13 Listopada 2026
Aktualności
Dostrzegł pan, że istnieje problem z radzeniem sobie z pewnego rodzaju odpadami organicznymi. Jego rozwiązania poszukuje pan poprzez realizację projektu przedwdrożeniowego pt. „Technologia produkcji biogazu i odzysku azotu z trudno rozkładalnych substratów organicznych BizON”.
Dokładnie tak. Celem tego projektu jest opracowanie innowacyjnej technologii umożliwiającej jednoczesną produkcję biogazu oraz odzysk azotu z odpadów organicznych, które – tak, jak pani słusznie zauważyła – są trudne do przetworzenia w klasycznych biogazowniach. Projekt zakłada również utworzenie prototypowej instalacji pilotażowej BizON. Na marginesie odnotuję, że akronim „BizON” oznacza „biogaz z odpadów nierozkładalnych”. Obecnie w większości projektów trzeba podać jakiś akronim i nie ukrywam, że zawsze mam sporo zabawy z ich wymyślaniem. Mam nadzieję, że ten nie tylko nawiązuje do naszych badań, ale jednocześnie jest intrygujący, bo przywodzi na myśl nazwę zwierzęcia. Wracającdo meritum: w przypadku tego rozwiązania koncentrujemy się na odpadach trudnorozkładalnych albo kłopotliwych w rozkładzie i przetworzeniu przy zastosowaniu typowych rozwiązań. Szczególnie dotyczy to odpadów, które zawierają dużo azotu, czyli np. pochodzących z hodowli drobiu. W związku z tym, że w naszym regionie funkcjonuje sporo ferm, to pojawia się potrzeba poradzenia sobie z odpadami, które generują.
Dlaczego nadmiar azotu w odpadach hamuje proces ich utylizacji?
Fermentacja metanowa to proces prowadzony przez złożoną społeczność mikroorganizmów, które wspólnie rozkładają materię organiczną i produkują biogaz. Aby proces przebiegał prawidłowo, muszą zostać zachowane odpowiednie proporcje makro- i mikroelementów. Podobnie funkcjonuje to w ludzkim organizmie – zarówno niedobór, jak i nadmiar składników odżywczych zaburza jego pracę. To samo dzieje się w bioreaktorze. Jeśli mikroorganizmom zabraknie niezbędnych składników lub będzie ich zbyt dużo, ich aktywność spada, a wydajność procesu ulega pogorszeniu. Jednym z największych wyzwań jest nadmiar azotu. Podczas fermentacji odpadów o wysokiej zawartości związków azotu, takich jak gnojowica, pomiot kurzy, odpady poubojowe czy niektóre odpady z przemysłu spożywczego, uwalniane są duże ilości amoniaku. W niewielkich ilościach jest on niezbędnym źródłem azotu dla mikroorganizmów, jednak przy zbyt wysokim stężeniu staje się dla nich toksyczny. Najbardziej wrażliwe są mikroorganizmy metanogenne, odpowiedzialne za ostatni etap fermentacji, czyli produkcję metanu. Nadmiar amoniaku zakłóca ich metabolizm, ogranicza tempo wzrostu i aktywność, a w skrajnych przypadkach może całkowicie zatrzymać proces fermentacji. W rezultacie spada produkcja biogazu, a odpady nie są skutecznie przetwarzane – dlatego tak istotne jest ograniczenie nadmiaru azotu jeszcze przed osiągnięciem stężeń toksycznych dla mikroorganizmów. Celem opracowywanego przeze mnie reaktora jest selektywne usuwanie nadmiaru azotu z odpadów w trakcie procesu, dzięki czemu możliwe będzie utrzymanie optymalnych warunków dla fermentacji metanowej. Wstępne wyniki badań wskazują, że takie rozwiązanie ma duży potencjał i może zwiększyć wydajność produkcji biogazu oraz umożliwić efektywne przetwarzanie odpadów trudnych do zagospodarowania.
Do czego można wykorzystać odzyskany azot?
Azot odzyskany z masy pofermentacyjnej można wykorzystać do produkcji nawozów lub wielu innych produktów o wartości gospodarczej. W naszym rozwiązaniu odzyskiwana będzie przede wszystkim woda amoniakalna, czyli wodny roztwór amoniaku. W prowadzonych przez nas badaniach już wykorzystujemy ją do hodowli glonów, jednak jest to tylko jedno z wielu możliwych zastosowań. Potencjał wykorzystania odzyskanego amoniaku jest znacznie szerszy i obejmuje m.in. przemysł chemiczny, produkcję nawozów, magazynowanie energii oraz wytwarzanie paliw alternatywnych. Coraz częściej mówi się, że paliwem przyszłości będzie wodór, ale jego wykorzystanie wiąże się jednak z istotnym problemem: cząsteczki wodoru są bardzo małe, przez co jego magazynowanie i transport są technicznie trudne oraz kosztowne. Jednym z obiecujących rozwiązań jest związanie wodoru z azotem w postaci amoniaku. Choć amoniak ma niższą wartość energetyczną niż sam wodór, to jest znacznie łatwiejszy do przechowywania i transportu. Z tego względu coraz częściej rozpatrywany jest jako nośnik wodoru i potencjalne paliwo przyszłości. Technologia, którą chcemy opracować, wpisuje się w założenia gospodarki o obiegu zamkniętym (GOZ). Pozwala nie tylko odzyskać energię w postaci biogazu, ale również odzyskać cenne składniki pokarmowe i ponownie wprowadzić je do obiegu. Ma to szczególne znaczenie w przypadku odpadów bogatych w azot, gdzie jego nadmiar utrudnia prowadzenie fermentacji metanowej, a jednocześnie stanowi wartościowy surowiec. Zamiast traktować azot jako problem wymagający usunięcia, można go odzyskać i wykorzystać w wielu gałęziach gospodarki, zwiększając efektywność całego procesu oraz ograniczając straty cennych zasobów.
