Możliwości nawozowego wykorzystania ścieków mleczarskich jako element gospodarki obiegu zamkniętego
Bożena Chmielina Jarosław Kondrat
EKOTECHNOLOGIE s.c. Bożena Chmielina, Jarosław Kondrat.
Janusz Wojdalski
Narodowy Instytut Kultury i Dziedzictwa Wsi
Wprowadzenie
Tematyka dotychczasowych Konferencji pt. „Problemy gospodarki energią i środowiskiem w mleczarstwie”, pokazała trend koniecznych zmian, zgodny ze zrównoważonym rozwojem (rys. 1). Osiągnięcie równowagi pomiędzy trzema celami – gospodarczym, środowiskowym i społecznym może być realizowane poprzez odzysk materii i energii oraz wdrażanie Gospodarki Obiegu Zamkniętego (GOZ) [2,7]. Praktyki przyjazne dla środowiska, w poszanowaniu energii i oszczędzaniu zasobów nieodnawialnych wpisują się w zaspokajanie potrzeb obecnego pokolenia bez umniejszania szans przyszłych pokoleń. Instrumenty prawne jak np. Dyrektywa 96/61/WE, wprowadza zintegrowane zapobieganie i ograniczanie zanieczyszczeń - IPPC (Intergrated Pollution Prevention and Control).
Podniesiona została rola i odpowiedzialność zakładów produkcyjnych za ochronę środowiska poprzez wybór najkorzystniejszego sposobu ochrony środowiska oraz możliwość wdrażania najlepszych, dostępnych technik BAT (Best Available Techniques). Strategia pn. „ Europejski Zielony Ład” ma na celu osiągnięcie w 2050 roku zerowego poziomu emisji gazów cieplarnianych. W nowej perspektywie promowane będą tylko działania oparte o zrównoważony rozwój i tzw. „czystszą produkcję”, efektywne wykorzystanie zasobów GOZ, odzysk i wykorzystanie odpadów, a także zmniejszenie poziomu zanieczyszczeń w środowisku. Przemysł mleczarski jest dużym odbiorcą wody [8,9]. Ścieki zawierają składniki mleka, w tym białka i laktozy. Obecnie odzysk osadów ze ścieków mleczarskich może być, zgodnie z obowiązującym prawodawstwem, prowadzony poprzez bezpośrednie zastosowanie do gleby.
Rysunek 1. Wybrane uwarunkowania zrównoważonego rozwoju produkcji mleczarskiej
Zaostrzające się przepisy oraz emisja odorów, a w najbliższej przyszłości wymogi higienizacji osadów powodują, iż zakłady mleczarskie będą musiały zmieniać strategię zagospodarowania tych odpadów. Obecnie wybór ograniczony jest głównie do dwóch rozwiązań. Skorzystanie z zewnętrznej usługi zagospodarowania osadów, co jest związane z ponoszeniem kosztów lub zbudowanie własnej instalacji do przetwarzania tych odpadów i wytwarzanie produktów nawozowych. Duże znaczenie w tym przypadku ma implementacja Rozporządzenia UE 2019/1009 z 5 czerwca 2019r. (wejdzie w życie 16 lipca 2022r.), ustanawiającego przepisy dotyczące udostępnienia na rynku produktów nawozowych. Nowe rozporządzenie obejmuje wszystkie rodzaje nawozów, takie jak: biostymulatory, produkty uboczne przemysłu (w tym mleczarskiego), nawozy mineralne i organiczne. Osad mleczarski może być surowcem do produkcji nawozów organicznych lub organiczno-mineralnych, mogącym w części zastąpić nawozy sztuczne, których produkcja uszczupla nieodnawialne zasoby naturalne, a także generuje znaczne zanieczyszczenia w środowisku. Przetwarzanie odpadów w niskoemisyjnych technologiach i rolnicze wykorzystanie wytworzonego produktu, w postaci cennego nawozu organicznego, przy braku skutków negatywnych, jak transfer zanieczyszczeń do roślin uprawnych i wód gruntowych lub nadmierne wzbogacenie wód gruntowych w składniki biogenne, to działania wpisujące się w GOZ. Przyjazne dla środowiska technologie umożliwiają zastosowanie wytwarzanego nawozu do produkcji żywności metodami ekologicznymi, upraw roślin energetycznych oraz produkcji biopaliw. Produkcja rolna z udziałem nawozu naturalnego umożliwia rozwój ekonomiczno-społeczny w czystym środowisku, przy rozsądnym użytkowaniu gleby i jednoczesnej poprawie istniejącego stanu środowiska. Celem pracy jest przedstawienie możliwości zagospodarowania osadów ściekowych na cele nawozowe. Praca nawiązuje do tematyki cytowanych publikacji [1,2,4,5,6].
