Metodologia Kontakt
Otwarty separator tłuszczu przy odpływie wody szarej – na powierzchni zebrana warstwa tłuszczu i osadu.

Badania BMPTłuszcze, oleje i uboczne produkty pochodzenia zwierzęcego

Tłuszcze z separatorów (FOG) — BMP: 5 badań, średnia ważona 488 m³ CH₄/t s.m.o.

Tłuszcze z separatorów (FOG) to odpad z oczyszczania ścieków gastronomicznych i spożywczych. Mają duży potencjał energetyczny, lecz wymagają ostrożnego dawkowania i infrastruktury.

CH₄ ≈ 63 % (szacunek)

Opublikowano Zaktualizowano 3 min czytaniaRedakcja Substraty.pl

Fot. SuSanA Secretariat / Wikimedia Commons, licencja CC BY 2.0, plik źródłowy; zmiany: kadrowanie

Średnia ważona
488m³ CH₄/t s.m.o.
Zakres
350–688m³ CH₄/t s.m.o.
Rekordy
5badań
Publikacje
3źródła
Temperatury
35 °Ctestu

Metan w biogazie

Wysoka zawartość metanu · ≈ 6,3 kWh/m³ biogazu

szacunek z typu substratu W zebranych badaniach brak pomiaru. Przedział wynika z przybliżonego składu (przewaga węglowodanów (brak cech białka i tłuszczu); bogaty w tłuszcz (klasyfikacja procesowa)) i wydajności grup związków wg FNR.

Jak liczymy i co oznaczają strefy

Ocena dla biogazowni

brak oceny — ocena redakcji dla biogazowni

Brak oceny: brak suchej masy lub suchej masy organicznej w danych. Ocenę liczymy, gdy znamy suchą masę i suchą masę organiczną materiału.

Ocena redakcji wg metodyki

Dodaj do kalkulatora kofermentacji Dane CSV

Krzywe BMP z 5 badań

Średnia ważona Pojedyncze rekordy

Krzywe BMP: Tłuszcze z separatorów (FOG)Skumulowana produkcja metanu w czasie dla 5 rekordów oraz średnia ważona 488 m³ CH₄/t s.m.o.. 5 krzywych to przebiegi modelowe (kinetyka I rzędu).02004006008000510152025303540czas [d]m³ CH₄/t s.m.o.Rico i in. (2014) · 1: 350 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Rico i in. (2014) · 2: 388 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Holliger i in. (2017): 688 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Labatut i in. (2011) · 1: 402 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Labatut i in. (2011) · 2: 413 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)średnia488

Linie przerywane to przebieg modelowy (kinetyka I rzędu, B(t) = B₀·(1 − e−kt)); z publikacji pochodzi punkt końcowy. Wszystkie krzywe są modelowe.

Skumulowana produkcja metanu w czasie testu [m³ CH₄/t s.m.o.]. Gruba linia to średnia ważona wszystkich rekordów (488); kropki oznaczają wartości końcowe podane w publikacjach. Wskaż wykres, aby odczytać wartości; kliknij pozycję legendy, aby ukryć lub pokazać rekord.

Rekordy i źródła

Pobierz CSV
ŹródłoBMP
m³ CH₄/t s.m.o.		TemperaturaPróbkaKrzywa
Rico i in. (2014) · 1 DOI35035 °C · mezofilowyosad z separatora tłuszczu mleczarni (oryg.: „sludge from the fat separator of a dairy factory (SL2)”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Rico i in. (2014) · 2 DOI38835 °C · mezofilowyosad z separatora tłuszczu mleczarni (oryg.: „sludge from the fat separator of a dairy factory (SL1)”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Holliger i in. (2017) DOI688—osad z odtłuszczacza (oryg.: „Oil-fat remover sludge”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Labatut i in. (2011) · 1 DOI40235 °C · mezofilowy(oryg.: „FOG”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Labatut i in. (2011) · 2 DOI41335 °C · mezofilowy(oryg.: „FOG”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Średnia ważona488średnia arytmetyczna 448, SD 136

Typowy skład

Sucha masa organiczna (s.m.o.)
87 % s.m. (zakres 86–88)

Mediana i zakres oznaczeń podanych w publikacjach źródłowych rekordów BMP tego substratu (źródło odczytu: MY-D); sucha masa: 0 oznaczeń, sucha masa organiczna: 2 oznaczenia. Brak s.m. w źródłach – kalkulator musi poprosić o wartość.

Źródła: Labatut i in. (2011).

Skład surowca zmienia się między partiami — do obliczeń instalacji użyj analizy własnej próbki. Wartości typowe kalkulator wstawia automatycznie.

