Ilość wytwarzanych odpadów wzrasta z każdym rokiem. Dotyczy to zarówno odpadów komunalnych, jak i przemysłowych. W obu wymienionych sektorach wytwarzane są odpady ulegające biodegradacji. Odpady, dla których preferowanym kierunkiem zagospodarowania powinny być procesy biologiczne. Takie jak kompostowanie i fermentacja metanowa. Szczególną rolę spośród wszystkich odpadów pełnią te, pochodzące z przemysłu rolno-spożywczego.
Rodzaje i właściwości odpadów z przemysłu rolno-spożywczego
Przemysł rolno-spożywczy stanowi jeden z najważniejszych elementów w gospodarce każdego z krajów. Wynika to przede wszystkim z konieczności zapewnienia bezpieczeństwa żywnościowego obywateli. Należy również podkreślić, że dla niektórych krajów ma on szczególną wagę ze względu na duży eksport żywności. Co z kolei pozwala zwiększyć PKB.
W wyniku procesów produkcyjnych zachodzących w przemyśle rolno-spożywczym powstaje żywność. Z produkcją tą jest związane również wytwarzanie odpadów oraz produktów ubocznych, które należy zagospodarować. Głównymi właściwościami warunkującymi kierunek ich zagospodarowania będą przede wszystkim wysoka zawartość materii organicznej oraz duża wilgotność, charakteryzująca wiele z substratów w tej grupie. Ze względu na fakt, że omawiane odpady ulegają biodegradacji ich głównym kierunkiem zagospodarowania powinny być procesy biologiczne, wśród których wymienia się fermentację metanową oraz kompostowanie.
Przemysł rolno-spożywczy obejmuje wiele sektorów. W każdym z nich powstają produkty o określonej trwałości i przydatności do spożycia oraz odpady.
A konkretnie:
- Przemysł owocowo-warzywny obejmuje działalność związaną z pozyskaniem owoców i warzyw przeznaczonych do spożycia, jak i z ich przetwarzaniem na takie przetwory jak np. soki, napoje, konserwy, marynaty czy drzemy. Wśród odpadów i produktów ubocznych w ramach tego sektora wymienić można m.in.: owoce i warzywa niezdatne do spożycia, wytłoki owoców i warzyw, skórki, pestki czy liście.
- Przemysł mięsny i rybny obejmują działalność związaną z przetwarzaniem surowców mięsnych oraz ryb. Głównym celem jest przetwarzanie i konserwowanie mięsa oraz produkcja wyrobów mięsnych i rybnych, uwzględniając również porcjowanie, plasterkowanie i paczkowanie. Wśród odpadów i produktów ubocznych w ramach tego sektora wymienić można m.in.: odpadową tkankę zwierzęcą, treści przewodu pokarmowego, krew, kości czy ścieki.
- Przemysł mleczarski obejmuje działalność związaną z pozyskaniem i przetwarzaniem mleka na produkty mleczarskie, jak np. mleko spożywcze, napoje mleczne, sery i masło. Wśród odpadów i produktów ubocznych w ramach tego sektora wymienić można m.in.: pozostałości produktów, serwatkę, permeat czy ścieki.
- Przemysł zbożowy obejmuje działalność związaną ze skupem i magazynowaniem zbóż oraz produkcją wyrobów zbożowych np. makaronu. Sektor ten jest związany z przemysłem piekarniczym i cukierniczym. Wśród odpadów i produktów ubocznych w ramach tego sektora wymienić można m.in.: niezagospodarowane lub zanieczyszczone
zbiory zbóż, słomę czy łodygi kukurydzy. - Przemysł napojów bezalkoholowych i alkoholowych obejmuje działalność związaną z produkcją napojów takich, jak m.in. napoje spirytusowe, wino oraz piwo. Powstające odpady i produkty uboczne tego sektora to m.in.: owoce i warzywa niezdatne do spożycia, wytłoki owoców i warzyw, wywar gorzelniany, młóto browarniane i osady.
Wykorzystanie odpadów z przemysłu rolnospożywczego do produkcji biogazu
Działania dotyczące zrównoważonego rozwoju (ang. sustainable development) mają na celu zaspokojenie potrzeb obecnego pokolenia, w taki sposób, aby nie umniejszać szans przyszłych pokoleń na ich zaspokojenie. W XX wieku pojęcie to było związane przede wszystkim z tematami dotyczącymi ochrony środowiska i oszczędnemu wykorzystaniu zasobów naturalnych. Jednak z biegiem lat dostrzeżono potrzebę uwzględniania coraz większej liczby zagadnień, które ściśle wiążą się z główną ideą zrównoważonego rozwoju. Rozwoju, który powinien być uwzględniany w każdym z elementów funkcjonowania człowieka, jak i gospodarki.
