MÁM ZÁJEM Agro Jesenice

Agro Jesenice, Hodkovice - Zlatníky
Doprava: 100341 ARRIVA CITY s.r.o., Modřany, Obchodní náměstí – Hodkovice/Zlatníky
Časová náročnost: doprava tam – cca 30 min
vlastní exkurze 60 - 90 min.
doprava zpět – cca 30 min.
Termín: každý čtvrtek od října do listopadu 2019
Věková skupina: 7., 8. a 9. třída ZŠ, SŠ
Maximální počet osob: 25

Bioplyn  

Bioplyn je plyn produkovaný během anaerobní digesce organických materiálů a skládající se zejména z metanu (CH4) a oxidu uhličitého (CO2).

Věcný význam slova „bioplyn“ napovídá, že by se mělo jednat o plyn produkovaný blíže nespecifikovaným biologickým druhem, pokud přijmeme další běžný usus, totiž že takto mluvíme o plynech produkovaných a nikoliv spotřebovávaných biologicky. I tak je však kategorie „bioplyn“ stále velmi pestrou skupinou různých plynných zplodin z biologických resp. biochemických procesů.

Při rozkladech i syntézách uskutečňovaných biochemickými cestami vzniká celá řada jednoduchých i složitějších plynných sloučenin. Ovšem mnohé z těchto plynů a plynných směsí nemusí být vůbec do kategorie „bioplyn“ zahrnovány.

Jako názorný příklad může posloužit atmosférický kyslík. Přesto, že již po mnoho let zná chemie řadu procesů jak čistý kyslík získat i jinak, než z atmosféry, není nejmenších pochyb o původu absolutně drtivé většiny kyslíku, která nám umožňuje dýchat a nakonec i diskutovat o tom, co je to „bioplyn“. Již po stovky milionů let produkují nejrůznější rostliny kyslík od mikroskopických druhů až po obří a dlouhověké stromy a přitom nikdo kyslík bioplynem nenazývá. Odborník na mikrobiologii a botaniku by snad v diskusi připustil, že principiálně se o bioplyn jedná, ovšem dodá též, že tato kategorizace kyslíku je nanejvýše neobvyklá přesto, že kyslík resp. přesněji atmosférický kyslík vzniká výlučně jen v biologických fotosyntetických procesech.

Oxid uhličitý vznikající při ethanolovém kvašení cukrů je rovněž ryze biologickým plynným produktem a také není řazen mezi „bioplyny“.

Obecnému pojmu „bioplyn“ nevyhoví ani zúžení výběru na všechny plyny hořlavé a jejich směsi. Biologicky produkovaný vodík obyčejně sám není klasifikován jako bioplyn, což stejně platí i pro jiné hořlavé (a někdy též vysoce toxické) komponenty jako jsou např. sulfan, či kyanovodík, které též mohou vznikat v biochemických reakcích.

Teprve široce rozvinutá praxe anaerobních postupů pro čištění odpadních vod, která se jako dobře fungující technologie rozšířila od první čtvrtiny XX. století, přinesla s sebou termín „bioplyn“. I když v technické praxi byla většinou až do šedesátých či sedmdesátých let pro název tohoto plynu aplikována jiná synonyma buď „kalový plyn“, anebo „čistírenský plyn“. V Německu, kde byly v technologických měřítcích široce aplikovány anaerobní čistící procesy je „Klärgas“ dodnes běžný název tohoto plynu. K „čistírenským“ plynům můžeme přiřadit i název „bahenní plyn“, který ve většině případů vyhoví podmínkám zařazení mezi bioplyny. Plyny vznikající v anaerobních prostředích hlubších partiích rybníků, slatin a močálů jsou svým vysokým obsahem biologicky vytvořeného methanu právem chápány jako bioplyny. Naproti tomu mezi bioplyny nemůže být řazen plyn unikající z bahenních „sopek“ na rašeliništi Soos u Mariánských Lázní, neboť tento vysokoprocentní oxid uhličitý se zde objevuje jako plyn vulkanického původu.

Můžeme tedy shrnout, že souhrnný termín „bioplyn“ přiřadila současná technická praxe výlučně pro plynný produkt anaerobní methanové fermentace organických látek uváděné též pod pojmy anaerobní digesce, biomethanizace, biogasifikace anebo vyhnívání (u čistírenských kalů). Názvem „bioplyn“ je obecně míněna plynná směs methanu a oxidu uhličitého.

