Projekt HYCOSS, czyli rozwój technologii hydrotermalnego upłynniania osadów ściekowych

Miejskie osady ściekowe to nieunikniony produkt uboczny procesu oczyszczania ścieków komunalnych. Ze względu na stosunkowo wysoką kaloryczność, biorąc pod uwagę stan suchy osadów, w licznych ośrodkach badawczych w świecie prowadzone są aktualnie intensywne prace badawczo-rozwojowe nad możliwością ich energetycznego wykorzystania. W Głównym Instytucie Górnictwa ruszą one niebawem.

Prace badawcze w zakresie termochemicznego przetwórstwa osadów ściekowych w GIG realizowane będą w ramach projektu HYCOSS. Finansowany przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju (NCBR) potrwa trzy lata w ramach polsko-chińskiej współpracy naukowej. Celem projektu jest rozwój technologii hydrotermalnego upłynniania osadów ściekowych, ukierunkowany na wytwarzanie biopaliw płynnych tzw. II generacji. W badaniach wykorzystane będą próby miejskich osadów ściekowych o zróżnicowanej charakterystyce fizykochemicznej, pochodzące z wybranych lokalizacji z krajów tworzących partnerstwo projektu – Polski i Chin.

Z ogólnodostępnych danych wynika, że w 2019 r. w Polsce pracowało ponad 3,5 tys. komunalnych oczyszczalni ścieków, które obsługiwały prawie 29 mln mieszkańców. Suche osady ściekowe charakteryzują się zbliżoną wartością opałową do mułów węglowych, niektórych węgli brunatnych czy wybranych rodzajów biomasy odpadowej. Zawartość popiołu w osadach jest wysoka i tylko muły węglowe z reguły charakteryzują się większą zawartością popiołu. Natomiast ilość węgla pierwiastkowego jest zbliżona do odpadowego mułu węglowego oraz pewnych rodzajów biomasy. Poza tym osady ściekowe charakteryzują się wysoką zawartością siarki pierwiastkowej oraz azotu w porównaniu do innych paliw.

Na zagospodarowanie osadów ściekowych w Polsce znacząco wpłynęły wymogi prawne związane z członkostwem naszego kraju w Unii Europejskiej. W Polsce istnieje całkowity zakaz składowania osadów ściekowych, których wartość kaloryczna przekracza ustalone wartości. Mogą one być kompostowane lub przetwarzane beztlenowo. Wykorzystuje się je w rolnictwie. Tymczasem projekt realizowany w Głównym Instytucie Górnictwa dotyczy technologii upłynniania hydrotermalnego osadów ściekowych.

To innowacyjny sposób zagospodarowania tego rodzaju odpadów, ukierunkowany na odzysk energii w postaci biopaliw ciekłych II generacji (bioolej) oraz wartościowych surowców bazowych dla tzw. zielonej chemii. Jak dotąd proces ten nie doczekał się statusu technologii przemysłowej. Główną barierą jest rozwiązanie szeregu zagadnień związanych przede wszystkim z możliwością ukierunkowania procesu na uzysk produktów finalnych o określonym składzie chemicznym oraz z przeniesieniem procesu z trybu wsadowego (batch) do procesu realizowanego w trybie ciągłym – tłumaczy dr Krzysztof Kapusta, kierownik Laboratorium Instalacji Doświadczalnych Centrum Badań nad Klimatem i Odnawialnymi Źródłami Energii GIG i zarazem lider krajowej części projektu HYCOSS.

Głównym celem projektu HYCOSS jest rozwój technologii hydrotermalnego upłynniania osadów ściekowych ukierunkowany na maksymalny uzysk biooleju o określonym składzie jakościowym. Główne założenia projektu to: opracowanie katalizatorów pozwalających na selektywne otrzymywanie określonych grup związków chemicznych – prekursorów biopaliw, uszlachetnianie produktów oraz przeniesienie procesu optymalizowanego w trybie wsadowym do realizacji w trybie ciągłym, początkowo w skali ok. 1 kg zawiesiny na godzinę, a następnie 10 kg zawiesiny na godzinę.

Dodatkowe zagadnienia badawcze projektu dotyczą waloryzacji produktów ubocznych, szczególnie tych powiązanych z możliwością odzysku fosforu, co znacząco podnosi oryginalność i innowacyjność planowanych prac badawczych i wychodzi naprzeciw wyzwaniom tzw. gospodarki w obiegu zamkniętym – dodaje Krzysztof Kapusta.

Chińskie konsorcjum projektu tworzą cztery jednostki naukowo-badawcze o ugruntowanej wiedzy i praktyce w obszarze termochemicznej konwersji biomasy i odpadów. Xi'an Jiaotong University (lider konsorcjum), Nanchang University, East China Normal University oraz Sun Yat-sen University. Całkowity budżet projektu wynosi ponad 1 mln euro.