Ugrás a tartalomhoz

Environmental management

Prof. Tamás János, Prof. Blaskó Lajos (2008)

Debreceni Egyetem a TÁMOP 4.1.2 pályázat keretein belül

13.12. Illeszthetőség más technológiákhoz. Melléktermékek kezelése, hasznosítása

13.12. Illeszthetőség más technológiákhoz. Melléktermékek kezelése, hasznosítása

Az első generációs bioetanol gyártás a cukorgyártási, keményítőgyártási, takarmány előállítási, biogáz előállítási technológiákhoz, komposztáláshoz és még számos más technológiai folyamathoz illeszthető. (Különböző energiafajták előállításából egy folyamaton belüli összekapcsolását az energiatanban kogenerációnak nevezik. (http://energiapedia/kogenerácio) Leggyakoribb kogenerációs eljárás a kapcsolt villamos- és hőenergia előállítás.

A cukorrépa alapú cukorgyártás közvetlen folytatása lehet a keletkezett cukor alkohollá történő erjesztése. Ennek lépéseit a „Bioetanol gyártás technológiai folyamatai” című fejezet tartalmazza.

A cukorgyártás melléktermékeként keletkező diffúzióslevek mintegy 9-12%, a malasz 46% feletti szacharóz tartalommal rendelkezik. Ezek a cukortartalmú melléktermékek felhasználhatók alkoholerjesztésre vagy biogáz adalékként. Ipari alkoholként való felhasználásuknál nem jelent hátrányt az sem, hogy a cukorgyártás technológiai folyamataitól függően különböző szennyeződéseket is tartalmazhatnak.

A cukorcirok alapú bioetanol gyártás egyik legfontosabb mellékterméke a bagasznak nevezett préselési maradék, amelynek mintegy 15-25%-a a cellulóz (C6H10O5) 35-50 %-a hemicellulóz(C5H10O5), 20-30%-a lignin, nettó kalória értéke: 4,125 Kcal/kg.

(Grassi G. http://www.wip-munich.de/downloads/dissemination/newsletters_brochures/Leaflet-6-SweetSorghum.pdf)

A cellulóz és hemicellulóz rész felhasználható második generációs alkoholgyártásra, illetve különböző cellulózipari termékek előállítására, biogáz alapanyagként, vagy égetéssel történő energianyerésre.

A cellulóz legfontosabb felhasználási lehetősége a papírgyártásban van, de készíthetők természetes műanyagok (celluloid, viszkóz, stb.) is cellulóz alapanyag felhasználásával.

A fás szárú energianövények felhasználásával készült fapellet és fabrikett gyártás melléktermékeinek további energetikai felhasználási lehetőségeit mutatja a 13.28. ábra.

A gyártás melléktermékei biogáz előállításra, biogáz előállítással összekapcsolt komposztálásra, vagy közvetlen komposztálásra használhatók fel.

13.28. ábra: Fapellett és fabrikett hulladékainak hasznosítása biogáz és biotrágya előállítására Forrás: Csőke-Bokányi (2008).

A bioetanol gyártás melléktermékei állati takarmányként, az alkohol kiválasztása után maradó szilárd rész biogáz, anaerob rothasztással biogáz és komposzt gyártására hasznosíthatók (13.29. ábra).

13.29. ábra: A bioetanol és biogáz előállítási technológiáinak kapcsolódási pontjai Forrás: Csőke-Bokányi (2008)

A biodízel alapanyag termesztés és gyártás melléktermékei közvetlen égetéssel kapcsolt hő- és villamos energia előállításra, a feldolgozás során keletkező préselési maradékok brikettelés vagy pelletálás után égetéssel, anaerob erjesztéssel biogáz és komposzt előállításra használhatók fel (13.30. ábra).

13.30. ábra: Biodízel előállítása és melléktermékeinek hasznosítása Forrás: Csőke-Bokányi (2008)

Az észterezés melléktermékeként keletkező glicerin vegyipari, kozmetikai, vagy energetikai célra (tüzelés, biogáz) hasznosítható.

A préselési maradékként keletkező olajpogácsa értékes, fehérjében dús takarmány, amely az állattartásban használható fel.

A kukorica alapú bioetanol gyártás anyagmérlegét, a keletkező, más gyártási folyamatokban és takarmányozásban felhasználható melléktermékek mennyiségét a 13.31. ábra mutatja

13.31. ábra: Kukorica alapú bioetanol gyártás technológiai folyamata és anyagmérlege Forrás: Hajdú (2006) https://www.ddkkk.pte.hu/~bnemet/KorFiz-PPT/FVM-MGI-Biomotorhajtoanyag-Hajd

A melléktermékek takarmányozási célú felhasználása:

A bioetanol gyártás melléktermékeként keletkező cefre elsősorban takarmányként hasznosítható és ily módon nagymértékben enyhítheti a biomassza energia és takarmány célú felhasználása közötti konfliktust.

