Bioplynové stanice jsou zařízení určené ke zpracování organické, biologicky rozložitelné hmoty různého původu procesem anaerobní fermentace (vyhnívání bez přístupu vzduchu) za produkce bioplynu.
Bioplyn obsahuje 40-70 % metanu a je využíván většinou pro výrobu el. energie v kogeneračních jednotkách s využitím odpadního tepla, nebo může být po přečištění vtláčen do rozvodu zemního plynu. Zbytky po vyhnití (digestát) – pokud splňují limity na obsah škodlivých látek a jsou dostatečně stabilizované – lze využít jako hnojivo.
V r. 2018 bylo v ČR 574 bioplynových stanic (instalovaný výkon 366 MW), z nichž většina patří do kategorie tzv. „zemědělských“ BPS, zpracovávajících kejdu, hnůj, podestýlky, a především cíleně pěstované plodiny pro energetické využití (kukuřice, řepka, vojtěška apod.). Prakticky všechny tyto BPS byly vybudovány na základě dotačních programů a garantované ceny vykupované el. energie spolu se zelenými bonusy.
Další skupinou jsou BPS „čistírenské“, které jsou součástí ČOV a zpracovávají kaly z biologického čištění odpadních vod ČOV a obsahy žump a septiků.
Poslední skupinou jsou BPS „ostatní“, zpracovávající i jiné substráty než zemědělské a čistírenské – např. kuchyňské odpady včetně olejů a tuků z jídelen a restaurací, tráva z údržby zeleně a jiné rozložitelné složky komunálního odpadu, živočišné odpady z masokombinátů, odpadní tuky, dále např. masokostní moučku, lihovarské výpalky, mláto, odpady z výroby bionafty, tuhé odpady z potravinářského průmyslu včetně prošlých nebo zkažených potravinářských produktů, odpady z cukrovarů, aj.
Kritickým problémem bioplynových stanic je uvolňování extrémně zapáchajících látek (sirovodík, merkaptany, mastné kyseliny, dusíkaté produkty rozkladu, amoniak a další), které vznikají vždy během procesu anaerobního vyhnívání.
U řady realizací BPS v ČR se vyskytly závažné případy obtěžování okolí zápachem a jejich činnost bylo nutno zastavit. Aby se předcházelo podobným nedostatkům, vydalo MŽP a rovněž ÚKZUZ (pro zemědělské závody) Metodické pokyny pro schvalování provozu BPS. Zde se uvádí jako hlavní příčiny problémů:
- Špatné provozování BPS způsobené nedostatečnou znalostí vlastního fermentačního procesu a nezkušeností provozovatele;
- důsledky chyb při výběru technologie s ohledem na zpracovávané substráty;
- chyby v projektech a konstrukci BPS;
- enormní snahy o úspory v investičních a provozních nákladech vedoucí k porušování technologické kázně;
- nedostatečná opatření k omezení vznikajících emisí pachových látek, a to jak při běžném provozu, tak i při haváriích.
Největším problémem z hlediska řízení procesu a emisí pachových látek jsou bioplynové stanice „ostatní“, založené na tzv. mokrém procesu fermentace. Příčiny vzniku problémů se zápachem mohou být tyto:
Druhy zpracovávaných odpadů: Tyto BPS mnohdy zpracovávají vedlejší živočišné produkty jako je např. masokostní moučka, nebo odpady z masokombinátů procházející sterilizací a bioplynová stanice se tak chová jako malá kafilérie. Zde jsou problémy s pachy samotných vstupujících odpadů, často podléhajících rozkladu již při svozu a skladování zejména v letních měsících.
Předúprava odpadů a manipulace s nimi: Při zpracování BRKO metodou mokré anaerobní fermentace je vždy nutná předúprava vstupujícího bioodpadu drcením, případně dalším tříděním (separace anorganických častí, plastů, kovů apod.) a homogenizací. Především systémy drcení a separace vstupních bioodpadů, jsou často součástmi s největšími problémy jak z pohledu uvolňování pachových látek, tak z hlediska mechanické odolnosti a poruchovosti.
Hygienizace: Pokud se zpracovávají typy odpadů označované jako rizikové, které mohou být obsahovat choroboplodné zárodky – např. jateční odpady, zbytky jídel apod., musí být BPS vybavena tzv. hygienizací, kde se vstupy drtí pod 12 mm a zahřívají po dobu min. 1 hod na teplotu 70 °C (případně 130 °C / 20 min). Zdrojem zápachu může být i čištění přepravních prostředků na tento typ odpadů.
Zápach z předúpravy vč. hygienizace se nejčastěji řeší odsáváním vzduchu do biofiltrů nebo absorbérů, což podle dosavadních zkušeností často nedává uspokojivé výsledky. Dalšími možnostmi jsou pračky odsávaného vzduchu nebo jeho spalování.
Vedení procesu fermentace: Správné řízení procesu je nezbytným základem pro omezení emisí zápachu z BPS. Toto je složitější právě u BPS zpracovávající různorodé směsi BRO, často se sezónním a nárazovým výskytem. Biologický proces je přitom citlivý na poměr základních živin, náchylný na kontaminaci škodlivými složkami, které se BRKO vyskytují a na větší změny ve složení se adaptuje pomalu, nebo s poruchami.
