Biogass Miljøperspektiver for biogass i et helhetsperspektiv Leif Ydstebø
Oversikt foredrag - Hva er og hvordan dannes metan/biogass - Biogass og avfallsbehandling - Miljøgevinster ved anaerob behandling av organisk avfall - biogassproduksjon - Behandling av avløpsvann -Miljøgevinst -Ny teknologi og nye løsninger - Potensial utfordringer
Utslipp av klimagasser i Norge 1000 tonn CO 2 ekvivalenter CH4 CO2 N2O Sum Jordbruk og skogbruk 2191 537 2160 4888 Fiske 2 1143 9 1154 Bergverksdrift og utvinning 729 14600 56 15385 Industri 237 12139 1444 13820 Kraft- og vannforsyning 7 635 13 655 Hotell og restaurantdrift 0 63 1 64 Transport og kommunikasjon 46 8369 170 8585 Einedomsdrift, forretningsmessig tjenesteyting og utleievirksomhet 0 170 2 172 Offentlig forvaltning 0 224 2 226 Andre sosiale og personlige tjenester 1028 208 146 1382 Husholdninger 165 5128 112 5405 Sum 4398 43216 4115 51729
Utslipp av klimagasser i Rogaland 1000 tonn CO2 ekvivalenter CH 4 CO 2 N 2 O Sum Stasjonær forbrenning, 16 1744 6 1766 Mobil forbrenning, inkl. vei og skipstrafikk Prosessutslipp, inkl. landbruk og fyllplasser 7 972 32 1011 527 784 304 1615 Totalt 550 3501 342 4393 Prosent av totale utslipp 12.5 79.7 7.8
Hva er biogass metan? Sluttproduktet i naturlig anaerob nedbrytning av organiske forbindelser Produseres av bakterier Redusert energirik forbindelse Kan konverteres til elektrisitet /varme Drivhusgass bidrar til global oppvarming
Hvordan dannes biogass? Anaerob nedbrytning av organiske forbindelser Fravær av oksygen oppstår når store mengder organiske forbindelser samles og det er lite kontakt med luft som for eksempel i avfallsdeponier, gjødsellager, komposthauger, sedimenter i innsjøer og fjorder (havner). Samspill mellom flere grupper mikroorganismer:
Hvordan dannes biogass (bakterier) Kompleks Organisk Stoff Løst Organisk Stoff Hydrolyse (enzymer) Fermentering (acidogenese) Fettsyrer/Alkoholer/H 2 Eddiksyreprod. (acetogenese) Eddiksyre/H 2 Metanprod. (metanogenese) Metan/CO 2
Behandling av organisk avfall = Biogass produksjon
Hvorfor produsere biogass? Biogass produksjon er vanligvis ikke et mål i seg selv, men sluttproduktet i biologisk behandling av organisk avfall i fast form eller flytende. Derfor er det gjennom håndteringen av et miljøproblem at biogass oppstår som et verdifullt sluttprodukt som er rik på energi. Behandling i kontrollerte former hindrer utslipp av metan til atmosfæren samtidig som det gir en energigevinst
Organisk avfall Mat husholdninger og restauranter Næringsmiddelsindustri (mat/drikke) Slakteri Bryggeri Mat prosessering/foredling (mange) Kloakk Husdyrgjødsel Oljeindustri Papirindustri Trevirke
Organisk avfall Rikt på energi (derfor forurenser det) Behandling må ta sikte på å Fjerne forurensingspotensialet (stabilisere) Gjenvinne produkter (næringsverdi) Gjenvinne energi (biogass / varme) Hindre utslipp av metan til atmosfæren (klima)
Miljøgevinster med biogass Produksjon av biogass skjer fra behandling organisk avfall, dermed oppnås flere fordeler: Behandling av avfall Produksjon av energi Produksjon av stabilt restprodukt gjødsel Hindrer utslipp til atmosfæren av metan Øvrige behandlingsmetoder/renseprosesser krever tilført energi, mens anaerob behandling produserer energi.
Miljøgevinster med biogass Ved å behandle organisk avfall og lage biogass unngår man uheldige effekter som oppstår ved deponering av organisk avfall: Jord konsentrert organisk stoff er uegnet som vekstmedium (normalt) Vann avrenning av vannløselige forbindelser som dannes i nedbrytningen av organisk stoff (fettsyrer, alkoholer osv.) Luft metandannelse ved nedbrytning av organisk stoff, slipper ut til luft
Drivhuseffekt av metan Metan har en drivhuseffekt tilsvarende 21 ganger CO 2 Ved forbrenning av et kilo metan dannes 2.75 kg CO 2 Netto effekt ved forbrenning av metan er en reduksjon i potensiell drivhuseffekt fra 21 til 2.75 kg per kg metan Årlig produksjon av matavfall i Rogaland ca. 10000 tonn (TS) kan produsere inntil 5000 tonn metangass som utgjør 105000 tonn CO 2 ved direkte utslipp Hvis metan brennes til CO 2 gir det 13750 tonn CO 2 Gir elektrisitet til ca. 1500 boliger (25000 kwh/år)
Rensing av avløpsvann sammenligning av energibruk ved aerob og anaerob behandling Aerob behandling tradisjonell metode krever tilførsel av oksygen gjennom innblåsing av luft kj/d Aerob Anaerob Lufting - 1.9*10 6 0 Metanproduksjon 12.5*10 6 Varmetap - 1.9*10 6 Netto - 1.9*10 6 + 10.4*10 6 Kilde: Metcalf and Eddy (2003)
Anaerob rensing av avløpsvann Lite brukt i behandling av avløpsvann pga. prosessmessige begrensninger: Lang behandlingstid Øke temperatur redusere behandlingstid ($) Kompleks prosesskontroll Ny reaktorteknologi kan håndtere disse utfordringene 1980 (UASB, EGSB, AF, FB) Anaerob avløpsrensing på Madagaskar: Varmt korter ned behandlingstid Lite energi til rensing produserer energi Konsentrert avløp små volumer
Hvorfor rense avløpsvann med anaerob teknologi? I forbindelse med rensing av avløpsvann oppnås følgende fordeler: Rent vann Stabil slamrest liten masse Regenerering av energi metan Regenerering av næringsstoffer Ved tradisjonell aerob rensing Energi må tilsettes i form av lufting Mye slamrest produseres sammenlignet med anaerob behandling Kan behandle slamrest anaerob biogass
Konklusjon - Utfordring Det meste av organisk avfall kan omdannes til metan Hindrer forurensing av jord, vann og luft Andre avfallsfraksjoner som kan/bør behandles Industri Fast og flytende organisk avfall Avløpsvann