Ocena możliwości energetycznego wykorzystania osadów chmielowych po procesie biosuszenia

Biosuszenie jest jedną z metod biologicznego przetwarzania odpadów, stosowaną głównie jako element procesu mechaniczno – biologicznego odzysku zmieszanych odpadów komunalnych. Biologiczne suszenie polega na wykorzystaniu ciepła uwalnianego podczas rozkładu materii organicznej w celu obniżenia zawartości wody w suszonych odpadach. Dlatego poszukując innowacyjnych metod zagospodarowania osadów chmielowych poddano je procesowi biosuszenia z dodatkiem kolejno frakcji podsitowej oraz paliwa alternatywnego [1].

[1] Holt, J.G. (Ed.), 1994. Bergey’s manual of determinative bacteriology, ninth ed. Williams & Wilkins, Baltimore.

Celem pracy była ocena możliwości wykorzystania osadu chmielowego, będącego odpadem w produkcji piwa na cele energetyczne. Ponadto, planowano określić, czy zastosowane parametry procesu biosuszenia z dodatkiem frakcji podsitowej i paliwa alternatywnego przyczynią się do higienizacji i stabilizacji uzyskanego produktu.

Dr inż. Mateusz Malinowski¹

¹Katedra Inżynierii Bioprocesów, Energetyki i Automatyzacji, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie, ul. Balicka 116b, 30-149 Kraków, Polska

1.

Osad chmielowy został poddany procesowi biosuszenia w bioreaktorach laboratoryjnych w różnych wariantach napowietrzania, temperatury i wilgotności. Doświadczenie zaplanowano tak, że osad był suplementowany przez dodatek różnego rodzaju materiałów (frakcji podsitowej i paliwa alternatywnego). Kolejno po 1 i 2 tygodniach prowadzenia procesu biosuszenia pobierano próbki do badań mikrobiologicznych, których celem była ocena zróżnicowania drobnoustrojów w analizowanym materiale.

Rysunek 1. Frakcja podsitowa.

Rysunek 2. Paliwo alternatywne.

2.

Analizy mikrobiologiczne, wykonane w trzech powtórzeniach obejmowały ocenę liczebności wybranych grup drobnoustrojów tj., bakterie wegetatywne i spoczynkowe (agar TSA, BTL Polska, hodowane w 37^oC, 24h), grzyby pleśniowe (agar MEA, BTL Polska, hodowane w 24^oC, 5 dni), promieniowce (agar Pochona, BTL Polska, hodowane w 28^oC, 7 dni) i bakterie potencjalnie chorobotwórcze: Staphylococcus (agar Champana, BTL Polska, hodowane w 37^oC, 24h), Escherichia coli (agar TBX, BTL Polska, hodowane w 44^oC, 24h), Salmonella spp. i Shigella spp. (agar SS, BTL Polska, hodowane w 37^oC, 24h), Enterococcus faecalis (agar SB, BTL Polska, hodowane w 37^oC, 48h), Clostridium perfringens (agar SC, BTL Polska, hodowane w 37^oC, 24h), których obecność może stanowić zagrożenie z epidemiologicznego punktu widzenia i jest ważnym sygnałem informującym o skażeniu mikrobiologicznym. Przy pomocy pH–metru (Elmetron, Polska) zbadano odczyn wszystkich próbek [2]. Po okresie inkubacji zliczono wyrośnięte kolonie, wyniki podając w jednostkach tworzących kolonie na gram suchej masy próbki (CFU·g^–1 s.m.). Przeprowadzono również wstępną identyfikację drobnoustrojów z wykorzystaniem kluczy diagnostycznych [3].

[2] Wolny-Koładka K., Żukowski W. 2019. Mixed municipal solid waste hygienisation for refuse-derived fuel production by ozonation in the novel configuration using fluidized bed and horizontal reactor. Waste and Biomass Valorization, 10(3): 575-583. DOI: 10.1007/s12649-017-0087-7.

[3] Domsch, K.H., Gams, W., Anderson, T.H., 1980. Compendium of Soil Fungi, Academic Press, London.

Rysunek 3.
Sporządzanie naważek
(osad chmielowy kolejno z frakcją podsitową i paliwem alternatywnym po procesie biosuszenia).

Rysunek 4.
Wytrząsanie próbek
(osad chmielowy kolejno z frakcją podsitową i paliwem alternatywnym po procesie biosuszenia).

Rysunek 5. Analiza seryjnych rozcieńczeń wg Kocha.

3.

Podczas procesu biosuszenia w bioreaktorach laboratoryjnych wykonywano szereg pomiarów, m.in. prowadzono analizę zmian temperatury, wilgotności i wpływu napowietrzania na przemiany fizyko-chemiczne w biosuszonym materiale.

4.

W próbkach materiałów pobranych z bioreaktorów oceniono straty prażenia (zawartość substancji organicznej) oraz zawartość popiołów. Analizie poddano także ciepło spalania, wartość opałową, zawartość C i N a także wodoru i siarki.

Rysunek 6. Bioreaktor laboratoryjny użyty w procesie biosuszenia.