Valorizacija žetvenih ostataka sa značajnim pozitivnim efektima na životnu sredinu

EmailFacebookGoogle+LinkedInTwitterShare

Autor: Mato Zubac, Akademik SAIN-a, Novi Sad, aggio@nadlanu.com; m.zubac@hotmail.com

Uvod

Na poljima gde se gaje različite kulture, a u cilju proizvodnje hrane za ljude, ostaju značajne količine žetvenih ostataka. Najveće količine ovih žetvenih ostataka, kao produkti foto-sinteze, su ligno-celulozni materijali koji se sastoje od: celuloze, hemiceluloza, lignina sa određenim sadržajem mineralnih materija.

Na primer u Vojvodini, na poljima godišnje ostaje preko 4.000.000 tona žetvenih ostataka. Ovi žetveni ostaci su ranije korišćeni kao energetsko gorivo u seoskim domaćinstvima, ili su se koristili kao neka vrsta hrane i prostirke u objektima za uzgoj domaćih životinja. U tim vremenima, valorizacija žetvenih ostataka je bila značajna, uz niz pozitivnih efekata na životnu sredinu. Proizvodnja toplotne energije iz žetvenih ostataka, predstavljala je jedan vid obnovljive energije, a sagorevanjem žetvenih ostataka, nisu se javljali problemi emisije štetnih gasova. Korišćenjem stajnjaka u poljoprivredi, vraćala se organska materija zemljištu, bez korišćenja mineralnih đubriva i negativnih efekata mineralizacije.

Sve ovo navodi na to da su se u ranijim vremenima, daleko bolje koristili prirodni potencijali uz značajne pozitivne ekološke efekte.

Ekološki aspekt

Razvojem savremene poljoprivrede, ali i nepotrebnom urbanizacijom sela (uvođenje zemnog gasa kao goriva u seoskim domaćinstvima), izgradnjom „savremenih“ objekata za uzgoj stoke, žetveni ostaci su postali značajan problem za poljoprivrednu proizvodnju.

Veliki suficit u žetvenim ostacima, rešavan je na najneprihvatljiviji i ekološki problematičan način, spaljivanjem na oraničnim površinama. Ovaj postupak doveo je do velike i spontane emisije CO2 i pepela u atmosferu, te uništavanje mikroflore u površinskim slojevima zemljišta. U velikim požarima koji nastaju kod stihijskog spaljivanja žetvenih ostataka, došlo je do velikih šteta kod divljači, ali i često je dolazilo i do smrtnih slučajeva kod ljudi.

Koncept industrijske prerade žetvenih ostataka, pokušava se ovaj problem u značajnoj meri smanjiti, a istovremeno prilagoditi savremenim načinima življenja čoveka i savremenim tehnološko – tehničkim rešenjima omogućava tri vrste finalnih proizvoda i to:

Energetske brikete i pelete od žetvenih ostataka, kao izvora obnovljivog ekološkog goriva, koje se može koristiti u savremenim sistemima proizvodnje toplotne energije ali i čak i u velikim industrijskim sistemima. Sagorevanjem žetvenih ostataka, stvara se pozitivan efekat emisije gasova u atmosferu, što se ilustruje podatkom o kvalitativnoj analizi gasova kod sagorevanja pšenične slame.

Tabela 1. Produkti sagorevanja biomase

EMISIJA

Prosečna emisija slame g/kWh

Varijacije emisije slame g/kWh

Čvrste čestice

0.14

0.01 – 0.3

CO

2.2

0.4 – 4

NOx

0.32

0.14 – 0.5

SO2

0.47

0.4 – 0.6

HCl

0.14

0.05 – 0.3

PAH*

0.6

0.4 – 1

Dioxin**

1 – 10 ng

* PAH = Polyaromatic Hydro – Carbons, ovo je kancerogeni deo od VOC-a (isparljivi organski sastojci u biomasi)
** Veličina emisije Dioxin-a bazirana je na dva merenja i izražena je u nanogramima

Iz sojine slame raznih sena ali i amonizirane slame strnih žita, može se proizvoditi briketirana i peletirana stočna hrana za zimsku ishranu divljači, koji je neophodan uslov za organizovano održavanje fonda divljači koje žive na našim poljima (srne, jeleni, zečevi i sl.)

