ANEXA 2

UNIVERSITATEA POLITEHNICA DIN BUCURETIFACULTATEA ENERGETICAPROGRAM DE MASTER MS7OBINEREA BIOGAZULUI N STAIILE DE EPURARE Masterand:BUZOI BIANCA anul .II.Conductor tiinific: S.l. Dr. Ing. Elena Elisabeta ManeaSesiunea de Comunicri tiinifice Studeneti, Proiect POSDRU ID136776Noiembrie 2014

CUPRINS:

1. Introducere

2. Importana temei de cercetare. Descrierea stadiului actual al cercetarii 3. Obiective4. Rezultate obinute. Discuii.5. Concluzii 6. Bibliografie1. Introducere Biogazul este este termenul folosit pentru amestecul de gaze (metan, hidrogen i bioxid de carbon etc.) de origine biogen care iau natere prin procesele de fermentaie sau gazeificare a diferite substane organice. Aceste gaze servind prin ardere ca surs energetic (energie biogen)[ 23 ].

Energia obinut din acest lan, biomasbiogazcurent electric i agent termic, se numete energie regenerabil, pe urmtorul considerent: dioxidul de carbon eliminat n atmosfer la arderea biogazului, reprezint o cantitate cel mult egal cu cu cantitatea asimilat de plantele sau nutreurile consumate de animale, n perioada lor vegetal. n ideea protocolului de la Kyoto, aceasta reprezint un circuit nchis de dioxid de carbon, spre deosebire de carburanii fosili (gaz metan, crbune, iei) la arderea crora se degaj dioxid de carbon care a fost asimilat cu multe mii de ani n urm[ 23 ].

Biogazul cunoscut ca i combustibil bio sau biomas se obine prin extragerea oxigenului din ntreaga sa mas.

Fermentarea deeurilor produce biogaz care conine n dioxid de carbon i gaz metan.

Biogazul se obine prin eliminarea oxigenului din ntreaga masa a deeurilor el coninnd n principal hidrogen, monoxid de carbon, azot i gaz metan.Metanul, monoxidul de carbon i hidrogenul pot fi oxidate obinndu-se astfel biogazul.

Producia i utilizarea de biogaz deschide noi domenii de activitate . Potenialul biomasei din agricultur i nu numai este nca n mare parte neexploatat, dei acest sector are un mare potenial de cretere i este de ateptat s se dezvolte puternic n urmatorii ani [ 18 ].Piaa de biogaz n Romnia este una din cele mai puin dezvoltate din Europa . Prima staie de producere a energiei regenerabile n cogenerare, din biogaz, a fost inaugurat n iulie 2013 la Filipinetii de Padure n judeul Prahova. Energia este produs n aceast staie folosindu-se de resturi organice i porumb. Agentul termic produs (anual aproximativ 8.500 MW/h energie electric) este transformat n abur i este furnizat unei fabrici de mezeluri din apropierea staiei [14 ] .

2. Importana temei de cercetare. Descrierea stadiului actual al cercetariiDigestia anaerob a nmolului de canalizare a fost aplicat la staiile de epurare a apelor uzate de zeci de ani. Este o tehnologie binecunoscut, eficient i durabil a mediului, ce permite producerea de energie sub form de cldur, electricitate i / sau de combustibil pentru vehicule, precum i stabilizarea i reducerea volumului de nmol. n Finlanda, aproximativ un milion de tone de nmoluri de epurare sunt produse anual, cu digestia anaerob la 35-38 C , cea mai mare parte in reactoare-cistern din oel sau beton agitate continuu. n anul 2006, cele 15 digestoare au produs 23,5 milioane m de biogaz, din care 20.3 milioane m fost utilizate ca energie (electricitate 28 GW h; cldur 79 GW h; energie mecanic 1,9 GW h). Cel mai adesea nmolurile de epurare sunt digerate singure, dei co-digestia cu alte substraturi ar putea fi benefic n ceea ce privete creterea produciei de biogaz i creterea veniturilor prin taxe de poart[ 13 ].

Co-digestia anaerob este raportata a oferi o serie de avantaje asupra digestiei diferitelor materiale , cum ar fi creterea eficienei costurilor (o instalaie pentru mai multe materiale), degradarea sporit a materialelor tratate datorit efectelor sinergice, optim umiditate i nutrient a coninutul i de diluare a compuilor inhibitive, cum ar fi amoniacul sau produsele de degradare a lipidelor, precum i creterea produciei de biogaz [ 8 ]. Poate produce, de asemenea, noi metode de rspndire a bolilor i, astfel, pentru a reduce la minimum opiunile de reutilizare a materialului tratat, este nevoie de consideraie i o planificare atent. Co-digestia anaerob a nmolului de canalizare, de exemplu, fracia organic de surse sortate a deeurilor urbane solide [ 6 ; 11 ], deeurile produse de patiserie [ 7 ], deeuri municipale solide [ 12 ], nmoluri din industria celulozei i hrtiei i producia de enzime [ 5 ] au fost studiate mai devreme.

