gázmotorok emisszió csökkentése és hulladékhő hasznosítása ... filegázmotorok...
TRANSCRIPT
Gázmotorok emisszió-csökkentése és hulladékhő-hasznosítása alga- növény- és haltermelésre
Dr. Stündl László egyetemi docens
Debreceni Egyetem MÉK
„A Biogáztelep hulladék CO2-jének, -szennyvizének, és -hőjének zárt ciklusú újrahasznosítása biomasszával” c. projekt - 1. nemzetközi Workshop
Budapest, 2014. április 28.
Az integrált multitrofikus akvakultúra (IMTA) előnyei
1) Környezeti és gazdasági szempontból egyaránt fenntarthatóbb gyakorlat (integrált rendszerek, faj- és korcsoport-specifikus takarmányozás, elfolyó víz tisztítása/hasznosítása, növény- és enegriatermelés)
2) Alacsony vízfelhasználású, -kibocsátású és üzemeltetési költségű zárt rendszerekre létesítése lehetéséges (energiahatékonyság fokozása, kisebb kiszolgálási, növény/állategészségügyi kockázat és költség)
3) A városokhoz/piacokhoz közeli termelés (kisebb logisztikai költség, kedvezőbb környezeti hatás „ökológiai / karbon lábnyom”, folyamatos ellátás)
4) A termékek minőségbiztosításának, nyomonkövethetőségének és címkézési sztenderdjeinek kialakítása lehetséges, jó példák rendelkezésre állnak
5) Ezek hosszútávú társadalmi és gazdasági előnyöket hordozó tevékenységek (jövedelem diverzifikáció, szocioökonómiai hatás – munkahelyek megtartása)
DE AGTC Halbiológiai Labor 18 db 450 l-es halnevelő medence;20 db 90 l-es ivadéknevelő medence15 db 180 l-es akvárium;1 db 2,8 m3-es tárolómedence;14 db 8 l-es keltető (Zuger) üveg;5 db 200 l-es Zuger ballon (Zb).1 db 450 l-es kerekesféreg nevelő rendszer
Vizsgált halfajok
Barramundi (Lates calcarifer)
- elterjedési területe Dél-kelet Ázsia és Ausztrália
Vörös árnyékhal (Sciaenops ocellatus)
- Észak és Közép Amerika partvidékén honos
Hibrid csíkos sügér (M.Saxatilis x M. Chrysops)
Észak Amerikában kialakított fajhibrid
A fajok termelésének előnyei:– Kiváló húsminőség: szálkamentes, ízletes, fehér húsú halfajok– Gyors növekedés és kedvező húskihozatal– A környezeti tényezőkkel (sótartalom, hőmérséklet) és a termelés
technológiai elemeivel szemben ellenállóak
AlgatermelésAkvapónia
Főbb eredmények
• A Halbiológiai Oktató- és Kutatólaboratóriumban kialakításra került:▫ Édes vizű és sósvizes recirkulációs lárva- és utónevelő rendszer▫ Alga-reaktor, illetve speciális élő eleség (Rotatoria, Artemia) előállító
egységek• Elért kutatási eredmények:▫ Kedvező biológiai hatású mikroelemekkel dúsított élőeleségek
előállítása, ezeknek a hallárva termelési paramétereire gyakorolt hatása▫ Beltartalmában (vitaminok, nyomelemek, egyéb takarmánykiegészítők)
gazdagított tápok kifejlesztése, faj- és korosztály-specifikustápreceptúrák kialakítása
▫ A komplex lárva- és ivadéknevelési technológia (takarmányozás,tartástechnológia, kritikus vízminőségi paraméterek meghatározása, stb.)
▫ Funkcionális haltermék-prototípusok előállítása▫ A halhús mellékíz-mentesítés és fogyasztói attitűd vizsgálatok▫ Piac- és komplex gazdasági elemzések
Termékek
Ráfordítások
Hő - és elektromos energia
Hőenergia, CO2
Víz, tápanyagok
Alga fehérje (takarmány)
Haltakarmány, kiegészítő anyagok
Zöldség, dísznövény, stb.
Biodízel, EPA, DHA, fehérje, stb .Elektromos energia
Haltermékek
Akvakultúra
Gázmotor
Biogáz, termálvíz (CH
4tartalom)
Hidrokultúrás egység
Alga bioreaktor
Víz
Víz, tápag.
Gázmotor
Algabioreaktor
Akvakultúra Hidropónia
Kombinált termelés
Metán égése
• Égése tökéletes, mivel a C tartalom nem magas(CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O)
• Égéshő: 55,50 MJ/kg, 890 kJ/mol, fűtőérték: 55,50 MJ/kg
• Energiatartalom: 9,94 kW/m3, ~ 1 l tüzelőolaj energiája
• Átalakítás: villamos energia 25-42%, termikus hatásfok 40%, kogenerációs berendezések össz. hatásfoka > 75% !
• Energiatermelés: 2,5-4 kW/m3 villamos és 4 kW/m3 hő
Az algák lehetséges felhasználása
• Táplálkozás: astaxanthin, béta-karotin, többszörösen telítetlen (Omega-3) zsírsavak DHA and EPA;
• Gyógyszeripar: gyógyászati célú fehérjék, vírus, mikroba és gombaellenes készítmények, neuro-protektívtermékek;
• Hidrokolloidok: agar, alginát, karragén; • Takarmányozás: hal-, rák-, kagyló- és más állati
takarmányok; • Ipari felhasználás: színezékek, kenőanyagok,
biopolimerek, bioműanyagok.
