InzApChem_2012_5_229-230.pdf

ćż

Nr 5/2012

IN Ż YNIERIA I APARATURA CHEMICZNA

str. 229

Jędrzej KASPRZAK

e-mail: jedrzej.kasprzak@put.poznan.pl

Instytut Maszyn Roboczych i Pojazdów Samochodowych, Wydział Maszyn Roboczych i Transportu, Politechnika Poznańska, Poznań

Środowiskowe uwarunkowania gospodarki recyrkulacyjnej

w przemyśle piwowarskim

Zużycie wody i wytwarzanie ścieków

Woda jest podstawowym surowcem do produkcji piwa. Podlega uzdat-

nianiu w celu dostosowania parametrów do wymogów produkcji. Jest

usuwana do ś rodowiska w postaci ś cieków, z odpadami produkcyjnymi

(uwodnienie odpadów) oraz w postaci pary wodnej.

Typowy zakres zu ż ycia jednostkowego wody w browarze wynosi

4–10 hl na hl piwa [ BAT, 2005 ]. W du ż ych, nowoczesnych browarach

najcz ęś ciej spotyka si ę na poziom zu ż ycia wody 4–6 hl na hl piwa [ Ra-

port zrównoważonego rozwoju Kompanii Piwowarskiej, 2011 ]. Najbar-

dziej wodoch ł onnymi procesami w browarze s ą : zacieranie i gotowanie

brzeczki, mycie opakowa ń , pasteryzacja piwa, mycie urz ą dze ń i ruro-

ci ą gów, mycie pomieszcze ń , zwil ż anie ta ś moci ą gów rozlewu piwa, my-

cie nalewaczek piwa. Do najcz ę stszych przyczyn nadmiernego zu ż ycia

wody nale żą : nadmierne zu ż ycie wody w myjce butelek, niedostateczny

nadzór nad prac ą pasteryzatora piwa i systemami mycia, nieszczelno ść

ruroci ą gów, zaworów, nieskuteczny nadzór nad myciem r ę cznym.

Mo ż na przyj ąć , i ż ilo ść ś cieków w browarze jest równa ilo ś ci zu ż ytej

wody pomniejszonej o wod ę zawart ą w produkcie i straty (odparowanie,

woda w odpadach). Łą cznie do ś cieków nie jest kierowanych 1,3–1,8 hl

wody na hl piwa [ BAT, 2005 ].

Wytwarzanie odpadów

Wi ę kszo ść masy odpadów wytwarzanych przez browary jest zwi ą zana

z surowcami ro ś linnymi, s ą to: wys ł odziny z ﬁ ltracji brzeczki, osad brzecz-

kowy (dodawany do wys ł odzin), py ł y z instalacji aspiracyjnej s ł odu (doda-

wane do wys ł odzin), g ę stwa dro ż d ż owa jako osad pofermentacyjny, zu ż yta

ziemia okrzemkowa jako przeﬁ ltrowany osad pofermentacyjny. Osobny

problem stanowi ą odpady opakowaniowe, zarówno powstaj ą ce bezpo ś red-

nio w browarze, jak i pozyskiwane z rynku opakowania zwrotne.

Dokument referencyjny BAT dla bran ż y piwowarskiej formu ł uje list ę

technik ogólnych, mo ż liwych do zastosowania we wszystkich bran ż ach

przemys ł u spo ż ywczego [ BAT, 2005 ]:

system zarz ą dzania ś rodowiskowego, z identyﬁ kacj ą i ocen ą aspektów

Wstęp

Piwowarstwo jest ga łę zi ą przemys ł u spo ż ywczego, w której wyst ę pu-

j ą znamienne zagro ż enia, w istotny sposób wp ł ywaj ą ce na uci ąż liwo ść

ś rodowiskow ą produkcji piwa. Bior ą c pod uwag ę skal ę produkcji piwa

w Polsce (prawie 38 mln hl w roku 2011 wg danych GUS [ GP, 2012 ]),

ś rodowiskowe konsekwencje procesów produkcyjnych w piwowarstwie

nabieraj ą znacz ą cego wymiaru. W zwi ą zku z tym opracowano i nadal

doskonali si ę szereg praktyk, w istotny sposób warunkuj ą cych potencja ł

ograniczania uci ąż liwo ś ci ś rodowiskowej produkcji piwa. Praca przed-

stawia mo ż liwo ś ci zmniejszenia uci ąż liwo ś ci ś rodowiskowej produkcji

piwa wskutek dzia ł a ń optymalizuj ą cych gospodark ę odpadami i mini-

malizuj ą cych zu ż ycie mediów i energii.

