Biogass fra fiskeslam potensial og utnyttlese Joshua Cabell Forsker i avdeling Bioressurser og kretsløpsteknologi Den Norske Gasskonferansen 05.04.2017
AGENDA Litt om NIBIO Om biogass og fiskeslam Eksempler på bruk av fiskeslam i biogassprosessen Biogass og den sirkulære bioøkonomien Utfordringer og FoU-behov Anbefalinger for veien videre
NIBIOs hovedområder er: Mat- og planteproduksjon, miljø og klima, kart og arealbruk, genressurser, skog, foretaks-, nærings- og samfunnsøkonomi 19.04.2017 4
19.04.2017 NIBIO ET LEDENDE KOMPETANSEMILJØ Forskningsinstitutt til Landbruks- og matdepartementet Om lag 700 ansatte Forskningsstasjoner og nettverk i alle landets regioner Omfattende internasjonalt samarbeid 5
TILSTEDE I OG FOR HELE LANDET 19.04.2017 6
LITT OM BIOGASS Biologisk omdanning av organisk materialer under anaerob forhold. Finnes i natur i myr, under vann og andre steder. Prosessen kan foregå under psykrofil (under ca. 10 ), mesofil (20-45 ) eller termofil (45-120 ) forhold. Mesofil mest vanlig i Norge. Fem ulike mikroorganismer jobber i lag for å bryte ned karbohydrater, fett og proteiner. Metanogener er den type som produserer metangass. Biogass består av metan (ca. 60%), CO2 (ca. 30%), H2S og vanndamp. Flytende fraksjon heter biorest (eller råtnerest eller «digestate» på engelsk) og egner seg godt som gjødsel.
HVA ER FISKESLAM? Feces og fôrspill fra settefisk (ferskvann), postsmolt (brakkvann) og matfisk (saltvann). Sammensetning og volum varierer veldig fra anlegg til anlegg og ila livssyklus. Studier viser opp mot 50% fôrspill i noen tilfeller. Rensekrav for nye og større settefiskanlegg, fjerning av minst 50% partikler over en vist størrelse. Ingen krav for merdproduksjon. Fôrspill gir slammet høyt energi- og næringsstoffinnhold men det er ønskelig å redusere spill. Kan forekomme tungmetaller (Zn og Cd) og i marint slam medisinrester, Cu, patogener.
HVOR MYE FISKESLAM ER DET PER I DAG? 332 millioner laksesmolt i 2015 1 Tonn fiskeslam (10% TS) 1 380 841 tonn laks og ørret i 2015 1 Postsmolt ikke betydelig enda men kommer etter hvert (mengde slam tar i utgangspunkt tilsvarende antall som settefisk) Utslipp av slam fra matfisk tilsvarer ca 13,8 millioner mennesker 2 2500000 2000000 1500000 1650000 2307000 Ønske om femdobling av produksjonen innen 205 1000000 Så hva betyr dette for biogass? 500000 0 85000 572000 Settefisk (Postsmolt) Matfisk Total 1: Fra Fiskeridirektoratet, Braaten et al (2010) og Rosten et al (2013), Svein Martinsen (pers. komm.). 2: http://www.miljostatus.no/tema/hav-og-kyst/overgjodsling/utslipp-av-naringssalter-fra-fiskeoppdrett/
(TEORETISK) GASSUTBYTTE FRA FISKESLAM I ULIKE SCENARIER Teoretisk per i dag (men ikke oppnåelig) 100% av slam fra settefisk og matfisk (uten sambehandling) 100 millioner Nm3 metan 0,98 TWh/år Realistisk per i dag (men teknisk sett vanskelig) 100% slam fra settefisk (uten sambehandling) 4,9 millioner Nm3 metan 48 GWh/år Realistisk per i dag (men logistisk sett vanskelig) Slam fra settefisk sambehandlet med husdyrgjødsel (20/80) 6,7 millioner Nm3 metan 65 GWh/år Potensiale i fremtiden med 5x produksjon (realistisk og oppnåelig?) Blanding av slam fra settefisk + postsmolt + halvparten av matfisk og husdyrgjødsel (20/80) 580 millioner Nm3 metan 5,7 TWh/år Med resultater fra Gebauer R., Cabell J., Ween O. 2016. Biogassproduksjon fra settefisk-slam i sentraliserte og desentraliserte biogassanlegg: Rapport til AP3 i prosjektet "Fiskeslam som ressurs for bioenergi og plantevekst" (Slam BEP). 60,5 Nm3/tonn fiskeslam (15% TS) og 16,5 Nm3/tonn blanding av 20% fiskeslam og 80% husdyrgjødsel. Spesifikkenergiinnhold til metan: 9,8 kwh/nm3 metan.
