Od odpadów z kantyny do biogazu: jak odpady kuchenne stają się energią odnawialną

Zmiana odpadów z kantyny w biogaz polega na poddaniu resztek jedzenia fermentacji beztlenowej. W tym procesie grupy mikroorganizmów rozkładają materię organiczną i tworzą mieszaninę metanu oraz dwutlenku węgla. To, co wcześniej oznaczało koszt wywozu i obciążenie dla środowiska, staje się odnawialnym paliwem. Biogaz może zasilać generatory prądu i kotły grzewcze. Po oczyszczeniu do postaci biometanu może również trafić do sieci gazowej albo napędzać silniki pojazdów. W gospodarce obiegu zamkniętego kantyna pracownicza przestaje być wyłącznie miejscem wydawania posiłków. Może stać się pierwszym ogniwem lokalnego systemu produkcji energii.

Odpady kuchenne nie są paliwem o stałych właściwościach. To biologiczny surowiec, którego wilgotność i skład chemiczny zmieniają się z dnia na dzień. Aby fermentacja w biogazowni przebiegała bez zakłóceń, trzeba właściwie rozdzielać poszczególne rodzaje odpadów. Szczególnej uwagi wymagają ciekłe tłuszcze posmażalnicze. Mają dużą wartość energetyczną, ale ich niekontrolowane wlanie do fermentera może zaburzyć pracę mikroorganizmów. Dlatego w gastronomii ważne są osobna zbiórka tłuszczów oraz certyfikowany odbiór zużytego oleju przez REFOOD. Takie rozwiązanie pozwala odzyskiwać surowiec w kontrolowany sposób i chroni instalację przed nagłymi zmianami składu wsadu.

Od odpadów z kantyny do biogazu: na czym polega ten proces?

Cały proces opiera się na naturalnej zdolności bakterii i archeonów metanowych do rozkładania związków węgla bez dostępu tlenu. Z punktu widzenia technologii odpady z kuchni i stołów pracowniczych są wartościowym surowcem. Łatwo ulegają rozkładowi i zawierają dużo lotnych substancji organicznych (VS - volatile solids). Z jednej tony właściwie przygotowanych odpadów spożywczych nowoczesna instalacja może uzyskać od 100 do 200 m³ biogazu. Zawartość metanu w takim gazie może wynosić 60-70%.

Ten proces różni się od zwykłego kompostowania z dostępem powietrza. W kompostowniku węgiel z resztek zmienia się w dwutlenek węgla, który trafia do atmosfery, a ciepło powstające przy rozkładzie rozprasza się w otoczeniu. W zamkniętym reaktorze biogazowni energia zawarta w związkach organicznych zostaje zachowana w metanie (CH₄). Dzięki temu niedojedzony obiad, obierka lub zupa stają się nośnikiem energii. Gaz można przechować i wykorzystać w wybranym czasie, niezależnie od pogody, pory dnia oraz siły wiatru.

Czym są bioodpady kuchenne i dlaczego nadają się do fermentacji?

Bioodpady kuchenne obejmują wiele organicznych pozostałości powstających podczas przygotowywania i jedzenia posiłków. Należą do nich obierki warzyw, resztki owoców, fusy po kawie, czerstwe pieczywo oraz pozostałości gotowych dań, takich jak makarony, kasze i sosy. Do tej grupy zalicza się też resztki mięsa i nabiału. W przepisach odpadowych są częścią komunalnych odpadów biodegradowalnych. Pod względem przydatności do fermentacji wypadają jednak lepiej niż odpady zielone z parków i ogrodów.

Ich zaletą jest duża wilgotność i łatwy dostęp mikroorganizmów do składników odżywczych. Skrobie, proste cukry, białka i zemulgowane tłuszcze są dla bakterii łatwiejszym źródłem energii niż zdrewniałe włókna ligninocelulozowe, które dominują w odpadach ogrodowych. Dzięki temu reakcje w reaktorze przebiegają szybko, a ilość biogazu uzyskiwana z jednostki suchej masy organicznej jest atrakcyjna dla operatorów instalacji.

