elektrotechnika-2010-11.pdf - Magyar Elektrotechnikai Egyesület

3. ábra A szeszipari melléktermék TC- (A),
TOC- (B) és TN-(C) tartalmának változása a
fermentáció során
4. ábra Az ecetsav-koncentráció változása a
fermentáció során
napos, a 4. fermentor 30 napos
tartózkodási idővel működött.
A 3.A ábra mutatja a
TC-tartalom (teljes széntartalom)
változását a fermentáció
időtartama során. Az 1. és 2.
fermentorban a rövid tartózkodási
idő miatt a mikrobáknak
nincs elég idejük a megfelelő
szaporodásra és biomassza
lebontásra és ezért magasabb
TC-értékek voltak kimutathatók.
A hosszabb tartózkodási
időnek köszönhetően a 3. és
4. fermentorban tökéletesebb
lebontás valósult meg. A 3.B
ábrán is hasonló változások
láthatók, jól elkülönülnek a
fermentorok TOC-görbéi (teljes
szerves széntartalom). A
TN-tartalom (teljes nitrogén)
nem változik jelentősen a fermentáció
után (3.C ábra). Az
eredmények azt mutatják,
hogy a szénatomok egy része
(az 1-2 fermentorokban kevesebb,
a 3-4 fermentorokban
több) a rendszerből biogáz
formájában felszabadult, a
szeszmoslék nitrogén tartalma
viszont a lebomlás során
beépült a szaporodó mikrobák
fehérje és egyéb N-tartalmú
molekuláiba.
Az ecetsav, a biogáz képződési
folyamat egyik fontos közti
terméke, 5 mg/ml-es koncentrációban
már gátolhatja a biogáz
termeléssel járó anaerob
fermentációt. A rövid tartózkodási
idejű fermentorokban
az acetát mennyisége jelentősen
megnőtt (4. ábra). Ez
annak tudható be, hogy az
acetogének (a szerves savakat
gyártó baktériumok) gyorsab-
5. ábra Az összes gáz mennyisége a fermentáció során
Elektrotechnika 2010/11 8
ban szaporodnak, mint a metanogének (ezeka mikróbák készítik
el a biogázt a lebontási folyamat végén), tehát a rövid
tartózkodási idő miatt az arányuk megnő a sokkal lassabban
szaporodó, ezért a rövid átfutási idejű rendszerből kihíguló
metanogén mikróbákhoz képest. A 3. és 4. fermentorban
azonban végig alacsony koncentrációban volt csak jelen az
ecetsav (4. ábra), tehát a 25-30 napos tartózkodási idő megfelelő
az optimális biogáz termelésben résztvevő metanogének
szaporodásához és biológiai aktivitásához, akik így lépést
tudnak tartani az ecetsavat termelőkkel és csaknem teljes
egészében biogázzá alakítják az ecetsavat.
Az 5. ábra a fermentáció során keletkezett összes gáz
mennyiségét mutatja. Az 1. és 2. fermentor a 20. naptól nem
termelt jelentős mennyiségű gázt, a rendszer leállt a magas
savkoncentráció és alacsony metanogén populáció miatt.
A 3. és 4. fermentor viszont folymatosan termelte a biogázt.
Ebben az esetben is igaz, hogy a 4. fermentorban egységnyi
biomasszából magasabb biogáz hozam érhető el.
6. Következtetések
A szeszipari melléktermék felülúszójával végzett vizsgálatok
eredményéből megállapítható, hogy a rövid (15 és 20 nap) retenciós
idő nem elegendő a folyamatos biogáz termeléshez. A
metanogén mikrobák nem képesek elég gyorsan felhasználni a
megtermelt ecetsavat, ezáltal a rendszer lesavanyodik, és a mikrobák
kihígulnak a rendszerből. Az optimális tartózkodási idő 30
napban állapítható meg, ekkor a legjobb a bevitt szárazanyag
egységnyi tömegére jutó biogáz termelés. Az eredményekből
az becsülhető, hogy a kb. 5 millió m 3 biogáz termelhető évente
ma hazánkban az etanol gyártás melléktermékeként keletkező
és gyakorlatilag más célra fel nem használható, veszélyes hulladékként
ártalmatlanítandó szeszmoslék híg fázisból.
Nyilvánvaló, hogy minél alaposabban megismerjük a legkülönbözőbb
összetételű szerves anyagok felfalására szakosodott
és mellesleg biogázt termelő parányi közösségeknek
az életét, annál eredményesebben tudjuk őket fokozott biogáz
termelésre fogni. Ezzel egyre gazdaságosabb technológiákat
dolgozhatunk ki, amelyek a környezetvédelmi és
fenntartható fejlődés szempontjait kielégítve segíthetnek
megszabadítani az emberiséget a fosszilis energiahordozók
használatának káros szenvedélyétől.
Irodalom
[1] AlSeadi, T (szerkesztő): Biogas Handbook. University of Southernd Denmark
(http://www.sdu.dk) 2008. ISBN 978-87-992962-0-0
[2] Bagi, Z. - Ács, N. - Bálint, B. - Horváth, L. - Dobó, K. - Perei, R. K. - Rákhely, G.
- Kovács, K. L: Biotechnological intensification of biogas production. Applied
Microbiology and Biotechnology. Volume:76, 2007. pp 473-482
[3] Bai, A. - Bagi, Z. - Bartha, I. - Boruzs, L. - Fenyvesi, L. - Kovács, K. L. - Mátyás,
L. - Mogyorósi, P. A biogáz előállítása. Jelen és jövő Szaktudás Kiadó Ház Rt.,
Budapest. 2005. ISBN 963 9553 39 5
[4] Demirbas, A. Biofuels sources, biofuel policy, biofuel economy and global
biofuel projections. Energy Conversion and Management Volume:49, 2008.
pp.2106–2116
[5] Herbel, Zs. - Rákhely, G. - Bagi, Z. - Ivanova, G. - Ács, N. - Kovács, E. – Kovács, K. L.
Exploitation of the extremely thermophilic Caldicellulosiruptor saccharolyticus
in hydrogen and biogas production from biomasses. Environmental
Technology. Volume: 31, Issue: 8-9, 2010. pp. 1017-1024
[6] NREL/JA-810-31967 July 2002: The Biomass Economy
[7] Schulz, H. - Eder, B. Biogázgyártás. Cser Kiadó, Budapest. 2005. ISBN 963 7418 47 4
Szerzők: Prof. Dr. Kovács L. Kornél
elnok@biogas.hu
Kovács Etelka, Ács Norbert,
Wirth Roland, Dr. Bagi Zoltán.
Szegedi Tudományegyetem Biotechnológiai Tanszék,
MTA Szegedi Biológiai Központ Biofizikai Intézet