oportunitĂŢi de valorificare energeticĂ a

OPORTUNITĂŢI DE VALORIFICARE ENERGETICĂ A DEŞEURILOR AGROZOOTEHNICE ÎN INSTALAŢII DE BIOGAZ

DESCENTRALIZATE

Dr. ing. Carmen MATEESCU

Institutul Naţional de Cercetare Dezvoltare pentru Inginerie Electrică ICPE-CA,Splaiul Unirii nr. 313, Bucureşti-3, e-mail: [email protected]

Călăraşi, 26 noiembrie 2013

Cadrul geo-climatic şi economic

Judeţul Călăraşi este prin excelenţă o regiune agricolă; Din suprafaţa totală de teren de 508.785 ha, circa 84% (426.780 ha), reprezintă terenuri agricole;

Producţia agricolă la nivelul judeţului Călăraţi reprezintă cca. 3,6% din producţia agricolă naţională;

Două treimi din locuitorii judeţului trăiesc în localităţi rurale, deţinând ca. 60% din totalul terenurilor agricole;

Culturi predominante: grâu, secară, orzoaică, orz, ovăz, porumb, fasole, mazăre, floarea-soarelui, soia, sfeclă de zahăr, cartofi, rosii, ceapa, varza, pepene galben și pepene verde, lucernă.

Pajişti şi vegetaţie acvatică se regăsesc din abundenţă de-a lungul râurilor şi în zona lacului Călăraşi.


Deşeurile agrozootehnice – resurse energetice curate

Biomasa forestieră dar si cea de natura agrozootehnică, continuă să ofere surse importante de energie în multe părţi ale lumii;

Biomasa este sursa de energie dominantă pentru majoritatea populaţiei care trăieste în sărăcie extremă. Principalele utilităţi sunt necesităţile casnice de bază: prepararea hranei, încălzirea apei menajere, iluminat.

Agricultura şi agroindustriile generează cantităţi uriaşe de reziduuri organice şi produşi secundari care pot fi valorificaţi în sectorul energetic, pentru producerea de biocombustibili de diverse aplicaţii: bioetanol, biodiesel, biogaz.


În prezent, tehnologii de conversie mai avansate şi eficiente permit extragerea de biocombustibili (solizi, lichizi şi gazoşi) din diverse tipuri de materiale organice reziduale şi/sau culturi energetice, producând electricitate, caldură sau gaz combustibil.


Hrană vs. energie

Dezvoltarea actuală a pieţei energetice, în contextul noilor politici energetice şi de mediu, redefineşte rolul agriculturii.

Competiţia pentru terenurile agricole devine un aspect important în luarea deciziilor privind dezvoltarea de tehnologii energetice prin valorificarea culturilor în detrimentul hranei.

Această problemă este eliminată în cazul dezvoltării de tehnologii energetice (biogaz, biodiesel, bioetanol), prin valorificarea reziduurilor agricole şi a celor zootehnice.


Avantajele valorificării deşeurilor la biogaz

Biogazul este o sursă de energie regenerabilă. 1 m3 biogaz cu 65% metan suplineşte cca. 0,5 l combustibil petrolier sau 5,5 kg lemn;

Cantitatea de metan eliberat direct în atmosferă este diminuată;

Volumul de deşeuri depozitate pe sol este redus. Rezultă implicit reducerea poluării solului şi a apelor subterane;

Mirosurile neplăcute, cauzate de gazele generate în timpul descompunerii materialului organic, sunt eliminate;

Riscurile de îmbolnăvire prin infestare cu agenţii patogeni conţinuţi în deşeurile organice (în special în dejecţiile animale şi umane) sunt diminuate;

Materialul fertilizant rezultat este bogat în nutrienţii esenţiali (N, P, K);

Se creează noi locuri de muncă şi se dezvoltă noi oportunităţii de afaceri în sectorul agro-industrial.


Surse de materii prime agro-zootehnice pentru producerea de biogaz şi eco-fertilizanti

• paie de grâu, orz, ovăz, orez, secară;• lujeri (vrejuri) de cartofi, soia, fasole, roşii, mac;• coceni şi tuleie de porumb;• frunze de sfeclă de zahăr sau sfeclă furajeră;• frunze verzi sau uscate de copaci;• iarbă verde sau uscată;• buruieni diferite, verzi sau uscate;• lucernă verde sau uscată, tulpini de in;• tescovină;• deşeuri de cânepă;• alge diferite;• trestie şi trestie de zahăr, sorg zaharat;• seminţe diferite, coji de alune şi de seminţe;• uleiuri şi grăsimi vegetale;• dejecţii animaliere;• resturi animale din abatoare, carmangerii, industria cărnii;• ape uzate şi aşternuturi de fermă


Producţia specifică medie de biogaz obţinută din diverse materii prime

(Sursa: Nikolić V. - “Producerea şi utilizarea biogazului pentru obtinerea de energie”)


Valorificarea nămolului fermentat

Nămolul fermentat rezultat după descompunerea anaerobă a reziduurilor agricole este relativ stabil și inert.

Analiza de laborator a indicat faptul că reziddul de porumb tratat anerob este de 3-10 ori mai bogat în nutrienţi esenţiali (N, P, K), decât reziduul nedigerat.