Technologia Biorol jako przykład zagospodarowania odpadów w GOZ
Spełnienie tych wymagań i norm w nowych uwarunkowaniach umożliwia innowacyjna Technologia Biorol, wdrożona w 2018r. przez Ekotechnologie s.c. Bożena
Chmielina, Jarosław Kondrat. Technologia jest polskim produktem z unikatową, opatentowaną formułą wytwarzania nawozów, który pozwala na całościowy odzysk osadów. Wytwarzany w procesie produkcyjnym certyfikowany produkt - nawóz organiczny lub organicznomineralny, zmienia status przetwarzanych odpadów. Przedsiębiorca zostaje wówczas zwolniony z obowiązków wynikających z ustawy o odpadach, co pozwala unikać problemów związanych z wytwarzanymi osadami, spełnić wymagania prawne i znacznie obniżyć koszty związane z ich utylizacją oraz logistyką. Spółka jest dostawcą sprawdzonej technologii przetwarzania osadów, którą można zastosować zarówno na większych obiektach, jak i na małych oczyszczalniach zakładów mleczarskich. Po uwzględnieniu skali, koniecznych uproszczeń czy uwarunkowań lokalnych w danym zakładzie mleczarskim Technologia Biorol może być niezależna, wiodąca, przetwarzając cały wolumen wytwarzanych osadów lub może być również zastosowana synergicznie jako technologia uzupełniająca.
Prezentowana technologia niesie z sobą wiele korzyści, zarówno środowiskowych jak i finansowych. Proces jest bezodpadowy i niskoemisyjny. Proces technologiczny cechuje się dużą stabilnością, a bezawaryjność instalacji i kontrola nad sterowaniem procesu, umożliwia pełną optymalizację procesową i energetyczną. Użytkownik instalacji odnosi korzyści finansowe wynikające z zagospodarowania przetwarzanych odpadów oraz z sprzedaży wytwarzanego nawozu, bezpiecznego produktu organicznego, przeznaczonego do rolniczego i przyrodniczego zastosowania. Nawóz dostarcza roślinom niezbędnych mikro i makroelementów, poprawia strukturę gleby i dodatkowo ją odkwasza. Łatwo jest aplikowany do gleby w formie granul, a hydrofobowy charakter umożliwia przechowywanie nawozu w okresie zimowym. Ze względu na swoje cechy i właściwości nawóz Biorol cieszy się dużym zainteresowaniem. Technologia dzięki swojej modułowej budowie daje Inwestorowi możliwość rozbudowy instalacji i zwiększenie wydajności wraz ze wzrostem ilości wytwarzanych odpadów do przerobu. Najmniejszy moduł przemysłowy pozwala przetwarzać
0,5 Mg/h odpadów, a w skali roku 3000 Mg. Standardowy moduł ma wydajność do 1,5 Mg/h, co pozwala na przetworzenie w roku 10000 Mg odpadów. Proces technologiczny jest energooszczędny, ze względu na innowacyjne rozwiązanie procesu suszenia oraz stosunkowo małe ilości zużywanego czynnika grzewczego, jakim może być gaz, lekki olej opałowy lub inne medium. Zaletą technologii Biorol jest również jej kompaktowość. Przedsiębiorca nie musi posiadać dużego terenu na zabudowę instalacji, ani kosztownych hal produkcyjnych. Przy zalecanej ciągłej pracy instalacji w miejscu wytwarzania odpadów, znacznie obniżane są koszty operacyjne związane głównie z magazynowaniem i przetworzeniem odpadów. Kolejną z zalet technologii Biorol jest mała obsada personalna instalacji oraz łatwość w obsłudze procesu na poziomie biotechnologicznym i technicznym, co również obniża koszty eksploatacyjne. Na rysunku 2 przedstawiono fragment omawianej instalacji produkcyjnej.
Rysunek 2. Wybrane elementy referencyjnej instalacji do przerobu osadów.
Dzięki innowacyjnym rozwiązaniom procesowym i zastosowaniu efektywnego systemu oczyszczania powietrza z suszarni neutralizowane są związki odorogenne, a tym samym również eliminowana jest uciążliwość odorowa w otoczeniu. W ramach projektu dofinansowanego z NCBiR trwa rozwój technologii Biorol, w której przetwarzane są kolejne osady przemysłowe, głównie pochodzące z przemysłu drzewnego, papierniczego, przetwarzania papieru i tektury, a także ciepłowniczego. Spółka tworząc i wdrażając nowoczesne zasobooszczędne i niskoemisyjne technologie zagospodarowania odpadów uzyskała wiele nagród, a ostatnio doceniona została przez Polską Izbę Gospodarczą „Ekorozwój” w postaci przyznanej nagrody „Zielonego Lauru” za cenne dla środowiska rezultaty. Technologia Biorol dedykowana jest m.in. zakładom mleczarskim, zainteresowanym zakupem „pod klucz” niskonakładowej i wysokoefektywnej technologii Biorol. W ramach współpracy z Inwestorem ponadto Spółka opracowuje koncepcję zagospodarowania odpadów, dokumentację środowiskową, a także na linii technologicznej w Górzycy wykonuje badania pilotażowe, testy, które minimalizują ryzyko technologiczne, a także pozwalają skrócić okres certyfikacji produktu nawozowego. Ogólne informacje na temat technologii Biorol można znaleźć na www.eko-technologie.info.