Treći vid valorizacije žetvenih ostataka je postupak koji se sastoji od dve faze i to:

  • Usmerenog mikrobiološkog kompostiranja žetvenih ostataka, uz unos izvora azota i fosfora (razna stajska đubriva i osoke) i proizvodnja visokokvalitetnog organskog đubriva – biokomposta, sa visokim sadržajem humusnih materija
  • Peletiranjem biokomposta u pelete, koje se kao organsko đubrivo koriste za prihranjivanje travnjaka (golf terena), kod proizvodnje u plastenicima i staklenicima ali i na poljima sa intezivnom proizvodnjom, gde se želi vršiti rasturanje organskog đubriva na sličan način kao i kod mineralnih đubriva. Peletirana organska đubriva se već danas širom Evrope, u hiljadama tona, koriste posebno u organskoj proizvodnji kod đubrenja vinograda i voćnjaka. U ovoj proizvodnji moguće je proizvoditi kombinacije mineralnih i organskih đubriva, zavisno od potreba određenog zemljišta i biljnih kultura.
Tabela 2. Sastav biokomposta
Suva materija (%) 60,00
Pepeo (%) 69,20
Organske materije (%) 30,80
PNJ (H2O) (%) 6,88
KCl (%) 6,60
Soli, ukupno (%) 2,00 manje
Humus (%) 29,10
N (%) 1,28
P (%) 0,47
K (%) 2,00
Na (%) 0,49
Mg (%) 0,90
C (%) 17,90
C : N 14:1
Mikrobiološka analiza
Korisni zemljišni mikroorganizmi 1,23 x 1010 /g
Coli 0,20g
Fecal coli 0,20g
Fecal streptococus 0,20g

U realizaciji ove inovacije, izvršena su brojna ispitivanja, probne proizvodnje, kao i u priprmi su veći projekti koji bi se realizovali na teritoriji Srbije. Ove inovacije se mogu realizovati i za rekultivaciju raznih deponija ili jalovišta.

Postupak briketiranja – peletiranja biomase

Postupak za dobijanje briketa-peleta nije ni malo jednostavno definisati, jer mnogo elemenata utiču na odabir postupka.

Ključni faktori su: vrsta sirovine, vlaga (ulazna i izlazna), granulacija 2-8mm, temperatura (ulazna i izlazna), sušenje i hlađenje, alat koji treba da objedini napred navedene faktore. Zatim, pritiskivač alata mora imati odgovarajuću brzinu, visinu-količinu sirovinu ispred matrice, kao i pritiska, zazora između pritiskivaća i matrice. (slika1)

Slika 1. Prikaz peletiranja biomase

Nakon toga dolazi ključni momenat u odabiru matrice u kojoj se sirovina homogenuzuje i oblikuje. Matrica se dimenzijoniše kao što je prikazano na slici 2. Njena dimezija zavisi od napred navedenih parametra. Prečnici peleta za energetske potrebe se kreću od 6-10 mm i dužine od 15-30mm.

Slika 2. Linija peletiranja biomase

Transfer tehnologije u proizvodnji obnovljivih energenata od biomase

Pronalasci su u funkciji prerade biomase u čistu energiju koja nastaje – obnavlja se svake godine.

Odgovarajućim tehnološkim postupcima, uz primenu adekvatnog alata koji se montira na odgovarajuću opremu standardne izvedbe, dobijaju se ekološki proizvodi za grejanje, hranu za životinje, organsko đubrivo, te mirisni briketi i pelete za insekte.

Saradnja može ići u nekoliko pravaca, a sve u zavisnosti želje, vremena i kvaliteta realizacije određenih projekata:

  • Stalni saradnik u relizaciji projekata
  • Saradnik po pozivu
  • Plasman „know how“ projekata na određenim lokacijama po zahtevu Investitora

Suština pronalaska

Postupak za preradu sveže biomase, uz dodatak određenih elemenata koji su komplementirani i neophodni za dobijanje briketa i peleta za potpalu vatre, za grejanje, hranu za životinje, biokompost u granulama i mirisni briketi za insekte. Prenosni sklop za primenu postupka i ekološki briketi – pelete za grejanje, potpalu vatre, mirisni briketi, hrana za životinje i biokompost u granulama.

Biomasa kao sirovina se na određeni način pripremi i po recepturi meša sa ostalim elementima, a sve u zavisnosti za koji proizvod se sprema

  • Sveža biomasa kao polazna sirovina su svi lignocelulozni materijali koji nastaju u prirodi fotosintezom. Sirovina se priprema uz mešanje dodatnog lignina, vode, skroba, parafina, eteričnih ulja, masti, proteina, i ima za novost to što se u određenom odnosu u masenim % usitni na odgovarajuću granulaciju, na povišenoj temperaturi meša, uvodi se u određeni alat, oblikuje i homogenizuje u određenim mehaničkim, hemiskim i termičkim uslovima.
  • Ima za novost to, što se u određenom odnosu sveža biomasa može mešati sa ugljenom prašinom i u glavi sa alatom sa povišenim pritiskom i temperaturom oblikuje i homogenizuje.
  • Ima za novost to, što alati koji su izrađeni od čelika specijalnog kvaliteta i posebne termičke pripreme, imaju određenu geometriju, pritiske i povišenu temperaturu
  • Sklop alata ima za novost to što se može prilagoditi za svaku standardnu mašinu za proizvodnju briketa – peleta
  • Ima za novost to što ekološki briketi i pelete za grejanje, za sirovinu mogu koristiti razne lignocelulozne materijale, iz prerade drveta i poljoprivredne proizvodnjem, a proizvodi sagorevaju sa visokim energetskim vrednostima (17 – 19 MJ/kg), i sa pozitivnom emisijom gasova ( CO2 )
  • Ima za novost to što ekološki briketi za potpalu vatre sadrže prirodne sastojke: celuloza, lignin, voda, parafina – voska, u alatu oblikuje i homogenizuje pod određenim pritiskom i temperaturom
  • Ekolološki mirisni briketi, prema ovom pronalasku, imaju za novost to što sadrže celulozu, lignine, skrob, lekovite i medonosne trave, vode, eterična ulja, oblikuju se i homogenizuju u adekvatnom alatu.
  • Ima za novost to što briketirana ili peletirana hrana za životinje se umešava sa celulozom, skrobom, vodom, dekstrozom, proteinima, mastima i dodatnim vitaminima, u alatima oblikuje i homogenizuje
  • Ima za novost to što briketirani i peletirani biokompost ima posebnu pripremu sirovine i to: biomasa sa organskim elementima, inokulantima, vodom, termički i mehanički u alatu oblikuje i homogenizuje