Nmolurile de epurare tipice cuprind nmol primar separat din apele uzate n timpul pre-decantarii i nmol biologic n exces din sistemul de nmol activ. Caracteristicile nmolurilor de epurare difer oarecum n diferite ri i domenii de exemplu, ca urmare a consumului de ap i industriei locale. Coninutul total solid (TS) este de obicei sczut i volumul de nmol mai mare dect dac o parte din ap este ndeprtat nainte de

tratarea nmolului. Stabilizare biologic a nmolului are drept scop degradarea volatilelor solide (VS), coninutul organic al nmolului, i scderea ulterioar a volumului de nmol. Mai mult dect att, coninutul de azot i de fosfor sunt importante, n special atunci cnd nmolul stabilizat este reutilizat ca ngrmnt sau ca ameliorator de sol. Nmolurile de epurare contin materiale uor biodegradabile i potenialul su de producie de metan tipic este de aproximativ 300-400 m / tVSadded [ 5 ].

Materialele bogate in lipide sunt cunoscute a avea un ridicat potenial de producie de metan, dar produsele lor de degradare, acizi grai cu caten lung (LCFA), ar putea fi grav inhibite de metanogenez. Inhibarea a fost mult timp considerat ireversibil, dar n ultimul timp s-a dovedit reversibil [ 1 ;2; 3; 9; ], cu un consum tot mai mare de acetat i de butirat se indic recuperarea [ 3 ]. Mai mult dect att, atunci cnd se produce digestia materialelor bogate in lipide se observa o faz de laten ntre LCFA i producia de metan [ 11 ]. Bacterii acetogenice capabile degradrii LCFA s-au dovedit a crete n timpul fazei de laten [ 11 ].Nmolul colector de grsimi cuprinde materiale grase separate din apele uzate de exemplu, restaurante i buctrii instituionale. Anterior, acesta a fost n principal depozitat, dar din cauza legislaiei stricte de mediu, cum ar fi Directiva Uniunii Europene privind depozitarea deeurilor biodegradabile (31/1991 / UE), acest lucru nu mai este permis. n ciuda faptului c un subprodus de origine animal (SOA), atunci cnd este produs n centralele de prelucrare a carnii, aceasta nu este inclus n regulamentul ABP a UE (1774/2002 / UE) din cauza trecerii prin sita de 6 mm din cadrul instalaiei. Compostare poate fi aplicat nmolului colector de grsimi, dar coninutul su ridicat de umiditate il face nepotrivit punct de vedere tehnic. Digestia anaerob ofer o opiune mai bun, deoarece este capabil n a trata materiale umede. Digestia de nmol colector de grsimi n sine nu este posibil din cauz sumei relativ mici de produse i risc ridicat de inhibare LCFA. Astfel, co-digestia cu nmolurile de epurare ofer cea mai atractiv posibilitatea. Davidsson i colab. (2008) a studiat aceast opiune cu nmol colector de grsimi de la restaurante i buctrii instituionale (producie de metan potenial 845-928 m / tVSadded), dar se pare ca nimeni nu a reuit digerarea nmolului colector de grsimi concentrat de tip SOA din plantele de prelucrare a crnii.

n acest studiu, fezabilitatea anaerob de co-digestie a nmolului de canalizare i a nmolurilor colectoare de grsimi dintr-o instalaie de prelucrare a crnii a fost investigat la 35 C. Parametrii de funcionare au fost alei n funcie de o WWTP mijlocii municipal finlandez i o instalaie de prelucrare a crnii specializat n tierea crnii i pregtirea produselor din carne i mezeluri. n experimentele de lot, potenialele de producie de metan ale celor dou materiale au fost determinate separat i, de asemenea, ca diferite amestecuri. Ulterior, performana n procesul de co-digestie a nmolului de canalizare i a nmolurilor colectoare de grsimi n raporturi de alimentare diferite, a fost determinat n experimentele reactorului. Rezultatele au fost comparate cu cele obinute de la un singur reactor de tratare a nmolurilor de epurare (martor)[ 13 ].

Cantitatea de ap uzat i colectat prin reelele de canalizarea din Romnia este in continua cretere ,astfel cantitatea de ap epurata crete , determinnd i creterea cantitailor de namol procesate i implicit creterea consumului energetic specific proceselor de tratare a apelor uzate i a namolului de epurare .

n urmatorii ani,conform Regulamentelor Europene se vor naspri condiiile de eliminare i depozitare a deeurilor.Namolurile rezultate n urma procesului de epurare sunt clasificate ca i deseuri nepericuloase , admise la depozitare .

Tratarea necorespunztoare a namolurilor n spaiile de epurare poate duce la respingerea acestora din depozitele autorizate de deeuri .Principalul scop al tratarii este acela de a reduce coninutul de ap din namol , diminund astfel costurile cu transportul i depozitarea/ valorificarea ulterioara . In al doilea rand este necesar reducerea/ eliminarea riscului infectrii solului i a apelor freatice cu poluani organici , virui i ageni patogeni.Tratarea namoului are ca principal obiectiv descompunerea materiei organice n urma proceselor de natur biochimic. Procesele biologice care intervin n timpul descompunerii materiei organice sunt de dou categorii :

Procese aerobe, n cadrul crora se produce combinarea materiei organice cu oxigenul (oxidarea), cu producere de caldur.