Charakterystyczne problemy środowiskowe

w przemyśle piwowarskim

Do najwa ż niejszych czynników warunkuj ą cych poziom obci ąż e ń

ś rodowiskowych nale żą m.in.: produkcja i zu ż ycie energii, zu ż ycie

wody i wytwarzanie ś cieków, wytwarzanie odpadów oraz inne aspekty

uci ąż liwo ś ci ś rodowiskowej (m.in. obci ąż enia akustyczne, olfaktorycz-

ne, zanieczyszczenie powietrza oraz zagro ż enie awariami). Zgodnie

z dokumentami referencyjnymi w zakresie wprowadzania najlepszych

dost ę pnych technik (BAT) w browarnictwie [ BAT, 2005 ] w ka ż dym

browarze powinno si ę d ąż y ć do eliminacji lub – w razie braku tej mo ż -

liwo ś ci – minimalizacji zagro ż e ń ś rodowiskowych zwi ą zanych z ww.

czynnikami. Poni ż ej krótko scharakteryzowano poszczególne aspekty

uci ąż liwo ś ci ś rodowiskowej.

Produkcja i zużycie energii

Piwowarstwo jest dziedzin ą produkcji spo ż ywczej, wymagaj ą c ą rela-

tywnie sporych nak ł adów w zakresie wykorzystania energii elektrycz-

nej i cieplnej. Skutkiem wytwarzania energii s ą emisje typu energetycz-

nego (CO 2 , CO, NO x , SO 2 i inne), pochodz ą ce zarówno z lokalnego

ź ród ł a energetycznego w browarze (najcz ęś ciej kot ł ownia), jak rów-

nie ż ze ź róde ł energetyki przemys ł owej (elektrownie) [ Kunze, 1999 ].

Wg danych rynkowych [ BAT, 2005 ] ogólne zu ż ycie energii cieplnej

w polskich browarach kszta ł tuje si ę na poziomie ok. 100–200 MJ·hl -1

piwa, za ś zu ż ycie energii elektrycznej – na poziomie ok. 8–12 kWh·hl -1 .

W warunkach optymalizacji produkcji mo ż liwe jest osi ą gni ę cie warto-

ś ci znacznie ni ż szych od podanych warto ś ci ś rednich.

G ł ównymi odbiornikami ciep ł a w browarze s ą : zacieranie s ł odu

i gotowanie brzeczki, mycie w obiegu zamkni ę tym CIP, mycie butelek

zwrotnych, pasteryzacja piwa, ogrzewanie pomieszcze ń . Jako typowe

przyczyny nadmiernego zu ż ycia energii cieplnej w browarze mo ż na

wyró ż ni ć : silne odparowanie brzeczki w kotle warzelnym, s ł abe wy-

korzystanie ciep ł a odpadowego, niska sprawno ść urz ą dze ń , przecieki

w instalacji parowej, brak izolacji urz ą dze ń i ruroci ą gów, niedostatecz-

ny powrót kondensatu po obni ż eniu temperatury pary grzewczej.

Czynniki warunkuj ą ce zu ż ycie energii elektrycznej w browarze

to: pakowanie piwa, maszynownia ch ł odnicza (ch ł odzenie brzeczki

i piwa), maszynownia spr ęż onego powietrza, instalacja odzysku CO 2

z fermentacji, oczyszczanie ś cieków, kot ł ownia (ch ł odzenie kot ł ów),

drobne odbiorniki energii w łą cznie du ż ym poborze (pompy, wentyla-

tory, o ś wietlenie). Typowymi przyczynami wysokiego zu ż ycia energii

elektrycznej w browarze s ą : niska sprawno ść urz ą dze ń elektrycznych,

nieszczelno ś ci w instalacji spr ęż onego powietrza, brak optymalizacji

pracy uk ł adu ch ł odzenia, niedostateczny nadzór nad procesami.

