На пяти крупных ферментационных заводах в Нидерландах, Фландрии, Германии и Италии были сделаны инвестиции в новые технологии переработки дигестата в органические заменители искусственных удобрений в ходе проекта ЕС SYSTEMIC
Производство биогаза и получение удобрений из органических остатков – вот цель проекта ЕС SYSTEMIC, который завершился в 2022 году, и теперь все отчеты находятся в открытом доступе. Кратко о результатах рассказали исследователи Вагенингенского университета.
...Нынешний энергетический и сырьевой кризис в Европе свидетельствует о важности более эффективного использования питательных веществ из остаточных потоков сельхозпроизводства. Проект показывает, что технически возможно перерабатывать навоз, органические остатки и осадок сточных вод в удобрения без увеличения выбросов в окружающую среду, хотя реализация хорошей модели получения дохода остается сложной задачей.
В рамках проекта производились различные органические и минеральные удобрения, в том числе заменители удобрений, такие как сульфат аммония и минеральный концентрат. Заменители удобрений – подкормки для растений, где не менее 90 % азота присутствует в минеральной форме.
Голландская компания Groot Zevert Vergisting (GZV, Белтрум) была одной из демонстрационных площадок проекта. Эта компания специализируется на ферментации навоза и побочных продуктов АПК. Высокое производство биогаза достигается за счет совместной ферментации остаточных потоков агропищевой промышленности, и полученный биогаз транспортируется по трубопроводу на близлежащий молочный завод. Продажа дигестата не слишком выгода, поскольку в регионе имеется избыток навоза. Рынка для обогащенных фосфатом удобрений нет, потому что нормы внесения ограничивают поступление фосфатов на сельскохозяйственные угодья.
Однако существует потребность в азоте в виде заменителей удобрений в качестве дополнения к основному удобрению навозом. Поэтому компания инвестировала в сепарационные установки, где фосфат отделяется в густую фракцию. Часть азота регенерируется в минеральном концентрате, а вода отделяется как чистая сточная, хотя первоначальные намерения превратить 45% дигестата в чистую воду не выполнены. С другой стороны, были предприняты успешные шаги по значительному сокращению использования серной кислоты, полимеров и других добавок. Около 33% минерального азота извлекается в концентрат после обратного осмоса. Этот продукт называется минеральным концентратом, хотя содержание минералов ниже (0,8% N) по сравнению с жидкими удобрениями.
Минеральный концентрат является подходящей заменой удобрения, так как более 90% азота присутствует в минеральной форме (NH4). Однако для использования продукта как такового также требуется юридическое признание в качестве заменителя удобрения. Окончательное положение для заменителей удобрений из навоза, также называемых продуктами RENURE (восстановленный азот из навоза), все еще ожидает решения Европейской комиссии. В настоящее время Groot Zevert работает с временным разрешением в контексте пилотного проекта, который позволяет вносить минеральный концентрат сверх стандарта применения для навоза животных.
Продукт продается по стоимости сопоставимого минерального удобрения.
В Германии проект был реализован на демонстрационной площадке Benas в Бремене – опыт ферментации куриного помета и переработки остатков энергетических культур.
Ферментация богатого азотом куриного помета возможна только при снижении содержания аммиака в метантенке, поскольку высокие концентрации аммиака токсичны для бактерий, образующих биогаз. Для этого варочный котел оснащен инновационным азотным десорбером и скруббером, разработанными немецкой компаний GNS. Инновационный, потому что этот скруббер связывает аммиак с гипсом (CaSO4, остаточный продукт промышленности) вместо дорогой серной кислоты, применяемой в обычных скрубберах. Образуются сульфат аммония и известковое удобрение и дигестат. Все удобрения были внесены для выращивания энергетических культур, так что это хороший пример с точки зрения циркулярности.