Procese anaerobe, caracterizate prin dezintegrarea oxigenului (reducia) cu consum de caldur.

Co-digestia

Co-digestia este digestia simultan a unui amestec omogen de dou sau mai multe substraturi. Situaia cea mai des ntalnita este atunci cnd o cantitate mare dintr-un substrat de baz principal (de exemplu, gunoi de grajd sau nmol de epurare) se amestec i se diger mpreun cu cantiti mici dintr-un singur, sau o varietate de substraturi suplimentare. Expresia ''co-digestie'' este aplicat n mod independent cu raportul dintre substraturile respective utilizate simultan.

Pn foarte recent digestia anaerob (DA) a fost un singur substrat, tratament cu scop unic. De exemplu, gunoiul de grajd a fost digerat pentru producerea de energie; nmolurile de epurare au fost anaerob stabilizate i apele uzate industrial au fost pretratate nainte de final ntr-o instalaie de tratare a apelor uzate. Astzi, limitele i posibilitile digestiei anaerobe sunt mai bine cunoscute i, prin urmare, co-digestia a devenit o tehnologie standard [ 15 ].

Exist doi conductori majori ce au contribuit la promovarea co-digestiei:

1. Digestoarele din staiile de epurare a apelor uzate sunt de obicei supradimensionate. Adugarea de co-substraturi ajut la producerea de mai mult gaz i energie electric la un cost marginal suplimentar. Energia electric produs n plus permite a acoperi nevoile energetice ale tratarii apei reziduale la un cost rezonabil.

2. Producia de biogaz din gunoiul de grajd agricol singur (ce are un randament de gaz relativ sczut ) nu este din punct de vedere economic viabil la preurile curente ale petrolului. Adugarea de co-substraturi cu un potenial ridicat de metan crete nu numai randamente de gaze, dar mai presus de toate crete veniturile prin taxe de basculare[ 15 ].

3. ObiectiveCantitaile de deeuri organice pretabile biogazului, au crescut continuu n ultimii 10 ani, paralel cu creterea produciei / consumului i cu precaritatea metodelor existente de tratare.

Producia i utilizarea de biogaz deschide noi domenii de activitate. Potenialul biomasei din agricultur este nc n mare parte neexploatat, dei acest sector are cel mai mare potenial de cretere i este de ateptat s se dezvolte puternic n urmtorii ani.

mbuntirea situaiei actuale contribuie la dezvoltarea unei piee durabile pentru biogaz.

Utilizarea namolului n agricultur presupune tratarea acestuia iar metoda cea mai

preferat este fermentarea anaerob. Acest proces nu doar strabilizeaz gazul

reducndu-i mirosul i elemenetele patogene ci se produce i biogazul ce poate fi utilizat ca i surs de caldur i energie n cadrul staiei de epurare, reducndu-se astfel cererea de energie pentru staia de epurare.

n Romnia , staiile de epurare muncipale sunt prevzute cu tancuri de fermentare anaerob ,dar puine folosesc eficient biogazul , multe dintre acestea aflandu-se ntr-o stare precar de funcionare.

Sursele regenerabile de energie pot contribui la satisfacerea nevoilor curente de ncalzire n anumite zone (rurale) defavorizate. Pentru valorificarea potenialului economic al surselor regenerabile de energie, n condiii concurentiale ale pieei de energie, este necesar adoptarea i punerea n practic a unor politici, instrumente i resurse specifice.

Utilizarea surselor de energie regenerabile au un impact neglijabil asupra mediului ambiant, ele ne emitnd gaze cu efect de ser. Chiar daca prin ardere, biomasa elimin o cantitate de CO2, aceast cantitatea este absorbit de aceasta pe durata creterii sale, bilanul fiind nul. n acelasi timp aceste tehnologii nu produc deeuri periculoase, spre deosebire de instalaiile nucleare.

4. Rezultate i discuii

Identificarea potenialelor surse de materie organic ce pot fi introduse n procesul de stabilizare anaerob.

Biogazul este produs n diferite sectoare n care sunt disponibile substraturi organice. Principalele sectoare i substraturile lor sunt :

1) Deeuri organice agricole :

a) Reziduuri zootehnice gunoi de grajd , dejectii lichide

b) Reziduuri din culturile vegetale culturi energetice, reziduuri de producie

2) Deeuri organice din industria alimentar :

a) Pete i carne

b) Conserve

c) Uleiuri i grasimi

d) Morrit i panificaie

e) Zahr i zaharoase

3) Deeuri organice provenite din agro-industrii :

a) Industria celulozei i a hrtiei

b) Producerea bauturilor acloolice i rcoritoare

c) Procesarea laptelui

4) Deeuri biologice

a) Fracia organic a deeurilor municipale

b) Deeuri de la restaurante i hoteluri

5) Namoluri reziduale din staiile municipale de epurare a apelor 6) Deeuri din industria biodiselului. 1.Deeurile origanice agricole

Deeurile agricole reprezint principalele surse poteniale de substrat pentru producerea de biogaz .