Pojęciem bezpośrednio związanym ze zrównoważonym rozwojem jest gospodarka o obiegu zamkniętym (ang. circular economy). Circular economy to model polegający na wykorzystaniu surowców i produktów, pozwalający im pozostać w obiegu jak najdłużej. Dzięki temu ogranicza się ilość wytworzonych odpadów wymagających zagospodarowania. Jest to przeciwieństwo modelu gospodarki linearnej, od którego powinno się w miarę możliwości odchodzić.
Oto mapa biogazowni rolniczych w Polsce!
Przemysł rolno-spożywczy charakteryzuje się dużym rozproszeniem oraz zróżnicowaną wielkością produkcji. W związku z tym, że zakłady znajdują się praktycznie na terenie całego kraju, również i surowce do produkcji biogazu będzie można pozyskać w każdym z regionów. Istotną kwestią będzie oczywiście koszt ich pozyskania wraz z uwzględnieniem transportu.
Duże zakłady, jak np. browary, gorzelnie i mleczarnie mogą mieć wystarczająco dużo substratów, aby wybudować własną biogazownię. W przypadku mniejszych zakładów preferowanym kierunkiem będzie sprzedaż surowca do większych biogazowni. Często praktykowanym zjawiskiem jest pozyskiwanie przez jedną biogazownię odpadów z kilkunastu, czy nawet kilkudziesięciu zakładów, co stwarza jednak ogromne wyzwanie logistyczne.
Wybór kierunku wykorzystania odpadów powstających w związku z produkcją żywności jest złożony. Wpływa na to wiele czynników, wśród których wymienić można przede wszystkim kwestie prawne, możliwości finansowe właściciela instalacji, specyfikę funkcjonowania danego zakładu oraz możliwość oddziaływania odpadów i inwestycji na środowisko. Mając na uwadze powyższe uwagi dotyczące omawianych substratów, produkcja biogazu wydaje się być jednym z najlepszych rozwiązań.
BIOGAZ W POLSCE – POBIERZ ZA DARMO NASZ RAPORT!
Jeszcze kilka lat temu głównym surowcem do produkcji biogazu w Polsce były kiszonka z kukurydzy oraz gnojowica. Był to typowy model produkcji biogazu popularny w krajach Europy. Jednak w kolejnych latach zaczęto odchodzić od kiszonki na rzecz różnych odpadów, gdzie przemysł rolno-spożywczy pełnił zasadniczą rolę. W szerszym ujęciu temat ten został poruszony m.in. w artykule „Agricultural Biogas Plants as a Chance for the Development of the Agri-Food Sector” [1], w którym omówiono wzrost zainteresowania omawianymi substratami. Z biegiem czasu posiadacze odpadów oraz produktów ubocznych pochodzących z sektora rolno-spożywczego zaczęli zdawać sobie sprawę, że na zagospodarowaniu odpadów można nie tylko zaoszczędzić, w związku z redukcją opłat za ich przyjęcie przez zakład, a nawet zarobić.
Zwłaszcza że część z omawianych surowców może być wykorzystana jako pasza czy komponent do produkcji nawozów. Zmiany, jakie zaszły w tym temacie w Polsce opisano m.in. w artykule „Waste as substrates for agricultural biogas plants: A case study from Poland” [2].
Popularnym odpadem często wykorzystywanym w biogazowniach rolniczych są wszelkiego rodzaju owoce i warzywa oraz ich części. Dotyczy to zwłaszcza asortymentu nienadającego się do sprzedaży bądź wycofanego ze sklepów. W artykule „Biogas efficiency of selected fresh fruit covered by the Russian embargo” [3] dokonano analizy wydajności biogazowej i metanowej pięciu wybranych owoców: jabłek, gruszek, śliwek, brzoskwiń i nektarynek. Wydajność biogazowa dla analizowanych substratów mieściła się w przedziale od 90,26 m3/Mg-1 dla brzoskwiń do 93,32 m3/Mg-1 dla gruszek, dla świeżej masy substratu.
