Avsättning av slutprodukterna från en åländsk biogasanläggning. Malin Lönnqvist

Transkript

1 Avsättning av slutprodukterna från en åländsk biogasanläggning Malin Lönnqvist

2 Sammanfattning Klimat- och miljömål samt sinande resurser har gjort det aktuellt att utreda alternativa lösningar för energiutvinning och materialanvändande. En av dessa lösningar är att producera biogas och biogödsel ur bioavfall. Detta görs genom att röta sådant avfall, som innehåller exempelvis mat- och slaktrester, i syrefria förhållanden. Biogasen som bildas består av metan och koldioxid samt mindre mängder av bland annat vattenånga, svavelväte och kvävgas. Metan är en energirik gas som kan utnyttjas för att producera värme och el, eller som ersättning för bensin, diesel, naturgas och gasol. Då biogas används i fordon eller istället för naturgas och gasol behöver den uppgraderas, vilket innebär att bland annat koldioxid, vattenånga och svavelväte avlägsnas. Biogödsel, som också bildas i rötningsprocessen, är en näringsrik fast eller flytande restprodukt som innehåller bland annat kväve och fosfor och som kan återföra dessa viktiga näringsämnen till jordbruket. På Åland har mål satts upp för att uppnå en större andel förnybar energi och mer hållbara konsumtions- och produktionsmönster. Vidare finns hos Mise finns ett mål om att utreda möjligheter till lokal hantering av bioavfall på Åland. För att uppnå alla dessa mål vore en åländsk biogasanläggning en potentiell dellösning. I denna anläggning kan matavfall, slaktrester, död fisk med mera användas som substrat. Biogas är en förnybar energikälla och biogödsel cirkulerar näringsämnen från avfall till jordbruk. Cirkulering av näringsämnen är viktigt då konventionella mineralgödsel produceras av fosfor, som är en ändlig resurs, och kväve, som kräver stora mängder fossil energi vid framställning med dagens teknik. För att kunna etablera en biogasanläggning krävs dock en tydlig plan över hur och var biogas samt biogödsel ska användas. Syftet med följande utredning är att presentera förslag på hur slutprodukterna från en potentiell åländsk biogasanläggning kan avsättas. Bland förslagen ingår användning av biogas för el- och värmeproduktion, biogas som ersättning för gasol i hushåll eller bensin och diesel i fordon samt potential för produktion och försäljning av biogödsel. Studien har genomförts i form av en litteraturstudie i kombination med intervjuer och mejlkontakt med involverade aktörer och sakkunniga inom ämnet. I resultatet presenteras olika rötningstekniker samt tekniker för både enkel och avancerad avvattning och förädling av rötrest. Teknikerna jämförs med varandra och kostnader för avvattning presenteras. En utredning görs även över certifieringsmöjligheter samt marknadsföring och potentiella kunder på Åland. Vidare studeras flertalet anläggningar i Sverige, övriga Europa och på Åland. För biogasen presenteras olika uppgraderingstekniker samt kostnader och egenskaper hos dessa. Det redogörs även för hur fordon kan konverteras till biogasdrift och lokalisering samt kostnad för tankstationer. För el- och värmeproduktion redovisas egenskaper och kostnader hos tekniker som alla kan drivas med biogas och användas för detta ändamål. Vidare utreds det åländska behovet av el och värme från biogas. Slutligen presenteras även biogasens möjligheter att ersätta gasol och naturgas i olika tillämpningar. 2

3 Slutsatsen är att avancerad avvattning av rötrest sällan lönar sig om avstånd är korta, men att sådan avvattning krävs för att få avsättning hos många jordbrukare. Ekologisk certifiering kan vara att föredra då de ekologiska jordbrukarna visar mest positiv inställning till biogödsel av tillfrågade aktörer. Vidare bedöms fordonsgas för tunga lastbilstransporter eller bränsle inom industri som de bästa alternativen för biogasens avsättning. 3