O consecin important a creterii animalelor este reprezentat de producerea unor cantiti nsemnate de dejecii sau reziduuri organice. n general, aceste reziduuri organice din zootehnie sunt valorificate, n special, ca surs important de materie organic i elemente minerale pentru solurile agricole. De altfel, n literatura de specialitate, ele sunt numite adesea ngrasaminte organice.a) Reziduuri zootehnice

Cantitatea de dejecii produs de un animal depinde de mai muli factori , de asemenea i caracteristicile acestora. Deeurile de origine animal, care nu prezint riscuri deosebite, pot fi supuse prelucrrii industriale i producerii de fainuri de carne, de oase, de snge sau fainuri mixte, prin diferite tratamente termice.

n fermele mari de tip intensive, n care exist staii de biogaz, anumite deeuri pot fi supuse fermentrii metanice, n asociere cu alte deeuri vegetale, rezultand biogaz i namol fermentat, lipsit de riscuri infectioase i parazitare[25]. Gunoi de grajd

Reprezint un amestec de aternut(paie, coceni, rumegu, frunze etc.), dejecii i urin, acestea din urm n cantitate mare comparativ cu puterea absorbant a aternutului, diferent pan la cantitatea emis fiind colectat n fosa de purin. Gunoiul de grajd provenit de la cai i oi este mai bogat n elemente nutritive dect cel de la bovine sau porcine, compoziia acestuia depinznd de calitatea asternutului, de cantitatea i calitatea hranei consumate, precum i de particularitile digestiv metabolice ale animalelor considerate. Gunoiul de grajd este un ngramnt organic complet, coninnd toate elementele nutritive necesare plantei: N, P, K, Ca, Mg, B, Mn, Zn, Cu, etc[25].Gunoiul de grajd mai prezint importan pentru aciunea multilateral pe care o are asupra nsuirilor fizico-chimice ale solului prin ridicarea strii generale de fertilitate. El mrete permeabilitatea pentru apa i aer, contribuie la creterea coninutului n humus, sporete capacitatea de tamponare i puterea de reinere a substanelor nutritive. De asemenea, mbogete solul cu microorganisme folositoare i mrete cantitatea de bioxid de carbon din sol care ajut la solubilizarea substanelor nutritive[25].

Dejecii lichide

Dejeciile semifluide i fluide sunt colectate de la bateriile de cretere a pasrilor, din fosele adposturilor. Au un coninut de subtan uscat de maximum 15% i sunt bogate n fosfor. Pentru a fi utilizate trebuie s fie libere de corpuri solide i omogenizate nainte i n timpul administrarii. Administrate in timpul vegetaiei, au o aciune rapid, elementele minerale putnd fi disponibile imediat pentru plante, cu efecte deosebit de favorabile asupra creterii i dezvoltrii acestora.

Tipul de dejeciiConinut de substan uscat (%)Substanta organic (% subst. Uscat)Volum biogaz (m/t substan organic )

Dejecii lichide bovine6-1168 85200 260

Dejecii solide bovine11-2565 85200 300

Dejecii lichide porcine2,5 9,760 85260 450

Dejecii solide porcine20-2575 90450

Dejecii lichide psri10-2975 77200 - 400

Dejecii solide psri32 32,570 80400

Dejecii solide ovine25 3080240 - 500

Tabel 1 . Coninutul de substan uscat , substan organic uscat i volum de biogaz (m/t substan organic) n zootehnie[25]. Sunt prezentate estimativ cantitaile de biogaz ce se pot produce prin fermentarea anaerob a diferitelor tipuri de materiale organice provenite din zootehnie. Materie primBiogaz obtenabil din substan uscat organic , n l /kg

Limite de variaieValoare medie

Dejecii de porcine300...550445

Dejecii de bovine90...310200

Gunoi de psri310...620465

Dejecii de cal200...300250

Dejecii de oi90....310200

Gunoi de grajd175...280225

Table 2 . Biogazul obinut din substan organic uscat L / kg n zootehnie[25] .

Proveniena materiei primeU.M.ncrtur organic, n CBO5

Apa reziudal de la porci (evacuare hidraulic cu spalari zilnice )Mg/dm3000-4000

Apa rezidual de la porci ( evacuare pe pern de apa )Mg/dm4000-6000

Nmol decantat din ape reziduale de la porciMg/dm10000-12000

Dejecii porcMg/dm30000-35000

Ape reziduale de la bovineMg/dm3000-4000

Nmol decantat din ape reziduale bovineMg/dm9000-11000

Ape reziduale de la psriMg/dm2500-3500

Table 3 . ncrctur organic din ape reziduale, n CBO5 n zootehnie[25] .

b) Reziduuri din culturile vegetale

culturi energetice i reziduuri de producie

Pentru producerea biogazului pot fi utilizate urmtoarele vegetale : paie de gru, orz, ovz, secar, rapi ; lujeri de cartofi, soia, fasole, roii, mac ; cocenii de porumb , frunze de sfecl de zahr sau sfecl furajer , de floarea soarelui , iarb verde sau uscat, lucern verde sau uscat , buruieni diferite uscate sau verzi etc.

