Biogass - kva kompetanse finns og kva skjer på området. Tormod Briseid, NIBIO

Størrelse: px

Begynne med side:

Download "Biogass - kva kompetanse finns og kva skjer på området. Tormod Briseid, NIBIO"

Astri Petersen
6 år siden
Visninger:

1 Biogass - kva kompetanse finns og kva skjer på området Tormod Briseid, NIBIO Hordaland 14. februar 2017

Biogassprosessen er bakterienes siste valg. (Etter oksidasjon med oksygen, nitrat eller sulfat, og etter syre og etanolgjæring). Frigjør lite varme.

2 Hva kjennetegner biogassprosessen? Biogassprosessen er en biologisk lukket prosess hvor organisk materiale omdannes til biogass ved hjelp av mikroorganismer. Biogassprosessen er bakterienes siste valg. (Etter oksidasjon med oksygen, nitrat eller sulfat, og etter syre og etanolgjæring). Frigjør lite varme. Dannelse av biogass er en gjæring som spalter organisk materiale til en oksidert form (karbondioksid) og en redusert form (metan) som er lavest på energistigen. Nitrogen og fosfor frigjøres i varierende grad som ammonium og fosfat i stedet for å bli bundet opp som mikrobiell biomasse.

3 Hvor kommer disse bakteriene fra? Biogassprosessen er en naturlig biologisk prosess, med mikroorganismer fra naturlige miljøer

trinnet er avhengig av substrat fra foregående

4 Mikrobiologi Mikrobiologisk avansert samarbeid i biogassprosesser Mikroorganismer på det ene trinnet er avhengig av substrat fra foregående trinn og at neste trinn «spiser» restproduktene.

Metan potensialstudier Potesialstudiene sier noe om hvor mye biogass som produseres i fortynnede løsninger under optimale betingelser. Finner verdier i tabeller. Råstoff/Substrat Storfegjødsel [1].

5 Metan potensialstudier Potesialstudiene sier noe om hvor mye biogass som produseres i fortynnede løsninger under optimale betingelser. Finner verdier i tabeller. Råstoff/Substrat Storfegjødsel [1]... Svinegjødsel 1... Hønsegjødsel... Gras 1... Frukt- og grønnsakavfall 1... Matavfall fra husholdninger Matavfall fra næring... Slakteriavfall... Rent karbohydrat/sukker [2].. Proteiner 2... Fett 2... kwh/tonn Gassproduksjonen måles med hensyn på mengde og sammensetning over tid Potesialstudiene sier ikke noe om effekter av blandinger, inhiberende stoffer, effekt av eller mangel på næringssalter etc.

6 Den svenske substrathåndboken er ett eksempel på en oversikt over biogasspotensialer i forskjellige substrater I Danmark er halm et vanlig biogass-substrat 6

7 Metan potensialstudier (eks. fiskeslam) Metanutbytte, ml CH 4 akkumulert. Gassproduksjon i begge paralleller er vist. Slam fra fiskeoppdrett har et høyt biogasspotensiale store muligheter. Metanpotensialet er avhengig av forholdet mellom ekskrementer og fôrrester, samt bruk av riktig inokulum I testforsøkene. Metanutbytte med sjøvann, 50/50 sjøvann/ferskvann og rent ferskvann

8 Tapt fiskeslam og -avfall Eksportert mat Eksportert og deponert avfall Fiskemel Importert mineralgjødsel Importert mat Fanget fisk Importert fiskefôr Importert husdyrfôr Avfallsbehandling Fiskeoppdrett og fiskeri Planteprodukter Husdyrhold Jordlager Plantebasert fôr Eksportert fiskefôr Fiskeprodukter Planteproduksjon Hamilton H, Brod E, Hanserud O, Gracey E, Vestrum M, Steinhoff F, Müller D, Brattebø H (2015). Investigating cross-sectoral synergies through integrated aquaculture, fisheries and agricultural phosphorus assessments: Norway as a case. Journal of Industrial Ecology. Doi: /jiec Animalske produkter Matprosessering og konsum Organisk avfall Avløpsvann Husdyrgjødsel Tilbakeførte sekundære P ressurser Norsk P balanse Mineralgjødsel: 8400 t P/år Gjennomsnitt

Noen utfordringer: Oppsamling av slammet Sjøvann inneholder mye sulfat som blir til sulfid i en biogassprosess, kan hemme prosessen, reduserer utbytte og må renses fra biogassen.

