W niedalekiej przyszłości oczyszczalnie ścieków wraz z biogazowniami staną się fundamentem gospodarki cyrkularnej. Dzięki nim cenne rolniczo biogeny będą krążyły w obiegu zamkniętym, znacznie ograniczając produkcję nawozów na bazie surowców kopalnych. Odpady powstające w gospodarstwach rolnych zostaną zaś przetworzone na biogaz, a następnie biometan, co pozwoli wykorzystać potencjał surowcowy kraju oraz odejść od paliw konwencjonalnych w ciepłownictwie. Ta futurystyczna wizja może się ziścić już w ciągu najbliższych lat. Zwłaszcza że rozwój tych sektorów gospodarki wsparło Narodowe Centrum Badań i Rozwoju, inicjując m.in. dwa przedsięwzięcia, finansowane z Funduszy Europejskich w ramach programu Inteligentny Rozwój: „Oczyszczalnia przyszłości” oraz „Innowacyjna biogazownia”.

Europejski Zielony Ład na obszarach wiejskich jest zagadnieniem, nad którym pochyliła się Europejska Sieć na rzecz Rozwoju Obszarów Wiejskich (European Network for Rural Development – ENRD) w opracowaniu „Ekologizacja gospodarki wiejskiej”. Podczas prac ogromny nacisk został położony na strategie „Od pola do stołu” oraz na rzecz bioróżnorodności. Są one związane z realizacją trzech szczegółowych celów w zakresie klimatu i środowiska: działania klimatyczne, dbałość o środowisko oraz ochrona krajobrazów i bioróżnorodności. Założenia obydwu strategii spełniają przedsięwzięcia zainicjowane przed rokiem przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju: „Oczyszczalnia przyszłości” oraz „Innowacyjna biogazownia”.

NCBR chce opracować zautomatyzowaną technologię, która odmieni polski rynek biogazowni. Podstawowa zakładana zmiana to wytwarzanie najwyższej jakości paliwa odnawialnego – biometanu, który będzie wtłaczany do sieci gazowej lub sprężony i wykorzystywany w transporcie, np. jako paliwo dla silników gazowych, do tankowania autobusów czy źródło „zielonego” wodoru. Możliwości wykorzystania biometanu będą jeszcze analizowane w toku przedsięwzięcia.

Jednak nie mniej istotne są pozostałe kluczowe wymagania, jakie NCBR stawia przed wykonawcami opracowywanych technologii. Nasz problem – a zarazem szansa – to duży niewykorzystany wolumen odpadów. Krajowe zużycie gazu ziemnego wynosi obecnie ponad 21 mld m³ w ciągu roku, z czego około 18 mld m³ importujemy. Okazuje się, że dużą część sprowadzanego przez Polskę gazu ziemnego można zastąpić produkowanym na miejscu paliwem odnawialnym. Naukowcy z Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu oszacowali możliwość wykorzystania odpadów z przemysłu rolno-spożywczego w Polsce na równowartość blisko 8 mld m³ metanu rocznie. A do tego są jeszcze odpady biodegradowalne z miast, które zgodnie z dyrektywami Unii Europejskiej będziemy w coraz większym stopniu sortować.

Opracowywana biogazownia ma być uniwersalna (w kontekście wykorzystywanego surowca), zautomatyzowana i ograniczy lub wręcz wyeliminuje konieczność zapewnienia ciągłego, specjalistycznego nadzoru nad przebiegiem procesu wytwarzania biometanu. Skomputeryzowana technologia powinna zawierać dodatkowe elementy innowacji technologicznej, mające zwiększyć elastyczność operacyjną i opłacalność pracy, przy jednoczesnym rozwiązaniu kluczowych dla branży problemów, takich jak emisje uciążliwych dla człowieka odorów. Cyfryzacja i automatyzacja procesu nadzoru biogazowni nieprzypadkowo należą do najwyżej ocenianych kryteriów, które zostały postawione przed startującymi w tym przedsięwzięciu podmiotami.

Z danych GUS wynika, że w 2018 r. zostało wytworzonych ponad 583,1 tys. ton suchej masy komunalnych osadów ściekowych, podczas gdy 15 lat wcześniej było to 447 tys. ton. W odpowiedzi na ten problem Ministerstwo Środowiska przyjęło w 2018 r. „Strategię postępowania z komunalnymi osadami ściekowymi na lata 2019-2022”. Celem dokumentu jest zorganizowanie warunków i wykreowanie mechanizmów sprzyjających rozwiązaniu narastającego problemu zagospodarowania komunalnych osadów ściekowych stanowiących odpady. Dużą ich ilość można przetworzyć i powtórnie wykorzystać, ale do tego trzeba dysponować odpowiednią technologią.