Tipul de materiale de origine vegetalConinut de substan uscat (%)Substan organic (% subst.uscat)Volum biogaz (m/t subst. organic )

Siloz de porumb3486350-390

Siloz de ierburi26-8267-98300-500

Fn86-9383-93500

Trifoi2080300-500

Paie85-9085-89180-600

Coceni de porumb8672300-700

Rebuturi distilatie (mere)2,0 3,794-95330

Melasa8095300

Zer4,3 6,580-92330

Rebuturi vegetale5-2076-90350

Tabel 4 . Coninutul de substan uscat , substan organic uscat i volumul de biogaz (m/t subst. organic ) n industria agricol. Sunt prezentate estimativ cantitaile de biogaz ce se pot produce prin fermentarea anaerob a diferitelor tipuri de materiale organice provenite din agricultur sau din industria de procesare a produselor agricole[25].2. Deeuri organice din industria alimentar :

Resursele de materii prime provenite din indstria alimentar sunt extreme de diverse fiindc rezult din diferite tehnlogii de alimentare sau chiar din anumite faze tehnologice .n continuare vor fi prezentate principalele surse de materii prime pentru prelucrarea biogazului .

a. Pete i carne

Industria petelui : apele reziduale din aceasta industrie au o ncrcare organic exprimat n CBO5 foarte mare . Aceste ape pot constitui ca atare o materie prim buna pentru producerea biogazului,putandu-se conta pe o producie de biogaz de 10-12 m de biogaz pentru fiecare metru cub de ap prelucrat ; n schimb , apele reziduale provenite de la fermele piscicole au ncrcri mai mici care se situeaz sub baremul economic (energetic) de prelucrare n biogas[25] .

Industria crnii : materia prim pentru obinerea biogazului rezulta n primul rand din activitatea de abatorizare prin sngele nevalorificat ca atare sau n alte preparate , prin coninutul stomacal al animalelor sacrificate , apoi prin alte secii, prin deeurile grase ,de la preparatele din carne , eviscerrile de la abatoarele de psri , prelucrarea intestinelor .Se estimeaz c de la fermentarea metanogena a deeurilor care rezult de la sacrificarea i prelucrarea carnii provenite de la un cap de animal se pot obine :

0,8m biogaz de la un porc de 65 kg

2,4m biogaz de la o vit de 300 kg

0,05m biogaz de la o gin medie

Pentru ca obinerea de biogaz sa fie ct mai eficient este indicat ca deeurile de abator de la prelucrarea crnii sa fie recoltate separate de apele de splare , cu care nu trebuie s se amestece . n acest fel pentru fermentaia metanogen se va dispune de material concentrat sub raportul potenialului , iar apele reziudale nu vor mai avea o ncarcare att de mare , fiind mai uor de epurat[25] .

b. Conserve

Apele provenite din aceast industrie sunt , n general , puin ncarcate organic (CBO5) . Ele nu prezint, deci, interes din punctul de vedere al obinerii biogazului .

c. Uleiuri i grasimi

Dei foarte poluante , apele reziduale de la fabricarea uleiului nu sunt utilizate curent la producerea biogazului . Cea mai mare ncarcare organic (62,000 mg/dm) o au apele de la scindarea Soapstock-ului ,adic a sapunurilor rezultate de la neutralizarea uleiului cu hidroxid de sodiu . Scindarea, n vederea obinerii acizilor grai , se face cu ajutorul acidului sulfuric i, n consecin , apele rezultate vor fi bogate n sulfat de sodiu ori vor avea o concentraie ridicat de sulfai care au o aciune inhibitoare asupra bacteriilor metanogene ,deci aceste nu se pot dezvolta[19].

d. Morarit i panificaie

Ape ncarcate cu substan organic ,n cea mai mare parte acestea fiind sub forma de dextrin, zahruri, rini, acizi organici, i n mic msur , suspensii reprezentate de resturi de drojdii[19].

e. Zahr i zaharoase

O situaie similara cu cea a industriei panificaiei . Dac din apele reziduale provenite din circuitul de transport-spalare sfecl , ncrcturile de CBO5 sunt de ordin 200-650 mg/dm , apele care se scurg din cmpurile de depozitare a nmolului de la purificarea zemurilor au 16-20.000 mg dm , iar cele de pe platformele de depozitare a borhotului cca 10.000 mg/dm . n situaia n care este organizat colectarea separat a acestor scurgeri trebuie tinut seama de faptul c apele reziduale provenite de la prelucrarea sfeclei de zahar sunt relativ srace n azot. Acest lucru se poate corecta fie prin combinarea acestor ape cu altele care conin mai mult azot , fie introducnd nutrieni cu azot n alimentarea zilnic a fermentatorului instalaiei de biogas [19] .

3. Deeuri organice provenite din agro-industrii :

a. Industria celulozei i a hrtiei

b. Producerea buturilor acloolice i rcoritoare

Un studiu de caz , efectuat la fabrica de bere din Grivita , a aratat c efluentul total al apelor uzate nu reprezint ncrcri exagerat de mari fiind 1500-1600 mg/dmCBO5. Exist nsa secii din care rezult ape mai ncarcate: fierberea 2604 mg/dm, fermentaia I i II 2200 mg/dm. Acestea ar putea fi colectate separat i prelucrate prin fermentaie metanogen dei n literatura de specialitate , acest demers este destul de rar . Fabricarea malui nu genereaz ape cu ncrcri care s justifice fermentaia metanogen ( 600-900 mg/dmCBO5)[25].

