Høgskolen i Telemark Prefabrikerte småskala biogassreaktorer - veien fra pilotprosjekt til kommersielt produkt ved Rune Bakke
«Telemarksreaktoren» Biogass FoU tidslinje 1995 2000 2007 2010 2015 2020 2 Gjødsel og Biogass med Norsk Hydro Lab og pilotanlegg i Telemark Fullskala Kongsberg, Åna, Hadeland (- Hydro ut) «På sparebluss» - Hovedoppgaver, PhD etc. Staten (v landbruksminister) prioriterer - Revitalisering NFR prosjekter Nye pilotanlegg i Telemark IN støtte Effektivt prinsipp etablert Distribuert produksjon i nettverk ABR 2.2 design «Telemarksreaktoren» serie Industriell satsing på installasjon av serieproduserte anlegg Mål: Biogass fra 30 % av all møkk ++
Verdikjede - utfordring Råstoff: Lager Transport Forbehandlig Bioprosesser Produkter: Gass Gjødsel Rensing minus minus pluss Alternativ løsning «for å redusere minusene og øke pluss» 3
«DisBiogas»: Teknologi for distribuert biogassproduksjon Det meste av råstoffet har > 90 % vann ikke lønnsomt å transportere => desentralisert produksjon Selling biogas produced on individual farms to centralized fuel refineries can be the best option both in terms of GWP and economics (Lyng et al. 2014). Kari-Anne Lyng, Ingunn Saur Modahl, Silje Arnøy, Rune Bakke and Jon Hovland (2014), Poster: COSTS AND GLOBAL WARMING POTENTIAL FOR A NEW CONCEPT FOR FARM BASED BIOGAS PRODUCTION
Verdikjede - utfordring Råstoff: Lager Bioprosesser Transport => Prosessintensivering for: Forbehandlig Høg produksjonsrate Små anlegg Lav kostnad minus God kontroll minus Produkter: Gass Gjødsel Rensing pluss 5
UASB Upflow Anaerobic Sludge Blanket Biogass Utløp Slamalder, SRT >> HRT => (Kulturens oppholdstid er mye lengre enn væskens) Effektiv; > 50 x tradisjonell metode; => Kompakt => Billig Lav temp: ok Stabil Produksjon etter behov Anaerobic Baffle Reactor, ABR Føde Granules 6
Granuler: Naturlig, selvgenererende biologisk katalysator (0,1 7 mm diameter) Saugbrugs ABR på grisemøkk 7
Organismer i granuler 8 Nye produkter?
Foss Pilot
Reaksjoner: Composite Particulate Material Disintegration Biomasse via mellomprodukter Hydrolysis Acidogenesis Inerts Carbohydrates Proteins Lipids Monosaccharides Amino Acids LCFA til Acetogenesis HBu HPr HVa metan Methanogenesis Acetic CH 4 H 2 +CO 2 10 - ADM 1 HBu Butyric acid, HPr Propionic acid, HVa Valeric acid, LCFA Long chain fatty acids
Super high rate slurry AD (Bergland et al. 2015) Bergland, W.H., Dinamarca, C., Toradzadegan, M., Nordgård A.S.R., Bakke I., Bakke, R., 2015. High Rate Manure Supernatant Digestion. Water Research. CSTR
Fullskala ABR 1.0 pilot ved svinegård Varmtvannskjel og instrumenter Reakor (10m 3 ) Gjødselkum (1500m 3 ) Fullskala pilot under bygging 19.Oct.2012 12
Anaerobic Baffel Reactor ABR «ABR 1.0» Føde Biogass Væske 13
ABR 2.2 «Telemarksreaktoren»
15 LabView PC basert prosesstyring
16 Temperatur test Foss gård 04.12.13
Respons i metanproduksjonen på T endring og kort stopp i føde Temp. 25 => 30 C Stopp i føde 17
Solids Treatment schemes Manure slurry Individual farm sludge bed anaerobic treatment To alternative / central resource recovery
Mulige koblinger mellom lagring, bioreaktor og produkter Biogas, used on or off farm Storage: -Hydrolysis -Acid production 19 Separation Feed, w/ small particle Large solids AD «Telemarks- Reaktoren» Further processing for fertilizer products: Fluid for local use and solids for export
10 m 3 ABR reaktor har kapasitet til å behandle > 2000 m 3 møkk per år a. Høg belastning og rask økning i denne gir redusert metanutbyttet men ikke andre symptomer på overbelastning b. Prosessen er robust ved gradvis belastningsendring så produksjonsendringer etter behov er mulig c. Det bør legges opp til drift ved 35 o C men lavere temperatur kan være aktuelt for å spare energi til oppvarming. d. Behov for noen tusen anlegg i Norge 20
Lønnsom ABR prosess Lav investering Serieproduksjon Utplassering tilpasset lokale forhold Prosessforbedringer gir økt effekt Flere råstoff Byggetekniske forbedringer gir enklere utplassering Utnytte agronomiske fordeler Utnytte biogass erstatte fossilt brensel 21
Telemark University College Støttespillere: Acknowledgments Supported by the Norwegian Agricultural Agency, Innovation Norway, The Research Council of Norway, Oslofjordfondet, Ministry of Education and Research, Norwegian Farmers' Union, Telemark Fylke and EU programmes Good cooperation with and support from students and staff at TUC, farmers, industry, engineering companies, Bioforsk, Østfoldforskning, NMBU, NTNU, UiA and partners abroad