Provozovatelé bioplynových stanic chtějí vyrobit co nejvíce bioplynu, ale pokud možno bez dalších investic. Toho lze dosáhnut především dodržením technologických parametrů a optimalizací provozu bioplynové stanice. Výtěžnost metanu lze zvýšit například úpravou vstupní suroviny – destrukcí.
Zemědělské bioplynové stanice je možno dělit i podle podílu sušiny ve fermentoru. U míchatelného procesu (mokrá fermentace) je to asi 4 až 9 %. S vyšším obsahem neúměrně rostou požadavky na míchání a další náklady. Fermentory na bázi vsádkového systému (suchá fermentace), mají obsah sušiny až 30 %, ale u nás jsou zastoupeny jen okrajově.
Vyšší náklady u mokré fermentace jsou kompenzovány větší hloubkou procesu – při efektivním provozu je odbouráno až 50 % organické hmoty. U suché fermentace se odbourá až 40 %, ale odpadají náklady na míchání, přečerpávání a podobně. Obě formy však ani zdaleka nevyužívají celý potenciál fytomasy.
Optimalizace provozu
Vyšší produkci bioplynu lze dosáhnut především optimalizací podmínek provozu. Jde o volbu skladby vstupního substrátu, správné dávkování, lepší promíchávání a dodržení technologických podmínek. Provozovatelé bioplynových stanic s míchatelným procesem se snaží produkci bioplynu zvýšit i přidáváním aditiv.
Mezi klíčové parametry, které určují efektivitu (hloubku) procesu výroby bioplynu, ale patří úprava vstupní suroviny dezintegrací. Dezintegrace pletiv fytomasy znamená jejich zpřístupnění hydrolyzujícím enzymům a vede ke zvýšení produkce bioplynu. Také užití aditiv přináší ekonomicky zajímavé výsledky obvykle až po předchozí úpravě fytomasy.
Nejsnadnější je hydrolýza škrobu. Problém nebývá ani s hydrolýzou hemicelulózy. Celulóza je polymerem glukózy a je v anaerobní digesci nejméně rozložitelná: pto hdyrolýzu je nutná například přítomnost celulotických enzymů ze zažívacích traktů přežvýkavců.
Kromě hydrolyzovatelných polysacharidů obsahuje fytomasa i látky, jejichž biologická rozložitelnost je malá až téměř nulová. Sem patří zejména lignin, lignany a terpeny. K jejich dezintegraci slouží speciální metody.
Mechanické způsoby
Mechanická destrukce vstupní fytomasy je často opomenuta, nebo se bere za dostatečné zpracování plodin při sklizni a skladování. Do fermentoru tak vstupuje nejčastěji jako siláž (délky 4 až
Ačkoliv se může zdát, že silážováním či senážováním rostliny dodtatečně „zjemnily“, stále zůstávají vůči nabourávání mikroorganismy poměrně rezistentní. Proto je žádoucí ještě před vstupem je dále mechanicky či jinak upravit.
Při mechanickém zpracování lignocelulózových materiálů se nejčastěji uplatňuje sekání, střihání, trhání, otírání, působení úderem nebo tření. Kombinací lámání, drcení a mletí lze dosáhnout výsledné velikosti částic 10-
Dezintegrace extruzí
Speciální a účinnou metodou dezintegrace je tzv. extruze. Jde o vysokoteplotní proces, při kterém jsou v reaktoru (extrudéru) fytomase dodány teplo a mechanická energie, což způsobí fyzikálně-chemické proměny jeho vnitřní struktury. Na rozdíl od mechanických způsobů extruze výrazně nesnižuje velikost částic, ale při správném postupu způsobí hlubokou dezintegraci rostlinných vláken, ideálně až na úroveň buněk.
Vhodně zvolené parametry extruze výrazně zvyšují přístupnost celulózových vláken pro enzymy a tím zlepšují možnost rozkladu polysacharidů na monosacharidy i bez předchozí degradace materiálu. Přitom lze zvolit takové extruzní tlaky, které nezvyšují přítomnost přírodních inhibitorů, jež by pak negativně ovlivnily navazující mikrobiální pochody ve fermentoru.
Jiří Trnavský (Zdroj: J. Maroušek, Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích)
