Iowa Power Fund Board Project Report Update, July 29, 2009

Amana Farms is using an anaerobic digestion, which is a two-stage digester that converts manure and other organic wastes into three valuable by-products: 1) Biogas – to fuel an engine/generator set to create electricity; 2) Biosolids - used as a livestock bedding material or as a soil amendment; 3) Liquid stream - will be applied as a low-odor fertilizer to growing crops. (see Business Plan appendix H) The methane biogas will be collected from the two stages of the anaerobic digestion vessel and used for fuel in the combined heat and power engine/generator sets. The engine/generator sets are natural gasfueled reciprocating engines modified to burn biogas. The electricity produced by the engine/generator sets will be used to offset on-farm power consumption and the excess power will be sold directly to Amana Society Service Company as a source of green power. The waste heat, in the form of hot water, will be collected from both the engine jacket liquid cooling system and from the engine exhaust (air) system. Approximately 30 to 60% of this waste heat will be used to heat the digester. The remaining waste heat will be used to heat other farm buildings and may provide heat for future use for drying corn or biosolids. The digester effluent will be pumped from the effluent pit at the end of the anaerobic digestion vessel to a manure solids separator. The mechanical manure separator will separate the effluent digested waste stream into solid and liquid fractions. The solids will be dewatered to approximately a 35% solid material. Some of the separated solids will be used by the farm for a livestock bedding replacement. The remaining separated solids may be sold to other farms for livestock bedding purposes or sold to after-markets, such as nurseries and composters for soil amendment material. The liquid from the manure separator, now with the majority of the large solids removed, will be pumped into the farm’s storage lagoon. A significant advantage of the effluent from the anaerobic digestion treatment process is that the viscosity of the effluent is such that the liquid effluent can now be pumped through an irrigation nozzle for field spreading.

Kaatopaikkakaasun hyötykäyttömahdollisuudet Anjalankosken Ekoparkissa

Kaatopaikalle sijoitetut biohajoavat orgaaniset jätteet muodostavat jätetäytön hapettomissa olosuhteissa kaatopaikkakaasua, joka koostuu pääasiassa metaanista ja hiilidioksidista. Kaatopaikkakaasun sisältämän metaanin takia, kaasusisältää merkittävästi energiaa, joka on hyödynnettävissä eri tavoin. Tämän diplomityön tavoitteena oli tarkastella vaihtoehtoja Anjalankosken Keltakankaan kaatopaikoilla muodostuvan kaatopaikkakaasun hyödyntämiseksi. Tarkastellut vaihtoehdot tarjoavat ympäristöllisten hyötyjen lisäksi liiketoiminnallista hyötyä Ekoparkissa toimiville yrityksille. Tutkimuksessa tehdyt laskelmatosoittivat, että työssä tarkastellut kaatopaikkakaasun hyötykäyttövaihtoehdot ovat sekä taloudellisesti että kaasun riittävyyden kannalta hyödynnettävissä. Esimerkiksi kaatopaikkakaasun hyödyntämisellä kaukolämmön tuotannossa voidaan kattaa noin kolmannes Anjalankosken vuotuisesta kaukolämmön tarpeesta. Kaatopaikkakaasun lietteen kuivauskapasiteetti kattaa Pohjois-Kymenlaaksossa muodostuvan jätevesilietteen käsittelytarpeen. Biopolttoaineen kuivauskapasiteetti on riittävä olemassa oleviin valmistuslaitosten tuotantokapasiteetteihin verrattuna. Myös perinteisillä sähkön- ja lämmöntuotantotekniikoilla voidaan kattaa Ekoparkin oma sähkön- ja lämmöntarve. Kaatopaikkavesien haihdutus ei tulosten perusteella ole sekä taloudellisesti että kaasun riittävyyden kannalta hyödynnettävissä. Tuhkan vitrifioinnissa haasteen muodostaa investointikustannuksen suuruus. Anjalankosken Ekoparkin yritykset voivat hyödyntää työn tuloksia uuden liiketoiminnan kehittämiseen. Lisäksi tuloksia voidaan hyödyntää soveltaen eri kokoluokan kaatopaikkojen kaatopaikkakaasujen hyötykäyttöä suunniteltaessa.