Jakie odpady z kantyny można kierować do biogazowni?

Nowoczesne biogazownie komunalne i rolnicze mogą przyjmować wiele rodzajów surowców, ale muszą przestrzegać zasad sanitarnych. Do instalacji fermentacyjnych mogą trafiać:

• resztki warzyw i owoców z przygotowywania posiłków, czyli tak zwany czysty odpad kuchenny,
• gotowe resztki dań, w tym zupy, sosy, gotowane mięso, nabiał, pieczywo oraz pozostałości z talerzy,
• przeterminowana żywność, zarówno luzem, jak i w opakowaniach jednostkowych, które trzeba wcześniej mechanicznie otworzyć,
• popłuczyny oraz ciekłe odpady z mycia urządzeń gastronomicznych, zawierające dużo materii organicznej.

Ważne znaczenie prawne ma obecność białka zwierzęcego. Odpady z kantyn zawierające mięso, ryby lub nabiał podlegają przepisom Unii Europejskiej dotyczącym ubocznych produktów pochodzenia zwierzęcego (UPPZ kategorii 3, rozporządzenie WE nr 1069/2009). Instalacja przyjmująca taki materiał musi mieć zgodę powiatowego lekarza weterynarii oraz urządzenie do higienizacji termicznej.

Od brązowego pojemnika do fermentera

Droga resztek z talerza do szczelnego reaktora wymaga sprawnego i higienicznego transportu. W odróżnieniu od suchych surowców, takich jak papier lub szkło, odpady kuchenne zaczynają gnić i fermentować już w temperaturze pokojowej. Sposób ich gromadzenia oraz odbioru wpływa więc na warunki pracy personelu, a także na wartość energetyczną surowca.

Nieprawidłowe przechowywanie odpadów na zapleczu kantyny powoduje szybkie zakwaszenie masy, przykre zapachy i uwalnianie lotnych kwasów tłuszczowych do powietrza. Każdy procent utraconej w ten sposób materii organicznej oznacza mniej możliwego do uzyskania metanu. Z tego powodu stosuje się zamykane, ujednolicone pojemniki, częsty odbiór i ogranicza kontakt odpadów z powietrzem.

Segregacja resztek jedzenia w kantynie

Segregacja zaczyna się przy zmywaku i w miejscu przygotowywania potraw. Poszczególne strumienie odpadów trzeba rozdzielić już tam, gdzie powstają. Na zapleczu kuchennym używa się szczelnych brązowych pojemników albo ruchomych zbiorników ze stali kwasoodpornej lub tworzywa odpornego na kwasy organiczne i tłuszcze.

Duże znaczenie ma szkolenie pracowników kuchni i osób korzystających z kantyny. Do pojemników na bioodpady nie powinny trafiać folie spożywcze, rękawiczki nitrylowe, wykałaczki, porcelana, jednorazowe sztućce ani saszetki po sosach. Nawet pojedynczy kawałek folii lub metalu może zablokować pompę albo uszkodzić mieszadło w biogazowni. Taki błąd może spowodować kosztowną przerwę w pracy instalacji.

Odbiór, transport i przygotowanie pulpy

Stały odbiór prowadzą wyspecjalizowane firmy logistyczne, takie jak REFOOD. Korzystają one z pojazdów do przewozu odpadów płynnych i półpłynnych albo z zamkniętego systemu wymiany pojemników. W tym drugim rozwiązaniu pełny pojemnik jest zabierany, a na jego miejsce trafia czysty i zdezynfekowany zbiornik. Po przywiezieniu do zakładu odpady nie są od razu kierowane do fermentera. Najpierw trafiają do linii mechanicznego przygotowania surowca.