–

ś rodowiskowych i mechanizmami ci ą g ł ego doskonalenia w zakresie

zmniejszania wp ł ywu na ś rodowisko i zu ż ycia zasobów naturalnych,

projektowanie, wybór i eksploatacja instalacji z minimalizacj ą strat

–

produktów, surowców, wody i energii, odpadów i ś cieków oraz in-

nych emisji do powietrza i ha ł asu,

programy oszcz ę dzania energii i wody, w tym dzia ł ania kontroli zu-

–

ż ycia oraz optymalizacja procesów,

segregacja odpadów w celu maksymalnego wykorzystania gospodar-

–

czego, w tym segregacja produktów ubocznych (najcz ęś ciej odpady

organiczne), odpadów opakowaniowych i innych,

segregacja odpadów organicznych w celu odzysku zamiast oczysz-

–

czania ze ś ciekami,

techniki redukcji zanieczyszcze ń „ko ń ca rury”, w tym oczyszczanie

–

ś cieków, odpylanie i inne, stosowne do emisji z danej bran ż y spo-

ż ywczej.

Gospodarka odpadami w przemyśle piwowarskim

Warunkiem sprowadzenia oddzia ł ywa ń ś rodowiskowych zwi ą za-

nych z odpadami – zarówno produkcyjnymi, jak i opakowaniowymi

– w produkcji piwa do akceptowalnego minimum jest kontrola nad

powstawaniem odpadów. Nadrz ę dnym za ł o ż eniem prawid ł owo zapro-

jektowanych procesów produkcyjnych jest zapobieganie powstawaniu

odpadów. Polega ono g ł ównie na efektywnym wykorzystywaniu su-

rowców i ograniczaniu strat w produkcie [ Steinhoff-Wrześniewska i in.,

2011 ]. Tam, gdzie jest to niemo ż liwe, konieczne jest wdro ż enie i ś cis ł e

przestrzeganie zasad gospodarki recyrkulacyjnej. Wi ę kszo ść odpadów

ćż

str. 230

IN Ż YNIERIA I APARATURA CHEMICZNA

Nr 5/2012

produkcyjnych z browaru ma warto ść handlow ą jako surowiec dla in-

nych bran ż spo ż ywczych (przetwórstwo paszowe, ś rodki spo ż ywcze).

Korzy ś ci dla ś rodowiska i ekonomii przemawiaj ą za mo ż liwie szerok ą

separacj ą odpadów technologicznych zamiast zrzucania ich w postaci

zanieczyszcze ń w ś ciekach.

Odpady organiczne powstaj ą ce w browarze gromadzone s ą w stanie

uwodnionym. Ilo ść odpadów organicznych w przeliczeniu na jednostk ę

produktu zale ż y od technologii produkcji, w szczególno ś ci od wielko-

ś ci ekstraktu piwa i rodzaju urz ą dze ń do ﬁ ltracji piwa. Ilo ść odpadów

opakowaniowych zale ż y od struktury pakowania piwa w podziale na

rodzaje materia ł ów (szk ł o, puszka, kegi – beczki stalowe) i czas u ż yt-

kowania (opakowania zwrotne i jednorazowe).

Browary tylko w wyj ą tkowych sytuacjach wykorzystuj ą instalacje do

odzysku odpadów we w ł asnym zakresie (np. odwadnianie, zag ę szcza-

nie odpadów). Z regu ł y odpady po odpowiednim zmagazynowaniu, s ą

odbierane przez rolnictwo i profesjonalnych odbiorców odpadów.

O ewentualnym przetwarzaniu odpadów decyduj ą kryteria ekono-

miczne, zwi ą zane z warunkami handlowymi (mo ż liwo ść sprzeda ż y

odpadów po wy ż szej cenie) i dost ę pno ść odbiorców odpadów (koszty

transportu).

