Получение энергии из пищевых отходов

Из 15 миллионов тонн пищевых отходов, ежегодно выбрасываемых в Великобритании, около 4 миллионов поступает из производственного сектора, говорят в благотворительной организации FareShare.

Реальная проблема заключается в том, что большинство съедобных продуктов питания утилизируется на производственных площадках. Шон Робинсон, руководитель службы автоматизации пищевых продуктов компании Novotek UK and Ireland, согласен, но утверждает, что наряду с сокращением отходов производители должны стремиться получать энергию из них.

Почти 100 из ведущих производителей продуктов питания и напитков Великобритании и розничных торговцев подписались на Courtauld 2025 drive, включая все крупные супермаркеты. В основе этого проекта лежит десятилетнее обязательство сократить выбросы углерода, воды и отходов, связанных с пищевыми продуктами и напитками, по меньшей мере на одну пятую. Эта приверженность предотвращению пищевых отходов не только достойна восхищения, но и может сэкономить предприятиям до £ 300 млн в год. Но есть и другой способ извлечь ценность из пищевых отходов.

Ведь производство пищевых продуктов создает как отходы, так и побочные продукты с потенциальной энергетической ценностью. Перепрофилирование отходов может быть ключом к созданию более сильных общих операций с улучшенной эффективностью производства и более высокой эффективностью. В общей цепочке создания стоимости пищевых продуктов производственные площадки имеют наибольшие возможности для максимального использования и увеличения стоимости пищевых отходов, особенно если мы сосредоточимся на энергии.

Одним из ярких примеров является биомасса, получаемая из отходов.  Другой способ заключается в том, чтобы производители максимально использовали ингредиенты.  Учитывая, что 4 миллиона тонн продовольствия ежегодно расходуется впустую только в обрабатывающем секторе, возможности здесь огромны.

Питание от анаэробного сбраживания

Уникальной и серьезной проблемой управления пищевыми отходами является относительно короткий срок хранения самих отходов. Существует прецедент переработки пищевых отходов в корм для животных, который затем продается фермам. В других местах ведущие производители продуктов повторно используют шлам от муниципальных очистных сооружений для обработки земли или компостирования для производства удобрений; и затем происходит анаэробное сбраживание (AD).

AD — это расщепление органического вещества, в отсутствие кислорода, с микроорганизмами, называемыми метаногенами. Эти отходы расщепляются для получения богатого энергией биогаза (метан плюс углекислый газ) и дигестата. Пищевые отходы могут быть преобразованы в биогаз, который при подаче через комбинированный теплоэнергетический блок становится энергией, используемой для питания предприятий, домов и общин.

Потенциал AD для выработки электроэнергии является значительным. Согласно выводам Общества общей микробиологии, типичный завод по переработке пищевых отходов AD может генерировать до 900 кубических метров биогаза из одной тонны сухого органического вещества. Это достаточная энергия для производства 1800 киловатт в час (кВтч) возобновляемой электроэнергии, что составляет более половины среднего годового потребления домохозяйства Великобритании.

Во многих отношениях AD является доказанным победителем. Однако пищевые заводы сталкиваются с уникальными проблемами при максимальном производстве газа, а следовательно, тепла, пара и электроэнергии. Вариабельность в смеси пищевых отходов, поступающих в систему AD, и теплотворное содержание этих входов может затруднить получение максимальной отдачи от энергосистемы.

Лучший контроль над процессами

К счастью, развитие программного обеспечения и вычислительной мощности облегчило оптимизацию общей производительности энергетической системы. Как поставщик промышленных ИТ и решений для автоматизации, Novotek обнаружил, что такие решения, как GE Digital Predix Operations Performance Management (OPM), позволяют фирмам проводить анализ сложного сочетания факторов, влияющих на добычу газа. Благодаря этому анализу они могут узнать лучшие способы запуска процессов пищеварения с различными смесями пищевых отходов.

В системах SCADA операции могут быть оптимизированы на основе данных, полученных из OPM, что помогает операторам иметь четкое представление о производительности, день за днем и час за часом. Сочетание исторических, реальных и прогнозируемых показателей эффективности может способствовать принятию решений и более быстрому реагированию на необычные условия.

Согласно исследовательской работе британского Университета Лафборо, преимущества оцифрованного отслеживания в реальном времени были испытаны фабрикой готовой еды, которая специализируется на приготовлении куриных блюд Tikka masala ready. Пищевые отходы представляли собой значительную проблему для завода, поскольку каждую неделю производилось около 1400 кг.

Традиционная бумажная система регистрации пищевых отходов на заводе, что неудивительно, оказалась неточной и трудоемкой. Вместо этого завод выбрал оцифрованную и основанную на IoT систему слежения. Среди его аппаратных и программных аспектов были весы и сенсорный экран для измерения веса пищевых отходов; а также программное приложение, с помощью которого персонал может подтвердить тип и причину отходов. Программное обеспечение включало пищевые отходы в режиме реального времени, визуализацию данных, оповещения и детальный анализ — все это способствовало более эффективному принятию решений и управлению пищевыми отходами.

С помощью системы отслеживания пищевых отходов в сочетании с обучением персонала компания смогла сократить общий объем пищевых отходов на 60,7 процента. В финансовом отношении компания сэкономила около 306 873 фунтов стерлингов на пищевых отходах по сравнению с результатами предыдущего года. Эти сбережения представляли собой огромную финансовую выгоду для завода.

Аналогично этим преимуществам, расширенные предложения управления, такие как Emerson CPL400, обеспечивают мост между контролем процесса в реальном времени и комплексным анализом, выполняемым OPM. Эти системы предлагают очень компактные, очень мощные возможности обработки, с дополнительным преимуществом разделения ресурсов для функций управления и взаимодействия с ИТ.

Будь то заказные модульные решения IoT или изобретательные технологии рециркуляции, такие как AD, сочетание процессов и технологий будет иметь ключевое значение для получения энергии и стоимости из пищевых отходов. Однако решающим моментом здесь является то, что эти автоматизированные, интеллектуальные и аналитические решения должны быть на уровне стандарта, чтобы обеспечить максимальное извлечение энергии.

Елизавета Коробкова

Редактор ЭНЕРГОСМИ.РУ