W miejscu przyjęcia materiał jest ważony, wstępnie sortowany i przekazywany do maceratorów, młynów bijakowych lub rozdrabniaczy wielowałowych. Urządzenia zmieniają odpady w płynną albo półpłynną pulpę, zwykle o wielkości cząstek poniżej 12 mm. Przy odpadach przeterminowanych odbywa się także mechaniczne otwieranie opakowań. Separatory odśrodkowe oddzielają folię, plastik i karton, pozostawiając czystą organiczną część produktu.

Biogazownia na odpady kuchenne i komunalne: jak wygląda instalacja?

Biogazownia przeznaczona do bioodpadów komunalnych i resztek gastronomicznych różni się od typowej biogazowni rolniczej, która pracuje głównie na gnojowicy i kiszonce kukurydzianej. Ze względu na rodzaj materiału jest to obiekt wyposażony w rozbudowane systemy oczyszczania, sortowania i higienizacji. Potrzebuje też zamkniętych hal rozładunkowych, podciśnienia oraz biofiltrów ograniczających zapachy.

Przykładem takiej infrastruktury w Polsce jest Zakład Unieszkodliwiania Odpadów Komunalnych „Orli Staw”. Zakład przetwarza rocznie blisko 130 tysięcy ton odpadów komunalnych, w tym około 30 tysięcy ton selektywnie zebranych bioodpadów kuchennych i zielonych. Działająca tam instalacja fermentacji beztlenowej korzysta z trzech głównych rodzajów wsadu: osobno zebranych odpadów kuchennych i ogrodowych, przeterminowanej żywności rozdzielanej na część stałą i ciekłą oraz ciekłych odpadów organicznych podawanych z ogrzewanych zbiorników buforowych.

Strefa przyjęcia, rozdrabniacz i zbiornik homogenizacyjny

Rozładunek odpadów kuchennych odbywa się w zamkniętych halach z mechaniczną wentylacją. Takie rozwiązanie ogranicza wydostawanie się zapachów na zewnątrz. Ważnym elementem pierwszej części instalacji jest stacja homogenizacji. Odpady z różnych dostaw, na przykład wilgotne zlewki z kantyn oraz suchsze resztki warzyw, trafiają do zbiornika buforowego wyposażonego w mocne mieszadła mechaniczne lub hydrauliczne.

W zbiorniku ujednolica się skład chemiczny i fizyczny pulpy, reguluje jej zawartość wody oraz kontroluje temperaturę. Przy odpadach kategorii 3 UPPZ znajduje się tu również moduł higienizacji. Po rozdrobnieniu do cząstek mniejszych niż 12 mm masa organiczna jest podgrzewana do co najmniej 70°C i utrzymywana w tej temperaturze przez minimum 60 minut bez przerwy. Zabieg ten usuwa bakterie Salmonella, wirusy oraz pasożyty.

Fermenter, zbiornik pofermentu i magazyn biogazu

Przygotowany substrat trafia pompami wyporowymi do komory fermentacyjnej, czyli fermentera. W ZUOK „Orli Staw” komora ma pojemność roboczą 1400 m³. Pozwala to prowadzić ciągłą fermentację, która trwa średnio 21 dni. W środku utrzymuje się temperaturę mezofilową, około 37-40°C, albo termofilową, około 50-55°C. Masa jest stale mieszana, aby piasek nie opadał na dno, a tłuszcz nie tworzył warstwy na powierzchni cieczy.

Biogaz zbiera się w górnej części zbiornika przykrytego szczelną membraną. Może też trafiać do zewnętrznego, dwuwarstwowego magazynu. Taki zbiornik wyrównuje zmiany ciśnienia i wahania ilości wytwarzanego gazu. Przefermentowana masa, czyli poferment, jest kierowana do zamkniętych zbiorników. Później trafia na prasy odwadniające lub wirówki dekantacyjne, które rozdzielają ją na frakcję stałą i ciekłą.

