Jeseň je obdobím bilancovania množstva a kvality vyrobených objemových krmív. Po dokončení poľných prác je možné stanoviť možnosti kŕmne základne pre budúci rok. Samotná bilancia vyrobeného množstva krmív však nie je vždy presná a pri zaradení novo vyrobených siláží a senáže do kŕmnych dávok BPS môže dôjsť k výrazným zmenám veľkosti dennej dávky.
Vplyv zloženia kŕmnej dávky na prevádzku BPS
Od začiatku výstavby BPS v roku 2006 sa postupne zmenila skladba dávkovaných krmív, najmä sa znížil majoritný podiel kukuričnej siláže. Pokles je zapríčinený legislatívnym obmedzením pestovania kukurice a nižšou produkciou vplyvom ročníkových nevyrovnanosťou klimatických podmienok. Alternatívou ku kukuričnej siláži sú ostatné objemové krmivá vlastnej produkcie poľnohospodárskych podnikov, najmä siláže obilnín, cirok a trávne senáže. Vyššie zastúpenie vyššie uvedených krmív sebou prináša nasledujúce vedľajšie efekty:
- Zvýšenie dennej dávky
- Zhoršenie homogenity obsahu fermentora
- Vyššia potreba riedenie
- Vyššia technologická spotreba BPS
- Vyššia produkcia digestátu
Vláknina, zloženie a význam
Príčinou výskytu vyššie uvedených efektov je vyšší obsah vlákniny v alternatívnych substrátoch. Hlavné zložky tvoriace vlákninu sú:
- Celulóza
- hemicelulózy
- Lignín
- Pektín
Zložitá štruktúra vlákniny definuje pomalý rozklad vlákniny v porovnaní s ostatnými živinami obsiahnutými v objemných krmivách. Pri obmedzenej dobe zdržania vo fermentore BPS môže preto dôjsť k zníženiu mernej produkcie dávkovaných krmív, inak povedané na dosiahnutie požadovaného výkonu je nutné navýšiť ich dennú dávku. Rastie tiež potreba riedenie obsahu fermentora vplyvom jeho zníženého rozkladu a vyššieho zaťaženia miešadiel. V konečnom dôsledku rastie celková technologická spotreba BPS a produkcia digestátu.
Zvýšený obsah vlákniny nie je problém iba u krmív alternujúcich siláž kukurice. Rovnako u kukuričnej siláže pri príliš skorom alebo neskorým termíne zberu, kedy je obsah vlákniny vysoký, či dochádza k vysokému obsahu celulózy a lignínu, je následné spracovanie v BPS problematické. Za tejto situácie klesá stráviteľnosť znižujúce mernú produkciu metánu siláže.
Ako si poradiť s vlákninou?
Kľúčom k úspešnému použitia krmiva so zvýšeným obsahom vlákniny sú procesné opatrenia vedúce k vysokej homogenite obsahu fermentora:
- Navýšenie teploty fermentačného procesu
- Zvýšenie intenzity miešania fermentora
- Obmedzenie riedenie vodou
- Použitie hydrolytických enzýmov
Navýšením teploty fermentora sa zvýši dynamika hydrolýzy a skráti sa potrebná doba zdržania tejto fázy fermentačného procesu. Navýšenie teploty je potrebné vždy zladiť s technológiou BPS, aby nedošlo k jej poškodeniu a zhoršenie kvality bioplynu.
Riedenie vodou vo zvýšenej intenzite nie je žiaduce, často naopak dochádza k zhoršeniu homogenity obsahu fermentora, z dôvodu nízkej zmáčavosti vody. Nezriedka dochádza tiež k ochladeniu fermentora. Narastá tiež denný objem produkcie digestátu bez pridanej tvorby bioplynu - voda nie je nositeľ energie!
Princíp funkcie enzýmov
Na hydrolyticky rozkladu krmív sa podieľajú enzýmy. Svojim katalytickým účinkom enzýmy urýchľujú chemické reakcie a znižujú potrebnú aktivačnú energiu. Výsledkom ich pôsobenie je teda dokonalejší rozklad dávkovaných krmív pri rovnakej dobe zdržania. Enzýmy sa v systéme fermentačného procesu BPS vyskytujú prirodzene. Účinok enzýmov je dlhodobý, pri účasti v chemickej reakcii nedochádza k ich spotrebe a vystupujú z nej opäť aktívna. To umožňuje pri dlhodobom dávkovaní enzýmov znížiť ich prvotné vysokú dávku.
Enzýmy sú charakteristické svojím špecifickým účinkom na konkrétne substrát. Pri aplikáciách do fermentorov BPS sa preto používajú zmesi enzýmov s rôznymi pomermi aktívnych zložiek, zohľadňujúce rozdielne kvalitatívne zloženie vlákniny jednotlivých krmív. Iba cielená aplikácia enzýmov prináša požadované efekty. Medzi enzýmy, ktoré majú najväčší uplatnenie pri rozklade krmív pri produkcii bioplynu patrí celuláza, xylanáza, pektináza, b-glukanáza.
Pri dávkovaní GPS silážou do BPS dochádza veľmi často k výskytu problému s homogenitou obsahu fermentora. Príčinou je zvýšený obsah pektínu v rastlinných pletivách obilnín. Pektín je v potravinárskom priemysle používaný ako želírujúca látka a rovnako sa chová aj vo fermentore. Spolu s vyššou sušinou GPS silážou s horšou zmáčavosti, tvorí na hladine fermentáte vrstvy a chrasty. Tu je vedľa zníženie dávky GPS jediným riešením aplikácie enzýmov obsahujúcich pektinázy pre rozklad gél tvoriaceho pektínu.
Hlavným efektom aplikácie enzýmov je možnosť dávkovanie objemových krmív do BPS, pri ktorých by bez použitia enzýmov dochádzalo k vyššie uvedeným nežiadúcim efektom, prípadne by musela byť znížená denná dávka s poklesom produkcie bioplynu.
Hlavné prínosy aplikácie enzýmov
Pri finančných kalkuláciách ekonomickej rentability aplikácie enzýmov sú argumenty pre ich použitie najmä tieto:
- Zníženie vlastnej spotreby
- Eliminácia porúch čerpacieho a miešacieho systému - zníženie zaťaženia motora miešadiel a čerpadiel
- Zníženie produkcie digestátu vplyvom nižšej potreby riedenie
- Odstránenie rozkolísanosti produkcie bioplynu
- Zvýšenie mernej produkcie metánu krmív
- Možnosť dávkovať vlastnej objemové krmivá v požadovanom množstve
Vedľa ekonomických a procesných pozitív vysoká enzymatická aktivita tiež zásadne znižuje viskozitu fermentáte, čo podporuje jeho homogenitu. Optimálna viskozita znižuje vznik plávajúcich a nerozmíchaných vrstiev vo fermentore, fermenty má vyššiu schopnosť udržať homogénna zastúpenie pevných častíc vo vertikálnom profile fermentore. Pri skladovaní digestátu sa následne zlepšuje jeho manipulácia pri čerpaní, nedochádza k upchávaniu trysiek a hadíc poľných aplikátorov digestátu. Navýšenie produkcie metánu je výrazné najmä u BPS s krátkou dobou zdržanie, kedy nie je prirodzený hydrolytický rozklad dostatočný a digestát obsahuje vysoký podiel organickej zložky celkovej sušiny.
Prínosy aplikácie hydrolytických enzýmov sú širokospektrálne a zefektívňujú celkovú prevádzku a ekonomiku BPS a to nielen pri dávkovaní vysokého podielu objemových krmív s vysokým podielom horšie rozložiteľných zložiek vlákniny.