Jeśli projekt zakończy się sukcesem, a wszystko wskazuje na to, że tak będzie, to co dalej?
Sukces projektu będzie można ogłosić, jeśli reaktor będzie działał sprawnie, tzn., jeśli uzyskamy odpowiednią wydajność produkcji biogazu i jednocześnie odzysku azotu. Jeśli tak, to kolejnym krokiem – mam nadzieję – będzie albo uzyskanie licencji już na tym etapie, albo pozyskanie środków na budowę urządzenia w skali półtechnicznej. To z kolei pozwoliłoby na sprzedanie technologii, która byłaby stosowana na większą skalę. Liczę na to, że uda nam się wprowadzić na rynek rozwiązanie, które pozwoli utylizować kłopotliwe odpady i zmniejszać ich negatywny wpływ na środowisko.
Jako naukowiec ma pan baczne oko na to, czego potrzebuje sektor gospodarczy. Czym jeszcze się pan obecnie zajmuje?
Zajmuję się przede wszystkim tematyką unieszkodliwiania wysoko stężonych ścieków pochodzących z przemysłu spożywczego. Są to ścieki o bardzo dużej zawartości związków organicznych, które z jednej strony stanowią cenne źródło energii, a z drugiej, są trudne do skutecznego i stabilnego oczyszczania. Dlatego staram się nie tylko opracowywać nowe rozwiązania, ale również systematycznie udoskonalać już istniejące. Tego typu prace to ciągły proces – wraz z pojawianiem się nowych wyników badań i nowych wyzwań, projektuję kolejne modyfikacje, poprawiam wcześniejsze konstrukcje i dostosowuję je do aktualnych potrzeb. Jednym z przykładów jest reaktor do beztlenowego oczyszczania ścieków o przepływie labiryntowym. Jego pierwsza wersja została już opracowana, natomiast obecnie pracuję nad kolejną, udoskonaloną konstrukcją. Celem tych zmian jest zwiększenie stabilności procesu, poprawa efektywności oczyszczania oraz odzysku energii w postaci biogazu, a w dalszej perspektywie stworzenie rozwiązania, które znajdzie praktyczne zastosowanie w przemyśle.
Wspomniał pan o ciągle pojawiających się potrzebach związanych z odprowadzaniem ścieków czy utylizacją odpadów. Które z nich są najważniejsze?
Na co dzień współpracuję z otoczeniem gospodarczym, realizuję badania na zlecenie różnych firm, odwiedzam miejsca, w których utylizuje się odpady i obserwuję, że rozwiązania mniej skomplikowane technologiczne, prostsze, są mniej problematyczne dla ich użytkowników. Niejednokrotnie widziałem wdrożone supertechnologie, ale gdy dochodzi do ich stosowania, okazuje się, że sprawiają one problemy. Dlatego w swoich działaniach naukowych chcę tworzyć takie rozwiązania, które będą stosunkowo proste w obsłudze – nawet kosztem wysokiej efektywności jednostkowej.
Rozmawiała Marta Wiśniewska
Prof. dr hab. inż. Marcin Zieliński jest kierownikiem Katedry Inżynierii Ochrony Środowiska i członkiem Rady Naukowej Centrum Biogospodarki i Energii Odnawialnych UWM. Naukowo zajmuje się bioenergetyką oraz technologiami umożliwiającymi odzysk energii i cennych surowców z odpadów oraz ścieków. Prowadzi badania nad fermentacją metanową, produkcją biogazu, hodowlą mikroglonów oraz odzyskiem substancji, takich jak związki azotu i fosforu, zgodnie z założeniami gospodarki o obiegu zamkniętym.
Tekst ukazał się we wrześniowym numerze „Wiadomości Uniwersyteckich", którego temat przewodnim jest ekologia, czyli jedno z największych wyzwań i zobowiązań współczesności. Badań w tym zakresie prowadzi się na UWM wiele i w wydaniu prezentujemy tylko niektóre z nich. Jest to temat ważny dla przedstawicieli wszystkich wydziałów i dyscyplin naukowych.
Poza tym informujemy o najważniejszych wydarzeniach z życia społeczności UWM.
Wszystkie wydania naszego uniwersyteckiego pisma dostępne są na >>> stronie internetowej.