Fermentacja beztlenowa krok po kroku

Fermentacja beztlenowa, nazywana też metanową, nie jest jedną reakcją chemiczną. To szereg powiązanych procesów biologicznych, w których uczestniczą setki gatunków mikroorganizmów. Każda grupa bakterii odpowiada za inny etap rozkładu materii organicznej. Substancje powstające w jednym etapie stają się pokarmem dla kolejnej grupy. Cały układ wymaga zachowania równowagi.

Stabilna praca reaktora zależy od warunków panujących w jego wnętrzu. Najważniejsze są stała temperatura, właściwe pH, całkowity brak tlenu oraz odpowiedni stosunek węgla do azotu. Nawet zmiana temperatury o 1-2°C może zaburzyć pracę metanogenów. Odczyn powinien mieścić się zwykle w przedziale 6,8-7,5, a właściwy stosunek C:N wynosi od 20:1 do 30:1.

Co dzieje się w komorze fermentacyjnej?

Rozkład odpadów z kantyny w komorze fermentacyjnej przebiega w czterech etapach:

1. Hydroliza: Złożone związki, takie jak węglowodany, białka i tłuszcze, są rozbijane przez enzymy wydzielane przez bakterie hydrolityczne. Powstają łatwo rozpuszczalne substancje, między innymi cukry proste, aminokwasy, glicerol i wyższe kwasy tłuszczowe.
2. Kwasogeneza (acidogeneza): Bakterie kwasotwórcze zmieniają produkty hydrolizy w krótkołańcuchowe lotne kwasy tłuszczowe, takie jak kwas octowy, propionowy, masłowy i walerianowy. Powstają też alkohole, aldehydy, dwutlenek węgla oraz wodór. Przy odpadach cateringowych bogatych w cukry ten etap może przebiegać bardzo szybko.
3. Octanogeneza (acetogeneza): Bakterie octanowe przekształcają wyższe kwasy tłuszczowe i alkohole w kwas octowy, wodór oraz dwutlenek węgla. Jest to etap pośredni. Mikroorganizmy z kolejnej fazy nie potrafią bowiem korzystać ze związków mających dłuższy łańcuch węglowy niż kwas octowy.
4. Metanogeneza: W ostatniej fazie bezwzględnie beztlenowe archeony wytwarzają metan. Część z nich rozkłada kwas octowy na CH₄ i CO₂. Inne wykorzystują wodór do połączenia dwutlenku węgla w metan i wodę.

Rola bakterii metanowych w produkcji biogazu

Archeony metanogenne należą do bardzo wrażliwych mikroorganizmów. Rosną powoli i nie tolerują tlenu. Szkodzą im także niektóre substancje chemiczne. W przypadku odpadów z kantyn zagrożeniem jest przede wszystkim zbyt duża ilość łatwo rozkładalnych cukrów. Może ona wywołać szybki spadek pH, czyli zakwaszenie komory. Problemem bywa także duża ilość azotu amonowego uwalnianego podczas rozkładu białek mięsa.

Badania laboratoryjne, w tym badania University College Cork z 2023 roku, wskazują, że korzystne obciążenie reaktora odpadami cateringowymi wynosi około 2 kg lotnych substancji organicznych na metr sześcienny komory na dobę (2 kg VS m⁻³ d⁻¹). Przy czasie zatrzymania wynoszącym 30 dni można uzyskać do 560 litrów czystego CH₄ z każdego kilograma VS. Dwukrotne zwiększenie dawki może podnieść poziom wolnego amoniaku powyżej 900 mg/L. Wtedy mikroorganizmy mogą zostać zatrute, a ilość biogazu gwałtownie spada. Z tego powodu substrat z kantyny należy podawać w sposób równy i powolny.

Jak biogaz zamienia się w energię odnawialną?