4 Innehållsförteckning 1. Bakgrund Syfte Mål Metod Avgränsningar Resultat Biogödsel Våtrötning Torrötning Jämförelse av rötresthantering Certifiering Kvalitetssäkring av avfall - information och kommunikation Kommunikation och marknadsföring Exempelanläggningar Tillämpning på Åland Biogas som fordonsbränsle Uppgradering och förvätskning av biogas Fordon och infrastruktur Tillämpning på Åland Värme och elektricitet Tillämpning på Åland Biogas som ersättning för gasol Styrmedel Europeiska länder Finland Specifika styrmedel för biogödsel Analys och diskussion Slutsats och vidare studier Figurförteckning Bilaga

5 Tabellförteckning Tabell 1- Begränsningar med avseende på avfallstyper (Tamm et al., 2014) Tabell 2 - Kostnader för olika avvattningstekniker Tabell 3 - Fakta om biogasanläggningen i Härnösand Tabell 4 - Fakta om biogasanläggningen i Forsbacka (Sundström, 2016) Tabell 5 - Fakta om biogasanläggningen hos VMAB (Västblekinge Miljö AB, u.d.) Tabell 6 - Fakta om biogasanläggningen hos Uppsala Vatten (Uppsala Vatten, 2013) (Nordin L., 2018) Tabell 7 - Substrat till en eventuell åländsk biogasanläggning Tabell 8 - Växtnäringsinnehåll i biogödsel från anläggningar som rötar i huvudsak matavfall Tabell 9 - Näringsämnen i åländsk rötrest med en TS-halt på 15 procent Tabell 10 - Egenskaper hos olika uppgraderingstekniker (Persson, 2013) (Beil & Beyrich, 2013) Tabell 11 - Fakta om några leverantörer av småskalig uppgraderingsteknik (Persson, 2013) Tabell 12 - Egenskaper hos olika utrustningar som genererar el (Kaparaju & Rintala, 2013) Tabell 13 - Översikt av olika länders styrmedel för biogas

6 Figurförteckning Figur 1 - Landskapsomfattande avfallsplan... 8 Figur 2 - Biogasprocessens delsteg (Clarke Energy, u.d.) Figur 3 - Biogasanläggningen i Karlskoga (Purac, u.d.) Figur 4 - Lämpliga rötningstekniker för olika material (Bioenergiportalen, 2012) Figur 5 - Biogasanläggningens roll i den cirkulära näringsekonomin Figur 6 - Fosforutvinning (Pacciani, u.d) Figur 7 - Produktionskedjan för biogödsel och konventionell gödsel Figur 8 - Processen för en enklare avskiljningsteknik Figur 9 - Olika storlekar på skruvpress från Huber Technology (Huber Technology, u.d.) Figur 10 - Schematisk bild av skruvpress (vänster) och dekantercentrifug (höger) (Baresel et al., 2014) Figur 11 - Struvit som utvunnits från grisgödsel (Zvomuya, u.d.) Figur 12 - Flödesschema över en membrananläggning Figur 13 - Översikt av naturlig osmos och omvänd osmos (WaterTech, u.d.) Figur 14 - MVR-indunstare hos företaget EPCON (EPCON, 2016) Figur 15 - OREX-press (Biogasworld, u.d.) Figur 16 - Principskiss för hydrocyklon (Michaud, 2015) Figur 17 - Bioselect (Börger, u.d.) Figur 18 - Wackerbauers hammarkvarn (INECS, u.d.) Figur 19 - Stämpeln för SPCR 120 (Biogödsel, u.d.) Figur 20 - Europalövet (Europeiska kommissionen, 2018) Figur 21 - Finsk ekologisk märkning (Evira, 2016) Figur 22 - Biogödseln Magic Dirt (Magic Dirt, u.d.) och den pelleterade stallgödseln Real Shit (RealShit, u.d.) Figur 23 - Pluggflödesreaktor (ED Biogas, u.d.) (vänster) och principskiss över pluggflödesreaktor (Fogler, 2005) (höger) Figur 24 - Färdig gödselprodukt från EkoBalans (Personligt meddelande, Peter Csirmaz, EkoBalans, 2018) Figur 25 - Listor på fördelar med biogödsel Figur 26 - (Einarsson, 2018) Figur 27 - Investeringskostnad som funktion av kapacitet hos olika uppgraderingstekniker (Beil & Beyrich, 2013) Figur 28 - Volvos gasdrivna lastbil (Svensson, 2017) Figur 29 - En av Renhållningens lastbilar (Orre, 2009) Figur 30 - Principer för funktionen hos Stirlingmotor (vänster) (Askergren, 2008) och bränslecell (höger) Figur 31 - Ett system med kombinerad värme- och elgenerering Figur 32 - Två användningsområden för gasol (Gasoldirekt, u.d.) (Helgbutiken.se, u.d.)

