysoki potencjał mieszaniny w stosunku 3:1 odcieku z wywaru kukurydzianego oraz wyższych alkoholi. W związku z tym wynikiem postanowiono rozszerzyć analizy o badanie zawartości tłuszczy oraz zbadać mieszaninę odcieku kukurydzianego i wyższych alkoholi w innych stężeniach.

Wyższe alkohole powstają w trakcie fermentacji alkoholowej i dla zakładów produkujących alkohol są trudną do zagospodarowania substancją. Jednocześnie powstaje ich stosunkowo niewiele, dlatego konieczne będzie zbadanie ich wpływu na proces fermentacji metanowej w mniejszym stężeniu. Dotychczas wykorzystywano je w produkcji biopaliw lub po prostu spalano.

Drugi etap badań

 Pierwsze badania pozwoliły na poznanie potencjału substratów, ale jak dalsze analizy przełożą się na faktyczny uzysk biogazu, jakość biogazu, czas trwania procesu fermentacji metanowej? W celu udzielenia odpowiedzi na te pytania zlecono badania biogazodochodowości do wyspecjalizowanej jednostki badawczej. Wyniki prezentujemy poniżej:

Warto zwrócić uwagę przede wszystkim na czas fermentacji, w którym powstało 90 proc. biogazu. W skali przemysłowej uzyskanie 100 proc. biogazu będzie niemożliwe, a zbliżenie się do tej liczby będzie wymagało wydłużenia czasu fermentacji, co jednak przełoży się na konieczność zaprojektowania większego reaktora biogazu (generującego większe koszty).

Wyniki badań potwierdzają, że świetnym substratem do biogazowni będzie serwatka, przede wszystkim ze względu na: krótki czas fermentacji metanowej, bardzo wysoki uzysk biogazu i wysoki poziom metanu (54 proc.). Te parametry pozwalają wstępnie oszacować dochodowość serwatki jako substratu w biogazowni i porównać ją do rentowności aktualnych metod zagospodarowania.

Wyniki gęstwy drożdżowej okazały się rozczarowujące – skład biogazu porównywalny do składu biogazu wysypiskowego będzie powodował trudności w jego spalaniu w silnikach kogeneracyjnych. Zgodnie z przypuszczeniami odciek z wywaru kukurydzianego sprawdził się bardzo dobrze zarówno w kwestii uzysku biogazu, jak i jego jakości. Z racji dostępności tego substratu w zakładzie produkcyjnym, Ima Polska S.A. będzie dalej pracować nad jego wykorzystaniem w dalszej części projektu.

Co dalej z projektem?

Ostatnim etapem projektu badawczo–rozwojowego jest zaprojektowanie i wybudowanie innowacyjnej instalacji demonstracyjnej, która pozwoli na zagospodarowanie odpadów z branży spożywczej na przykładzie przebadanych substratów. Kluczowym czynnikiem będzie uzyskanie „czystych ścieków” z biogazowni, co firma zamierza osiągnąć dzięki wykorzystaniu modułu do ultrafiltracji.

Planowane zakończenie budowy instalacji demonstracyjnej oraz zakończenie badań to trzeci kwartał 2018r.

Źródło: IMA Polska S.A.

Zdjęcia: IMA Polska S.A.