W ł asne analizy autora [ Kłos i in., 2005; Kasprzak, 2012 ], obejmuj ą -

ce pro ś rodowiskow ą optymalizacj ę procesów produkcyjnych w browa-

rach i liniach rozlewniczych piwa, wskazuj ą , i ż praktyczne wdro ż enie

i utrzymywanie za ł o ż e ń gospodarki recyrkulacyjnej w browarach po-

zwoli na znacz ą ce redukcje zu ż ycia energii elektrycznej (do poziomu

ok. 6 kWh·hl -1 piwa), energii cieplnej (do poziomu ok. 65 MJ·hl -1 piwa)

i wody (do poziomu ok. 3,2 hl·hl -1 ). W konsekwencji stosowania takich

dzia ł a ń znacz ą co zmniejsza si ę równie ż uci ąż liwo ść ś rodowiskowa pro-

dukcji piwa, co (w warto ś ciach punktowych wg metody LCA w uj ę ciu

rocznej pracy linii rozlewniczej) ukazuje rys. 1.

Przykłady rozwiązań prośrodowiskowych

Optymalizacja gospodarki wodnej

G ł ówne za ł o ż enia gospodarki wodnej w browarach zasadzaj ą si ę na

wdro ż eniu dzia ł a ń recyrkulacyjnych. Sposoby ponownego u ż ycia wody

s ą nast ę puj ą ce [ Czeszewski, 2010 ]:

wykorzystywanie wody ze skroplin kot ł a warzelnego do p ł ukania

Rys. 1. Porównanie 2 wariantów eksploatacji linii technologicznej do rozlewu piwa

(wariant 1 – eksploatacja pro ś rodowiskowa, wariant 2 – ś rednie warto ś ci zu ż ycia mediów

w browarnictwie) [ opracowanie własne ]

–

Podsumowanie i wnioski

Z informacji p ł yn ą cych z rynku piwowarskiego oraz analiz w ł asnych

wynika, i ż wprowadzanie najlepszych dost ę pnych praktyk w piwowar-

stwie jest istotne ze ś rodowiskowego punktu widzenia.

Zastosowane oszcz ę dno ś ci w zu ż yciu mediów eksploatacyjnych w li-

niach rozlewniczych pozwalaj ą na potencjaln ą redukcj ę oddzia ł ywa ń

ś rodowiskowych ś rednio o ok. 1/3 (odpowiednio redukcj ę o ok. 38%

w przypadku oddzia ł ywa ń ś rodowiskowych zwi ą zanych z wykorzy-

staniem energii cieplnej, ok. 39% w przypadku oddzia ł ywa ń ś rodowi-

skowych zwi ą zanych z wykorzystaniem energii elektrycznej oraz o ok.

29% w przypadku oddzia ł ywa ń ś rodowiskowych zwi ą zanych ze zu ż y-

ciem wody) [ Kasprzak, 2012 ]. Stopie ń redukcji kosztów ekonomicz-

nych (bez uwzgl ę dnienia nak ł adów inwestycyjnych) pozwalaj ą cych na

oszcz ę dno ś ci w zu ż yciu mediów wynosi ok. 35% [ Kasprzak, 2012 ].

Dostosowanie linii rozlewniczych do wymaga ń w zakresie niskich

warto ś ci oddzia ł ywa ń ś rodowiskowych najcz ęś ciej wymaga inwestycji

w nowe linie technologiczne. Uwzgl ę dniaj ą c koszt zakupu takich linii

mo ż na przyj ąć , ż e oszcz ę dno ś ci ekonomiczne, zwi ą zane ze zmniejsze-

niem zapotrzebowania na media produkcyjne, zrównowa żą koszt inwe-

stycji po ok. 6 latach [ Kasprzak, 2012 ].

wst ę pnego kadzi wirowych,

wykorzystywanie wody z ko ń cowego p ł ukania w stacji CIP do p ł u-

–

kania zewn ę trznego,

stosowanie nadmiaru wody z myjki butelek do mycia pustych skrzynek,

–

zasilanie zraszaczy przeno ś ników wod ą powrotn ą z myjek puszek

i butelek,

kaskadowe zawracanie wody w odpieniaczach.

–

Zmniejszanie zużycia energii i emisji CO 2

Przyk ł ady rozwi ą za ń w zakresie gospodarki energetycznej i emisji

CO 2 [ Czeszewski, 2010 ]:

obni ż anie energoch ł onno ś ci procesów produkcyjnych,

–

wykorzystywanie paliw o niskiej zawarto ś ci zwi ą zków w ę gla,

–

zwi ę kszenie wykorzystania odnawialnych ź róde ł energii,

–

poprawa technologii,

–

anga ż owanie w dobrowolne programy i projekty obni ż ania emisji.

