Koncepcja projektu DIGEST-PLAST rozwija problemy przedstawione w projekcie POM-BIOGAS „Pomorski Model Biogazu”, który był realizowany w latach 2013-2016 w ramach polsko-norweskiego programu współpracy badawczej. Projekt zwraca uwagę na narastający problem z pojawieniem się biodegradowalnych polimerów w otaczającym środowisku.

Gospodarka odpadami komunalnymi w Polsce nadal odbiega od średniej unijnej, choć w ostatnich latach obserwuje się systematyczną poprawę. Widoczna dysproporcja w sposobach unieszkodliwiania odpadów komunalnych w polskiej gospodarce odpadami komunalnymi powinna następować poprzez stopniową eliminację składowania nieprzetworzonych odpadów przy jednoczesnym zwiększaniu udziału recyklingu i odzysku energii w zakładach energetycznych

W czerwcu 2018 roku w Dzienniku Urzędowym Unii Europejskiej pojawiły się zmiany aktów prawnych z zakresu ochrony środowiska. Zmiana wprowadzona Dyrektywą Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2018/851 z 30 maja 2018 r. Znowelizowała Dyrektywę 2008/98 / WE w sprawie odpadów i wprowadziła obowiązkową segregację bioodpadów od stycznia 2023 r. Z kolei , Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2018/850 z dnia 30 maja 2018 r. zmieniła Dyrektywę 1999/31 / WE w sprawie składowania odpadów i wprowadziła obowiązek ograniczenia do 2035 r. ilości składowanych odpadów komunalnych do maksymalnie 10 % całkowitej ilości wytworzonych odpadów komunalnych.

Odnawialne źródła energii (OZE) są kluczowym elementem długoterminowej strategii Komisji Europejskiej, która została określona w planie działań w zakresie energii do roku 2050 (COM (2011) 0885). W listopadzie 2016 r. Komisja opublikowała pakiet legislacyjny zatytułowany „Czysta energia dla wszystkich Europejczyków” (COM (2016) 0860) jako część szerszej strategii na rzecz unii energetycznej (COM (2015) 0080). Zgodnie z ustaleniami zawartymi w Planie, wiążący unijny cel OZE do 2030 r. powinien wynieść 32%, jednak na poziomie krajowym nie wskazano żadnych obowiązkowych celów.

W czerwcu 2019 r. Polski rząd przyjął nowelizację ustawy o OZE, a Komisja Europejska zaleciła Polsce zwiększenie docelowego udziału energii z OZE do co najmniej 25% do 2030 r. KE zaleciła również zagwarantowanie realizacji celu w ilości 15% energii odnawialnej do 2020 roku i utrzymanie go jako punktu odniesienia od 2021 roku. Jednak według raportu Najwyższej Izby Kontroli z 2018 roku osiągnięcie założonego celu  ze źródeł odnawialnych do roku 2020 może nie zostać osiągnięte.

W związku z wejściem w życie nowych przepisów dotyczących odnawialnych źródeł energii i jednocześnie intensywnym wzrostem zapotrzebowania na energię w Polsce spodziewany jest rozwój rynku niekonwencjonalnych surowców energetycznych w Polsce, również opartych na biomasie. Istotną przesłanką dla rozwoju technik przetwarzania odpadów z wykorzystaniem fermentacji metanowej są następujące czynniki:

  • potrzeba zwiększenia udziału źródeł odnawialnych w ogólnym bilansie produkcji energii,
  • zaostrzenie norm środowiskowych w zakresie składowania odpadów biodegradowalnych.

Biomasa jest naturalnym zasobem węgla pochodzącym z żywych lub niedawno żyjących materiałów roślinnych i zwierzęcych. Można go przekształcić w gazy biopaliwowe bogate w CH4, CO i H2 poprzez trawienne działanie organizmów żywych, podczas procesów biochemicznych, takich jak fermentacja metanowa. Biogaz to przede wszystkim metan (CH4) i dwutlenek węgla (CO2). W zależności od pochodzenia zawiera zwykle niewielkie ilości siarkowodoru (H2S), wilgoci i siloksanów, a w przypadku gazu wysypiskowego także znaczne ilości azotu.

Wyniki badań przeprowadzonych podczas realizacji projektu POM-BIOGAS finansowanego ze środków Polsko-Norweskiego Programu Badawczego wykazały, że województwo pomorskie posiada duży potencjał odpadów organicznych dostępnych do fermentacji beztlenowej, przy jednoczesnym występowaniu przeszkód wpływających na sektor gospodarki odpadami:

  • nieefektywne selektywne zbieranie odpadów u źródła, zwłaszcza biodegradowalnych,
  • niska czystość organicznej frakcji odpadów komunalnych,
  • brak edukacji i świadomości społeczeństwa na temat korzyści płynących z systemu selektywnej zbiórki odpadów,
  • problem z określeniem rzeczywistej ilości wytwarzanych odpadów komunalnych.