7 Ordförklaringar Biogödsel Det namn för rötrest som endast innehåller organiskt material från livsmedel- och/eller foderkedjan, används i denna rapport som benämning för rötrest som säljs i näringsändamål Normalkubikmeter Den gasmängd som tar upp volymen 1 m 3 vid standardförhållanden, det vill säga 1 atm och 0 C. Förkortas ofta Nm 3 Rejekt Rejektvatten Rötrest Slurry Stallgödsel Substrat TS Oönskad biprodukt vid avvattning av rötrest eller substrat, innehåller ofta plast och dylikt Samma som rejekt fast i vätskefas Produkt som bildas efter rötning av organiskt material och som innehåller nedbrutet material, icke nedbrutet material, näringsämnen och mikroorganismer Våt blandning av olika material, används ofta som benämning på den substratmassa som används i biogasprocesser vid våtrötning Gödsel från djur, kan användas som gödselmedel i jordbruk Ingående material till rötkammaren, rötmaterial Torrsubstans, mängd som återstår efter att allt vatten avlägsnats. Anges ofta i halt (%) 7

8 1.Bakgrund Det åländska samhället står inför viktiga utmaningar gällande miljö och hållbar utveckling, likt resten av dagens globala samhälle. Samtidigt har Åland en stor potential att utveckla sin användning av förnybara resurser och förbättra sina kretslopp av resurser och energi. I takt med att diskussionen om hållbar utveckling och klimatförändringar tar allt mer plats i världen, har det även på Åland lagts allt större vikt vid denna problematik och metoder för att lösa problemen (Ålands landskapsregering, 2015). Detta har resulterat i sju strategiska utvecklingsmål, som strävar mot att uppnå en hållbar utveckling på Åland till år Bland dessa mål nämns bland annat högre andel förnybar energi och hållbara produktions- och konsumtionsmönster ( 2016). Från år 2010 finns även en landskapsomfattande avfallsplan, vilken sätter upp mål för andelen återvunnet avfall av det totala åländska insamlade avfallet. Enligt denna plan ska 60 procent av allt avfall återvinnas som material och 30 procent som energi. Därmed får högst 10 procent av allt avfall deponeras. Detta presenteras i Figur 1 nedan. Figur 1 - Landskapsomfattande avfallsplan Den nuvarande situationen är att majoriteten av de åländska hushållens bioavfall komposteras. Detta innebär att avfallet bryts ner i syrerika, så kallade aeroba, förhållanden för att på så sätt ombildas till planteringsjord och jordförbättringsmedel (Renhållningen, u.d.). Nackdelen med kompostering är att detta, i de fall där komposteringen inte sker helt slutet och med behandling av frånluft, leder till utsläpp av växthusgaser såsom metan och lustgas (Naturvårdsverket, 2003). Utsläpp av sådana gaser bidrar till den globala uppvärmningen, likt den välkända gasen koldioxid. Ett sätt att mäta uppvärmningspotential är med så kallade koldioxidekvivalenter. En koldioxidekvivalent motsvarar en enhet koldioxid. På detta sätt kan 8

9 uppvärmningspotentialen hos olika växthusgaser jämföras. Till exempel motsvarar en enhet metan 23 koldioxidekvivalenter, ett kilogram metan ger alltså lika mycket global uppvärmning som 23 kilogram koldioxid. Vidare motsvarar en enhet lustgas 310 koldioxidekvivalenter. Av denna orsak är det viktigt att undvika utsläpp av dessa gaser i så stor mån som möjligt ( 2018). Vidare är metan en energirik gas som, istället för att släppas ut till atmosfären, kan utnyttjas för flera nyttiga ändamål (Gomez, 2013). Biogas, även kallad rågas eller rå biogas, är en blandning av gaser som till största delen består av metan (omkring 60 procent) och koldioxid (omkring 35 procent). De resterande cirka fem procenten består av bland annat vattenånga, svavelväte och kvävgas. Gasen produceras vid rötning av organiskt material under syrefria, så kallade anaeroba, förhållanden. Förutom biogas bildas även ur processen alltid en näringsrik rötrest, som kan användas som gödselmedel. Det biologiska materialet som används som substrat vid biogasproduktion kan exempelvis vara avloppsslam, matrester eller biprodukter från jordbruk. Rötningen sker i anläggningar i anslutning till exempelvis avloppsreningsverk, bondgårdar, livsmedelsindustri eller soptippar (Gomez, 2013). I processen då biogas bildas bryter bakterier ner organiskt material utan tillgång till syre. Nedbrytningen sker i tre steg; hydrolys, jäsning och produktion av metan. I hydrolysen sönderdelas komplexa organiska föreningar till bland annat socker och aminosyror. Detta sker med hjälp av mikroorganismer. Vid jäsningen bildas sedan alkoholer, fettsyror och vätgas. Slutligen sker metanbildning, även det med hjälp av mikroorganismer. Denna process illustreras i Figur 2 nedan. I denna delas jäsningssteget upp i de två benämningarna Acidogenesis och Acetogenesis. 9

10 Figur 2 - Biogasprocessens delsteg (Clarke Energy, u.d.) Det finns både kontinuerliga och satsvisa processer för biogasproduktion, där benämningarna syftar på ifall substratet tillförs i omgångar eller kontinuerligt. Materialet stannar oftast i rötkammaren i 15 till 30 dagar. Vidare kan rötning delas in i mesofil och termofil rötning, där faktorn som skiljer dessa åt är temperaturen. Mesofil är benämningen för när rötningsprocessen sker vid 35 till 40 C, och om temperaturen är kring 50 till 60 C kallas processen termofil (Murphy & Thamsiriroj, 2013). Figur 3 nedan visar hur en biogasanläggning kan se ut. 10

