Według Organizacji Narodów Zjednoczonych ds. Wyżywienia i Rolnictwa (FAO) ludzie każdego roku marnują 1 mld 300 mln ton żywności. Jest to ponad 30% całej produkowanej żywności na świecie.
Problem ten ma różne oblicza. Oczywiście na pierwszy plan wysuwa się aspekt moralny i miliony głodujących na całym świecie. Wiele instytucji ciągle pracuje nad tym, jak wyeliminować taki kontrast. Drugą kwestią jest zrównoważony rozwój i wykorzystanie resztek jedzenia w optymalny sposób. Tutaj pojawia się między innymi energetyka i rozwój nowoczesnych technologii.
Potencjał biogazu
Z około 100 kg odpadów organicznych można otrzymać około 10 m3 biogazu (w zależności od zastosowanej technologii). Średnia wartość opałowa biogazu uzyskiwanego z bioodpadów komunalnych wynosi około 21,54 MJ/m3. Energia zawarta w 1 m3 takiego biogazu odpowiada energii zawartej w 0,93 m3 gazu ziemnego, 1 dm3 oleju napędowego lub 1,25 kg węgla. 1 m3 biogazu to również odpowiednik 9,4 kWh energii elektrycznej.
Jak wykorzystać taki potencjał? Przekształcenie 100% marnowanego jedzenia na energię jest obecnie niemożliwe i najprawdopodobniej długo się to nie zmieni. Rozwój technologii pozwala jednak pokonywać kolejne bariery i zwiększać udział biogazu w energetyce wielu krajów.
Doskonałym przykładem jest Szwecja, gdzie biogaz zastąpił już 20% zużycia gazu ziemnego (wg IEA Bioenergy Countries’ Report 2021). W Szwecji gaz z bioodpadów jest wykorzystywany nie tylko do ogrzewania budynków, ale również do napędzania komunikacji miejskiej. Obecnie po ulicach szwedzkich miast jeździ ok. 50 tysięcy pojazdów na biometan, a do 2030 roku kraj chce być niezależny od importu paliw transportowych.
W naszym kraju wykorzystanie biogazu również ma ogromny potencjał. Według ekspertów z Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu roczny potencjał biogazu w Polsce wynosi nawet 13 mld m3. Taka wartość pokrywałaby ponad 50% zapotrzebowania na gaz ziemny. Na ten moment w naszym kraju działa niewiele ponad 300 biogazowni, a całkowita moc zainstalowana to około 250 MW. Dla porównania w Niemczech działa ponad 10 000 biogazowni.
Chcąc wykorzystać ten potencjał, NCBR uruchomiło program “Innowacyjna biogazownia”. Jest on prowadzony w formule zamówień przed-komercyjnych (PCP), w której NCBR zamówił opracowanie innowacyjnych technologii wymagających przeprowadzenia prac B+R. W ramach programu ma powstać sześć biogazowni wykorzystujących trzy różne technologie.
Biogaz, a innowacje
Tak duży potencjał energetyczny bioodpadów spowodował dynamiczny rozwój innowacji. Inżynierowie z całego świata starają się dostosować rozwiązania techniczne do aktualnych potrzeb branży żywnościowej i nie tylko.
Duża część marnowanego jedzenia pochodzi z gastronomii. Przeciętna restauracja wyrzuca 70 ton żywności rocznie. Indyjski startup Avris Environment Technologies zaproponował rozwiązanie tego problemu, tworząc kompaktową biogazownię CHUGG.
CHUGG produkuje biogaz u źródła, czyli w miejscu powstawania bioodpadów. W urządzeniu zachodzi proces fermentacji beztlenowej. Jej efektem jest gaz, który można wykorzystać np. w restauracyjnej kuchni. Tak tworzy się pewnego rodzaju obieg zamknięty. System CHUGG jest mobilny i modułowy. Właściciel restauracji może dowolnie korygować jego moce przerobowe wraz ze zmieniającą się ilością odpadów żywnościowych.
Na rynku są również dostępne bardzo podobne rozwiązania dla gospodarstw domowych. Izraelska firma HomeBiogas, która zaprojektowała kompaktową komorę dla fermentacji beztlenowej zintegrowaną z dedykowaną kuchenką gazową.
Ciągle ulepszany jest również sam proces fermentacji beztlenowej. Na początku 2023 roku, amerykańska firma GELF Energy unowocześniła ten proces, opracowując system o nazwie Microbial Energy Device. W taki sposób, wytwarzany metan jest wyższej jakości, a sam cykl trwa dziesięć razy krócej. Dodatkowo do procesu wprowadzono technologię wychwytywania dwutlenku węgla.
Nie wszystkie bioodpady warto przetwarzać na energię
Należy pamiętać, że potencjał niektórych bioodpadów wykracza poza energetykę. Można z nich uzyskać bardziej wartościowe surowce. To właśnie robi polski startup EcoBean, który od kilku lat pracuje nad wydobyciem potencjału fusów kawowych (i to z powodzeniem).
– PIerwszym produktem EcoBean był brykiet z fusów kawowych, jednak produkt nie zaspokajał w pełni naszych potrzeb. Mieliśmy poczucie, że w fusach kawowych leży o wiele większy potencjał niż ich spalanie. Zamknęliśmy się w labolatorium i potwierdziliśmy swoje podejrzenia. Obecnie jesteśmy najbardziej zaawansowanym procesorem fusów kawowych, z których wydobywamy 5 frakcji: olej kawowy, przeciwutleniacze, kwas mlekowy (PLA), ligninę i dodatki białkowe – wyjaśnia Marcin Koziorowski, CEO EcoBean.
Badania specjalistów EcoBean dowodzą tego, że nawet tak niepozorny surowiec, jak fusy kawowe, może mieć wiele zastosowań.
– Nasze frakcje mogą być stosowane w różnych branżach, poczynając od kosmetycznej, poprzez HoReCa, spożywczą, medyczną, tekstylną aż po paliwową. Przykładami mogą być antyoksydanty w kremach, olej kawowy w kosmetykach czy biodieslu. Lignina może zastępować produkty tworzone z pulpy drzewnej (np słomki). Co prawda produkty końcowe z naszych biosurowców nie stanowią naszego biznesu, ale przygotowujemy produkty pokazowe, żeby zobrazować możliwości biosurowców z fusów kawowych. Tak też wypracowaliśmy ostatnio kompostowalną doniczkę z fusów kawowych, która po włożeniu do gruntu rozkłada się w miesiąc – dodaje Marcin Koziorowski.
EcoBean ciągle pracuje nad poszerzaniem możliwości waloryzacji odpadów. Po otwarciu EcoBean Technology Centre w 2024 roku startup zyska nowe możliwości badawcze. Plany na najbliższe lata to konsekwentny wzrost i ekspansja międzynarodowa.
Obieg zamknięty gospodarki i kryzys żywnościowy
Przetwarzanie odpadów żywnościowych doskonale wpisuje się w koncepcję gospodarki o obiegu zamkniętym. Co więcej, powinno stanowić jej filar. Niezbędne do tego są odważne decyzje rządzących i inwestycje w nowoczesne technologie.
Przy tak zaawansowanym konsumpcjonizmie, rosnącej populacji i nieodpowiedzialnej gospodarce żywnościowej, w kolejnych latach może czekać nas kryzys żywnościowy. W tym obszarze konieczne są zmiany wprowadzane oddolnie. Warto rozpocząć od najprostszych praktyk less waste w naszym codziennym życiu, edukowania najmłodszych i rozwoju świadomości ekologicznej tych starszych.