Екологични практики и технологии в пивоварната индустрия

Пивоварният сектор заема стратегическо място в хранително-вкусовата промишленост, като годишното количество произведена бира за 2015 г. в световен мащаб възлиза на 1,93 милиарда хектолитра. Пивоварната индустрия е един от най-големите промишлени потребители на вода.

Въпреки отбелязания значителен технологичен напредък през последните 20 години, консумацията на вода, енергопотреблението, генерирането на отпадъчни води, твърди отпадъци, странични продукти и емисии във въздуха остават основни екологични предизвикателства за пивоварната промишленост.

Потребление на ресурси

По традиция мерките за опазване на околната среда се фокусират върху контролирането и намаляването на емисиите. На практика обаче, както е и при много други индустриални сектори, неефективното потребление на ресурси (вода, енергия и суровини) също може да окаже влияние върху околната среда.

Следователно, предотвратяването и/или минимизирането на потенциалните неблагоприятни въздействия върху околната среда вследствие на производствената дейност би трябвало да включва не само по-ефективно управление на емисиите и на отпадъците, но също така и редуциране на потреблението на ресурси.

Намаляването на употребата на вода в една пивоварна ще донесе няколко екологични и икономически ползи като опазване на водните ресурси и съответно намаляване на количествата на отпадъчните води. Това потенциално може да доведе до понижаване на разходите за пречиствателни съоръжения.

Намаляването на количеството вода, използвано за производството на бира, не трябва да става за сметка на нейните качества, както и да не води до компромиси със санитарните процедури или тези за безопасност на предприятието, а трябва да е свързано само с мерки за намаляване на количествата на замърсителите в отпадъчния поток.

Съществуват няколко производствени модификации, които могат да бъдат приложени за намаляване на потреблението на вода в пивоварните. Някои от тях са: проследяване и контрол чрез разходомери, монтирани на различни етапи от производството; спиране на водоподаването по време на почивките, с изключение на водата за почистване; сухо мелене на пивоварния ечемик; поставяне на нискодебитни дюзи; монтаж на регулиращи вентили и автоматичен клапан за прекъсване на водоснабдяването при спиране на производството.

Също така особено внимание трябва да се обръща на количеството вода за почистване – системата трябва да е затворена и, когато е възможно, да се използва сгъстен въздух вместо вода. Липсата на подходяща поддръжка също може да доведе до завишена консумация на вода.

Намаляването на количеството на използваните суровини за единица продукт води до икономии както в екологичен, така и в икономически аспект, не само при разходите за закупуване на суровини, но също така и при разходите, свързани с третирането на отпадъците, а също така и до редуциране на натиска върху природните ресурси.

За да се постигнат такива спестявания, би следвало да се приложат следните мерки: подобряване на добива на пивоварната чрез промени в процеса, промяна на параметрите на меленето, подновяване на филтриращите съоръжения и др. Потреблението на ресурси и отделянето на замърсители може да се редуцират и чрез предотвратяване навлизането на кизелгур в тръбите. Икономии могат да бъдат реализирани и чрез подмяна на използваните опаковки - замяна на стъклените с рециклируеми бутилки от полиетилен терефталат (PET), използване на водоустойчиви етикети и намаляване употребата на лепило.

Понижаването на енергопотреблението също е важен елемент от програмите за предотвратяване на замърсявания и редуциране на оперативните разходи. Докато мерките за пестене на енергия ограничават замърсяването, генерирано при производството или употребата на енергия (например CO₂, NO_x, SO_x, пепел и др.), мерките за предотвратяване на замърсяването намаляват количеството енергия, необходима за третирането на отпадъците.

Пивоварните могат да консумират значителни количества електроенергия както в рамките на производствения процес, така и за поддържане на съоръженията. Затова следва да се прилагат методи за пестене на енергия като например: използване на флуоресцентни лампи и/или крушки с по-ниска мощност; инсталиране на по-ефективно оборудване при подмяна на остаряла апаратура (например двигатели и нагреватели); монтиране на контролери за оптимизиране мощността на двигателите; монтаж на таймери и термостати за управление на отоплението и охлаждането; и, не на последно място, превантивна поддръжка на процесите и тръбопроводите с цел подобряване на ефективността и свеждане на загубите до минимум.

Редуциране на емисиите

Намаляване на емисиите в съществуващи пивоварни може да се постигне чрез смяна на използваното гориво, оптимизиране или подмяна на горелките и пречистване на отпадъчните газове. Отделянето на миризми от пречистването на отпадъчни води от предприятието е проблем за повечето пивоварни, като едностъпалното анаеробно пречистване е по-проблематично от аеробното третиране.

Съществуват различни мерки, които могат да се прилагат за ограничаване на разпространението на неприятни миризми в околната среда. Отделяният газов поток може да се пречиства чрез биофилтри и биологични или химични промивни съоръжения. В допълнение към използването на кондензни системи за изпаренията, някои пивоварни в Европейския съюз са инвестирали и в оборудване за изгаряне на отпадъчните газове или в използването на йонизиран въздух за ограничаване на летливите миришещи съединения.

Основен страничен продукт на пивоварния процес е въглеродният диоксид. Той се генерира по време на ферментация и, в зависимост от пивоварната, се изпуска или се събира и използва повторно в производствения процес – например при бутилиране, промиване, газиране и др. Улавянето на CO₂ и повторната му употреба намаляват оперативните разходи и създават възможности за повишаване на енергийната ефективност на пивоварните предприятия.