V případě kontaminace, nárazového přetížení fermentoru (i jedním druhem odpadu), nebo nedodržením poměrů živin, pH, teplot a doby zdržení, nastávají poruchy procesu fermentace s produkcí extrémně zapáchajících látek, přecházejících ve vysoké míře do digestátu. Dobu zdržení není možné stanovit zcela obecně – závisí na ostatních podmínkách procesu, typu vstupních surovin, na dalším nakládání s digestátem apod. a u problematických – rizikových vstupů by měla být vždy delší než u zemědělských substrátů.
Řízení procesů BPS tak, aby byl minimalizován zápach však často směřuje proti ekonomice provozu – vede ke snížení výkonu BPS a zvyšuje vlastní spotřebu energie, takže např. doba zdržení substrátu ve fermentorech je často snižována z čistě ekonomických důvodů.
Zpracování a skladování digestátu: Digestát z BRKO bývá z hlediska emisí pachů mnohem problematičtější, než u BPS např. zemědělského typu. Bioplynové stanice zpracovávající odpady by měly disponovat dostatkem kapacit zakrytých zásobníků na digestát, a to minimálně na dobu 4 měsíců, protože digestát se dá vyvážet na pole jen za určitých podmínek. Zápach z nedostatečně stabilizovaného digestátu je nejčastějším důvodem stížností, což souvisí jak se zvládnutím procesu, tak s úrovní řešení skladování v nádržích.
Méně častou technologií je tzv. suchá fermentace, jejíž výhodou je menší citlivost na kvalitu vstupů, takže lze zpracovávat BRKO bez nutnosti jemnějšího drcení i s obsahem některých cizorodých součástí. Nevýhodou je nižší účinnost rozkladu oproti mokré technologii, nutnost otevřené manipulace s bioodpadem při naskladňování / vyskladňování (zápach) a výkyvy v produkci bioplynu. Digestát z tohoto procesu se často následně stabilizuje aerobně v kompostárně.
Pro bližší představu příklad BPS s projektovou kapacitou 5000 t/rok, zpracovávající BRO mokrým procesem – např. kejdy, výpalky, obsahy septiků, kuchyňské zbytky a odpady z výroby rostlinných olejů:
Krytá homogenizační jímka 200 m3; fermentor 2500 m3; plynojem 800 m3; linka pro tepelnou hygienizaci rizikových odpadů, drtící linka, dvoustupňové odsíření bioplynu, kogenerační jednotka na bioplyn (330 kWe + 400 kWt); dvě uskladňovací nádrže (2 x 6600 m3) pro digestát; biologický filtr pro odsátý vzduch z prostoru příjmu odpadů. Doba zdržení ve fermentoru 30-70 dnů.
Další příklady:
Velká PBS zpracovávající 50 000 t/r BRO převážně rostlinného původu; 2 fermentory střídavě plněné 1x za ½ hod po 3 t materiálu tzv. mokrou cestou (rozmělněná vodná kaše); doba zdržení 60 dnů; bioplyn využíván k výrobě elektřiny a tepla v kogeneračních jednotkách – celkový výkon stanice 1,7 MW. Produkce digestátu 40 000 t/r, nutná plocha pro aplikaci na pole: cca 1200 hektarů.
Střední PBS s kapacitou 28 000 t/r BRO – převážně odpady z jídelen a restaurací a prošlé potraviny, fementor 1100 m3; doba zdržení 40 dnů/52°C; využití bioplynu kogenerací, instalovaný výkon celkem 1,9 MW.
Za povšimnutí stojí relativně nízká produkce energie vzhledem k objemu zpracovávaných surovin u těchto zdrojů – celkový výkon stanic je cca 10x nižší než dnešní výkon uhelných kotlů v CTZ-UH.
Z výše uvedeného je patrné, že hlavním problémem technologie anaerobní fermentace jsou emise zapáchajících látek. Příkladů se najde řada, a to i z dnešní doby – viz např. extrémní zamoření města Stříbra zápachem v září loňského roku (z 9 km vzdálené BPS). Jelikož legislativa ochrany ŽP z pohledu emisí zápachu je prakticky nefunkční, jediné možné řešení této problematiky je prevence – tedy správné řešení ve fázi návrhu umístění. To ostatně zdůrazňuje i MŽP:
„…zásadní roli při řešení pachové problematiky hraje „…vhodné umístění zdroje v dostatečné vzdálenosti od obytné zástavby. Nejproblematičtějšími zdroji z hlediska pachové zátěže jsou některé zemědělské provozy (chovy hospodářských zvířat) a vybrané průmyslové zdroje (např. potravinářské provozy, bioplynové stanice atd.). Nezastupitelnou úlohu v řešení pachového obtěžování musí mít proto územní plánování, a to nejen při umisťování nových zdrojů pachových látek, ale i opačně nepovolování přibližování obytné zástavby k již existujícímu zdroji“.
V Metodickém pokynu pro umísťování, schvalování a provoz BPS (MŽP), Metodickém pokynu ÚKZÚZ a v dalších materiálech k budování BPS je uvedeno, že „zemědělské“ BPS by měly být umístěny min. 300 m od obytné výstavby a „ostatní“ BPS 800 m.
Okruh 800 m od CZT je vyznačen na mapce v příloze – z tohoto pohledu je zamýšlené umístění BPS v tomto areálu naprosto nepochopitelné.