Przyk ł ady: stacje odzysku CO 2 , zbiornik energii z uk ł adem odzysku,

odzysk ciep ł a ze skraplania amoniaku do odparowania CO 2 , spalanie

biogazu.

Odzysk i recykling odpadów opakowaniowych

Stosowanie procesów odzysku opakowa ń (zwrotnych i bezzwrotnych)

z rynku oraz zagospodarowanie produkcyjnych odpadów opakowanio-

wych. Za ł o ż enia w roku 2011 w przypadku najwi ę kszego udzia ł owca

rynku piwnego w Polsce przewidywa ł y: odzysk i recykling odpadów po-

wstaj ą cych ze zu ż ytych opakowa ń na poziomach wynosz ą cych co naj-

mniej: 46% dla opakowa ń ze szk ł a, 47% dla aluminium, 37% dla stali,

54% dla papieru i tektury, 19% dla tworzyw sztucznych, 15% dla drewna

[ Raport zrównoważonego rozwoju Kompanii Piwowarskiej, 2011 ].

Optymalizacja procesu gospodarki odpadami

G ł ówne ź ród ł a odpadów w browarnictwie to procesy produkcyjne

i opakowania produktów. Browary d ążą do ca ł kowitego wyeliminowa-

nia odpadów poprodukcyjnych. By to osi ą gn ąć , ograniczaj ą ogólny po-

ziom odpadów przez odzysk i recykling. Stale poszukiwane s ą te ż spo-

soby ponownego wykorzystania odpadów w innych procesach. Odpady

sk ł adaj ą si ę g ł ównie z organicznych produktów ubocznych procesu

warzenia piwa, w tym wys ł odzin, zu ż ytych dro ż d ż y i py ł u s ł odowego.

Odpady te s ą wykorzystywane w rolnictwie, przemy ś le farmaceutycz-

nym oraz kosmetycznym.

Przyk ł ady zagospodarowanych odpadów produkcyjnych dotycz ą :

m ł óta, ziemi okrzemkowej, st ł uczki szklanej, opakowa ń foliowych, pa-

pieru, tektury, puszek aluminiowych.

LITERATURA

Czeszewski K., 2010. Zwi ę kszanie produkcji piwa przy wykorzystaniu mniej-

szej ilo ś ci wody na przyk ł adzie Browaru Kompanii Piwowarskiej w Poznaniu.

Przemysł Fermentacyjny i Owocowo-Warzywny , nr 10, 19-21

GP, 2012. Gazeta Prawna. W 2011 r spadła w Polsce produkcja wódki i

wina , wros ł a – piwa (24.02.2012)]: http://biznes.gazetaprawna.pl/artyku-

ly/588583,w_2011_r_spadla_w_polsce_produkcja_wodki_i_wina_wrosla_

piwa.html

Kasprzak J., 2012. Analiza ś rodowiskowa procesów eksploatacyjnych maszyn i

urz ą dze ń przemys ł u spo ż ywczego. Problemy eksploatacji 1, 84, 177-186.

K ł os Z., Kurczewski P., Kasprzak J., 2005. Środowiskowe charakteryzowanie

maszyn i urządzeń. Podstawy ekologiczne, metody i przykłady . Wyd. Pol.

Pozn., Pozna ń .

Kunze W.: Technologia piwa i słodu , 1999. Wyd.VIII. Piwo-chmiel/VLB, Berlin

Najlepsze dost ę pne techniki (BAT), 2005. Wytyczne dla przemysłu piwowarskie-

go. Wskazówki do wydawania pozwole ń zintegrowanych w Polsce, Mini-

sterstwo Ś rodowiska (05.2012): http://ippc.mos.gov.pl/ippc/custom/BAT%20

-%20browary.pdf

Raport zrównoważonego rozwoju Kompanii Piwowarskiej , 2011: http://www.

kp.pl/documents/article/kp_sd_raport_2011.pdf

Steinhoff-Wrze ś niewska A., Strzelczyk M, Czy ż yk F., 2011. Gospodarka mate-

ria ł owo-odpadowa w przemy ś le piwowarskim. Nauka, Przyroda, Technolo-

gie , 5 , z. 4, nr 47, 1-7

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: