203511. lajstromszámú szabadalom • Eljárás mezőgazdasági melléktermékekből és mezőgazdasági hulladékanyagokból komposzt és biogáz előállítására
1 HU 203 511 B 2 A találmány tárgya eljárás mezőgazdasági melléktermékekből és mezőgazdasági hulladékanyagokból komposzt és biogáz előállítására. A mezőgazdasági melléktermékek és mezőgazdasági hulladékok további hasznosításra alkalmas anyagokat tartalmaznak. Ismeretesek eszközök és eljárások, amelyekkel komposztot és biogázt lehet belőlük előállítani. A kisüzemi módszerek esetében általában nagy nedvességtartalom és csekély szárazanyag-tartalom mellett 45-80 nap alatti lassú erjesztést alkalmaznak. Az alacsony hőmérsékleten lezajló folyamat során a nyerskeverékben előforduló nemkívánatos mikroorganizmusok és gyommagvak nem pusztulnak el, ezért az így készült hígkomposzt felhasználása során kedvezőtlen mellékhatások léphetnek fel. Énről a jelenségről olvashatunk Kovács Ferenc: „Állathigiénia” c. könyvében [Mezőgazdasági Könyvkiadó, Budapest, 1975] és Kissné Dr. Quallich Eszter „A biogáz” c. könyvében [Mezőgazdasági Kiadó, Budapest, 1983]. Hasonlóképpen a nagyüzemi fermentálás esetében is nagy nedvességtartalommal és 5-6%, tehát csekély szárazanyag-tartalommal megy végbe az erjesztés. Az anyagmozgatás szivattyúval, az erjesztés 30—35 °C-on 26-80 nap közötti idő alatt történik. Hátrányos, hogy e módszerek során nagy mennyiségű vizet, tehát nem hasznosuló anyagot kell mozgatni, tárolni és hőn tartani. Kedvezőtlen az is, hogy a keletkező hígkomposzt környezetvédelmi szempontból csak korlátozottan használható, amellett a földrajzi adottságok a felhasználás lehetőségét még tovább szűkítik. Gondot okoz a nagy tömegű hígkomposzt tárolása is. Az említett nehézségeket tárgyalják Kaltwasser, B. J.: Biogas [Berlin, 1980], valamint Denminck, M. Nyns, E. J.-Palz, W.: Biogas plants in Europe, [Solar Energy RD in the European Community, Series E., Volume 6; 1984] című munkák. A problémakör egyes részfeladatainak megoldásával találkozhatunk a 4 274 838 lajstromszámú USA és a 2 944 584 lajstromszámú NSZK szabadalmi leírásban, valamint a WO 82/02 706 számú PCT közrebocsátási iratban. Az első szerves hulladékok anaerob erjesztésére, a második biogáz előállítására, a harmadik szerves anyagok fermentálására alkalmas készülékeket mutat be. Az amerikai elgondolást szennyvíz érlelésére fejlesztették ki, de nem alkalmas komposzt előállítására. A német megoldást ugyancsak biogáz előállítására szánták. Mindkettő nagy mennyiségű folyadék szivattyús mozgatásával működik. Ä PCT bejelentés tárgya olyan készülék, amely folyékony alapanyag érlelésére szolgál, így mezőgazdasági melléktermékek és hulladékanyagok feldolgozására alkalmatlan. Mindhárom szabadalmi leírás tartalmaz értékes gondolatokat, de alkalmazásuk szűk körű és gazdaságosságuk erősen vitatható. Figyelemre méltó eljárás ismerhető meg szerves anyagok erjesztésére és biogáz előállítására a 198 882 lajstromszámú magyar szabadalmi leírásból. Az elgondolás alapanyagként hígtrágyát használ, de hasznosítható termékként csak biogázt lehet vele nyerni. A leírt berendezés ugyanis komposzt előállítására nem alkalmas. Kedvezőtlen az is, hogy a távozó szennyvíz környezetvédelmi szempontból megengedhetetlen összetételű. Az ismert megoldások legfejlettebb változata található meg a 178 447 lajstromszámú magyar szabadalmi leírásban, amely állati trágyákból, valamint mezőgazdasági és/vagy élelmiszeripari hulladékanyagokból álló keverékek erjesztésére szolgáló félnedves eljárást és berendezést ismertet. Az elgondolás kedvezően kombinálja az első három nap alatti aerob, valamint a további 20-28 napos anaerob erjesztés műveleteit, amelyek eredményeként komplex hasznosításra alkalmas termékek, tehát mind metántartalmú biogáz, mind pedig a mezőgazdaságban hasznosítható szervestrágya keletkeznek. Az utóbb említett módszer kiküszöböli a korábbiak közös hátrányait, vagyis a nagy mennyiségű víz tárolásának, mozgatásának és hőn tartásának szükségességét. A kétségtelen előny azonban hátrányokkal is párosul. Ezek egyike, hogy az eljárás szakaszos, tehát az erjesztő kupolákat minden erjesztési szakasz végén meg kell bontani, ami a készülék kezelését bonyolítja, és a bontás miatt megszűnik az anaerob környezet. Kedvezőtlen, hogy az erjesztés 4. napjától kezdődően kialakult 55-60 ‘C hőmérséklet a kezelt anyag belsejében fokozatosan csökken, és így a biogáz kialakulásának feltételei rohamosan romlanak. Ugyanis másfajta metanogén baktériumok élnek a termofil- és mások a mezofil zónában. További hátrány, hogy az eljárás szerinti aerob erjesztéskor levegőztetésre is szükség van, ami energiaigényes, így költségnövelő. Ugyanakkor ez idő alatt metán helyett szénhidrogén fejlődik. Léteznek olyan eljárások is, amelyeknél nem híg, hanem nedves állapotú trágyához adagolnak nedvszívó anyagokat és ezek együttesét aerob körülmények között érlelik komposzttá. Az ilyen eljárások az alapanyagok és a termék hasznosítása szempontjából is korlátozottak. Emellett a nedvszívó adalékok a keletkező gázokat megkötik, s így hasznosítható mennyiségű biogáz nem keletkezik. A találmány célja olyan eljárás kifejlesztése, amely a korábbi, ismert eljárások kedvező tapasztalatait megtartva, kiküszöböli azok hátrányait. Feladat olyan eljárás megvalósítása, amellyel minél többféle mezőgazdasági melléktermék és mezőgazdasági hulladék alakítható jó minőségű komposzttá és biogázzá. Cél a 10:1-30:1 közötti N/C arányú, 6-7,5 közötti pH-jú kiindulási anyagokból gazdaságos eljárás során jó minőségű komposzt erjesztése, továbbá 400 1/kg körüli, 15 000 kJ/m3 feletti fűtőértékű biogáz folyamatos előállítása. Cél továbbá a környezet védelme a hulladékok folyamatos hasznosítása és a szennyvízkeletkezés kiküszöbölése. A találmányi gondolat alapja az a felismerés, hogy komposzt és biogáz egyidejű, gazdaságos előállításához 50-80 t% szárazanyag-tartalmú mezőgazda5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