Właściwości procesowe

  • bogaty w tłuszcze
  • skłonność do pienienia
  • tworzy kożuch
  • zanieczyszczenia fizyczne
  • zmienny skład
  • UPPZ kat. 3
  • klasyfikacja redakcji

Zalety

  • Potencjał metanowy w zbiorze BMP Substraty.pl: średnia ważona 488.3 m³ CH₄/t s.m.o. (SD 136.1; 5 rekordów, 3 źródeł).
  • Osad z separatorów tłuszczu wsadzony do komory fermentacyjnej oczyszczalni zwiększył uzysk metanu o 9-27% przy udziale 10-30% s.m.o. (Davidsson i in. 2008).
  • Odpad dostępny regularnie i często odbierany za opłatą - korzyść ekonomiczna przy odpowiedniej infrastrukturze (Long i in. 2012).

Wady i ryzyka

  • Jako jedyny substrat nie dawał stabilnej produkcji metanu w ciągłej fermentacji pilotowej (Davidsson i in. 2008).
  • LCFA z hydrolizy i detergenty/środki czyszczące w odpadzie hamują metanogenezę i sprzyjają pienieniu (Long i in. 2012; Chen i in. 2008).
  • Skład bardzo zmienny między dostawami (Long i in. 2012) - dawkę trzeba korygować po analizie partii.

Kofermentacja — z czym łączyć, na co uważać

Dawkowanie

Orientacyjny limit z literaturydo 30% s.m.o. wsadu[2]

Podstawa: udział osadu z separatorów w s.m.o. wsadu komory fermentacyjnej oczyszczalni. Davidsson i in. (2008): dodatek 10–30% s.m.o. osadu z separatorów do osadu ściekowego zwiększył uzysk metanu o 9–27% w skali pilotowej. 30% to górny z testowanych udziałów, nie próg inhibicji; nie podano, co dzieje się powyżej. Dane dotyczą osadu ściekowego jako bazy, w biogazowni rolniczej zaczynać wielokrotnie niżej i zwiększać stopniowo.

Wprowadzaj stopniowo, zaczynając od małej dawki i obserwując proces (np. FOS/TAC, pH, skład gazu).

Wymagania praktyczne

  • UPPZ kat. 3 (art. 10 rozp. 1069/2009; do biogazowni dopuszczone art. 14): przed komorą higienizacja w nieomijalnym węźle — rozdrobnienie do maks. 12 mm, temperatura w całej masie min. 70 °C przez min. 60 min bez przerwy (rozp. 142/2011, zał. V rozdz. I sekcja 1 i rozdz. III sekcja 1); instalacja wymaga zatwierdzenia przez właściwy organ (art. 24 ust. 1 lit. g rozp. 1069/2009).
  • Higienizowanego substratu nie podawać do komory na gorąco (FNR 2010, rozdz. 3 — higienizacja).
  • Przewidzieć usuwanie piasku i ciężkich zanieczyszczeń: piasek bywa mocno związany z materią organiczną i uwalnia się dopiero w komorze, a osady zmniejszają jej pojemność użytkową, więc potrzebny jest zgarniacz lub spust denny (FNR 2010, rozdz. 3).

Źródła danych procesowych

  1. Creamer i in. (2010). Stable thermophilic anaerobic digestion of dissolved air flotation (DAF) sludge by co-digestion with swine manure. Bioresour. Technol.
  2. Davidsson i in. (2008). Co-digestion of grease trap sludge and sewage sludge. Waste Manag.
  3. Silvestre i in. (2014). Thermophilic anaerobic co-digestion of sewage sludge with grease waste: effect of long chain fatty acids in the methane yield and its dewatering properties. Appl. Energy
  4. Long i in. (2012). Anaerobic co-digestion of fat, oil, and grease (FOG): A review of gas production and process limitations. Process Saf. Environ. Prot.
  5. Chen, Cheng, Creamer (2008). Inhibition of anaerobic digestion process: A review. Bioresour. Technol.
  6. Rozporządzenie (WE) nr 1069/2009 określające przepisy sanitarne dotyczące produktów ubocznych pochodzenia zwierzęcego (art. 9, 10, 12–14, 24)
  7. Rozporządzenie Komisji (UE) nr 142/2011 wykonujące rozporządzenie (WE) nr 1069/2009 (zał. IV rozdz. III, zał. V rozdz. I i III)
  8. FNR (2010). Guía sobre el Biogás – Desde la producción hasta el uso (hiszp. wydanie „Leitfaden Biogas”, GIZ 2013)

Ocenę konkretnej mieszanki z tym substratem pokaże kalkulator kofermentacji.

Czym jest i skąd się bierze

FOG (ang. fats, oils and grease) to tłuszcze, oleje i smary zatrzymywane w separatorach tłuszczu w restauracjach, zakładach gastronomicznych, mleczarniach, ubojniach i innych zakładach spożywczych. Trafiają tam wraz ze ściekami i oddzielają się jako warstwa na powierzchni, którą okresowo się wybiera. W zestawieniu znajdują się osady z separatora tłuszczu mleczarni, osady z odtłuszczaczy oraz materiał oznaczony ogólnie jako FOG.