9 Noen utfordringer: Oppsamling av slammet Sjøvann inneholder mye sulfat som blir til sulfid i en biogassprosess, kan hemme prosessen, reduserer utbytte og må renses fra biogassen. Salt i råstoffet Høyt innhold av protein gir et høyt innhold av ammonium under nedbrytningen, noe som kan hemme prosessen «Få ut» fosfor (og eventuelt ammonium og kalium) i en ren form 9

Halm kan med fordel males opp Dampeksplosjonsanlegget på Campus Ås Forbehandling av råstoff Mekanisk forbehandling: Oppmaling, kutting, økt overflate, lettere å håndtere Luting

eks Cambi-prosessen) Enzymatisk forbehandling, (f.eks. av matavfall Danmark, eller trevirke) Mikrobiologisk delvis nedbrytning (f.eks. hydrolyse, Hyperthermics-prosessen, sopp-behandling etc) Annet: Blandinger av substrater Tilsetning av næringssalter og mikroelementer (f.

10 Halm kan med fordel males opp Dampeksplosjonsanlegget på Campus Ås Forbehandling av råstoff Mekanisk forbehandling: Oppmaling, kutting, økt overflate, lettere å håndtere Luting (av halm, f.eks.) Syre/hydrolyse (ensilering) Benyttet organisk syre vil omsettes til biogass i prosessen Temperaturbehandling, sammenfaller med hygienisering Dampeksplosjon, (f.eks Cambi-prosessen) Enzymatisk forbehandling, (f.eks. av matavfall Danmark, eller trevirke) Mikrobiologisk delvis nedbrytning (f.eks. hydrolyse, Hyperthermics-prosessen, sopp-behandling etc) Annet: Blandinger av substrater Tilsetning av næringssalter og mikroelementer (f.eks. jern, selen, mangan, nikkel, sink eller annet obs Gjødselvareforskriften) 10

Biogassproduksjon i reaktorforsøk (CSTR) I helomblandede reaktorer tilsettes substrat daglig, og overskudd fjernes daglig (semikontinuerlig).

11 Biogassproduksjon i reaktorforsøk (CSTR) I helomblandede reaktorer tilsettes substrat daglig, og overskudd fjernes daglig (semikontinuerlig). Gassproduksjonen måles med hensyn på mengde og sammensetning over tid Forsøkene går over flere måneder og betingelsene endres etter et oppsatt forsøksmønster. Kan studere blandinger, organiske belastninger, effekt av ammonium, etc.

12 Mikrobiologi Noen organismer trives eksempelvis i surere miljø Andre organismer trives kanskje best i nøytralt miljø

13 Den mikrobiologiske sammensetningen i forskjellige anlegg (Genetisk sammensetning, hvilke enzymer som kan produseres og hvilke enzymer som reelt produseres)

Noen teknologier som møter disse utfordringene Plugflow reaktor, Labskala, Ås Helomblandete

Forskjellige betingelser i mikromiljøet.

ph. Plugflow-prosesser. Her foregår de forskjellige mikrobiologiske trinnene etter tur.

14 Noen teknologier som møter disse utfordringene Plugflow reaktor, Labskala, Ås Helomblandete reaktorer (CSTR Complete Stirred Tank Reactor). Dette er den vanligste reaktoren. Forskjellige betingelser i mikromiljøet. Prosesser sammensatt med et forutgående hydrolysetrinn to reaktorer i serie med forskjellig ph. Plugflow-prosesser. Her foregår de forskjellige mikrobiologiske trinnene etter tur. Mange plugflow-reaktorer behandler fast fase substrat Fra innsiden av fastfase biogassreaktor, fullskala, Sverige Fastfase biogassreaktor på laboratoriet på Ås

15 Enkel helomblandet reaktortank Biogassanlegg ved Høgebro gård (Sverige) 27. feb

UASB reaktorer (Upstream Anaerobic Sludge Blanket reaktor) Kan tåle store belastninger Produserer lite slam Godt egnet for mange industriavløp, f.eks.