Jellemzők:• A fotobioreaktor a gázmotorból kikerülő füstgázt fogadja • A 8 db 75m3-es egység méretezése az előzetes mennyiségi kalkulációk alapján történt • A rendszer kétrétegű fóliasátorban van (alapterület: 15x60 m)• A medencéket egyenként fedettek• A reaktorokban a világítás LED-technológiával (is) történhet. • Az alga letermelése 10-14 naponta lehetséges
Alga fotobioreaktor
kg/m3/ nap
10-14 n sz.a.
hozam kg/m3
10-14 n hozam kg
sza/600 m3
Kivonható olaj %
Biodízel liter/10-14
nap/600 m3
Fehérje-tart. átlag
(%)
10-14 n. fehérje-
hozam kg/ 600 m3
Chlorella sp. 0,22 3,02 1814 22,5 408 62,7 1137Scenedesmus sp. 0,11 1,26 756 16,3 123 59,2 448
Dunaliella sp. 0,14 1,68 1008 7,5 76 61,0 614
átlag 0,16 1,99 1.193 15,4 202 61,0 733
Kalkuláció (600 m3-es kísérleti medencés reaktor)
• Termálkút: 240 m3/nap vízkivétel
• Gáztartalom: 11-12 m3/h CH4 elégetésével 22-24 kg/h CO2, ez éves szinten 192 t CO2 felhasználás
• Ebből keletkező termék: 0,16 kg/m3/nap alga biomassza (Chlorella sp. Scenedesmus sp. és Dunaliella sp. vegyesen),
• Ebből olaj (15,4 % sz.a.) és fehérje (60,95 %sz.a.) tartalom esetén: 8.300-8.400 l/év olaj és 26-27 t/év a fehérje hozam
• Az akvakultúra és a talaj nélküli növénytermesztés(hidropónia) kombinációja
• Rendszere egy mesterséges, recirkulációsökoszisztéma, amelyben a bakteriális folyamatokalakítják át a halak által termelt hulladék anyagokatnövényi tápanyagokká
• Környezetbarát, természetes élelmiszer előállításieljárás, amely hasznosítja az akvakultúra és ahidropónia legjobb tulajdonságait
Az akvapónia
„raft” rendszer (tankkultúra)
szubsztrát (ár-apály) rendszer
Biofilter
Nyomó-tartály
Mecha.szűrő
biofilterMechanikai szűrő
Nyomó-tartály
biofilterMechanikai szűrő
Nyomó-tartály
Jellemzők:• A haltermelő modellrendszer 12 db 50m3-es egységből áll• A technológia kialakításánál az alacsony beruházási költség, egyszerű és biztonságos
üzemeltetés és a minimális környezeti terhelés együttes biztosítása a cél. • A technológiai víz mechanikai és biológiai tisztítása során keletkezett nitrogén és
foszfortartalmú melléktermékek hasznosítása a növénytermelő egységben történik meg. • A rendszert kétrétegű fóliasátorban van (alapterület: 15x60 m).
Haltermelő modellrendszer
Hozam:30-32 t/év
Tak.felhaszn.:40-45 t/év)
Jellemzők:• 20 db 60m2-es „raft” (tank) és 24 db 42m2-es szubsztrát (ár-apály) egység (össz. 2.160 m3) • Salátafélék, zöldség- és fűszernövények szóba jöhető összes fajának/fajtájának kísérleti
termesztésére. Az akvakultúrából származó napi 10% (kb. 60 m3) mechanikai szűrlet hasznosítása (nem a teljes haltermelési technológiai víz)
• 4 db kétrétegű fóliasátorban elhelyezve (alapterület: 4x15x60 m).
Hidropóniás kertészeti egység
Megnevezés Menny Ter. Hozam(kg/m2/év) m2 kg/év
Paradicsom 50 320 16 000Paprika (kaliforniai) 25 320 8 000Uborka 80 320 25 600Fejes saláta 50 400 20 000Jégsaláta 35 400 14 000Bazsalikom 20 200 4 000Korainder 15 200 3 000
2160 90 600
2 egység (4 db sátor)
Akvakultúra labor(recirkulációs
rendszer)
Külső („hideg”) halnevelő
Hirdopóniás növényház(220 m2 termesztő felület, 58 m3, szubsztrát és „tutaj” rendszer)
Nyitott algamedencék
(36m3/medence)
(5-30 m3 medencék)
Fejlesztési tervek (2014)
+ megújuló energiák
Várható eredmények
• Új környezetbarát technológia: alacsony beruházási és üzemeltetési költség, modul rendszer
• Új környezetbarát termék: fenti technológiával előállított algaolaj- és algafehérje, halak és zöldségfélék
• Új környezetbarát szolgáltatás: a szerzett tapasztalatok és kidolgozott technológia alapján szolgáltatásként hasonló telepek tervezése, kivitelezése (know-how és folyamatos szaktanácsadás tenyésztési/termeszetési alapanyag és takarmány biztosításával)
Konzorcium
• Debreceni Egyetem MÉK
• NNK Környezetgazdálkodási Kft.
• Földes-Therm Kft.
Köszönöm a megtisztelő figyelmet!