– Produkcja tlenku węgla podczas kompostowania bioodpadów nadal jest niszą badawczą. Od lat 90. XX wieku na całym świecie powstało jedynie 37 artykułów na ten temat – mówi dr Karolina Sobieraj z Katedry Biogospodarki Stosowanej UPWr. A przecież to mógłby być sposób na zdywersyfikowanie przychodów z procesu kompostowania.
Tlenek węgla stosowany jest w wielu gałęziach przemysłu. Pełni istotną rolę w produkcji paliw, syntezie związków chemicznych, metalurgii, hutnictwie, przemyśle farmaceutycznym i spożywczym oraz w medycynie. Kompost jako źródło CO pozwala obniżyć koszty pozyskania gazu.
CO jako produkt uboczny
Generalnie CO powstaje bezustannie w środowisku naturalnym i to nie tylko podczas pożarów lasów czy przy erupcji wulkanów. Jest także produktem procesów takich jak rozkład martwych mikroorganizmów czy degradacja materii organicznej w wyniku oddziaływania promieniowania UV. Powstaje w glebie, wodzie i atmosferze dzięki bakteriom i grzybom.
W bardziej kontrolowanych warunkach, do celów przemysłowych, wytwarza się go z bioodpadów podczas zgazowania, czyli kontrolowanego procesu termochemicznego. Biodegradowalna frakcja odpadów ma jednak wysoką wilgotność, a na potrzeby tego procesu konieczne jest jej osuszanie. To, w połączeniu z energochłonnością samego procesu zgazowania, powoduje, że koszt wytwarzania CO staje się bardzo wysoki.
Czytaj też: Pomiary związków siarki w biometanie. Podejście polskie a europejskie
Badanie dr Sobieraj dowiodło, że CO z kompostu może powstać w sposób bardziej konkurencyjny ekologicznie i ekonomicznie. Ustaliła przy tym, jakie szczepy bakterii najlepiej sprawdzają się w tym celu.
– […] produkcja CO w kompoście może zachodzić biologicznie, dzięki aktywności mikroorganizmów. Jednak mechanizmy i optymalne warunki do jego wytwarzania nie są jeszcze dokładnie poznane – wyjaśnia dr Sobieraj.
Kompost obiektem badawczym
Do badań wykorzystano nowoczesną kompostownią zlokalizowaną w Rybniku. Dr Sobieraj wybrała jedną z pryzm o długości kilkudziesięciu metrów oraz szerokości i wysokości kilku metrów, aby zbadać poziom stężenia CO, O2 i CO2 w różnych jej punktach. Próbki kompostu pobrała z miejsc o najwyższym i najniższym stężeniu tlenku węgla. Następnie skierowała je do laboratoriów, gdzie rozpoczęto poszukiwanie bakterii produkujących CO.
Okazało się, że najwięcej tlenku węgla wyprodukowały trzy szczepy: Bacillus paralicheniformis, Bacillus licheniformis i Geobacillus thermodenitrificans. Bacillus to bakterie znane nauce, jednak dotąd nie dowiedziono, że wytwarzają CO w procesie kompostowania. Stosuje się je do produkcji witamin, antybiotyków i insektycydów. Geobacillus wykorzystuje się m.in. do produkcji biopaliw i związków chemicznych.
– Jednak aby potwierdzić lub wykluczyć zdolność zidentyfikowanych przez nas bakterii do wytwarzania CO przy wykorzystaniu tego enzymu, potrzebne są dalsze badania laboratoryjne – tłumaczy dr Sobieraj. – Wiemy już, jakie mikroorganizmy wytwarzają tlenek węgla, ale nadal nie wiemy, jak dokładnie to robią – dodaje.
Wyniki badania opublikowano w czasopiśmie naukowym „Waste Management”.
Potencjał technologii
– Wykorzystanie gazowego produktu ubocznego kompostowania i jednoczesne otrzymywanie czegoś więcej niż tylko nawozu organicznego wpisuje się w idee biogospodarki o obiegu zamkniętym. Pozwala gałęziom przemysłu wykorzystującym CO zmniejszyć swój ślad węglowy. Dodatkowo CO2 jest gazem cieplarnianym emitowanym ze stosów kompostu, więc jego konwersja za pomocą enzymu CODH do przydatnego przemysłowo CO jest sensowna ekologicznie – mówi dr Karolina Sobieraj.
Czytaj dalej: Biogaz składowiskowy – OZE z datą ważności
Badanie będzie kontynuowane w ramach projektu „Wpływ parametrów technologicznych kompostowania bioodpadów na efektywność produkcji tlenku węgla – prekursora produkcji biowodoru” (2022-2025). Dalsze jego etapy zakładają określenie precyzyjnych warunków kompostowania, które będą stymulować produkcję CO.
– Dopiero dokładne poznanie bakterii produkujących CO, optymalnych warunków ich wzrostu i mechanizmu uwalniania tego gazu pozwoli na przejście do kolejnego etapu badań: zaszczepiania kompostu przygotowanymi biopreparatami i przeskalowania produkcji gazu na skalę techniczną. Konieczne są dalsze eksperymenty, w skali laboratoryjnej oraz przemysłowej – podsumowuje kierowniczka projektu.
Zdjęcie i źródło: Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu
Newsletter
Bądź na bieżąco z branżą OZE