Literatura uzupełniająca
- Gribut, E. A., Kulikova, M. A., Kasharin, D. V. (2020, August). Optimization of organic fertilizers production technology for fractional separation of biodegradable organic waste.
In IOP Conference Series: Earth and Environmental Science (Vol. 548, No. 5, p. 052071). IOP Publishing.
- Pikoń K., (2018). Gospodarka obiegu zamkniętego w ujęciu holistycznym. Wyd. Politechniki Śląskiej , Gliwice,148-150.
- Qizi, M. S. A. (2017). Research of new environmental methods for obtaining the organic– mineral fertilizers. Austrian Journal of Technical and Natural Sciences, (1-2). org/10.20534/AJT-17-1.2-83-88
- Romaniuk, W., Mazur, K., Borek, K., Borusiewicz, A., Wardal, W. J., Tabor, S., Kuboń, M. (2021). Biomass Energy Technologies from Innovative Dairy Farming Systems. Processes, 9(2), 335. org/10.3390/pr9020335
- Terentyev, Y. N., Syrchina, N. V., Ashikhmina, T. Y., Sazanov, A. V., Sazanova, M. L., Kozvonin, V. A., Petukhov, D. V. (2018). Technology for conversion of whey into organic-mineral fertilizers with amino acids. Теоретическая и прикладная экология, (2), 87-93. doi: 10.25750/1995-4301-2018-2-087-093
- Thomsen, M., Seghetta, M., Mikkelsen, M. H., Gyldenkærne, S., Becker, T., Caro, D., Frederiksen, P. (2017). Comparative life cycle assessment of biowaste to resource management systems – A Danish case study. Journal of Cleaner Production, 142, 40504058.
- Wojdalski, J., Dróżdż, B.(red.) (2021). Przetwórstwo rolno-spożywcze. Wybrane zagadnienie inżynieryjno-produkcyjne, biotechniczne, energetyczne i środowiskowe. SGGW, Warszawa, 255-333.
- Wojdalski, J., Dróżdż, B., Piechocki, J., Gaworski, M., Zander, Z., Marjanowski, J. (2013). Determinants of water consumption in the dairy industry. Polish Journal of Chemical Technology, 15(2), 61-72.
- Wojdalski, J., Niżnikowski, R. (2019). Energia, woda i środowisko w produkcji mleczarskiej ‒ zarys problematyki. Przegląd Hodowlany, 87(6).
Bożena Chmielina ‒ Współwłaścicielka Spółki Cywilnej EKOTECHNOLOGIE, absolwentka zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie, o specjalności ocena stanu zagrożeń środowiska, a także studiów podyplomowych: Wyższej Szkoły Bankowości w Poznaniu w specjalności energia odnawialna oraz Wyższej Szkoły Środowiska w Bydgoszczy, o kierunku zarządzanie środowiskiem i gospodarka odpadami. Współautorka patentów dotyczących termicznego przetwarzania odpadów metodą zgazowania w celu wytwarzania energii elektrycznej i ciepła oraz zastrzeżeń dotyczących technologii zagospodarowania odpadów z tworzyw sztucznych i odpadów niebezpiecznych. Współtworzyła technologię Biorol dotyczącą wytwarzania bionawozu z komunalnych osadów ściekowych i biopopiołów. Doświadczenie w realizacji prac badawczorozwojowych dotyczących technologii zagospodarowania i odzysku odpadów, a także w budowie i wdrażaniu opracowanych technologii do komercji. Ponadto doświadczenie w kierowaniu projektami polegającymi na wdrożeniu materiałowego recyklingu odpadów gumowych w przedsiębiorstwie, a także specjalizuje się w zarządzaniu systemem ISO 14001 w zakładzie produkcyjnym oraz doradztwie środowiskowym. Pełni funkcję specjalisty ds. badań fizyko-chemicznych w realizowanym przez spółkę EKOTECHNOLOGIE projekcie dofinansowanym przez NCBIR, dotyczącym wytwarzania nawozów naturalnych z osadów przemysłowych i innych odpadów.
Jarosław Kondrat ‒ Współwłaściciel Spółki Cywilnej EKOTECHNOLOGIE, doświadczenie w zakresie zabezpieczenia informacji oraz technik specjalnych realizowanych w ramach zamówień rządowych. Współautor patentów dotyczących termicznego przetwarzania odpadów metodą zgazowania w celu wytwarzania energii elektrycznej i ciepła oraz dotyczących technologii zagospodarowania odpadów z tworzyw sztucznych i odpadów niebezpiecznych. Współtworzył technologię Biorol dotyczącą wytwarzania bionawozu z komunalnych osadów ściekowych i biopopiołów. Bogate doświadczenie w zakresie gospodarowania odpadami, budowie farmy wiatrowej, uprawnienia wprowadzania systemu EMAS w przedsiębiorstwie.
