Energia z odpadów. Orlen Południe wytworzy wodór ze ścieków, a Homebiogas metan z resztek po obiedzie

Nad paliwem dla transportu, ogrzewaniem i prądem ze śmieci pracują intensywnie polskie startupy. Orlen Południe, spółka z grupy Orlen, największego dostawcy paliw w naszym kraju, mocno transformuje swoją działalność w kierunku biopaliw i wdraża nowe, autorskie biotechnologie. Nawet samorządy, mimo że przecież zawsze w swoich wyborach bardzo ostrożne i konserwatywne, poważnie myślą już nie tylko o spełnieniu poziomów recyklingu nakładanych przez Unię Europejską, ale również podejmują konkretne działania na rzecz wykorzystania energii tkwiącej w odpadach komunalnych. Np. województwo małopolskie w ubiegłym roku uznało produkcję wodoru z odpadów komunalnych za obiecujące narzędzie realizacji unijnych celów klimatycznych (na równi z premiami dla energooszczędnego budownictwa), a województwo wielkopolskie końcem 2019 roku powołało Wielkopolską Platformę Wodorową, której celem jest przekształcenie regionu z producenta węgla brunatnego w wytwórcę czystej, wodorowej energii.

Ciepło z cebuli i buraka

Biogaz z rolnictwa to korzyść dla rolnika, jako dodatkowy dochód ze sprzedaży odpadów rolnych, dla środowiska, jako redukcja metanu (gazu cieplarnianego) wydzielanego do atmosfery z gnijących na polach/wysypiskach śmieci odpadów i dla właścicieli biorafinerii wytwarzających z biogazu ciepło i energię elektryczną. Główną barierą biorafinerii jest jak zawsze przy nowych rozwiązaniach wysoki koszt budowy instalacji. Tym, co zwiększa opłacalność biorafinerii jest po pierwsze możliwość wykorzystania jako wsadu różnego rodzaju surowców (brak uzależnienia od jednego dostawcy), a po drugie coś, nad czym mogą pochylić się startupy. To kwestia pofermentu, który jest produktem ubocznym pracy biorafinerii. Poferment to doskonały nawóz dla rolnictwa, ma jednak jedną istotną wadę – ma formę ciekłą, co utrudnia transport i ogranicza sprzedaż jedynie do bezpośredniego sąsiedztwa instalacji, w oczywisty sposób zawężając rynek zbytu i narzucając niską jego cenę. Tania technologia zamiany pofermentu w formę stałą, to wyzwanie, którego rozwiązania mogą podjąć się startupy.

W Polsce funkcjonują już komercyjne biogazownie, np. te zrzeszone w Polskiej Grupie Biogazowej. Spółka realizuje projekty współfinansowane przez Unię Europejską, np. budowa elektrociepłowni na biogaz w Zawadach (województwo mazowieckie) oraz w Kupinie (województwo warmińsko-mazurskie), każda o mocy 1 MW, a więc zbliżonej do najnowocześniejszych elektrowni wiatrowych. Oprócz ww. spółka posiada funkcjonujące już od 2015 i 2020 roku biogazownie na odpady rolne w województwie podkarpackim, podlaskim i zachodniopomorskim.

