Zpracování digestátu

Vlivem snižování podílu cíleně pěstované biomasy, zejména kukuřičné siláže, dochází k navyšování produkce digestátu. To přináší potřebu větších skladovacích a vývozních kapacit, kdy ve stejném, případně kratším čase je potřeba z koncového skladu BPS vyvézt větší množství digestátu. Omezená aplikační dávka digestátu na hektar rovněž prodlužuje dojezdové vzdálenosti. V této situaci stojí provozovatelé BPS před otázkou, zdali investici směřovat do rozšíření skladovacích a vývozních kapacit, či změnit způsob zpracování a využití digestátu.

Je digestát nutné zlo?

Digestát jako produkt fermentačního procesu představuje hnojivo o vysokém obsahu lehce přístupného amoniakálního dusíku. Při aplikaci 30 m³ digestátu na hektar o průměrném obsahu 5 kg N/m³ a využitelností 50 % dodáme v daném roce 75 kg N. Započítáním zásoby z předchozího roku ve výši 10 % je možné dodat celkem 90 kg N/ha. Obsah N, P a K v různých formách digestátu je uveden níže v tabulce č. 1.

Digestát má rovněž pozitivní vliv na obsah humusu v půdě díky stabilním složkám vlákniny. Aplikací digestátu do půdy dochází k jejich využití v humus tvořících procesech.

Digestát je tedy potřeba správně a cíleně využívat. Samozřejmostí efektivního využití je správná agrotechnická praxe při jeho aplikaci. Toto je dnes již bráno jako nutnost. Pokud tomu tak není, stává se digestát pro provoz BPS „pouze“ nutným zlem, zatěžujícím mechanizaci a ekonomiku podniku. Jednou z možností, jak předejít těmto situacím, je další úprava digestátu před jeho aplikací na půdu či jiným koncovým využitím.

Základem je cílené využití digestátu s důkladnou analýzou potřeb. Je potřeba pouze snížit množství digestátu, nebo je vhodné vytvořit produkt na trh? Je možné využit vodu získanou čištěním? Existuje na trhu prostor pro organická hnojiva? Další otázkou je cílová skupina pro prodej. Ten může být realizován přes běžné prodejní kanály, on-line, vlastní prodejní síť apod.

Množství tepelné a elektrické energie, kterou je možné využít při zpracování digestátu je rovněž významné. Stejně tak místní podmínky a technologická dostupnost.

Jaké jsou tedy možnosti zpracování digestátu?

Separace

Separace je velmi rozšířená technologie zpracování digestátu. Jejím využitím dochází k úspoře skladovacích kapacit koncových skladů, celkové produkované množství digestátu se samotnou separací nesnižuje. Využití separátu v provozu ŽV, výrobě hnojiva, briket či pelet přináší snížení celkové produkce digestátu a možný finanční efekt z prodeje. Rozdíly v kvalitě kapalné fáze (fugátu) a separátu jsou uvedeny výše. Výhodou této metody je nízká spotřeba energie v rozmezí 0,2–0,6 kWh/m³ zpracovaného digestátu a technologická nenáročnost.

Dekantace

Další separační metoda je založená na principu centrifugy. V zařízení se rychle otáčí šnekový dopravník umístěný v pomalu se otáčejícím sítovém obalu. V důsledku větší hustoty a setrvačnosti pohybu dochází k protlačení pevné složky a jejímu odvodu ze zařízení. Intenzita produkce je regulována rychlostí otáčení. Centrifuga dosahuje velmi dobré úrovně separace. Spotřeba je v rozmezí 2–5 kWh/m³ zpracovaného digestátu.

Flotace je další separační metodou. Využívá nasycení digestátu vzduchovými bublinami, které unáší na hladinu pevné části digestátu, kde je možné jejich mechanické odstranění. Flotací je získán fugát o minimálním obsahu pevných částic. Flotát o vysokém obsahu vody je vhodné dále zpracovat. Využití flokulantů umožňuje zvýšení sušiny digestátu. Možné je jejich využití při velmi nízkém obsahu sušiny ve fermentoru, čímž dojde ke zvýšení aktivní plochy a lepším rheologickým vlastnostem fermentátu.

Sušení

Cílem této metody je odstranění vody z digestátu. Využitím tepla z KJ BPS. Výsledný produkt je možné uvádět na trh při snížených nákladech na transport. Energetické využití spalováním sušeného digestátu není vhodné. Digestát obsahuje vysoký obsah popelovin, spalováním se uvolňuje vysoké množství emisí dusíku a vzniká zátěž těžkými kovy.

K sušení jsou vhodné pásové sušárny, s provozní teplotou 60–150 °C. Využít je možné rovněž roštové horkovzdušné sušárny či velkoplošné sušárny s pravidelným zpracováváním sušeného materiálu, kde je využito rovněž sluneční energie.

Během sušení je vhodné eliminovat emise čpavku okyselením zpracovávaného materiálu či použitím kyselé vypírky za vzniku síranu amonného.

Peletizace sušeného digestátu je vhodným řešením. Dochází ke zvýšení měrné hmotnosti produktu snižující velikost prodejního balení, náklady na transport a obaly. Efekt zpečení stěn při peletizaci zajistí stabilitu a soudržnost produktu vyžadované zákazníkem. Během peletizace je možné upravit složení výsledného hnojiva přidáním dalších látek, živin a vytvořit tak spektrum produktů pokrývajících potřeby zákazníka.

Biologická zpracování

Kompostování je velmi rozšířená biologická metoda zpracování separované či sušené frakce digestátu. Využití výsledného produktu je ovšem omezeno zájmem ze strany maloodběratelů, kteří sice podporují biologické zpracování odpadů, ovšem o produkty kompostování mají malý zájem. Důvodem jsou obavy o bezpečnost kompostů (obsahy těžkých kovů, nežádoucích příměsí). Nedůvěra zákazníků je rovněž v kompostech ze zemědělských BPS zpracovávajících cíleně pěstovanou biomasu. V tomto případě existuje obava z úzkého spektra obsažených živin.

Zahušťování

Během tohoto procesu dochází k výraznému zahuštění digestátu a redukci jeho objemu až o 50 % při současné produkci vody, kterou je možné vypustit dle místních regulí do vodotečí či zpracovat na komunálních ČOV.

Tyto metody jsou technologicky a energeticky náročné. Mají uplatnění zejména v průmyslových provozech čištění odpadních vod. Jejich využití při zpracování digestátu BPS se ovšem rozvíjí a představují možnost budoucího zpracování.

Procesem vznikající síran amonný má přímé využití jako hnojivo, případně představuje prodejní komoditu.

Atmosférická odparka

Produktem je zahuštěný digestát o vysokém obsahu živin. Zajištěním velké plochy při sušení dojde k poklesu obsahu vody. Princip je obdobný jako u sušení, s tím rozdílem, že produktem není suchý, ale zahuštěný digestát. Dochází k výrazné redukci potřebných skladovacích kapacit, snížení nákladu na transport, zvýšení dostupnosti digestátu na potřebná místa určení pro aplikaci na půdu.

Energetická náročnost je v rozmezí 1 000–1 500 kWh/m³ zpracovaného digestátu

Vakuová odparka

Je využito uzavřeného systému, nedochází ke vznikům emisí. Snížením tlaku dojde ke sníženu bodu varu digestátu na 40–75 °C. Tímto dochází k odparu H₂O, CO₂, NH₃. Tato směs je zpracována v parní vypírce přidáním kyseliny sírové za produkce síranu amonného, který je možný dále využít. V praxi bývá zapojeno několik zařízení v sérii, za účelem snížení energetické spotřeby zařízení. Při 4stupňovém čištění je spotřeba elektrické energie 5 kWh/m³ odpařené vody a tepelné energie 900 MJ/m³ odpařené vody.

Membránové filtrace

Soustava membrán s postupně se snižující velikostí pórů bývá využita pro mikro, nanofiltraci a finální reverzní osmózu. Velká náchylnost pórů membrán na pevné částice vyžaduje předúpravu digestátu ve formě flokulace nebo flotace. V opačném případě při zvýšeném ucpávání membrán rapidně narůstá energetická spotřeba zařízení v důsledku jeho častých odstávek. Energetická spotřeba zařízení je 10–30 kWh/m³ zpracovaného digestátu

Správná volba je rozhodující

Efektivní využití digestátu je různorodé, při volbě vhodné technologie je potřeba zvážit místní podmínky, možnosti využití produktů a přínosů pro provoz podniku.

Dosavadní poznatky a průzkumy trhu ukázaly odlišné vnímání a postoje zákazníků k nabízeným hnojivům. Zatímco produkty označené Bio, Organic či Guano jsou vnímány ve skrze pozitivně, hnojiva deklarující obsah minerálních složek či původ v zemědělské výrobě nejsou u zákazníků přijímána s takovou podporou. Je potřeba hledat cestu k široké veřejnosti, aby vnímala produkty zemědělství přínosně. Většina maloodběratelů nesleduje základní složení, neorientuje se v kvalitativních znacích nabízených produktů. Maloodběratelský trh realizovaný v hospodářských prodejnách, hobbymarketech či on-line prostředí představuje obrovský potenciál. Zde je možno realizovat prodej produktu za násobně vyšší ceny, než jsou při běžném velkoobjemovém prodeji digestátu.

Využijte této příležitosti a budujte svůj marketing otevřený široké veřejnosti, vyplatí se to!

 

V článku byly použity informace z publikace Düngen mit Gärprodukten, FNR 2018.