V plynném produktu dobře prosperujících methanogenních mikroorganismů představuje suma CH4 a CO2 hodnoty velmi blízké 100 % obj., vždy s výraznou převahou obsahu methanu. Protože se však v technické praxi nemusíme vždy potkat s takovýmto „ideálním“ bioplynem je zde ještě celá škála dalších plynů, které může bioplyn obsahovat. Mohou to být zbytky vzdušných plynů (N2, O2, Ar), neúplně spotřebované produkty acidogeneze (H2, přebytek CO2) anebo další minoritní a stopové příměsi z předcházejících anebo simultánních reakcí organické hmoty (H2S, N2O, HCN, uhlovodíky i jejich deriváty většinou kyslíkaté i sirné).

Zvláštní kapitolu mezi bioplyny představují plyny tvořící se samovolně ve skládkách odpadů, které obsahují biologicky rozložitelné komponenty. I když jde principálně o zcela stejné procesy, jako u reaktorové biomethanizace, bývá složení skládkových plynů mnohem proměnlivější.

Skládkový plyn je termín, který se někdy používá pro veškeré plyny, které lze odsát či navzorkovat z tělesa skládky odpadů bez ohledu na to, zda obsahuje třeba i jen 1 % obj. methanu a nebo i 10 % obj. kyslíku. Kvalitní skládkový plyn se však svým složením velmi blíží k reaktorovým bioplynům, především nízkými obsahy dusíku a velmi nízkými až nulovými obsahy kyslíku při majoritním zastoupení pouze methanu a oxidu uhličitého.

Anglosaská literatura v oborech plynárenství, ochrany ovzduší, skládek a odpadového hospodářství vytvořila pro skládkový plyn dnes již široce používanou zkratku LFG = Landfill Gas (skládkový plyn), která vznikla podle jiných „plynárenských“ vzorů LNG = Liquid Natural Gas (kapalný zemní plyn), LPG = Liquid Propane Gas nebo též Liquid Petroleum Gas (propan-butan), SNG = Substitute Natural Gas (náhradní zemní plyn), CNG = Compressed Natural Gas (stlačený zemní plyn), CBM = Coal Bed Methane (zemní plyn z uhelných slojí (karbonský)).

Zdroje bioplynu

Bioplyn je produkovaný zejména v:

  • přirozených prostředích, jako jsou mokřady, sedimenty, trávící ústrojí (zejména u přežvýkavců),
  • zemědělských prostředích, jako jsou rýžová pole, uskladnění hnoje a kejdy,
  • odpadovém hospodářství na skládkách odpadů (zde je označovaný jako skládkový plyn), na anaerobních čistírnách odpadních vod (ČOV), v bioplynových stanicích.

Použití bioplynu

Bioplyn z bioplynových stanic, ČOV a některých skládek je používán:

  • k výrobě tepla,
  • k výrobě tepla a elektřiny (kogenerace) - toto je nejčastější případ,
  • k výrobě tepla, elektřiny a chladu (trigenerace) - trigenerace je využívána jen výjimečně.
  • k pohonu dopravních prostředků (automobily, autobusy, zemědělská technika, vlaky)

Pro pohon motorových vozidel se používá bioplyn očištěný, někdy nazývaný také biometan. Je zbaven nevhodných složek; složení metanu tím v celkovém objemu naopak narůstá. Biometan je svým složením identický se zemním plynem distribuovaným jako CNG. Rozdíl je pouze ve způsobu vzniku. Vozidla vybavená k provozu na CNG díky tomu mohou automaticky tankovat i bioplyn.

Výroba elektřiny z bioplynu

Bioplynové stanice jsou moderní a ekologická zařízení, která se běžně provozují v ČR i ve světě. Zpracovávají širokou škálu materiálů nebo odpadů organického původu prostřednictvím procesu anaerobní digesce bez přístupu vzduchu v uzavřených reaktorech. Výsledkem procesu je bioplyn, který je zatím nejčastěji využíván k výrobě elektřiny a tepla, a dále digestát, který lze použít jako kvalitní hnojivo (obdoba kompostu).