*DDG: A maradványanyag (DGS – Distillery Grain with Solubles, vagy DDGS – Dried Distillery Grain with Solubles) a desztilláció utáni cefremaradvány szárazanyag tartalma. A szárazanyagot a vízből centrifugálással vonják ki, és/vagy bepárlással. Az így nyert, magas nedvességtartalmú (60-70%m/m nedvesség) DGS takarmányozásra használható ugyan, de nem tartható el néhány napnál hosszabb időn át. A hosszú idejű tárolás érdekében a DGS-t legalább 16%-os nedvességtartalom alá ki kell szárítani, így kapjuk a DDGS-t, ami alacsony nedvességtartalmú, magas fehérje és rosttartalmú, energiában és ásványi anyagokban, valamint vitaminokban gazdag anyag. Jól hasznosítható a szarvasmarha (különösen a húsmarha)-takarmányozásban, főképp a tenyészállatok kondíciójának feljavítása céljából, másrészt a vágóállatok feljavítására aszályos években, illetve mérsékelten a sertéstakarmányozásban, ott pedig a növendék és részben a tenyészkocák takarmányozásában.

http://www.emergia.hu/index.php?option=com_contentandtask=viewandid=45andItemid=75

http://www.ebpower.eu/hu/biouzemanyagok.html

Sipos et al. (2007)

A nedves őrléses eljárással gyártott bioetanol melléktermékei a DDGS-nél értékesebb, piacképes takarmány- és élelmiszer-alapanyagok. Ezzel a technológiával 100 kg kukoricából 29 kg etanol, 20 kg glutén, 5 kg kukoricahéj, 3 kg kukoricacsíra nyerhető.

  • A kukoricacsírából kukoricacsíra-olaj állítható elő, ami magas vitamintartalmú, értékes növényi olaj.

  • A glutén magas fehérjetartalmú takarmány-alapanyag.

  • A kukoricahéj is jól értékesíthető (főleg az állateledelt gyártó cégek számára). Az állati takarmányozásban korlátként jelentkezik a melléktermék rendkívül változó táplálóanyag- és nagy nyersrost-tartalma.

Takarmányozási, ezen keresztül táplálkozási célú felhasználás esetén feltétlenül szükséges a környezet-, illetve takarmánybiztonsági kérdések, a humán-egészségügyi, élelmiszer-biztonsági szempontok figyelembevétele, mivel:

  • Az intenzív, nagy területeken, monokultúrában történő növénytermesztés következtében jelentősen megnőhet a növényvédő szerek és műtrágyák felhasználása, a gyártási technológián keresztül ezen anyagoknak a melléktermékben történő koncentrálódása, feldúsulása.

  • A gyártási technológia során felhasznált adalékok, vegyszerek és egyéb anyagok szintén belekerülhetnek a szennyvizekbe, ill. a melléktermékekbe.

  • Nem szabad figyelmen kívül hagyni, hogy a fuzáriumtoxinokkal fertőzött gabonát sok esetben bioetanol-gyártásra használhatják fel.

A hazai klímában nagyon gyakori a gabonafélék fuzáriumos és egyéb penészgombás fertőzése, amely a szeszgyártást alig hátráltatja, de a melléktermék takarmányban mikotoxin (fuzariotoxin, ochratoxin, stb.) szennyezést okoz, amely mérgezi az állatokat, sőt az azok húsával táplálkozó embert is.

Fentiek okán a takarmányozási célú felhasználás előtt mind környezetbiztonsági, mind humán-egészségügyi okokból feltétlenül indokolt a keletkezett melléktermékek ökotoxikológiai és toxikológiai vizsgálata, a mikroszennyezők analízise és mikrobiális vizsgálata, melyek eredményeképpen megerősíthető, vagy elvethető a közvetlen takarmányozási célú felhasználás.

Fertőzött alapanyag esetén a melléktermékek magas hőfokú komposztálással ártalmatlaníthatók. Ennek során elpusztulhatnak az esetlegesen jelen lévő patogén és fakultatív patogén mikroszervezetek, és lebontásra kerülhetnek a szerves mikroszennyezők. A bioetanol-előállítás melléktermékeiből komposztálással jó minőségű talajtermékenység-növelő adalékanyag állítható elő, amely értékesíthető vagy visszajuttatható az alapanyag-termesztésbe. A komposztált melléktermék beoltható nitrogénkötő és egyéb baktériumkultúrákkal, amelyek jelentősen csökkenthetik a műtrágyázást (Bálint et al. http://www.vetesforgo.hu/csatolt/108/agrarenergia.pdf)