Do wyścigu o przełomowe rozwiązania w tym zakresie stanęło w ubiegłym roku Narodowe Centrum Badań i Rozwoju, rozpoczynając przedsięwzięcie „Oczyszczalnia przyszłości”. Jak wskazują eksperci NCBR, aby stworzyć nowe szanse rozwojowe dla sektora gospodarki wodno-ściekowej w Polsce, należy rozwiązać kilka podstawowych problemów. Główne wyzwania to: zagospodarowanie oczyszczonych ścieków (odnowa i odzysk wody), ograniczenie utraty pierwiastków biogennych oraz zanieczyszczenia nimi środowisk wodnych (odzysk biogenów), usunięcie ze ścieków mikrozanieczyszczeń, odzysk energii i energooszczędność procesów technologicznych oraz wspomniane już wcześniej efektywne zagospodarowanie osadów ściekowych. Ponadto dzięki instalacji zostanie odzyskana woda, służąca do powtórnego wykorzystania w rolnictwie, a w miastach – do zaspokojenia potrzeb komunalnych lub przemysłowych, czyli np. do utrzymania zieleni miejskiej, jako wymiennik ciepła w ciepłownictwie, jako rozpuszczalnik w przemyśle. Z kolei odzyskane surowce, takie jak: związki fosforu, azotu i węgla, posłużą do produkcji nawozów oraz polepszaczy gleby w rolnictwie i ogrodnictwie.

Dzięki takiemu podejściu, oczyszczalnie ścieków wraz z biogazowniami staną się fundamentem gospodarki cyrkularnej, powodując, że cenne rolniczo biogeny będą krążyły w obiegu zamkniętym, znacznie ograniczając produkcję nawozów na bazie surowców kopalnych. Pozwolą też redukować zanieczyszczenia rzek i wód gruntowych tymi związkami.

– Ilość produkowanych przez cywilizację odpadów gromadzonych na wysypiskach czy rozchodzących się po prostu w przestrzeni, w powietrzu, glebie i wodzie, jest impulsem do pilnych działań. Zdajemy sobie sprawę, że zatrzymanie tych destrukcyjnych dla środowiska i człowieka procesów to duże wyzwanie. Jesteśmy jednak optymistami i w opracowaniu pełnoskalowych demonstratorów czy to oczyszczalni przyszłości, czy to innowacyjnych biogazowni widzimy zarazem dużą szansę dla polskich przedsiębiorców. W naszych przedsięwzięciach badawczych powstają technologie, które tworzą gospodarkę obiegu zamkniętego, to znaczy zamykają one całkowicie obieg biogenów w gospodarce, w odniesieniu do rolnictwa – mówi dr inż. Wojciech Kamieniecki, Dyrektor Narodowego Centrum Badań i Rozwoju. – Rozwiązania projektowane przez wykonawców pomogą wprowadzić Polskę w świat przyszłości zgodny ze strategią Green Deal. W tym aspekcie my już widzimy, że świat ten nie jest tak bardzo odległy do osiągnięcia – dodaje.

Przedsięwzięcia „Innowacyjna biogazownia” oraz „Oczyszczalnia przyszłości” to tylko dwie z serii inicjatyw zaprojektowanych przez NCBR, a wpisujących się w założenia strategii Europejskiego Zielonego Ładu. Każde z nich ma na celu stworzenie nowych technologii dla polskiej gospodarki oraz zapewnienie komfortu życia przyszłych pokoleń. Przedsięwzięcia te są finansowane z Funduszy Europejskich (POIR), a realizowane w trybie zamówień przedkomercyjnych (PCP). W tym przypadku Centrum występuje w roli zamawiającego, który definiuje problem do rozwiązania, a tym samym kreuje nowy rynek dla nowatorskich produktów.

Wykonawcy opracują demonstratory nowoczesnych technologii również w takich przedsięwzięciach, jak: „Budownictwo efektywne energetycznie i procesowo”, „Technologie domowej retencji”, „Wentylacja dla szkół i domów”, „Magazynowanie energii elektrycznej”, „Magazynowanie Ciepła i Chłodu”, „Ciepłownia Przyszłości, czyli system ciepłowniczy z OZE”. Z tym ostatnim projektem koresponduje pokrewne przedsięwzięcie „Elektrociepłownia w lokalnym systemie energetycznym”. Wszystkie te inicjatywy to szansa na czystsze środowisko, zdrowsze społeczeństwo i nowoczesną, konkurencyjną gospodarkę.

Szczegółowe informacje na temat przedsięwzięcia NCBR „Innowacyjna biogazownia”

Szczegółowe informacje na temat przedsięwzięcia NCBR „Oczyszczalnia przyszłości”

---

Projekty realizowane są w ramach projektu pozakonkursowego pn. Podniesienie poziomu innowacyjności gospodarki poprzez realizację przedsięwzięć badawczych w trybie innowacyjnych zamówień publicznych w celu wsparcia realizacji strategii Europejskiego Zielonego Ładu (w ramach poddziałania 4.1.3 Innowacyjne metody zarządzania badaniami Programu Operacyjnego Inteligentny Rozwój).

Projekty finansowane są ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego.

Źródło: Narodowe Centrum Badań i Rozwoju