Statistika výroby bioplynu v EU dokládá rostoucí význam tohoto oboru např. z hlediska výroby obnovitelné energie. V roce 2006 bylo v rámci zemí EU z bioplynu, kalového plynu a skládkového plynu vyrobeno celkem 17,3 TWh elektrické energie (tedy 17,3 miliard kWh). Porovnání s rokem 2005 přitom ukazuje meziroční nárůst výroby elektřiny o takřka 29 % (celkem 13,4 TWh v roce 2005). Pro představu: množství elektrické energie, vyrobené z bioplynu v celé Evropě, převyšuje o 44 % výrobu elektrické energie české jaderné elektrárny Temelín (12,02 TWh v roce 2006).

Bioplynové stanice zpracovávají mimo vedlejších zemědělských produktů i průmyslové a komunální bioodpady. Bioplynové stanice mohou být zemědělské, kde bývá nejčastěji provozovatelem větší zemědělský podnik, nebo stanice komunální a průmyslové související s čistírnami odpadních vod, kde bývá provozovatelem např. město či průmyslový podnik. Do kategorie bioplynových stanic se ještě řadí skládkový plyn, který je řízeně produkován a jímán ze skládek odpadů.

Klady a zápory bioplynových stanic

Provoz bioplynových stanic s sebou může přinést i některá negativa. Konkrétní problémy, ke kterým může dojít, jsou však do velké míry předvídatelné a lze se jim vyhnout precizním plánováním, volbou vhodného technologického postupu a včasnou diskusí s místními obyvateli.

K nejčastěji zmiňovaným problémům patří obtěžování obydlených lokalit zápachem, čemuž je možné předejít vhodným umístěním bioplynové stanice v dostatečném odstupu od zastavěných ploch. Dalším možným negativem je zvýšená hustota dopravy, která je daná nutností dopravování biomasy do stanice. Pokud je však bioplynová stanice správně navržena a provozována, nezapáchá a nezpůsobuje svému okolí žádné problémy. Přínosy bioplynových stanic ve většině případů převáží jejich případná negativa. Energie získávaná spalováním bioplynu pochází z obnovitelného zdroje, čímž se snižuje naše závislost na omezeně dostupných fosilních palivech. Díky zpracování biomasy v bioplynových stanicích může být účelně zužitkováno velké množství odpadu, který by jinak neznamenal žádný přínos. Výroba bioplynu navíc neprodukuje vlastní odpad, protože zbylou hmotu lze úspěšně využít jako hnojivo.

Provozování bioplynových stanic také přispívá k podpoře zemědělství a efektivního hospodaření ve venkovských oblastech. Bioplynová stanice přináší nové pracovní příležitosti, vede ke snižování objemu skleníkových plynů a může výhodně zásobovat teplem domy či podniky v okolí. Spalováním bioplynu se navíc do ovzduší uvolňují jen nízké emise škodlivých látek. Výroba bioplynu je tedy ekologická i ekonomická zároveň, a proto pokud hovoříme o obnovitelných zdrojích energie, rozhodně bychom neměli na bioplyn zapomínat.

Příklady:

  • Ústřední čistírna odpadních vod v Praze (ÚČOV Praha), která využívá bioplyn z vyhnívacích nádrží k pohonu speciálních dieselelektrických agregátů. Vyrobenou elektřinou pokrývá čistička zhruba 50 % své spotřeby elektrické energie.
  • AGRO Jesenice – bioplynová stanice – téma naší exkurze

V AGRO Jesenice provozují tři bioplynové stanice o celkovém výkonu 2,4 MW. My navštívíme jednu z nich, která má výkon 0,9 MW.

Ročně vyrobí v AGRO Jesenice 20 mil. kWh elektrické energie.

Bioplynky zpracovávají hlavně odpady živočišné výroby – kejdu a hnůj doplněný silážní kukuřicí.

Vlastní průběh exkurze:

Zahájení – zasedačka

  • Úvod – představení objektu a školení o bezpečnosti na exkurzi a v prostorách AGRO Jesenice
  • Seznámení s historií a současností bioplynky
  • Seznámení s použitými technologiemi a stručný výklad o fungování bioplynových stanic a jejich energetickém využití
  • Diskuse a zapojení žáků do debaty

Vlastní prohlídka – bioplynová stanice, zemědělský provoz – živočišná výroba

Závěr

  • Krátké shrnutí exkurze
  • Rozdání pracovních listů a vysvětlení úkolů
  • Debata – diskuse – otázky odpovědi
  • Ukončení exkurze a přesun na autobus


Použité prameny:


Soubory

Počet stažení: