W dniu 21 kwietnia 2016 r. odbyło się spotkanie pracownika WODR w Poznaniu, pełniącego funkcję brokera Sieci na rzecz innowacji w rolnictwie, z dr inż. Włodzimierzem Krzesińskim – pracownikiem Katedry Warzywnictwa Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu. Tematem spotkania była wybudowana w 2014 roku cieplarnia w ramach projektu Food to Waste to Food. Przetwarzanie odpadów na żywność. Wartość całego projektu wynosiła 1 637 000 €. W projekcje uczestniczyły również dwie firmy z Norwegii oraz jedna z Holandii.

F2W2F

Jest to międzynarodowy projekt finansowany przez Unię Europejską, którego celem było opracowanie innowacyjnej technologii umożliwiającej przetwarzanie odpadów organicznych na żywność. W skład systemu wchodzą: biogazownia, kogenerator oraz nowego typu szklarnia, nazywana aktywną cieplarnią BBBLS. Połączenie tych składowych pozwoliło na otrzymanie systemu, w którym odpady organiczne są przetwarzane na żywność prawie bez emisji gazów cieplarnianych do atmosfery. Wyliczenia wykazują, że dzięki nowemu rozwiązaniu możliwe jest dostarczanie żywności przez cały rok przy zużyciu do produkcji 80% mniej energii i wody. Jednocześnie ogranicza się emisję do atmosfery CO₂ o 95%, metanu o 98%, pyłów i związków siarki o 97%. Opracowany system ogranicza tradycyjne przetwarzanie odpadów, ponieważ są one zamieniane w podłoże do produkcji warzyw i grzybów, w formie masy pofermentacyjnej (stałej) i wysokoenergetycznego biogazu wykorzystywanego do produkcji energii elektrycznej w celu doświetlania szklarni. Frakcja stała służy także jako doskonały nawóz organiczny. Część płynna masy pofermentacyjnej jest wykorzystywana w produkcji warzyw – zastępuje nawożenie mineralne. Jednocześnie, uzyskiwane plony są porównywalne do upraw tradycyjnych. 

Rys. www.food2waste2food.eu

Wykorzystanie piany – BBBLS insulation

Wybudowana cieplarnia na terenie Stacji doświadczalnej Marcelin Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu o powierzchni 148 m² opiera się na innowacyjnej technologii, w której wykorzystuje się pianę mydlaną, znajdującą się między dwiema ścianami (na zewnątrz szkło, wewnątrz folia). Technologia ta umożliwia izolację wnętrza obiektu od zimna lub ciepła jakie panują na zewnątrz. Konstrukcja cieplarni zbudowana jest z systemu modułowego – system szklarniowy typu Venlo, który umożliwia budowanie szklarni z kolejnych identycznych elementów. Cieplarnia jest obiektem zamkniętym, którego nie ma potrzeby wietrzyć w okresach zimowych. Wewnątrz w odległości 40 cm od ścian szklanych zamocowana jest folia. W powstałą w ten sposób przestrzeń pomiędzy dwuwarstwową połacią dachu i ścianami bocznymi wtłaczana jest piana, która służy do utrzymania odpowiedniej temperatury wnętrza obiektu. Gdy nie jest to konieczne, piana jest usuwana, aby zapewnić jak najlepsze doświetlenie uprawy. Piana jest wtłaczana i usuwana w systemie zamkniętym, dzięki czemu można ją wykorzystywać przez kilka miesięcy.

Cieplarnia – moment wtłaczania piany w przestrzeń pomiędzy ścianami bocznymi (fot. Agnieszka Marczyńska)

Cieplarnia – moment wtłaczania piany w przestrzeń połaci dachu (fot. Agnieszka Marczyńska)

W cieplarni nie ma potrzeby montowania rur grzewczych i cieniówek – odpowiednio dozowana piana zastępuje cieniowanie i pozwala na strefowanie temperaturą powietrza. Przeprowadzone badania wykazują, że przy -20ºC na zewnątrz wystarczy ciepło z lamp do utrzymania temperatury w cieplarni na poziomie +20ºC – nie potrzeba więc dodatkowych źródeł ciepła. Możliwe zatem jest zmniejszenie zużycia energii do ogrzewania nawet o 70-80%, w porównaniu ze standardowymi szklarniami użytkowanymi w Polsce. Do obniżania temperatury oraz wilgotności powietrza wewnątrz cieplarni służą wymienniki ciepła. Nadmiar ciepła zgromadzony w ciągu dnia magazynowany jest w zbiornikach buforowych (chłodnicach) i wykorzystany do ogrzewania w nocy. W okresie letnim nadmiar ciepła odprowadzany jest poza szklarnię.