Surowy biogaz opuszczający fermenter nie nadaje się od razu do użycia w zaawansowanym agregacie prądotwórczym. Zawiera dużo pary wodnej oraz śladowe związki, które mogą powodować korozję metalu. Połączenie wilgoci z tymi substancjami tworzyłoby w silniku środowisko sprzyjające niszczeniu elementów. Gaz staje się wartościowym paliwem dopiero po oczyszczeniu i osuszeniu.

Najczęściej wykorzystuje się go w układzie kogeneracyjnym (CHP - Combined Heat and Power), który jednocześnie produkuje prąd i ciepło. Coraz częściej biogaz oczyszcza się też do parametrów biometanu, podobnych do parametrów gazu ziemnego. W obu przypadkach energia z kantynowego talerza jest dostępna na żądanie. Instalacja może pracować wtedy, gdy zapotrzebowanie na prąd jest największe, niezależnie od pogody.

Skład biogazu: metan, dwutlenek węgla i zanieczyszczenia

Biogaz z odpadów kuchennych składa się głównie z metanu (CH₄) i dwutlenku węgla (CO₂). Metan stanowi zwykle 55-68% objętości gazu, a udział CO₂ wynosi około 30-45%. Większa ilość tłuszczów i białek w odpadach może podnieść zawartość metanu. Duży udział węglowodanów i celulozy zwykle zwiększa udział dwutlenku węgla.

Pozostałe składniki występują w małych ilościach, ale mogą powodować problemy techniczne:

• Siarkowodór (H₂S): powstaje przy rozkładzie aminokwasów siarkowych obecnych w mięsie i jajach. Jego stężenie może wynosić od kilkuset do kilku tysięcy ppm. Do usuwania H₂S stosuje się metody biologiczne, takie jak podawanie powietrza lub tlenu do górnej części zbiornika, metody chemiczne z użyciem soli żelaza oraz filtry z węglem aktywnym,
• Para wodna: gaz opuszcza fermenter całkowicie nasycony parą. Trzeba go schłodzić w osuszaczach i odprowadzić skroploną wodę w odwadniaczach,
• Siloksany: związki krzemu pochodzące ze środków czystości, detergentów i kosmetyków obecnych w popłuczynach z kantyn. Podczas spalania tworzą twardy osad dwutlenku krzemu, czyli kwarcu. Osad niszczy gładzie cylindrów, świece i turbosprężarki, dlatego potrzebna jest filtracja węglowa.

Kogeneracja, biometan i wykorzystanie gazu w sieci

Oczyszczony gaz trafia do agregatu kogeneracyjnego. Jest to silnik gazowy połączony ze stacjonarnym generatorem synchronicznym. Spalanie gazu pozwala wytwarzać prąd ze sprawnością około 38-43%. Ciepło odbiera się z płaszcza wodnego silnika, oleju smarnego oraz spalin. Otrzymuje się gorącą wodę o temperaturze 85-90°C. Łączna sprawność takiego układu często przekracza 85-88%.

Drugim rozwiązaniem jest usunięcie dwutlenku węgla z biogazu, określane po angielsku jako upgrading. Można to robić za pomocą membran, płuczek aminowych albo adsorpcji zmiennociśnieniowej (PSA). Po oddzieleniu CO₂ zawartość metanu rośnie powyżej 97-98%. Powstaje biometan o właściwościach zbliżonych do wysokometanowego gazu ziemnego. Może zostać wtłoczony do krajowej sieci, sprężony jako bio-CNG albo skroplony do bio-LNG. W tej postaci służy jako paliwo dla ciężarówek, samochodów dostawczych i miejskich śmieciarek.

Biogaz to nie tylko prąd: wykorzystanie produktów procesu

Przetwarzanie resztek gastronomicznych w biogazowni dobrze wpisuje się w zasady gospodarki obiegu zamkniętego (GOZ). Proces nie kończy się powstaniem odpadu przeznaczonego do składowania. Poszczególne części bilansu masy i energii mogą znaleźć dalsze zastosowanie. W ten sposób materia pozostaje w obiegu.