Kompostointilaitoksen lopputuotteen käyttömahdollisuudet. Case: Himanka

Työssä selvitetään kompostointilaitoksen lopputuotteen erilaisia käyttömahdollisuuksia. Yleisten käyttökohteiden pohjalta on luotu malli Vapo Oy Biotech:n toimittaman Himangan kompostointilaitoksen kompostin hyödyntämiselle. Laitos sijaitsee Himangan kunnassa Keski- Pohjanmaalla. Laitoksella kompostoidaan pääasiassa Himangan ja ympäröivien kuntien jätevesilietteitä turkiseläinlantaa. Jätehuolto Suomessa ja koko EU:n alueella elää voimakasta muutoskautta. Orgaanisten jätteiden vienti kaatopaikoille pyritään tulevaisuudessa lopettamaan kokonaan, mikä on lisännyt niiden käsittelyä mm. kompostoimalla. Kompostoinnin lopputuotteena saadaan ravinteikasta, humuspitoista ainesta. Kompostoinnin yhtenä tavoitteena on tuottaa hyötykäyttöön soveltuvaa tuotetta, joten käyttökohteen löytäminen kompostille on laitoksen toiminnan kannalta erittäin tärkeää. Kompostin käyttömahdollisuuksiin vaikuttavat lainsäädäntö, kompostin ominaisuudet sekä paikalliset olosuhteet. Käyttökohteet on työssä jaettu ei-energiakäyttöön ja energiakäyttöön. Ei-energiakäyttöön kuuluvat maanparannuskäyttö, lannoitekäyttö, käyttö kasvualustassa, maisemointi ja julkinen rakentaminen sekä joitakin erityissovelluksia. Energiakäytön puolella on tarkasteltu kompostin soveltuvuutta erilaisille polttotekniikoille sekä vertailtu kompostia muihin kiinteisiin polttoaineisiin. Kompostien soveltuvuutta eri kohteisiin on arvioitu kompostin analyysi- ja kasvatuskoetulosten pohjalta. Kompostin ei-energiakaytössa on saatu eri tutkimuksissa lupaavia tuloksia. Kompostin on todettu soveltuvan erittäin hyvin mm. perunanviljelyyn, viljan ja nurmikasvien viljelyyn ja erilaisiin maisemointikohteisiin sekä kotipuutarhakäyttöön. Kompostin käyttöä polttoaineena ei ole vielä kokeiltu missään. Kompostin polton suurimmat ongelmat ovat korkea tuhka-, rikki- ja typpipitoisuus sekä epätasainen laatu.

Relato de uma experiência pedagógica no ensino de química: formação profissional com responsabilidade ambiental

The toxic heavy metals can not be transformed in other less toxic substances as organic wastes through chemical process. Various chemistry courses at Faculty of Philosophy, Sciences and Humanities (FFCLRP/USP) use heavy metals in their experimental classes. In this context, a course were created: "Heavy Metal Wastes generated in the teaching and research laboratories: disposal or recovery" and has a specific goal to capacitate the students to define the adequate strategy for disposal or recovery of the chemical wastes, in particular heavy metals, through an interdisciplinary approaching. This course was given to 25 students during the second semester of 2000 and 2001. The environmental responsibility desired for the professional and citizen can be promoted.

Descomposición fotoquímica de soluciones acuosas de dodecilbenceno sulfonato sódico en un fotoreactor anular contínuo de mezcla perfecta

La fotodescomposición de dodecilbencenosulfato sódico (DBS) se ha estudiado como un proceso de purificación del agua. Soluciones acuosas de DBS han sido irradiadas en un fotorreactor anular de mezcla perfecta, aplicándose el modelo de radiación cilíndrico esférico extenso.