Deeurile din industria vinului sunt n principal,dou : tescovina, de la presrarea strugurilor i drojdia de vin , depus n recipienii n care are loc fermentarea alcoolic a vinului.

c. Procesarea laptelui

Deeurile din industria laptelui conin componente caracteristice ale laptelui adic protenie , glucide ( lactoz) lipide . Acestea apar sub form relativ diluat n efluentul total uzat al fabricilor sau apar n diferite faze de fabricare din care pot fi dirijate direct spre producia de biogaz. Astfe,de exemplu, zerul rezultat de la fabricarea brnzeturilor , are un potenial metanogen ridicat . Un litru de zer dulce , dac nu este valorificat ca atare , poate produce prin fermentare metanogen 22-23 l de biogaz . O fabric care prelucreaz brnzeturi 20.000 litri de lapte , din care recupereaz aproxiativ 15.000 l zer , poate prduce 330-345 m biogaz din acest zer. La fabricarea brnzeturilor rezult i deeuri tehnologice. De exemplu de la brnzeturile fermentate sau de la cacaval rezult sfrmaturi de la curaarea periodica a acestora n cursul fermentarii , pierderile de apa de la oprirea cacavalurilor etc. , toate acestea putnd fi adaugate la zerul supus fermentrii mrind prin aceasta producia de biogas[19].

Proveniena materiei primeU.M.ncrctur organic, n CBO5

Fabrici oreneti de prelucrare a lapteluiMg/dm800-1000

Fabrici de brnzeturiMg/dm3000-4000

Fabrici de lapte i untMg/dm1000-1200

Carne ( abatorizare)Mg/dm5000-6000

Carne ( abatorizare i preparate din carne )Mg/dm1500-2000

Secii de prelucrare a peteluiMg/dm14000-15000

Fabrici de ulei comestibilMg/dm1800-2200

Fabrici de zahrMg/dm4000-5000

Fabrici de conserve legumeMg/dm600-700

Fabrici de conserve fructeMg/dm700-800

Fabrici de bere i malMg/dm800-1200

Industria vinuluiMg/dm8000-10000

Table 5 . ncctur organic din apele reziduale , n CBO5 n industria alimentar[25]. 4. Deeuri biologice

a. Fracia organic a deeurilor municipale

b. Deeuri de la restaurante i hoteluri

Aezrile umane se trateaz din punctul de vedere al apelor reziduale , care sunt purtatoare ale potenialului metanogen al aezrii.

Apele uzate oreneti nu trebuie s aib o ncarcare organic mai mare de 300 mg/dm CBO5 m n condiiile n care se respect actele normative

5. Nmoluri reziduale din staiile municipale de epurare a apelor

Procesele de prelucrare a nmolurilor sunt multiple i variate , n funcie de proveniena i de caracteristicile lor, dar i n funcie de modul de evacuare. Principalii compui rezultai n urma tratrii apei uzate : uleiuri i grasimi , nutrieni- azot i fosfor[25] .

6. Deeuri din industria biodiselului.

Spalarea cu ap a biodiselului pentru ndepartarea alcalinitaii i a urmelor de glicerin este o operaie care poate crea probleme datorit formrii emisiilor.

Procesul biologic de digestie anaerob (Fig 1.)Producerea biogazului prin digestie anaerob (AD) este considerat a fi tratamentul optim n cazul gunoiului animal, precum i n acela al unei largi varietai de deeuri organice pretabile acestui scop, deoarece astfel respectivele substraturi sunt transformate n energie regenerabil i n ngraamant organic pentru agricultur[ 13 ].

Digestia anaerob (AD) este un proces biologic complex, prin intermediul cruia, n absena oxigenului, substana organic este transformat n biogaz (sau gaz biologic), constituit n principal din metan i anhidrid carbonic. Procentul de metan din biogaz variaz n funcie de tipul de substan organic digerat i de condiiile de proces, de la un minim de circa 50% pn la 80% [ 13 ].

n prezent, cea mai important aplicaie a proceselor AD o reprezint producerea de biogaz n instalaii speciale, prin procesarea substraturilor provenite din agricultur, precum gunoiul animal, reziduurile vegetale, culturile energetice sau deeurile organice rezultate din activitaile agro-industriale i din industria alimentar. Conform Ageniei Internaionale pentru Energie (IEA), un numar de cteva mii de fabrici agricole care utilizeaz procesul AD sunt funcionale in Europa i n America de Nord. Multe dintre acestea sunt reprezentate de instalaii avansate din punct de vedere tehnologic, construite la scara mare, numarul lor cunoscnd o cretere considerabil n ultimii ani[13].

Se estimeaz c la nivel european exist un potenial considerabil pentru creterea produciei actuale de biogaz, pe baza activitailor din domeniul zootehnic. Dup largirea UE, noile tri membre ale Europei de Est trebuie, de asemenea, s utilizeze aceste tehnologii i s beneficieze de pe urma potenialului lor ridicat pentru biogaz. Implementarea tehnologiilor AD n aceste tri va contribui la reducerea unui numar mare de probleme de poluare a mediului, odata cu intensificarea dezvoltarii durabile a comunitailor rurale i a sectorului agricol n ansamblu [13 ].

Biogazul produs prin procesul AD este ieftin i constituie o sursa de energie regenerabil, acesta producnd, n urma combustiei, CO2 neutru i oferind posibilitatea tratrii i reciclarii unei ntregi varietai de reziduuri i produse agricole secundare, a diverselor bioreziduuri, a apelor reziduale organice provenite din industrie, a apelor menajere i nmolurilor de canalizare, pe o cale sustenabil i prietenoas cu mediul nconjurator. n acelasi timp, biogazul aduce un mare numar de beneficii de natura socio-economic, att pentru fermierii implicai n mod direct n producerea acestuia, ct i la nivelul ntregii societai .Circuitul nutrientilor, prin procesul producerii biogazului de la producia de materii prime la aplicarea digestatului ca ngrmant este unul nchis. Compusii cu carbon (C) sunt redusi, prin procesul de digestie anaerob, metanul (CH4) fiind folosit pentru producerea de energie, n timp ce dioxidul de carbon (CO2) este eliberat n atmosfera, de unde este preluat de catre plante, n cursul fotosintezei. Unii compui ai carbonului rmn n digestat, mbunatind coninutul n carbon al solurilor, atunci cnd digestatul este utilizat ca ngrmant. Producia de biogaz poate fi perfect integrat n activitatea fermelor convenionale sau a fermelor organice, unde digestatul nlocuiete ngrmintele anorganice obinuite, produse obinute cu consumul unei mari cantitai de energie fosil[13].

Ca procesul AD s poata avea loc, este necesar actiunea diferitelor grupuri de microorganisme, n masur s transforme substan organic n compui intermediari, n principal acid acetic, anhidrida carbonic i hidrogen, utilizabile de microorganismele metanogene care conduc procesul, producnd metanul.

Microorganismele anaerobe prezint o vitez scazut de dezvoltare i o vitez mic de reacie i deci e necesar s se menin optime, pe ct posibil, condiiile mediului de reacie. Timpii de proces sunt relativ lungi dac se compar cu cei ai altor procese biologice, avantajul procesului este c materia organic complex este transformat ntr-un gaz combustibil ieftin de o nalta putere caloric. n ambientul de reacie, numit de obicei digestor( sau reactor anaerob), va trebui s rezulte un compromis ntre exigentele tuturor grupelor de bacterii, pentru a permite dezvoltarea simultan a tuturor microorganismelor implicate. Ph-ul optim este de 7 7,5. Temperatura optim a procesului este in jur de 35 0C, daca se utilizeaz bacterii mezofile, sau n jur de 55 0C, daca se utilizeaz bacterii termofile. La proces particip urmatoarele grupuri de bacterii:

bacterii hidrolitice, care descompun macromoleculele biodegradabile n substane mai simple;

bacterii acidogene, care utilizeaz ca substrat compuii organici simpli eliberai de bacteriile hidrolitice i produc acizi organici cu lan scurt, care la rndul lor reprezint substratul pentru grupurile urmatoare de bacterii;

bacterii acetogene, producatoare obligate de hidrogen (OPHA: Obbligate Hydrogen Producing Acetogens), care utilizeaz ca substrat produsele din bacterii acidogene dnd natere la acetat, hidrogen i anhidride carbonice;

bacterii omacetogene care sintetizeaz acetat plecnd de la anhidride carbonice i hidrogen;

bacterii metanogene, difereniate n doua grupe:

a. cele care produc metan i anhidride carbonice din acid acetic, numite acetoclastici;

b. cele care produc metan plecnd de la dioxid de carbon i hidrogen, numite bacterii hidrogenotrofice[17].

n timp ce metanul este eliberat aproape n totalitate n stare de gaz, din cauza solubilitaii sale scazute n ap, dioxidul de carbon particip la echilibrul carbonailor din biomasa, n conformitate cu reacia. Diferitele specii de bacterii au interaciuni stranse i produsele metabolismului unor specii pot fi utilizate de ctre alte specii ca substrat sau de factori de crestere[17].

Fig.1. Circuitul sustenabil al biogazului provenit din procesul AD.5.Concluzii

Dependena Europei de importurile de combustibili fosili ar trebui s ncurajeze n continuare investiiile n surse regenerabile de energie, la nivel local i crearea unei piee viabile pentru biogaz.

Energiile regenerabile sunt, n general, un motor puternic pentru crearea de locuri de munc n plus, calitile de ngrmnt ale gunoiului de grajd sunt mbuntite.

Ca urmare a naturii sale descentralizate i a structurii de investiii la nivel regional, instalaiile de biogaz contribuie la dezvoltarea durabil n zonele rurale i ofer noi oportuniti de venituri.

Valorificarea energetic a nmolului din staiile de epurare municipale , trebuie sa constituie i pentru operatorii din Romnia , o prioritate tehnologic benefic pentru mediu i pentru reducerea costurilor finale de tratare a apelor uzate i a nmolului , prezentnd urmatoarele avantaje :

Este eliminat complet riscul poluarii mediului nconjurator cu poluani organici, virui i ageni patogeni, datorit temperaturilor ridicate din timpul procesului de tratare termic Nmolul provenit din tratarea apelor uzate municipale poate fi exploatat energetic chiar i pentru o ncrctur organic redus a influentului , putndu-se obine un cstig energetic de peste 30 % din consumul de energie electric a staiei de epurare , deci o cretere proporional a eficienei energetice cu 30 %.