Dodatkowo, zgodnie z najnowszymi badaniami i obserwacjami, substancje szkodliwe dla procesu fermentacji mogą być dostarczane wraz z substratem do reaktora fermentacyjnego i ostatecznie stanowić zagrożenie dla pożytecznych bakterii biorących udział w procesie fermentacji metanowej. Ta grupa obejmuje nie tylko antybiotyki, środki dezynfekujące, rozpuszczalniki, metale ciężkie itp. [1-3], jednak przegląd literatury sugeruje, że frakcja organiczna może być również zanieczyszczona wszechobecnymi i budzącymi niepokój polimerami, w szczególności mikroplastikami [4], zarówno pochodzenia pierwotnego, jak i wtórnego. W ostatnim czasie na rynek szeroko wprowadzono polimery biodegradowalne. Ta grupa polimerów, jeśli nie zostanie odpowiednio przetworzona, może stanowić również grupę pojawiających się zanieczyszczeń. W odpowiedzi na rosnące zapotrzebowanie na materiały polimerowe, a jednocześnie wraz ze wzrostem świadomości na temat zrównoważonego rozwoju, pojawiły się nowe grupy materiałów polimerowych, określane jako: „tworzywa sztuczne z roślin”, „biodegradowalne tworzywa sztuczne”, „oksybiodegradowalne tworzywa sztuczne” czy „ bioplastik ”. Choć uważane za przyjazne dla środowiska i mające wiele zalet, ich los w środowisku nadal nie jest w pełni znany. Ponadto obecny sposób zbierania odpadów niekoniecznie w pełni pozwala na wykorzystanie ich  „właściwości biodegradowalnych”, gdyż materiały biodegradowalne dostępne na rynku wymagają specjalnych warunków środowiskowych, aby uległy pełnej degradacji (odpowiednia zawartość tlenu, dwutlenku węgla, wody i mikroorganizmy). Stąd biodegradowalne polimery mogą być szkodliwe dla środowiska, podobnie jak mikroplastiki. W przypadku polimerów biodegradowalnych konieczne byłoby odpowiednie zebranie i oddzielenie od strumienia odpadów, w przeciwnym razie taki materiał może zachowywać się jak zwykłe tworzywo sztuczne.

W ostatnich latach, jako rozwiązanie problemu zanieczyszczenia środowiska odpadami polimerowymi, wprowadzono na rynek opakowania polimerowe z oksybiodegradowalnych tworzyw sztucznych, w tym worki polimerowe. Udowodniono jednak, że tworzywa oksybiodegradowalne po prostu rozpadają się na drobne kawałki, w tym mikroplastiki, a cały proces biodegradacji tych tworzyw wymaga znacznie dłuższego czasu niż deklarowany przez ich producentów, stąd właściwe zagospodarowanie odpadów z oksybiodegradowalnych tworzyw sztucznych wymaga kosztownego przetwarzania.

Zakres badań w projekcie wynika z braku wystarczającej wiedzy dotyczącej polimerów biodegradowalnych i ich podatności na procesy fermentacji metanowej. Realizacja projektu dostarczy informacji, jak wprowadzić biodegradowalne polimery do fermentacji metanowej.

Proponowany proces fermentacji metanowej frakcji organicznej odpadów komunalnych jest obiecującą metodą na najbliższą przyszłość, gdyż pozwala na zmniejszenie ilości składowanych odpadów komunalnych nawet o 25-40%, co gwarantuje częściowe spełnienie wymagań Unii Europejskiej w zakresie redukcji strumienia odpadów organicznych wywożonych na składowiska.

Zaplanowane działania w ramach projektu mają duże szanse powodzenia dzięki doświadczeniom zdobytym podczas realizacji projektu POM-BIOGAS oraz konsekwentnym badaniom naukowym, które prowadzono w zakresie fermentacji metanowej i produkcji biogazu. Dwóch partnerów projektu POM-BIOGAS - Politechnika Gdańska i norweska firma Aquateam COWI posiadają wiedzę i doświadczenie w zakresie procesów fermentacji metanowej, a także cenią się i ufają sobie nawzajem. Między innymi zaprojektowaliśmy i zbudowaliśmy mikro-biogazownię o mocy 10 kW, która znajduje się w Lubaniu. Nasz zespół obecnie realizuje projekt COSTAL BIOGAS, który uzyskał dofinansowanie z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Interreg Południowy Bałtyk i koncentruje się na dostarczaniu rozwiązań opartych na technologii fermentacji beztlenowej beztlenowej fermentacji odpadów rolniczych i flory morskiej w celu zmniejszenia ilości substancji biogennych w Morzu Bałtyckim .

Trzeci partner czyli Zakład Utylizacyjny Sp. z o.o. zajmujący się stałymi odpadami komunalnymi (partner w projekcie) umożliwi łatwy i powtarzalny  dostęp do surowców naturalnych, zwłaszcza związków organicznych z odpadów spożywczych. Przewidziane w projekcie działania badawcze stanowią realną odpowiedź na aktualne potrzeby stojące przed społeczeństwem, a mianowicie: nowe źródła energii oparte na bioproduktach, właściwe gospodarowanie odpadami ukierunkowane na gospodarkę o obiegu zamkniętym.

  1. K. Kozłowski, J. Dach, A. Lewicki, M. Cieślik, W. Czekała, D. Janczak, Ecological Engineering, 50 (153-160) 2016, DOI: 10.12912/23920629/65490
  2. R. Braun, Biogas – Methangärung organi­scher Abfallstoffe. Springer Verlag Wien, New York, 1982
  3. M. Kaltschmitt, H. Hartmann, Energie aus Biomasse – Grundlagen, Techniken und Verfahren, Springer Verlag Berlin, Heidelberg, New York, 2001.
  4. S. Williams, Organic Fertilizers Rife With Microplastics: Study, The Scientist, 2018