16 UASB reaktorer (Upstream Anaerobic Sludge Blanket reaktor) Kan tåle store belastninger Produserer lite slam Godt egnet for mange industriavløp, f.eks. i treforedlingsindustrien Kan være lite stabile ved varierende belastning/substratsammensetning Krever trenet personale Behandler «rene væskestrømmer» med lite partikler Mange forskjellige tekniske utforminger En norsk modell for landbruket 27. feb

Avvannet biorest krever videreforedling før omsetning.

17 Dannelse av biogjødsel/biorest Kvalitetskrav med hensyn til gjødseleffekt, og mattrygghet Uavvannet biorest bevarer næringsstoffene, men har stort volum og stiller krav til transport og lagring. Avvannet biorest krever videreforedling før omsetning. Hva gjøres med gjødselvannet (rikt på N, og K) En biogassprosess produserer en våt biorest / råtnerest / fiberrest Bioresten inneholder næringssalter (NKP), tungt nedbrytbart organisk stoff og biomasse Optimal utnyttelse av bioresten innebærer flere utfordringer:

Utfordringer i norsk landbruk Norsk landbruk er spredt med mange små gardsbruk Dette krever enten små anlegg Transport av gjødsel over store avstander (veitransport eller i rør) Små anlegg med

18 Utfordringer i norsk landbruk Norsk landbruk er spredt med mange små gardsbruk Dette krever enten små anlegg Transport av gjødsel over store avstander (veitransport eller i rør) Små anlegg med transport av biogass i rør til sentrale oppgraderingsanlegg Vi har et kaldt klima som krever mye energi til oppvarming vinterstid Vi har mye tilgang på billig energi i Norge, noe som svekker økonomien i anleggene Men utfordringer gjør oss kreative! Kart som viser rørledning for transport av gjødsel mellom gårderne Berg, BergUngen och Säby.

19 Hva må man spørre seg om ved planleggingen: Hvilke råstoff har vi? Har vi sikker tilgang på dette i lang tid? Passer de i blanding? Robust og god biogassprosess «et hav å velge i» Må tilpasses substratene og ønsket sluttprodukt, samt kostnader Sikker og god avsetning på biogassen Oppgradering eller ikke mange vurderinger Bioresten sikker avsetning Biorestens kvalitet (næringssalter og innhold av miljøgifter etc.) Overordnede økonomi- og miljøvurderinger

20 Hva skjer: Det bygges/etableres: Det er bygget ut mange biogassanlegg basert avløpsslam Det bygges store anlegg basert på matavfall (Eks. Oslo EGE) Det bygges store industrianlegg, f.eks. i treforedlingsindustrien (Eks. Borregaard, Saugbruks, Biokraft på Skogn) Vi er i startfasen på biogass fra husdyrgjødsel (Noen mindre anlegg, stort anlegg: Greve Biogass «Den magiske fabrikken») Vi vil snart begynne med biogass fra fiskeslam! FoU: Forbehandling av nye råstoff bedre utnyttelse, flere typer råstoff Mikrobiologi og prosess-studier robuste prosesser Bruk av hydrogen for å øke metanutbytte - kjøretøykvalitet Redusere volumet av produsert biorest lagring og transport Biogass inngår som en del av den nye bioøkonomien og biogassanlegg er en del av et hvert nytt bioraffineri!

Like dokumenter

Fosfor, det nye arvesølvet? Eva Brod Divisjon for miljø og naturressurser

Fosfor, det nye arvesølvet? Eva Brod Divisjon for miljø og naturressurser P? 05.02.2016 3 90 90 % for matproduksjon for matproduksjon Bilde: https://en.wikipedia.org/wiki/mining_industry_of_togo Hvor mye