Obtenció d'estruvita a partir de la fracció líquida digerida de purins de vaca

Actualment a Catalunya existeixen zones amb importants limitacions per l’aplicació de purins al sòl, pel que és imprescindible trobar alternatives de gestió i tractament que permetin l’aprofitament adequat dels recursos continguts a les dejeccions ramaderes sense afectar el medi. La digestió anaeròbia és una de les tècniques utilitzades en el tractament de les dejeccions ramaderes. L’efluent líquid que s’obté d’aquest tractament no modifica el contingut de nitrogen i fòsfor i per tant ha de ser gestionat correctament. L’objectiu general d’aquest projecte és avaluar la precipitació d’estruvita (sal de magnesi, amoni i fosfat) com una alternativa de gestió de l’efluent líquid d’una planta de digestió anaeròbia i compostatge que tracta dejeccions ramaderes conjuntament amb altres residus orgànics. S’han avaluat els efectes dels diferents paràmetres operacionals en la formació d’estruvita (pH, temperatura, velocitat d’agitació, alcalinitat), mitjançant assaigs en discontinu amb solució sintètica. A continuació s’ha procedit a obtenir estruvita a partir de la fracció líquida digerida de purí (FLD), en assaigs en discontinu per estudiar l’efecte del contingut de matèria orgànica i sòlids Totals (ST), així com el contingut en fosfats i el pH de reacció. Finalment, s’han optimitzat els paràmetres de procés en continu, mitjançant la posada en marxa d’un reactor a escala de laboratori i estudi de l’efecte de la velocitat d’agitació i de la introducció del stripping de CO2, tant amb solució sintètica com amb la fracció líquida digerida del purí. Dels resultats obtinguts es pot concloure que els factors que tenen una major influència en el procés d’obtenció d’estruvita són el pH (el pH òptim es situa al voltant de 9), i la presència de matèria orgànica i sòlids ens suspensió, que interfereix de forma quantitativa i qualitativa en la formació de l’estruvita. En el procés en continu s’ha aconseguit reduccions d’un 84% i 98% d’amoni i fòsfor respectivament, obtenintse estruvita que pot ser utilitzada com a fertilitzant d’alliberació lenta. Es pot concloure que la precipitació d’estruvita és una bona alternativa per millorar la gestió de les dejeccions ramaderes alhora que permet recuperar nutrients i tancar cicles. La combinació amb un tractament previ que elimini la matèria orgànica, com podria ser la digestió anaeròbia, i una separació de fases, per eliminar els sòlids en suspensió, es presenta com una configuració amb molts avantatges.

Processo de estabilização de resíduos orgânicos: vermicompostagem versus compostagem

Two processes are used to stabilize organic wastes: composting and vermicomposting.There are no studies in the literature showing which process is most effective over the short term. In this study, 3 organic wastes were composted and vermicomposted for 90 days, and the parameters pH, effective cation exchange capacity, total organic carbon, total Kjeldahl nitrogen, Ptotal, E4/E6 ratio, hydrophobicity and aromaticity indexes were determined. In all experiments, vermicomposted materials showed higher stability, proving a superior tool for stabilization of these organic wastes.

Metaanin muodostumisen mallintaminen kaatopaikalla

Methane-rich landfill gas is generated when biodegradable organic wastes disposed of in landfills decompose under anaerobic conditions. Methane is a significant greenhouse gas, and landfills are its major source in Finland. Methane production in landfill depends on many factors such as the composition of waste and landfill conditions, and it can vary a lot temporally and spatially. Methane generation from waste can be estimated with various models. In this thesis three spreadsheet applications, a reaction equation and a triangular model for estimating the gas generation were introduced. The spreadsheet models introduced are IPCC Waste Model (2006), Metaanilaskentamalli by Jouko Petäjä of Finnish Environment Institute and LandGEM (3.02) of U.S. Environmental Protection Agency. All these are based on the first order decay (FOD) method. Gas recovery methods and gas emission measurements were also examined. Vertical wells and horizontal trenches are the most commonly used gas collection systems. Emission measurements chamber method, tracer method, soil core and isotope measurements, micrometeorological mass-balance and eddy covariance methods and gas measuring FID-technology were discussed. Methane production at Ämmässuo landfill of HSY Helsinki Region Environmental Services Authority was estimated with methane generation models and the results were compared with the volumes of collected gas. All spreadsheet models underestimated the methane generation at some point. LandGEM with default parameters and Metaanilaskentamalli with modified parameters corresponded best with the gas recovery numbers. Reason for the differences between evaluated and collected volumes could be e.g. that the parameter values of the degradable organic carbon (DOC) and the fraction of decomposable degradable organic carbon (DOCf) do not represent the real values well enough. Notable uncertainty is associated with the modelling results and model parameters. However, no simple explanation for the discovered differences can be given within this thesis.