Wodór od pracowitych bakterii

Produkcja wodoru do tej pory realizowana jest praktycznie wyłącznie z gazu ziemnego, bo to najtańszy sposób pozyskania tego pierwiastka. Jest jednak jeden problem – pozyskany w ten sposób wodór nie jest wcale tak dobry dla środowiska, jak etykieta którą nadaje się wszystkim paliwom wodorowym. Powstaje on w efekcie tzw. reformingu parowego metanu z gazu ziemnego podczas którego wydzielany jest dwutlenek węgla. Stąd właśnie jeżeli chcemy traktować wodór jako ekologiczne paliwo, potrzeba nowych form jego pozyskiwania. W Norwegii na pozyskanie w ekologiczny ale i tani sposób mają pozwolić nowe elektrolizery; norwescy eksperci szacują, że dzięki temu rozwiązaniu cena zielonego wodoru do 2025 ma zrównać się z ceną paliw kopalnych w tym kraju. Wodór jednak można również pozyskać z biomasy, nad czym pracuje m.in. spółka Orlen Południe: – Produkcję wodoru prawdopodobnie będziemy mogli zasilić z naszej oczyszczalni ścieków. Już teraz mamy węzeł biologiczny w którym bakterie produkują biogaz, a w przyszłości będziemy mogli go wykorzystać do produkcji wodoru. Będzie to konwersja już nie “czarnego”, bo pozyskiwanego z gazu ziemnego metanu, ale “zielonego”, produkowanego przez bakterie biometanu – mówi Grzegorz Semerjak, dyrektor ds. Technologii i Rozwoju spółki. (Orlen Południe od lat stawia na biopaliwa, a najnowsza strategia to praktycznie całkowite oparcie produkcji paliw o biorafinerie). I dodaje: – Dużo się teraz mówi o wodorze, ale na razie to błędne koło: nie ma producentów wodoru, więc nie produkuje się samochodów na to paliwo, nie ma samochodów, więc producenci paliw ostrożnie podchodzą do inwestycji w wodór. Grupa Orlen Południe przełamuje ten zaklęty krąg i inwestuje w zielony wodór. W 2021 jako pierwsi wdrożymy wodór w jakości 5.0, będą to autobusy w MPK Kraków i Śląsk.

To nie jedyny projekt zielonego paliwa z odpadów nad którym pracuje spółka Orlen Południe. Dużo bardziej zaawansowanym jest instalacja do produkcji bioetanolu II generacji, która powstanie w Jedliczach (województwo podkarpackie); zasili ją m.in. słoma. Wszystkie te inwestycje wynikają przede wszystkim z potrzeb osiągnięcia Narodowego Celu Wskaźnikowego: udziału paliw odnawialnych i biokomponentów na krajowym rynku paliw ciekłych.

Zamiast recyklingu – Handerek Technologies

Polski startup Handerek Technologies chce zamieniać tworzywa sztuczne w paliwa. Susan Kim-Chomicka, współtwórca licznych startupów działająca globalnie, zainwestowała 2 mln złotych w Handerek Technologies, a następnie dołączyła do zespołu jako CEO – to już mówi co nie co o potencjale tego startupu. Dodajmy do tego postać Adama Hańderka, jednego z “weteranów gospodarki odpadami”, twórcę licznych patentów w obszarze recyklingu, a otrzymamy bardzo mocno social impactowy biznes, którego celem oprócz zarobku jest walka z problemem zanieczyszczenia świata plastikiem. Startup zamiast traktować plastik jako odpad, którego trzeba jak najtańszym sposobem się pozbyć, potraktował plastikowe śmieci jako surowiec energetyczny i wytwarza z niego energię. Firma przekształca odpady w reaktorach przy pomocy katalitycznego procesu termicznego, produkując z tworzyw sztucznych ciekłe węglowodory. Innowacją jest niskociśnieniowość procesu, która według Handerek Technologies jest dzięki temu bardziej ekonomiczna. Tak powstały produkt służy jako istotny składnik produkcji paliw. Paliwa te przeszły pozytywnie testy Przemysłowego Instytutu Motoryzacji PIMOT. Firma wybudowała własną instalację badawczą o mocy przerobowej 300 ton rocznie, a obecnie dzięki pozyskanym od inwestorów środkom planuje budowę kilku instalacji komercyjnych i licencjonowanie technologii na podbój zagraniczny.

Darmowa energia z resztek obiadu

Założony w 2010 roku, dojrzały startup z Izraela, pracuje nad zaskakującym rozwiązaniem, który ma zamienić śmieci w każdej restauracji i gospodarstwie domowym w paliwo. Projekt wspiera finansowo Unia Europejska (zakończenie projektu na dniach, styczeń 2021), jest to jedyny projekt, który Wspólnota dotuje w ramach programu Homebiogas. Ta mikroinstalacja jest w stanie przetworzyć dziennie do 250 kg odpadów spożywczych. Powstały w ten sposób gaz wykorzystuje się do ogrzewania i gotowania.