Z jednej tony wsadu kuchennego można uzyskać setki kilowatogodzin energii pierwotnej oraz prawie tonę ustabilizowanej biologicznie masy o właściwościach nawozowych. Przy wysokich cenach nawozów sztucznych i pogarszającej się jakości gleb poferment ma wartość porównywalną z samą energią elektryczną.

Ciepło dla kantyny, zakładu lub lokalnej sieci ciepłowniczej

Ciepło powstające w agregacie kogeneracyjnym najpierw pokrywa potrzeby biogazowni. Służy do ogrzewania fermentera, wyrównywania strat ciepła przez ściany zbiorników oraz zasilania wymienników w module higienizacji, gdzie wymagana jest temperatura 70°C. Przy właściwie dobranej instalacji pozostaje jednak także nadwyżka ciepła.

Rurociąg preizolowany może dostarczać tę energię do budynku zakładu lub kantyny. Ciepło pokrywa potrzeby centralnego ogrzewania oraz przygotowania ciepłej wody do mycia naczyń i sprzętu kuchennego. W miejskich instalacjach, takich jak komunalne elektrociepłownie o mocy 1 MW, które przetwarzają rocznie około 4,1 mln m³ biogazu, nadwyżka trafia do sieci ciepłowniczej. W sezonie grzewczym może zasilać ponad tysiąc gospodarstw domowych.

Poferment jako nawóz i źródło składników odżywczych

Po zakończeniu fermentacji pozostaje poferment, zwany też digestate. Jest to przetworzona, pozbawiona intensywnego zapachu i częściowo zmineralizowana materia. W czasie rozkładu beztlenowego azot, fosfor i potas zmieniają formę. Azot zawarty wcześniej w białkach przechodzi głównie w jony amonowe (NH₄⁺). Rośliny mogą pobierać je szybciej niż azot z surowego obornika lub kompostu.

Poferment zwykle rozdziela się na prasach śrubowych albo wirówkach dekantacyjnych:

• Frakcja ciekła: stanowi około 85-90% masy pofermentu. Zawiera dużo azotu i potasu, dlatego może być stosowana jako nawóz płynny. Lokalni rolnicy wprowadzają ją do gleby za pomocą węży wleczonych, co ogranicza straty amoniaku,
• Frakcja stała: przypomina wilgotny torf. Zawiera fosfor oraz trwałą materię organiczną, z której może powstawać próchnica. W ZUOK „Orli Staw” po krótkim ustabilizowaniu i napowietrzeniu staje się certyfikowanym środkiem nawozowym. Wykorzystuje się go w rolnictwie, ogrodnictwie oraz przy odtwarzaniu zdegradowanych gruntów.

Korzyści dla kantyn, firm i gmin

System zbiórki i energetycznego odzysku bioodpadów stołówkowych daje korzyści finansowe, środowiskowe i wizerunkowe. Duże zakłady produkcyjne, centra logistyczne oraz biurowce z kantynami wydającymi tysiące posiłków dziennie muszą coraz częściej raportować dane ESG (Environmental, Social, and Governance). Dotyczą one wpływu firmy na środowisko, społeczeństwo i sposób zarządzania. Znaczenie ma też dyrektywa CSRD.

Dla gmin bioodpady kuchenne są ważnym elementem realizacji poziomów recyklingu wymaganych przez prawo Unii Europejskiej. Bez osobnego zbierania i przetwarzania odpadów kuchennych osiągnięcie wymaganych wskaźników staje się bardzo trudne, a w wielu przypadkach niemożliwe.

Niższe koszty zagospodarowania odpadów i stabilne źródło energii

Wrzucanie niesegregowanych resztek kuchennych do odpadów zmieszanych wiąże się z wysokimi opłatami za przyjęcie w instalacjach komunalnych. Osobna zbiórka czystego surowca i przekazanie go licencjonowanemu przetwórcy może obniżyć koszty gospodarki odpadami w zakładzie. Bioodpad przestaje być ciężarem finansowym i staje się materiałem poszukiwanym przez operatorów biogazowni.