Prednosti pronalaska

  1. Postupak za preradu sveže biomase sa određenim alatima ima prednost u odnosu na postojeće što koristi do 20% manje energenata po jedinici proizvoda
  2. Postupak za izradu energetskih briketa i peleta u odnosu na postojeće ima za prednost to što za polaznu sirovinu koristi svežu biomasu kao godišnju i sezonsku obnovljivu sirovinu iz šumarstva i poljoprivredne proizvodnje, kao i dozvoljeni procenat vlage u sirovini je veći do 3%
  3. Postupak za izradu ekoloških briketa za potpalu vatre u odnosu na postojeće postupke, ima za prednost to što koristi prirodna sredstva i isključuje upotrebu sirovina iz prljavih tehnologija
  4. Potpaljivači vatre imaju prednost to što omogućuju brzu, kvalitetnu i sigurnu potpalu vatre u bilo kojim vremenskim uslovima
  5. Postupak za izradu ekoloških mirisnih briketa u odnosu na postojeće postupke, ima za prednost to što postoji mogućnost umešavanja raznih vrsta lekovitih i medonosnih bilja, sa eteričnim uljima i biomasom, u alatu oblikuje i homogenizuje, a pri korišćenju – zadimljavanjem odstranjuju se štetni insekti, a umirujuće deluje na pčele i ljude
  6. Postupak za izradu briketirane ili peletirane hrane za životinje, u odnosu na postojeći postupak, ima za prednost to što se mogu koristiti sva prirodna sirovinska baza biljnog porekla, u različitim kombinacijama, povećana trajnost, kvalitetnu i bezbednu hranu za životinjem kao i za ljude koji se hrane tim životinjama.
  7. Postupak za izradu briketiranog i peletiranog organskog đubriva, u odnosu na postojeće postupke, ima za prednost to što se zemljišne mešavine mogu proizvoditi u manjim količinama, različitog zahteva prema biljkama sa povećanim brojem mikroorganizama (čak 1010). Sve to utiče na poboljšanje kvaliteta proizvodnje u voćarstvu, vinogradarstvu, povrtarstvu, zelenih površina, većim učinkom proizvodnje, zdravoću biljaka i zdravu bezbednu hranu za ljude
  8. Postupak za izradu energetskih briketa i peleta u odnosu na postojeće postupke, ima za prednost to što pri sagorevanju ne emituje negativnu emisiju CO2, SO2 i Nox. Utiče na energetsku efgikasnost za oko 10% i smanjuje se procenat pepela za 5 – 7%. Utiče na poboljšanje životne sredine. Takođe se rešavaju problemi velikih deponija sa ugljenom prašinom.
  9. Postupak za izradu briketa i peleta za roštilj od orezine vinove loze i voćaka, u odnosu na postojeće postupke, ima za prednost to što se bez dodatakavezivnih sredstava i posebnim alatom oblikuju i homogenizuju, a proizvod pri sagorevanju daje specifičnu aromu i ukus mesu sa roštilja.
  10. Prenosni sklop sa alatima, u odnosu na postojeće ima za predost to što su izrađeni na poseban način i prilagodljivi za montažu na različitim mašinama za proizvodnju briketa i peleta, a time i mogućnost dobijanja više različitih proizvoda na istoj opremi.
  11. Tehnološki postupak omogućava obezbeđivanje većeg broja različitih uslova koji se moraju ostvariti kako bi se dobio kvalitet proizvoda, postojanost, povećanom zapreminskom težinom, u cilju smanjenja troškova skladištenja i manipulacije.

Zaključak

Biomasa kao obnovljiv izvor energije sa navedenim tehničko-tehnološkim postupkom omogućava dobijanja ekoloških proizvoda u obilju energenata, hrane za životinje i organsko đubrivo u granulama.

S obzirom na važnost korišćenja čiste energije potrebne su radikalne mere u podsticaju ovakvih projekata, finansiranje proizvođača opreme i korisnika opreme.
Fiskalnom politikom stimulirati takvu proizvodnju i proizvode subvencirati kao što to već čine neke države iz okruženja.

Jednim potezom rešava se problem životne sredine, zapošljavanje u ruralnoj sredini i dobija se kvalitetna i čista novostvorena energija.

Naša je odgovornost prema budućim pokolenjima u pogledu korišćenja obnovljivih izvora energije. To nije samo ekonomsko ili samo ekološko pitanje, već krucijalno pitanje opstanka zemlje i nas na njoj.

Sirovina je heterogena sveža biomasa uz dodatak lignina, vode, skroba, eteričnih ulja, lekovitih i medonosnih bilja. Usitnjena, prosušena, uz umešavanje dodatnih elemenata, te uz mehanički, hemiski i termički tretman, sirovina se uvodi u alat, oblikuje i homogenizuje.

„Geometrija alata“ se definiše u zavisnosti od sirovine za određeni proizvod i njegovu namenu, kao i na kojoj opremi će se proizvod raditi. Pri tome, od krucijalne važnosti je to što je sva sirovina od prirodnih materijala, pri upotrebi ovih proizvoda ne zagađuje se životna sredina i što se ljudi bezbednije hrane.

EmailFacebookGoogle+LinkedInTwitterShare

Comments are closed.