Gestió de les dejeccions ramaderes d'una explotació avícola mitjançant compostatge

Estudi de la la problemàtica de la gestió de les dejeccions ramaderes presentada per una empresa dedicada a la integració avícola

Les Deixalles contra el crom

La nova alquímia consisteix a trobar un producte a les deixalles que sigui útil per transformar un residu contaminant en un altre d’innocu. D’alguna manera els científics busquen convertir el plom en or

Phosphorus sorption and availability in soils amended with animal manures and sewage sludge

Soils that receive large applications of animal wastes and sewage sludge are vulnerable to releasing environmentally significant concentrations of dissolved P available to subsurface flow owing to the gradual saturation of the soil's P sorption capacity. This study evaluated P sorption (calculated from Langmuir isotherms) and availability of P (as CaCl2-P and resin P) in soils incubated for 20 d with poultry litter, poultry manure, cattle slurry, municipal sewage sludge, or KH2PO4, added on a P-equivalent basis (100 mg P kg(-1)). All the P sources had a marked negative effect on P sorption and a positive effect on P availability in all soils. In the cattle slurry- and KH2PO4- treated soils, the decreases in P sorption maximum (19-66%) and binding energy (25-89%) were consistently larger than the corresponding decreases (7-41% and 11-30%) in poultry litter-, poultry manure-, and sewage sludge-treated soils. The effects of cattle slurry and KH2PO4 on P availability were, in most cases, larger than those of the other P sources. In the poultry litter, poultry manure, and sewage sludge treatments, the increase in soil solution P was inversely related (R-2 = 0.75) to the input of Ca from these relatively high Ca (13.5-42 g kg(-1)) sources. Correlation analyses implied that the magnitude of the changes in P sorption and availability was not related to the water-extractable P content of the P sources. Future research on the sustainable application of organic wastes to agricultural soils needs to consider the non-P- as well as P-containing components of the waste.

Modelling the economics of farm-based anaerobic digestion in a UK whole-farm context

Anaerobic digestion (AD) technologies convert organic wastes and crops into methane-rich biogas for heating, electricity generation and vehicle fuel. Farm-based AD has proliferated in some EU countries, driven by favourable policies promoting sustainable energy generation and GHG mitigation. Despite increased state support there are still few AD plants on UK farms leading to a lack of normative data on viability of AD in the whole-farm context. Farmers and lenders are therefore reluctant to fund AD projects and policy makers are hampered in their attempts to design policies that adequately support the industry. Existing AD studies and modelling tools do not adequately capture the farm context within which AD interacts. This paper demonstrates a whole-farm, optimisation modelling approach to assess the viability of AD in a more holistic way, accounting for such issues as: AD scale, synergies and conflicts with other farm enterprises, choice of feedstocks, digestate use and impact on farm Net Margin. This modelling approach demonstrates, for example, that: AD is complementary to dairy enterprises, but competes with arable enterprises for farm resources. Reduced nutrient purchases significantly improve Net Margin on arable farms, but AD scale is constrained by the capacity of farmland to absorb nutrients in AD digestate.

Catalytic hydrodechlorination of chlorobenzene over supported palladium catalyst in buffered medium

The catalytic hydrodechlorination (HDC) reaction, which is an attractive abatement process for chlorinated organic wastes, was studied over a magnetically recoverable supported Pd(0) catalyst. We investigated the most favorable reaction conditions under which to obtain the highest substrate conversion rates while preserving the catalyst properties and morphology. Sodium hydroxide, triethylamine and buffered solutions were used as proton scavengers in the HDC of chlorobenzene under mild conditions. It was observed that sodium hydroxide caused corrosion of the silica support, triethylamine in 2-propanol preserved the morphology of the catalyst which could be recycled for up to five successive H DC reactions, and aqueous buffer solutions preserved the catalyst morphology and the catalytic activity for up to four successive HDC reactions. The use of buffer solutions to neutralize the HCl formed during the HDC reaction is an interesting, less aggressive, alternative approach to HDC reactions. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