Energia z biogazu jest dostępna w sposób ciągły, czego nie można powiedzieć o produkcji z fotowoltaiki i wiatru. Biogazownia może dostarczać prąd oraz ciepło niezależnie od zachmurzenia, pory dnia i siły wiatru. Zasilanie własnego obiektu z kogeneracji ogranicza wpływ nagłych zmian cen energii i zmniejsza ryzyko przerw w dostawach prądu.

Mniejszy ślad węglowy i ograniczenie emisji metanu

Fermentacja beztlenowa przynosi dwie ważne korzyści dla środowiska. Po pierwsze, resztki jedzenia na składowisku rozkładają się powoli i bez kontroli pod warstwą innych odpadów. Powstający gaz wysypiskowy może przedostawać się do atmosfery. Metan ma potencjał ocieplenia klimatu prawie 28 razy większy niż dwutlenek węgla w okresie 100 lat i ponad 80 razy większy w okresie 20 lat. Skierowanie odpadów do szczelnego fermentera ogranicza emisję tego gazu już w miejscu jej powstawania.

Po drugie, prąd i ciepło z biogazu mogą zastąpić energię z węgla kamiennego, węgla brunatnego oraz kopalnego gazu ziemnego. W przypadku biometanu węgiel uwalniany podczas spalania pochodzi z materii roślinnej, która wcześniej pobrała go z atmosfery w czasie fotosyntezy. Firma przekazująca bioodpady do biogazowni może dzięki temu zmniejszyć emisje w Zakresie 3, czyli emisje powstające w jej łańcuchu wartości. Jest to ważna informacja w kontaktach z partnerami biznesowymi.

Wyzwania i ograniczenia produkcji biogazu z kantyny

Odzysk energii z resztek żywności daje wiele korzyści, ale instalacje tego typu mają też ograniczenia techniczne i rynkowe. Odpady z kantyny zmieniają się z dnia na dzień, dlatego potrzebują stałych badań laboratoryjnych i elastycznego sterowania. Zbyt proste założenia projektowe mogą prowadzić do problemów z pracą instalacji.

Duże znaczenie ma kofermentacja, czyli wspólne przetwarzanie kilku rodzajów surowca. Sama fermentacja odpadów gastronomicznych może być ryzykowna, ponieważ odpady szybko się rozkładają i mają małą zdolność stabilizowania odczynu. Lepsze wyniki daje używanie ich jako bogatego w metan dodatku, stanowiącego około 20-30% wsadu organicznego. Pozostałą część mogą tworzyć stabilniejsze surowce, takie jak gnojowica bydlęca, osady ściekowe lub wywar gorzelniany.

Wahania ilości odpadów, zmienny skład substratu i zanieczyszczenia

Jednym z głównych problemów przy współpracy z kantynami pracowniczymi jest ich rytm pracy. Od poniedziałku do piątku powstaje dużo odpadów, natomiast w weekendy, święta i okresy przestojów, na przykład podczas wakacyjnej przerwy w produkcji, ich ilość mocno spada. Mikroorganizmy w fermenterze potrzebują jednak regularnych, codziennych dawek materii organicznej.

Zmienia się także skład odpadów. Jednego dnia dominują makarony i potrawy mączne, które zawierają dużo skrobi i szybko obniżają pH. Innego dnia pojawiają się dania rybne i drobiowe z dużą ilością azotu amonowego. Kolejny jadłospis może zawierać wiele smażonych potraw i tłuszczów. Bez odpowiednio dużego zbiornika homogenizacyjnego reaktor jest narażony na nagłe zmiany chemiczne.