Właściwości istotne dla fermentacji

Materiał jest mieszaniną tłuszczów, wody, resztek żywności i zanieczyszczeń. Wysoka zawartość lipidów daje duży potencjał gazowy, lecz długołańcuchowe kwasy tłuszczowe uwalniane w hydrolizie mogą hamować metanogenezę i prowadzić do flotacji biomasy oraz pienienia. Ponadto w zależności od źródła osad zawiera sole, detergenty i środki czyszczące, a niekiedy też zapachowo uciążliwe produkty rozkładu. W niskiej temperaturze tłuszcz twardnieje, dlatego potrzebne jest podgrzewanie i dobre mieszanie. Zwykle dawkuje się go powoli i w mieszance z innymi substratami.

Jak czytać rozrzut wyników

Zestawione rekordy pochodzą od różnych dostawców: mleczarni, zakładu z odtłuszczaczem i innych źródeł, a w części prac nie podano temperatury. Skład, zawartość wody, udział tłuszczu i stopień zanieczyszczenia różnią się między partiami, a nawet w obrębie jednego separatora w ciągu roku. Wynik testu zależy też od emulgowania próbki, stosunku substratu do inokulum, adaptacji mikroflory do tłuszczów i długości testu. Przeliczenie na suchą masę organiczną nie usuwa tych różnic.

W praktyce biogazowni

FOG jest atrakcyjnym substratem do kofermentacji, bo daje dużo biogazu, a jego dostawcy zwykle płacą za odbiór. Wymaga ogrzewanego zbiornika przyjęcia, usuwania zanieczyszczeń stałych i bardzo stopniowego dozowania, z kontrolą lotnych kwasów tłuszczowych i pienienia. Jako odpad z gastronomii lub przetwórstwa spożywczego podlega przepisom o odpadach lub ubocznych produktach zwierzęcych, zależnie od pochodzenia; dotyczy to klasyfikacji, dokumentacji, higienizacji i posiadanych zezwoleń. Zasady trzeba sprawdzić dla konkretnej instalacji i rodzaju dostawcy. Niezależnie od atrakcyjnej ceny przyjęcia trzeba policzyć koszty obsługi: podgrzewania, czyszczenia zbiorników, usuwania zanieczyszczeń i ewentualnych przestojów po przeciążeniu, bo to one często decydują o opłacalności tego substratu.

Metodyka w skrócie

BMP to ilość metanu uzyskana z suchej masy organicznej (s.m.o., ang. VS) w teście okresowym, podawana w m³ CH₄ na tonę s.m.o. (liczbowo tyle samo co NmL CH₄/g VS w publikacjach) i przeliczona na warunki normalne (0 °C, 101,325 kPa). Średnia ważona daje każdej publikacji łączną wagę 1, dzieloną po równo między jej wyniki dla danego substratu — praca z dwudziestoma odmianami nie przeważa pracy z jedną próbką. W programach międzylaboratoryjnych jednostką jest laboratorium (łączna waga 1), a w jego obrębie waga testu rośnie z liczbą butelek (powtórzeń). Wyniki po obróbce wstępnej (np. termicznej, chemicznej, enzymatycznej) pokazujemy osobno i nie wliczamy ich do średniej.

Linie ciągłe to krzywe zmierzone w testach. Gdy publikacja podaje tylko wynik końcowy, rysujemy przebieg modelowy kinetyki pierwszego rzędu, B(t) = B₀·(1 − e−kt): z publikacji pochodzi wyłącznie punkt końcowy, a kształt krzywej służy jedynie wizualizacji — nie odczytuj z niego produkcji w konkretnym dniu. Dla tego substratu przyjęto k = 0,091 d−1 (brak danych kinetycznych dla grupy – przyjęto medianę wszystkich dostępnych stałych k (93 wartości) = 0.091 d⁻¹).

Statystyki opisują rozrzut opublikowanych wyników — to zestawienie opisowe, a nie metaanaliza ani gwarancja uzysku w instalacji.

Pełna metodyka i zasady korekt

Bibliografia

  1. Rico, C.; Diego, R.; Valcarce, A.; Rico, J.L. (2014). Biogas Production from Various Typical Organic Wastes Generated in the Region of Cantabria (Spain): Methane Yields and Co-Digestion Tests. Smart Grid and Renewable Energy 05(06), 128–136. DOI: 10.4236/sgre.2014.56012 DOI
  2. Holliger, C.; Fruteau de Laclos, H.; Hack, G. (2017). Methane Production of Full-Scale Anaerobic Digestion Plants Calculated from Substrate’s Biomethane Potentials Compares Well with the One Measured On-Site. Frontiers in Energy Research 5, 12. DOI: 10.3389/fenrg.2017.00012 DOI
  3. Labatut, R.A.; Angenent, L.T.; Scott, N.R. (2011). Biochemical methane potential and biodegradability of complex organic substrates. Bioresource Technology 102(3), 2255–2264. DOI: 10.1016/j.biortech.2010.10.035 DOI

Wszystkie źródła serwisu: bibliografia.

Inne substraty z grupy „Tłuszcze, oleje i uboczne produkty pochodzenia zwierzęcego”