Nad możliwością produkcji “kuchennego” biometanu pracuje również hiszpański startup Trovant. Mikroorganizmy przetwarzając odpady produkują gaz; projekt ma na celu polepszenie metod ich odżywiania, a także niskokosztowej eliminacji dwutlenku węgla z produktu. Kluczowym klientem są dla startupu producenci biogazu, którzy wykorzystają rozwiązanie Trovantu do oczyszczania swojego produktu z dwutlenku węgla: – Alternatywne do naszych rozwiązania wykorzystują do oczyszczenia biogazu i produkcji biometanu substancje chemiczne lub wysokie ciśnienie, my natomiast powierzamy te zadania bakteriom, co pozwala oszczędzać energię i pieniądze – komentuje dla cordis.europa.eu CEO Trovant, Jose M. Estrada. Innym z celów Trovantu jest maksymalne obniżenie kosztów mikroinstalacji do produkcji biogazu, tak, aby mógł być on produkowany nie tylko w dużych instalacjach przemysłowych, ale również trafić “pod strzechy”. We wrześniu ubiegłego roku załoga Trovantu przeprowadziła pierwsze wdrożenia przekształcając biogaz w biometan pozostawiając w składzie jedynie 2% dwutlenku węgla (z początkowych ok. 40%). Prace startupu współfinansuje Unia Europejska w ramach projektu UBI.

Spółka spin-off Uniwersytetu Warszawskiego, RDLS w ramach finansowanego przez NCBiR i NFOŚiGW projektu MethaPrep rozwinęła metodę przyspieszonej utylizacji stałych odpadów ściekowych. Obecnie oferuje to rozwiązanie w formie komercyjnej, wzmacniając biopreparatami i biosuplementami wydajność produkcji biogazu, a przez to rentowność instalacji.

Przemysł 4.0 zwiększy rentowność biorafinerii

Czy Przemysł 4.0 ułatwił rozwój biorafinerii/biogazowni? Czy proces takiej produkcji jest na tyle skomplikowany, że bez zaawansowanej integracji maszyn i automatyzacji procesów, byłby długi, żmudny i po prostu nieopłacalny? Na to pytanie odpowiedział dla MamStartup Grzegorz Semerjak, dyrektor ds Technologii i Rozwoju Orlen Południe: – Branża w której działamy, nieustannie się rozwija. Obecnie wiele innowacji spełnia już wyzwania Przemysłu 4.0, który polega na integracji inteligentnych maszyn, systemów i wprowadzanych zmian w procesach produkcyjnych po to, by zwiększać wydajność produkcji i wykorzystywać możliwości elastycznych zmian asortymentu. Przemysł 4.0 to nie tylko technologia, ale także nowe metody pracy.

W wypowiedzi Grzegorza Semerjaka dostrzeżemy dwie korzyści, jakie Przemysł 4.0 daje producentom bioenergii: pierwsza to lepsza wydajność produkcji, a druga to większa jej elastyczność. Co do wydajności, są to wszelkie rozwiązania zapewniające informowanie, a idąc dalej automatyczne regulowanie poszczególnych wskaźników takich jak np. wahającej się w zbiornikach temperatury czy nagły spadek ilości wytwarzanego metanu. Z kolei zwiększona elastyczność, to nowe możliwości, które dają inteligentne linie produkcyjne: jednego dnia przetwarzać mogą resztki z pól uprawnych, a drugiego odpady z tartaków. Wykorzystanie większej liczby surowców w produkcji to duża oszczędność, szczególnie, że jednym z wyzwań biorafinerii w Polsce jest niedobór surowca.

źródła:
https://cordis.europa.eu/article/id/418471-new-biogas-unit-processes-organic-waste-into-free-energy/pl
https://cordis.europa.eu/article/id/422513-cutting-edge-technology-upgrades-biogas-to-biomethane-in-a-cost-and-energy-efficient-way/pl
https://polskagrupabiogazowa.pl/biogazownie/

https://www.green-news.pl/718-Waste2Tricity-plastik-wodor