Dużym kosztem pozostają zanieczyszczenia mechaniczne. Wykałaczki, jednorazowe sztućce z PLA, fragmenty porcelany, szkło i folie opakowaniowe ścierają pompy oraz zatykają rurociągi. PLA, nazywany plastikiem skrobiowym, nie rozkłada się w typowych mezofilowych cyklach fermentacji.

Zapachy, wymagania sanitarne oraz koszty inwestycji i obsługi

Biogazownie przyjmujące odpady spożywcze mogą budzić obawy mieszkańców dotyczące zapachów. Ograniczenie takich uciążliwości wymaga dużych nakładów inwestycyjnych już podczas budowy. Potrzebne są zamknięte hale rozładunkowe, płuczki chemiczne, systemy ozonowania powietrza oraz duże biofiltry wypełnione korą i mikroorganizmami rozkładającymi związki zapachowe.

Instalacja musi także spełniać wymagania weterynaryjne i sanitarne. Trzeba uzyskać certyfikaty dla przetwarzania UPPZ kategorii 3, stale kontrolować temperaturę higienizacji, badać mikrobiologicznie każdą partię pofermentu opuszczającą zakład oraz pokrywać koszty energii potrzebnej do rozdrabniania i higienizacji. Z tego powodu opłacalność takich obiektów zależy od stałego dopływu dużej ilości odpadów z wielu źródeł.

Jak przygotować kantynę do odzysku energii z odpadów?

Przygotowanie zakładowej kantyny do dostarczania surowca dla biogazowni wymaga planu obejmującego cały proces. Potrzebne są jasne zasady odbioru, właściwe pojemniki i udział pracowników. Znaczenie mają szefowie kuchni, pomocnicy oraz osoby korzystające z kantyny. Wdrożenie powinno odbywać się etapami i opierać na rzeczywistych pomiarach.

Trzeba też stosować hierarchię postępowania z żywnością i odpadami określoną w prawie Unii Europejskiej. Zgodnie ze znowelizowaną dyrektywą ramową państwa członkowskie mają ograniczyć marnowanie żywności o 30% do 2030 roku. Do biogazowni powinny trafiać wyłącznie te resztki, których nie można było wcześniej wykorzystać. Najpierw warto ograniczyć nadprodukcję przez lepsze planowanie porcji, a pełnowartościowe niesprzedane posiłki przekazać na cele charytatywne.

Audyt ilości i rodzaju wytwarzanych bioodpadów

Każdy projekt powinien zacząć się od dokładnego pomiaru odpadów. Nie należy opierać się na samej objętości pojemników. Trzeba codziennie ważyć odpady i dzielić je według miejsca oraz sposobu powstawania:

Taki podział pokazuje, w których miejscach powstaje najwięcej strat żywności. Ułatwia też dobór pojemników transportowych oraz ustalenie, jak często należy je wymieniać.

Instrukcje segregacji, dobór pojemników i dokumentowanie przekazania odpadów

Na zapleczu kantyny sposób ustawienia wyposażenia powinien ułatwiać pracę. Przy stanowiskach czyszczenia tac i na stołach roboczych warto umieścić szczelne pojemniki z gładkimi ściankami. Tworzywo powinno być łatwe do mycia i dezynfekcji. Oznaczenia muszą być proste, oparte na piktogramach i dostępne w kilku językach. Ogranicza to błędy w zespołach, w których pracują osoby z różnych krajów.

Przekazywanie odpadów wymaga także prowadzenia ewidencji. W Polsce odpowiednie karty wystawia się w systemie BDO, czyli Bazie Danych o Produktach i Opakowaniach oraz o Gospodarce Odpadami. Kuchenne odpady biodegradowalne mają najczęściej kod 20 01 08. Dla zużytych tłuszczów stosuje się kod 20 01 25. Firma transportowa i odbiorca muszą mieć zezwolenia na zbieranie oraz przetwarzanie konkretnych rodzajów odpadów.