11 Figur 3 - Biogasanläggningen i Karlskoga (Purac, u.d.) Innan substratet tillförs rötkammaren behöver det förbehandlas. Detta görs i syfte att påskynda rötningsprocessen och undvika driftstörningar. I förbehandlingen avskiljs föroreningar och oönskade material, som exempelvis plast och metall, och substratet sönderdelas. För att bli pumpbart tillsätts ibland även vätska. Sönderdelning och tillsats av vätska kallas gemensamt för homogenisering, och sker med hjälp av kvarnar eller mixrar. Detta föregås ofta med en grovkrossning av substratet. Med hjälp av till exempel galler, pressar och metallavskiljare separeras oönskat material bort från substratet (Fransson & Persson, 2013). Det finns två huvudtyper av rötning; våtrötning och torrötning. Våtrötning är den överlägset vanligaste metoden idag, men mycket forskning och utveckling pågår inom torrötningstekniken. I våtrötning är TS-halten omkring 2 till 10 procent, det vill säga 90 procent eller mer är vätska. Så är ofta fallet för substrat som flytgödsel och avloppsslam. Vidare kan även andra substrat rötas med våtrötning, genom att blandas med vätska (Nordberg & Nordberg, 2010). Vid torrötning är TS-halten 20 till 35 procent. Exempelvis matavfall och skörderester har oftast en TS-halt kring dessa värden. Då torrötning behandlar substrat med lägre vätskehalt krävs inte lika mycket energi för uppvärmning och lika stora dimensioner på utrustningen som i fallet med våtrötning. Dessutom förenklas transporter tack vare samma orsak. Å andra sidan är substrat för torrötning inte pumpbart. Vidare blir produktionen av metan ofta större vid våtrötning, även om försök tyder på att den, i takt med att utveckling sker, kan bli lika stor vid torrötning. Dessutom är kunskapen och erfarenheterna kring våtrötning mer omfattande än för om torrötning (Nordberg & Nordberg, 2010). Figur 4 visar torrsubstansintervallen för respektive rötningsteknik. 11

12 Figur 4 - Lämpliga rötningstekniker för olika material (Bioenergiportalen, 2012) Sett ur energisynpunkt är metan den viktiga komponenten i biogas, och denna representerar oftast 50 till 75 procent av den råa biogasen. Biogas kan användas för att producera värme, generera el, ersätta gasol och naturgas i hushåll och även ersätta fossila drivmedel i fordon. De två sistnämnda alternativen kräver att halten metan i biogasen ökas med en metod som kallas uppgradering. I denna process avlägsnas de andra gaserna från biogasen, som efteråt har en metanhalt på 97 procent för att uppnå fordonskvalitet. I uppgraderad form går biogas ibland under namnet biometan och kan ersätta naturgas, då den i princip är likadan som naturgas. Den enda skillnaden är ursprunget, eftersom uppgraderad biogas kommer från förnybara organiska material medan naturgas är ett fossilt bränsle. Rötresten som bildas vid rötningsprocessen kan användas i jordbruk och återför på så sätt näringsämnen till de grödor som det en gång bildades ur, förutsatt att lokalt avfall används (Gomez, 2013). I Mises Renhållningsplan finns ett mål om att utreda möjligheter till lokal hantering av bioavfall (Mise, 2014). I dagsläget pågår diskussioner om att upprätta en biogasanläggning på Åland. I denna anläggning skulle exempelvis matavfall, slaktavfall, fiskrester med mera kunna ingå i produktionen av biogas. I och med denna anläggning kunde avfall tas omhand på ett effektivare sätt då både energi och rötrest kan utnyttjas från processen samtidigt som utsläpp av växthusgaser från kompostering minskar. Biogasen som produceras ur avfallet beräknas kunna bidra med ungefär 5 GWh energi per år. Detta motsvarar 470 ton lätt brännolja och ungefär ton koldioxid per år, om det antas att biogas ersätter lätt brännolja. Beräkningar för detta hittas i Bilaga 1. I dagsläget innebär de flesta typerna av avfall endast kostnader, med undantag för metall, aluminium, kartong och returpapper som ger mindre vinster (Mise, 2014). I och med en biogasanläggning finns potential att göra ekonomiska vinster på försäljning av energi samt biogödsel. Vidare kan biogasproduktionen bidra till att Åland uppfyller målet om ökad andel förnybar energi och minskar sin klimatpåverkan inom energianvändningen. I en värld med sinande reserver av både fossila bränslen och råmaterial för mineralgödsel blir det allt viktigare att övergå från linjär till cirkulär ekonomi. Istället för att utvinna ändliga resurser kan material återvinnas och återanvändas. Detta är fallet för biogas och biogödsel som produceras av avfall och biprodukter. Här erhålls en användbar energibärare samt viktiga näringsämnen ur avfall, som annars oftast ses som en börda för samhället. Avfall blir på detta 12