Zbiorniki buforowe o pojemności 9 m³ każdy z wodą ciepłą i zimną zabezpieczone pianką izolacyjną (fot. Agnieszka Marczyńska)

Innowacyjna technologia budowy cieplarni daje możliwość taniej produkcji warzyw przez cały rok. W aktywnej cieplarni współczynnik przenikania ciepła przez ściany i dach jest bardzo niski (U=0,5 W/m²K dla samej piany, natomiast średnio dla cieplarni z uwzględnieniem powierzchni bez piany 1,4 W/m²K), a w szklarniach użytkowanych obecnie wartość ta wynosi 4-7 W/m²K. 

Budowa takiej szklarni jest prostsza, ale o 10-20% droższa niż szklarni tradycyjnej. Oprócz warzyw (np. pomidorów) w cieplarni uprawiane są grzyby (pieczarka brazylijska), dzięki którym uzyskuje się odpowiednią ilość CO₂ dla roślin.

Zbudowana w Poznaniu cieplarnia jest jedynym obiektem na świecie, który został stworzony z konstrukcji szklarni Venlo i wyposażony w system sterowania klimatem. System ten jest autorskim rozwiązaniem dr Włodzimierza Krzesińskiego. Zaawansowany system sterowania klimatem pozwala na odpowiednie buforowanie piany czy zbijanie wilgotności. Zgromadzone ciepło w ciągu dnia służy do utrzymywania temperatury piany, co pozwala na uzyskanie odpowiednich warunków wzrostu roślin wewnątrz cieplarni bez konieczności dogrzewania energią elektryczną. Dzięki innowacyjnej technologii użytej w budowie cieplarni różnice temperatur pomiędzy dniem a nocą wahają się w granicach 5ºC.

Dr inż. Włodzimierz Krzesiński prezentuje uprawę pomidorów w cieplarni (fot. Agnieszka Marczyńska)

„Serce” cieplarni – system sterowania klimatem (fot. Agnieszka Marczyńska)

Na terenie Stacji doświadczalnej Marcelin UP w Poznaniu wybudowana została jedynie aktywna cieplarnia BBBS. Najkorzystniejszym rozwiązaniem jest połączenie cieplarni z biogazownią. Połączenie tych elementów stanowi czynnik zmniejszający koszty produkcji; umożliwia zmniejszenie lub całkowite wyeliminowanie nawozów mineralnych, ponieważ są one zastępowane masą pofermentacyjną z biogazowni.  

Patent na budowę tego typu obiektu został zgłoszony przez Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu wspólnie z firmą z Norwegii i Holandii. Projekt został sfinansowany w ramach Programu Ramowego na rzecz Konkurencyjności i Innowacji na lata 2007-2013 na podstawie kontraktu zawartego z Agencją Wykonawczą ds. Konkurencyjności i Innowacji (EACI), działającą na podstawie uprawnień przekazanych przez Komisję Europejską (nr ECO/11/304388) oraz ze środków na naukę w latach 2012-2015 przyznanych na realizację  projektu międzynarodowego współfinansowanego „Przetwarzanie odpadów organicznych na żywność”. Realizacja projektu została sfinansowana w 50% z funduszy Unii Europejskiej, w 40% z Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego, a w 10% przez Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu. Kolejna cieplarnia przeznaczona na cele komercyjne o powierzchni 1500 m² ma zostać wybudowana w tym roku w Norwegii.

Strona internetowa projektu: www.katedrawarzywnictwa.edu.pl/F2W2F/