Concentraţia în nutrienţi de bază pentru reziduurile de porumb [www.energies-direct.com]


Evaluarea oportunităţii de dezvoltare a instalaţiilor de biogaz

Indicatorii agricoli (tipul culturilor agricole, numărul de ferme, tipul şi mărimea acestora, volumul de reziduuri generate, forma de proprietate etc.) oferă informaţii importante privind gradul de fragmentare al terenurilor, producţia specifică la hectar, culturi sau specii dominante, disponibilitatea deşeurilor şi a apelor reziduale din fermele zootehnice etc.

Aceste informaţii sunt esenţiale pentru evaluarea oportunitatii implementării instalaţiilor de biogaz.


Aspecte evaluate

1. Tipul fermei Reziduuri agro-zootehnice diferite au potenţial de biogaz specific. Volumul de

biogaz produs per tonă de deşeu diferă de la un material la altul

Cantitatea de reziduuri care poate fi valorificată la biogaz este un alt parametru important.


2. Forma de proprietate Romania se caracterizează prin prezenţa în număr mare de ferme individuale

mixte, agricole şi zootehnice, unde se practică o agricultură „de subzistenţă”. Din datele statistice Eurostat, la nivelul UE România a fost inclusă în clasa

maximă 5 in ceea ce priveşte numărul de proprietăţi agricole.

Numărul total de proprietăţi agricole la nivel european

(sursa: Eurostat)


3. Dimensiunea fermei Între ţările UE, în România există cele mai multe ferme cu suprafaţa mai mică

de 5 hectare

România are un grad ridicat de fragmentare a terenturilor agricole. Acesta este un dezavantaj în dezvoltarea proiectelor de biogaz de dimensiuni mari.

Numărul de proprietăţi agricole mai mici de 5 ha(sursa: Eurostat)


Oportunităţi de implementare

Alegerea amplasamentului pentru construirea instalaţiilor de biogaz trebuie să ţină cont de tipul de cultură (cel mai potrivit pentru biogaz).

Varietatea materiilor prime şi posibilitatea de a trata amestecuri de origine vegetală şi animală, reprezintă un parametru important în evaluarea potenţialului local de biomasă pentru biogaz. Prin urmare, regiunile cu un grad moderat de variabilitate a materiei prime prezintă un avantaj pentru dezvoltarea instalaţiilor de biogaz;

Cele mai mari oportunităţi de implementare a instalaţiilor de biogaz în Romania le au judeţele din sud-estul ţării, unde gradul de fragmentare al terenurilor agricole este mai redus.

Condiţiile actuale de fragmentare a terenurilor agricole în România sunt favorabile dezvoltării proiectelor de biogaz pentru gospodării individuale sau pentru mici asociaţii familiale.


Instalaţie de biogaz pentru tratarea deşeurilor agrozootehnice

Construcţie de cărămidă şi mortar, amplasată subteran, destinată producerii de biogaz şi eco-fertilizanţi din deşeuri biodegradabile

Părţi componente: – Digestor 4-16 m3;– Rezervor de biogaz;– Rezervoare de alimentare şi evacuare

Elemente inovative:– Compartimentare paţială a incintei de

fermentare;– Amplasare compactă a rezervoarelor de

alimentare şi evacuare

RO Patent No. A/00616/2010


Avantaje constructive

Asigură unui grad avansat de descompunere a materialului organic până la stadiul de biogaz;

Nu sunt necesare operatii consumatoare de energie precum omogenizarea si incalzirea masei organice, acestea efectuand-se automat prin circulatia masei in interiorul reactorului de constructie specifica.

Hidrodinamica previne formarea de cruste şi depunerea de sediment; Amplasare economică pe sol; Materialele de construcţie sunt ieftine şi uşor de procurat


Performanţe tehnico-economice pentru tipodimensiunea 4 m3

– Tratarea zilnică a unei cantităţi de cca. 50 kg nămol organic (dejecţii animaliere, deşeuri vegetale, resturi alimentare etc. + apă de diluţie 1:1);

– Obţinerea a 1-2 m3 biogaz/zi, în condiţiile respectării parametrilor de proces (pH, temperatura, umiditate); Consumul de biogaz/arzator: 200 l/ora;

– Obţinerea unei cantităţi zilnice de cca. 20 kg fertilizant ecologic lichid.


Instalaţia de biogaz de uz gospodăresc are un impact pozitiv asupra mediului prin:o facilitarea salubrizării terenurilor, a gospodăriilor şi anexelor;o reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră;o îmbunătăţirea calităţii terenurilor agricole fertilizate cu nămol fermentat

bogat în nutrienţi.

Biogazul este un gaz combustibil ce conţine 50 -70% metan. Acesta este utilizat pentru activităţi casnice curente prin arderea în arzătoare speciale, nu se eliberează în mediu şi nu reprezintă o sursă de poluare.

Impactul asupra mediului


Contact:

Institutul Naţional de Cercetare Dezvoltare pentru Inginerie Electrică ICPE-CA

Splaiul Unirii 313, Bucureşti, RomaniaTel.: +40-21-346-72-31, +40-21-346-72-35Fax: +40-21-346-82-99 Email: [email protected], [email protected]

Responsabil proiect: Dr.ing. Carmen MATEESCUTel.: +40-722 425 425, +40-752 083 234Email: [email protected]


oportunitĂŢi de valorificare energeticĂ a

Documents