Wyniki na zbliżonym poziomie
Natomiast stężenie metanu mieściło się w zakresie od 51,80% dla jabłek do 53,90% dla gruszek. Podsumowując można stwierdzić, że wyniki dla wszystkich pięciu analizowanych surowców były na zbliżonym poziomie wydajności.
Zakłady produkujące żywność coraz częściej inwestują w budowę biogazowni. Jest to związane zarówno z korzyściami dla środowiska, jak i z ograniczeniem kosztów związanych z zagospodarowaniem odpadów [4]. W tym przypadku omawiane instalacje pozwalają na uzyskanie korzyści w wymienionych obszarach. Na wzrost zainteresowania powyższym rozwiązaniem wpłynęły dodatkowo duże podwyżki cen energii elektrycznej oraz gazu.
W artykule „Energetic and economic analysis of biogas plant with using the dairy industry waste” [5] dokonano analizy możliwości wykorzystania odpadów z produkcji mleczarskiej do celów produkcyjnych energii elektrycznej i ciepła w procesie fermentacji beztlenowej w oparciu o dane jednej z krajowych mleczarni. Wyniki potwierdziły, że ilości substratów wyprodukowanych w analizowanym zakładzie mleczarskim była wystarczająca do produkcji biogazowni o mocy elektrycznej ponad 1 MW, a samo funkcjonowanie instalacji przyniesie liczne korzyści środowiskowe i społeczne.
Planowanie budowy i eksploatacja biogazowni rolniczej, która ma przetwarzać odpady nie jest zadaniem łatwym. Dlatego niezależnie od rodzaju wykorzystywanych substratów do produkcji biogazu należy wykonać ich inwentaryzację. Oszacowanie dostępnej ilości wsadu do instalacji pozwoli bowiem zaproponować odpowiednie rozwiązanie, które skutkować będzie pożądaną ilością wytworzonej energii przy jednoczesnym zagospodarowaniu odpadów.
Podsumowanie
Dostęp do odpowiedniej jakości żywności jest jednym z podstawowych elementów egzystencji człowieka. Produkcja odpadów oraz produktów ubocznych jest integralną częścią procesów związanych z przemysłem rolno-spożywczym. Ze względu na ich dużą różnorodność oraz specyficzne właściwości mogą być one wykorzystane m.in. w procesie fermentacji metanowej, który zachodzi w kontrolowanych warunkach w biogazowniach.
Mając na uwadze, że przemysł spożywczy jest jedną z najszybciej rozwijających się gałęzi gospodarki, należy spodziewać się zwiększonej liczby badań, jak i wdrożeń związanych z tym tematem.
Chcesz wiedzieć więcej? Czytaj „Magazyn Biomasa„. W internecie za darmo!
_
Tekst: Prof. UPP dr hab. inż. Wojciech Czekała, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
Zdjęcie: pixabay.com
| Bibliografia: [1] Czekała W. (2018) Agricultural Biogas Plants as a Chance for the Development of the Agri-Food Sector. J. Ecol. Eng. 19(2):179–183. DOI: https://doi.org/10.12911/22998993/83563 [2] Czekała W., Pulka J., Jasiński T., Szewczyk P., Bojarski W., Jasiński J. (2023) Waste as substrates for agricultural biogas plants: A case study from Poland. J. Water Land Dev. 56(I–III):1–6. DOI: 10.24425/jwld.2023.143743 [3] Czekała W., Smurzyńska A., Cieślik M., Boniecki P., Kozłowski K. (2016) Biogas efficiency of selected fresh fruit covered by the Russian embargo. Energy and Clean Technologies Conference Proceedings, SGEM 2016, VOL III:227–233. doi:10.5593/sgem2016HB43 [4] Czekała W. (2022) Biogas as a Sustainable and Renewable Energy Source. In: Di Blasio, G., Agarwal, A.K., Belgiorno, G., Shukla, P.C. (eds) Clean Fuels for Mobility. Energy, Environment, and Sustainability. Springer, Singapore. https://doi.org/10.1007/978-981-16-8747-1_10 [5] Kozłowski K., Pietrzykowski M., Czekała W., Dach J., Kowalczyk-Juśko A., Jóźwiakowski K., Brzoski M. (2019) Energetic and economic analysis of biogas plant with using the dairy industry waste. Energy 183:1023-1031. https://doi.org/10.1016/j.energy.2019.06.179 |
Newsletter
Bądź na bieżąco z branżą OZE