13 sätt en resurs i den cirkulära ekonomin. Biogödsel och biogas hänger ihop och båda dessa måste få avsättning för att uppnå ett hållbart system kring en tänkt biogasanläggning. Vidare bidrar båda dessa produkter till en samhällsnytta då sysselsättning och tillväxt påverkas positivt, och dessutom hjälper de till att uppnå klimat- och miljömål (Biogas Syd, 2015). I Figur 5 nedan illustreras ett system där biogas och biogödsel ingår i en cirkulär näringsekonomi. Figur 5 - Biogasanläggningens roll i den cirkulära näringsekonomin 1.1 Syfte Syftet med följande utredning är att presentera förslag på hur slutprodukterna från en potentiell åländsk biogasanläggning kan avsättas. Bland förslagen ingår användning av biogas för el- och värmeproduktion, biogas som ersättning för gasol i hushåll eller bensin och diesel i fordon samt potential för produktion och försäljning av biogödsel. 13

14 1.2 Mål Presentera tillgängliga tekniker och metoder för framställning samt försäljning av konkurrenskraftig biogödsel Jämföra ekonomiska och miljömässiga aspekter hos de olika teknikerna för rötresthantering Studera exempelanläggningar Presentera alternativ för avsättning av biogas, vilka inkluderar fordonsbränsle, el- och värmeproduktion samt ersättning för gasol Relatera samtliga alternativ till situationen på Åland och potentialen som finns där Presentera ett förslag på avsättning som bedöms som det bästa för Åland 14

15 2. Metod Följande utredning har genomförts genom i huvudsak litteraturstudie samt samtal med sakkunniga inom ämnet och aktörer i relevanta branscher. Litteraturen som inhämtats har bestått av främst rapporter skrivna av svenska organisationer för avfall och biogas, som exempelvis Avfall Sverige och Svenskt Gastekniskt Center. Vidare har flertalet fallstudier analyserats, för att dra slutsatser gällande hur tidigare projekt har gått, huvudsakligen i Sverige men även i övriga delar av Europa. Ett antal telefonintervjuer har genomförts med anställda på biogasanläggningar i Sverige. Vid dessa intervjuer har frågor gällande avsättning, investeringskostnader, teknikval samt rekommendationer för framtida projekt diskuterats. Även åländska biogasanläggningars anställda har intervjuats, med liknande frågor som för de svenska anläggningarna. Intervjuer har även genomförts med åländska lantbrukare samt Ålands Hushållningssällskap och Ålands Producentförbund. Här har frågor ställts gällande inställning till och kunskap om biogödsel. Andra aktörer som kontaktats är Jomala kommuns tekniska chef, Finström kommuns planerings- och utvecklingschef och lantbruksinspektören på Ålands Landskapsregering. Slutligen har även Patricia Wiklund, författare till Ålands Hållbara Livsmedelsstrategi, och en representant från företaget EkoBalans intervjuats. Information har även inhämtats från handledare i projektet; Sofie Dahlsten och Gunnar Westling. Gällande intervjuer och rapporter har en del av informationen inhämtats från aktörer som jobbar aktivt för biogas. Dock har de analyserade fallstudierna granskat många tekniker på ett kritiskt och neutralt sätt, vilket ger en större bredd och möjlighet att dra en slutsats som inte blivit påverkad av specifika åsikter och intressen. 2.1 Avgränsningar En viktig avgränsning som gjorts i utredningen är att fokus endast lagts på avsättning av biogas, och inte produktion av den. Beskrivning och val av rötningsteknik har således utelämnats, förutom i fallet där tekniker jämförs med avseende på rötrestens kvalitet och potential som biogödsel. Huvudfokus bland avsättningsområdena ligger på biogödsel, då detta anses vara den mest utmanande produkten att uppnå en lönsamhet för. Vidare utgår utredningen från antagandet att biogasanläggningen kan vara lokaliserad på två alternativa platser. Ett alternativ ligger i anslutning till tätare bebyggelse medan det andra alternativet är i glesbygd i anslutning till befintlig avfallsuppsamling. Dessa två områden påverkar vilken typ av avsättning som är lämpligast, men syftet med rapporten är inte att utreda vilken plats som är bäst. 15