Pe lang ctigul energetic obinut n urma tratarii termince finale a nmolului , cantitatea de deeu rezultat scade semnificativ de la deshidratare pn la cenus, de peste 15 ori , reducnd proporional i consturile cu transportul i depozitarea

Prin digestie anaerob, microorganismele produc energie regenerabil din materii organice reziduale. Deeurile pot fi astfel utilizate ca o resurs i nlocuiesc combustibilii fosili. Digestatul rmas este un ngrmnt valoros, care este folosit n agricultur, nlocuind ngrmintele minerale. Bibliografie

1. Alves, M.M., Vieira, J.A.M., Pereira, R.M.A., Pereira, M.A., Novais, J.M., Mota, M., 2001.Effects of lipids and oleic acid on biomass development in anaerobic fixed reactors. Part II: oleic acid toxicity and biodegradability. Water Research 35,264270.

2. Broughton, M.J., Thiele, J.H., Birch, E.J., Cohen, A., 1998. Anaerobic batch digestion of sheep tallow. Water Research 32, 14231428.

3. Cirne, D.G., 2006. Evaluation of biological strategies to enhance hydrolysis during anaerobic digestion of complex waste. Ph.D. thesis. Lund University, Sweden.

4. Davisson, ., la Cour Jansen, J., Appelqvist, B., Gruvberger, C., Hallmer, M., 2007.Anaerobic digestion potential of urban organic waste: a case study in Malm.Waste Management and Research 25, 162169.

5. Einola, J.-K.M., Luostarinen, S.A., Salminen, E.A., Rintala, J.A., 2001. Screening for an optimal combination of municipal and industrial wastes and sludges for anaerobic co-digestion. In: Proceedings of 9th World Congress on Anaerobic Digestion, vol. 1. Antwerpen, Belgium, pp. 357362.

6. Edelmann, W., Engeli, H., Gradenecker, M., 2000. Co-digestion of organic solid waste and sludge from sewage treatment. Water Science and Technology 41 (3), 213221.

7. Lafitte-Trouqu, S., Forster, C.F., 2000. Dual anaerobic co-digestion of sewage sludge and confectionery waste. Bioresource Technology 71, 7782.

8. Mata-Alvarez, J., Mace, S., Llabrs, P., 2000. Anaerobic digestion of organic solid wastes. An overview of research achievements and perspectives. Bioresource Technology 74, 316.

9. Pereira, M.A., Sousa, D.Z., Mota, M., Alves, M.M., 2004. Mineralisation of LCFA associated to anaerobic sludge: kinetics, transport limitations, enhancement of methanogenic activity and effect of VFA. Biotechnology and Bioengineering 88, 502510.

10. Rinzema, A., 1988. Anaerobic treatment of wastewater with high concentrations of lipids or sulphate. Ph.D. thesis. Wageningen University, The Netherlands

11. Sosnowski, P., Wieczorek, A., Ledakowicz, S., 2003. Anaerobic co-digestion of sewage sludge and organic fraction of municipal solid wastes. Advances in Environmental Research 7, 609616.

12. Stroot, P.G., McMahon, K.D., Mackie, R.I., Raskin, L., 2001. Anaerobic codigestion of municipal solid waste under various mixing conditions I. Digester performance. Water Research 35, 18041816.13. S. Luostarinen *, S. Luste, M. Sillanp Increased biogas production at wastewater treatment plants through co-digestion of sewage sludge with grease trap sludge from a meat processing plant14. http://www.cjmures.ro/Programe_actiuni/MasterPlan/Anexe/Anexa%20C%20-%20Documentatie%20tehnica/Anexa%20C2%20-%20Tehnologii%20de%20epurare.pdf15. http://www.ecoterra-online.ro/files/1322306895.pdf

16. http://biogaz-instalatii.ro/b1.html

17. http://www.biogasin.org/files/pdf/rumunjska/1_st_HLC/2_Biogazul%20o%20sursa%20versatila%20de%20energie.pdf18. http://www.probiopol.de/8_Ce_materiale_sunt_introduse.47.0.html?&L=119. http://www.gazetadeagricultura.info/eco-bio/565-energie-regenerabila/14414-tehnologii-actuale-de-obtinere-a-biogazului.html20. http://www.nikolicivasilie.ro/lucrari-stiintifice/Biogaz%20curs.pdf21. http://www.epa.gov/region9/organics/ad/codigest.html22. http://www.rasfoiesc.com/business/agricultura/DESEURI-ORGANICE-DIN-AGRICULTU86.php 23. Strategia naionala de gestionare a namolurilor, Partea a III-a24. http://ro.wikipedia.org/wiki/Biogaz 25. Evaluarea potentialului biogazului in Romania, realizat de firma Project-Developer srl, din Timisoara, in cadrul proiectului PROBIOPOL

PAGE 22