Avaliação do processo de compostagem de resíduos sólidos urbanos

A crescente produção de resíduos sólidos urbanos e a escassez de áreas para uma destinação final tecnicamente adequada, via implantação de aterros sanitários, faz com que tome importância a técnica de tratamento de resíduos sólidos orgânicos através das compostagem/vermicompostagem. Nesta pesquisa, foi realizada a avaliação destes processos, tendo sido observadas principalmente a influência da aeração e da umidade no desempenho destas técnicas de tratamento, em leiras de pequenos e grandes volumes. Nos experimentos, com leiras de pequenos volumes, realizados no IPH (Instituto de Pesquisas Hidráulicas) da UFRGS, utilizou-se resíduos sólidos de poda (resíduos verdes, com alta concentração de carbono) codispostos (misturados em peso) com resíduos vegetais da CEASA (Companhia Estadual de Abastecimento Sociedade Anônima) e lodos provenientes de estações de tratamento de esgotos sanitários. Nos experimentos, com leiras de grandes volumes, realizados na UTC – Unidade de Triagem e Compostagem de Porto Alegre, utilizou-se resíduos orgânicos domiciliares codispostos com os mesmos resíduos utilizados nos primeiros experimentos. Paralelamente aos experimentos de compostagem, avaliou-se os lixiviados produzidos nos sistemas. Na compostagem de grandes volumes, também foi observado o desempenho de banhados construídos de fluxo subsuperficial para o tratamento desses efluentes líquidos. com teores de resíduos verdes menores que 35 %, o que se justifica pela maior concentração de resíduos de característica facilmente biodegradável e de maior palatabilidade para os vermes. Em todos os experimentos de compostagem, verificou-se que o controle efetivo do processo pode ser realizado através da avaliação sistemática das temperatura e umidade das leiras. Evidenciou-se também que para regiões de clima similar ao de Porto Alegre, com elevadas precipitações principalmente no inverno, é necessário adotar dimensões adequadas ao sistema de compostagem “windrow” para áreas descobertas. Comprovou-se também a necessidade de manutenção da umidade na faixa entre 50% e 70 %, inclusive com reposição desta, mesmo na situação de inverno. A avaliação dos lixiviados da compostagem demonstrou que, com os substratos utilizados nos experimentos, as concentrações de DBO5, DQO e de outras variáveis são elevadas ao início do processo de decomposição, devido à solubilização dos compostos orgânicos e inorgânicos presentes na matéria orgânica. Os lixiviados da compostagem possuem baixas concentrações de condutividade, DBO5, NH4 +, entre outros, quando comparados aos lixiviados de aterros sanitários. tratamento destes efluentes. Os resultados obtidos nos banhados construídos para baixas cargas hidráulicas (1cm/d) e concentrações de DBO5 do afluente abaixo de 150 mg/L apontaram uma eficiência média de remoção de 52,02%. No que se refere a nitrogênio (todas as formas), fósforo, metais, potencial redox e sólidos totais, as eficiências foram variáveis, com melhores resultados para nitrogênio amoniacal e fósforo. A compostagem pode ser considerada uma alternativa viável de tratamento de resíduos orgânicos, utilizando-se o processo “windrow” com revolvimento mecânico, mesmo em pátios descobertos em climas subtropicais. Neste caso, sugere-se que os lixiviados gerados nos primeiros dias de compostagem (30 dias aproximandamente) sejam recirculados e o excedente tratado em ETE. Pode-se, também, utilizar o sistema de banhados construídos como complementação, principalmente para a remoção de nitrogênio e fósforo.

Chemical properties of soils treated with biological sludge from gelatin industry

O impacto dos resíduos orgânicos agroindustriais no ambiente pode ser reduzido com o seu uso agrícola. do ponto de vista da fertilidade do solo, o que se deseja com a aplicação dos resíduos é aumentar o teor de matéria orgânica e fornecer nutrientes para as plantas. Neste trabalho, objetivou-se avaliar o efeito do lodo biológico de indústria de gelatina em atributos químicos de dois Argissolos Vermelho-Amarelos (PVA-arenoso e PVA-textura média) e de um Latossolo Vermelho (LV-argiloso). O experimento foi conduzido por 120 dias em laboratório, em delineamento inteiramente casualizado e esquema fatorial combinando os três solos e seis doses de lodo (0, 100, 200, 300, 400 e 500 m³ ha-1), com três repetições. A aplicação de até 500 m³ ha-1 de lodo diminui a acidez do solo e aumenta a CTC efetiva e a disponibilidade de N, Ca, Mg e P, sem ultrapassar o limite de tolerância para Na. O aumento do teor de bases, maior do que o da CTC efetiva, indica que a maior parte dos cátions adicionados pelo lodo permanece em solução e pode ser perdida por lixiviação.