SMÅSKALIGA BIOGASANLÄGGNINGAR Rune Bakke Høgskolen i Sørøst
Småskala biogass Rune Bakke og Wenche Hennie Bergland Institutt for Prosess-, Energi- og Miljøteknologi, Biogas2020, oktober 2016 2
Biogasspotensial in Norge Teoretisk potensial 5,8 TWh Realistisk potensial 2,3 TWh Ref.: KLIF (matavfall ) Lav energitetthet => Må behandles lokalt => Små anlegg 3
Local AD in a network Alternatives: 1. Transport gas on wheels 2. Local gas use 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
Rogaland Pilot Grødaland Upgrading plant Manure sources Biogas pipe: Green line 5
Composite Particulate Material Disintegration ADM1 Inerts Carbohydrates Proteins Lipids Hydrolysis Monosaccharides Amino Acids LCFA Acidogenesis HBu HPr HVa Acetogenesis Stage 1 Acetic H 2 2 Methanogenesis - ADM 1 CH 4 HBu Butyric acid, HPr Propionic acid, HVa Valeric acid, LCFA Long chain fatty acids 6
To-trinns AD (anaerob digestion) gjødselbehandling Eksempel: Stage 1 <= => 2 7
Prøvetaking av grisemøkk Velegnet som «Sludge bed» AD føde Sediment -Separeres ved lagring 8
COD change rate (g COD L -1 d -1 ) Lagringseffekter 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Change in manure during storage at 15 C. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 Time (d) Methane production during storage at 15 C. Bergland W., Dinamarca C., Bakke R. 2014. Effects of Psychrophilic Storage on Manure as Substrate for Anaerobic Digestion. BioMed Research International, Article ID 712197 doi:10.1155/2014/712197. http://www.hindawi.com/journals/bmri/2014/712197/ 9
UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) Biogas Water SRT >> HRT Effektiv; > 50 x trad. metoder =>Kompakt Diffusionsbegrenset; (Lav temp ok) Stabil Fleksibel; produksjon ved behov Granules Begrensning: Partikler => Anaerobic baffle reactor (ABR) Dissolved feed 10
Foss Pilot Fokus på produksjon av organisk gjødsel 11
UASB i lab skala Føde: - Væskefraksjon fra grisemøkk-slurry 12
Superhøy hastighet i AD Normal operasjon (Bergland et al. 2015) CSTR o 500 h 13
Retention time and growth rate Limiting factors: Low growth rates Need Generation time of 10 50 d => Sludge age (SRT) > 50 d 1. Conventional, CSTR when SRT = HRT => Large reactor V 2. UASB when SRT >> HRT => Small reactor V Our research focus Active Biomass (g/l) 2 1 1/HRT = Q/V (1/t) Hydraulic load 14
Granuler: Naturlige, selvgenererende biologiske katalysatorer (d = 0.1 7 mm) Saugbrugs (inoculum) After ½ year on pig manure 15
Typical distribution of organisms in granules 16
Kk jl 17
Utbytte - Produksjonshastigheter - Målt produksjon i 4 reaktorer. - Test av økende innmating; redusert HRT - Føde grisemøkk => SRT >> HRT 18
ABR2 «Telemarksreaktoren» 19
Possible connections between storage, reactor (AD), energy and nutrients Biogas, used on or off farm Storage: -Hydrolysis -Acid production Separation Feed, w/ small particle Large solids AD «Telemarks- Reaktoren» Further processing for fertilizer products: Fluid for local use and solids for export 20
Ambisjoner Behov for ~ 5000 reaktorer i Norge for å møte myndighetenes mål om anaerob behandling av 30 % av gjødsla innen 2020. 21
Utviklingen av ABR2 støttet av: Norsk Forskningsråd, Landbruksdirektoratet, Innovasjon Norge, Kunnskapsdepartementet og. + Biogas2020 Institusjoner i Norge og internasjonalt via godt samarbeid. Studenter og ansatte ved HSN og bøndene Knut Vasdal, Sondre Skoglund,... 22