SLAM BEP: FISKESLAM SOM RESSURS FOR BIOENERGI OG PLANTEVEKST Finansiert av RFFMN Så på behandling av slam fra settefisk i kombinasjon med husdyrgjødsel i biogassprossesen og bruk av råtnerest som gjødsel. Arbeidspakker inkludert kartlegging og analyse av slam, metoder for filtrering/tørking, transport og logistikk, biogassbehandling og effektivitet som gjødsel. På Tingvoll hadde vi ansvar for AP som handlet om biogass.
TRE (FIRE) EKSEMPLER PÅ BRUK AV FISKESLAM I BIOGASSANLEGG Smøla klekkeri og settefiskanlegg Biogassproduksjon basert kun på fiskeslam (ca 50 m3/døgn), men oppnår ikke fullpotensiale pga kort oppholdstid. Relativt liten UASB-type anlegg lokalisert på et settefiskanlegg. Levert av Sterner Biotek. Gassen brukes til strøm og varme. Har utslippstillatelse og bioresten slippes ut i havet (per i dag, men de har planer om å bruke bioresten). Ecopro Fiskeslam blandes med andre substrat (husdyrgjødsel, kloakkslam, matavfall osv). 40.000 tonn substrat totalt. Dekker hele Trøndelag og Nordland (220.000 innbyggere). 30.000 GWh gass (5 GWh levert til strømnett). Ser på andre muligheter for gass. Fast fraksjonen av biorest går til bønder, dekker et areal på 10.000 dekar. Biokraft (under bygging) Skal behandle fiskeslam og slam fra treforedling/papirproduksjon. Biodrivstoff hoved produkt. Biorest? Har fått utslippstillatelse men ønsker å tester gjødseleffekt Et gårdsanlegg i forstudie fase Plassert på en gård eller på et settefiskanlegg i nærheten. Samler inn husdyrgjødsel fra 10-11 melkegårder innen en mil. Sambehandling fiskeslam (muligens død fisk), husdyrgjødsel og evt andre substrat. Ikke bestemt hva gassen brukes til, bioresten går rett tilbake til bøndene som leverer husdyrgjødsel og overskuddet kan leveres til andre bønder.
MEN BIOGASS HANDLER IKKE BARE OM GASS Resirkulering av næringsstoffer Sirkulær Bioøkonomi Foto: Stian Sørensen
UTFORDRINGER OG FOU-BEHOV Oppsamling og behandling av fiskeslam (filtrering, avvanning, tørking, slam fra havet). Logistikk på substrat, gass og biorest (lagring, transport, foredling). Prosess og reaktorteknologi optimale blandinger med andre substrat og/eller optimalisere prosesser. Gassrensing og komprimering på mindre skaler, for eksempel gårdsnivå. Næringsstoffer hvordan tar vi best vare på nitrogen og fosfor? Saltslam (postsmolt og matfisk) system for oppsamling fra merder og fjerning av salt. Kartlegging av uønskede stoffer (tungmetaller, medisinrester, patogene) og metoder for fjerning. Ønske om å redusere fôrspill fører til mindre energi- og næringsinnhold i slammet hva da? Nye og innovative samspill mellom blå og grønne sektorer mikro- og makroalger, fiskefôr, veksthusproduksjon, gjødselprodukter.
KOMPETANSE OG FASILITETER TIL BIORESSURSER & KRETSLØPSTEKNOLOGI Råstoff til biogass forbehandling og potensialstudier Forbehandling av råstoff Prosess-studier, prosessoptimalisering og teknologiutvikling av biogassbehandling og kompostering Metoder/produktutvikling for best mulig utnyttelse av næringssalter og stabilt organisk materiale til gjødsel og jordforbedring Vurdering av klimaeffekter, miljøeffekter og hygiene ved behandling av organisk avfall Mikroalger vekst, optimalisering, produksjon av hydrogen, biodrivstoff og verdifulle organiske spesialprodukter Foto: Morten Günther Foto: Ove Bergersen
HVA MÅ TIL FOR Å BEDRE UTNYTTE FISKESLAM OG FÅ GASSEN UT PÅ MARKEDET? Innsats fra dere på konferansen mange kloke hoder som kan mye om gass og prosess og logistikk. Strengere regelverk (utslipp), bedre insentiver for oppsamling av slam og bedre økonomi. Bioresten - må også være praktisk, lønnsomt, trygt, og ønskelig for bønder å utnytte biorest som gjødsel. Samarbeid på tvers av næring gass, akvakultur, underleverandører, landbruk, forskingsinstitutter, bønder, ingeniører
TAKK! Joshua Cabell Joshua.cabell@nibio.no http://www.nibio.no/tema/bioressurser-og-kretslpsteknologi