Съществуват различни видове системи за улавяне и повторно използване на въглеродния диоксид. Изборът на такава система за частните случаи зависи от вида на процесите, обема на производството и размерите на предприятието, както и от цената на въглеродния диоксид в конкретния регион.

Системите за възстановяване на въглероден диоксид могат да варират от стандартно разработени модулни системи за монтаж върху плъзгачи за по-малките пивоварни, до съоръжения, специално разработени за нуждите на процеса и в съответствие с останалото оборудване. Капацитетът на тези системи може да е в граници от 18 kg/h до 9000 kg/h.

Регенерацията на въглеродния диоксид започва в рамките на 24 часа след ферментацията. Въпреки това, заради наличието на примеси в газовия поток, изпускането му не се допуска, докато високите концентрации на азот и кислород не намалеят с 99,5 или повече обемни процента. Тогава газът се събира, пречиства, изсушава и в някои случаи се компресира за употреба на по-късен етап. Този процес позволява около 50% от отделения въглероден диоксид да се улови и да се използва повторно.

Отпадъчни води

Пивоварната индустрия генерира значителни количества отпадъчни води. Дори на фона на направените технологични подобрения в миналото, обемът на изпуснатите отпадъчни води при производството на един литър бира възлиза на 3 до 10 литра. Количеството на отпадъчните води зависи от специфичните особености на производството и конкретните нужди от употреба на вода.

Отпадъчните води от пивоварните предприятия имат високо съдържание на органични вещества, не са токсични и обикновено съдържат незначителни количества тежки метали (чиито източник са мастило от етикетите, самите етикети или хербициди), а са лесно разградими. Отпадъчните води първо се пропускат през решетки, за да се отстранят остатъци от стъкла, етикети и капачки от бутилки, както и плаващи пластмасови парчета или обработен зърнен материал.

Впоследствие отпадъчният поток преминава през пясъкозадържател, където пясъкът и дребните камъчета се утаяват на дъното. След това пречистване отпадъчната вода все още съдържа разтворени органични и неорганични съставки, както и суспендирани твърди вещества. Те представляват малки частици материя, които могат да се отстранят от отпадъчните води чрез процеси на третиране като утаяване и химическа флокулация.

След като отпадъчните води от пивоварната са преминали през процесите на физическо и химическо пречистване, те могат да бъдат подложени на допълнително биологично пречистване, което може да бъде аеробно или анаеробно. Стандартните аеробни системи, използвани в пречиствателните станции за отпадъчни води, включват процеси с активна утайка, прикрепен слой микроорганизми (биофилм), капещи филтри, биофилтрационни кули, ротационен биологичен контактор и др.

Управление на отпадъците

Твърдите отпадъци от пивоварните включват остатъци от органичен материал от процеса, например такива от хмел и преработен ечемик, утайки, излишъци от дрожди, суспензия от диатомична пръст от филтрирането (утайка от кизелгур), както и от опаковъчни материали.

Отработените ечемични зърна се явяват като страничен продукт от процесите на малцоване и пречистване и са отпадъкът, отделящ се в най-големи количества от пивоварната индустрия. Въпреки че отработеният пивоварен ечемик не може да бъде използван повторно в производствения процес, той все пак е богат на протеини, фибри и други хранителни вещества и е ценен ресурс, който може да бъде оползотворен в много други области.

Едно от най-популярните приложения на преработения ечемик е оползотворяването му като фураж за селскостопански животни. Пивоварните даряват или продават отработените в производството си зърнени култури на местните фермери, което автоматично води до по-малко отпадъци за депониране, но също така намалява нуждата от необработено зърно, необходимо за храна на животните, което, от своя страна, е от важно значение за подпомагане на местния селскостопански бизнес.

Компостирането е друга възможност за повторна употреба на отработения ечемик. Една локална система за компостиране може да се използва както за ечемика, така и за хранителни и хартиени отпадъци, органични вещества и др.

Използването на преработения ечемик за получаване на гориво е друго решение за оползотворяване на този отпадък, което обаче е свързано с по-сериозни капиталовложения. Въпреки че процесът може да изглежда иновативен, той е вече добре утвърдена практика. Технологията включва получаване от отработения ечемик на биогаз, който може да се използва като допълнителен източник на енергия в самото предприятие или да се продава на електроснабдителните дружества.

Анаеробното разграждане е добре познат процес за получаване на енергия, за който може да се използват всякакви органични отпадъци, в това число и хранителни отпадъци от ресторанти, което, от своя страна, създава възможности за взаимодействие в рамките на местната общност.

Ако инсталирането на собствен анаеробен биореактор не е целесъобразно за една пивоварна, то може да се провери дали не съществува друг такъв, вече инсталиран за целите на друг местен бизнес, който може да използва отпадъците от пивоварната за суровина.

Опаковъчните материали предлагат най-големи възможности за редуциране количеството на отпадъците, повторно използване на материалите и рециклиране. Тъй като разходите за опаковане могат да възлизат на 30 до 50% от общата стойност на готовия продукт, то намаляването им може директно да доведе до понижаване на крайната цена.

Много пивоварни вече са внедрили програми за рециклиране на стъкло, хартия и метал. Сред предизвикателствата в това отношение е дали в близост до предприятието има рециклиращи центрове или търговци на отпадъци.