Ферментационная установка в Бремене имеет солидное экономическое обоснование от продажи энергии. В зависимости от спроса в электросети биогаз преобразуется в электричество или превращается в зеленый газ. Зеленый газ имеет такое же содержание метана, что и природный газ, поэтому его можно подавать в газовую сеть. Возможность производства электроэнергии из биогаза в соответствии со спросом способствует большей стабильности электросети и обеспечивает дополнительный заработок производителю.
Органические волокна энергетических культур перерабатываются на месте в картонные изделия, включая горшки для растений. Волокна также подходят для использования в горшечной почве и разрешены в органическом земледелии, так как применяется система ополаскивания волокон для удаления солей и фосфатов. После этого продукт пригоден как альтернатива торфу.
Компании, производящие почву для горшечных культур, стремятся сократить долю торфа в субстрате, таким образом существует большой интерес к высококачественным альтернативным продуктам.
Две демонстрационные компании расположены во Фландрии, регионе, где продажа дигестата затруднена из-за избытка навоза на рынке. Компания AmPower (Ипр, Бельгия) сбраживает остаточные стоки агропищевой промышленности и бытовые органические отходы. На предприятии Waterleau New Energy (Ипр, Бельгия) свиной навоз аналогичным образом добавляется в варочный котел. Обе компании имеют схожий маршрут переработки дигестата. После первого этапа разделения твердая фракция высушивается в твердое удобрение, пригодное для экспорта.
Оставшуюся водную фракцию выпаривают, используя остаточное тепло, для уменьшения объема. При испарении улетучиваются аммиак и углекислый газ. Его можно восстановить путем конденсации, в результате чего получится раствор с бикарбонатом аммония. На практике раствор называют «аммиачной водой», но он не годится для использования в качестве удобрения, так как аммиак быстро улетучивается из-за высокого значения рН. Waterleau продает аммиачную воду на ближайший завод для установок очистки воздуха и газа. Владелец бизнеса планирует в будущем извлекать азот с помощью кислотного скруббера и получать сульфата аммония, который является подходящим удобрением.
В AmPower также происходит выпаривание водного дигестата, но без отделения азота. Для предотвращения улетучивания аммония при нагревании дигестат подкисляют серной кислотой. В результате получается органическое удобрение, богатое азотом и серой.
Обе компании испытывают трудности со сбытом удобрений в регионе, в том числе из-за ограничений по фосфатам и из-за того, что закачка жидкого концентрата обходится дороже, чем разбрасывание привычных гранулированных удобрений.
Итальянская компания Aqua&Sole, расположенная недалеко от Милана, доказывает, что осадок сточных вод с очистных сооружений пригоден для производства удобрений. Термофильная ферментация при 55 °C создает стабильный и гигиеничный дигестат.
Термофильная ферментация требует контроля концентрации аммиака в ферментационной установке, поэтому компания инвестировала средства в усовершенствованную азотную стрипперную установку, с помощью которой до 40 % минерального азота из дигестата улавливается в виде раствора сульфата аммония.
Дигестат используется на местном уровне для удобрения пахотных земель, а сульфат аммония, благодаря статусу прекращения отходов, свободно продается в качестве заменителя удобрения. В регионе нет норм внесения фосфатов, а извлечение и повторное использование фосфатов из сточных вод приветствуется для достижения замкнутого фосфатного цикла.
Переработка дигестата в новые удобрения оказала положительное влияние на общий выброс CO2 на демонстрационных фермах, продажа биогаза и электроэнергии в сети принесла дополнительную прибыль. Заменители удобрений из дигестата особенно выигрывают от текущих высоких цен на синтетические минеральные удобрения.
Все компании-участники находились в районах интенсивного животноводства и приложили много усилий для внедрения инноваций и создании экономических моделей. Проект SYSTEMIC накопил большой объем данных и собрал новые идеи о технической работе установок, потреблении энергии и химикатов, качестве удобрений, затратах на переработку и преимуществах для окружающей среды. Эти данные теперь общедоступны.
(Источник и фото: www.wur.nl/nl/project/systemic).
Интересна тема? Подпишитесь на персональные новости в ДЗЕН | Pulse.Mail.ru | VK.Новости.