16 Ingen total ekonomisk analys har utförts i utredningen. Enskilda kostnader och intäkter presenteras men för att dra slutsatser krävs det en mer ingående ekonomisk kalkyl. Vidare omfattar inte studien utredning över ägarskap av den tilltänkta anläggningen, och inte heller utredning gällande substratmängder. 16

17 3. Resultat 3.1 Biogödsel Biogödsel är en av de två slutprodukterna vid syrefri nedbrytning av organiskt material, där biogas är den andra. Biogödsel består av organiskt material och näringsämnen som exempelvis ammoniumkväve, och är därmed ett snabbverkande gödselmedel som dessutom är organiskt. Den snabbverkande effekten fås av att en stor del av kvävet är bundet som ammoniumkväve, vilket är lättare för växterna att ta upp än andra kväveföreningar. I biogödsel finns även en del spårämnen, som exempelvis magnesium, kalcium och zink. Denna gödsel kan ersätta konventionell mineralgödsel eller stallgödsel. De viktigaste näringsämnena i alla typer av gödsel är kväve, fosfor och kalium. Fosfor påträffas aldrig i fri form utan är bundet i olika föreningar som exempelvis fosfater. Figur 6 nedan visar hur utvinning av fosfor kan se ut. Mineralgödsel, även kallat konstgödsel eller handelsgödsel, är framställt i industriella processer och består av specifika sammansättningar av dessa ämnen för att matcha olika växters behov så bra som möjligt. Stallgödsel är gödsel från djur, exempelvis ko och häst, och finns i både flytande och fast form. Detta används också som gödselmedel (Bramstorp et al., 2013). Figur 6 - Fosforutvinning (Pacciani, u.d) I vissa fall har biogödsel visat sig innehålla en högre koncentration av näringsämnen än stallgödsel. Detta innebär att spridning av biogödseln blir billigare samt att risken för att marken ska packas för hårt minskar, tack vare den högre koncentrationen näringsämnen och därmed mindre volymen (Avfall Sverige, 2012). Gällande smittämnen och spridbarhet har flytande biogödsel i många fall visat sig vara bättre än stallgödsel. Biogödsel kan även bidra till mindre övergödning än stallgödsel, eftersom kvävet i biogödsel är i formen av ammoniumkväve, vilket är lättare för växter att ta upp än andra kväveföreningar. I och med detta upptas mer kväve av växterna och en minskad mängd hamnar i vattendragen. Vidare är lukten hos biogödsel betydligt mindre påtaglig än hos flytgödsel, vilket gör det enklare att använda biogödsel nära bebyggelse. Gällande ogräs är risken för spridning liten hos biogödsel, då de flesta ogräsarter dör vid rötningsprocessen (Bioenergiportalen, 2012). 17

18 Biogödsel påverkar även markens bördighet positivt samt har snabb kväveverkan. Dessutom är risken mindre att brist på mikronäringsämnen uppstår med biogödsel än med mineralgödsel. En annan egenskap biogödsel har är att det förbättrar kolhalten samt jordens förmåga att mineralisera kväve, om det används regelbundet (Avfall Sverige, 2012). Genom att ersätta konventionell mineralgödsel med biogödsel går materialanvändningen mot ett mer slutet kretslopp, då biogödsel består av näringsämnen från det avfall som det framställts ur. Konventionell mineralgödsel å andra sidan, produceras av bland annat fosfater, vilket är en ändlig resurs och beräknas av vissa bli en bristvara om 50 till 100 år. Mineralgödsel produceras även av kväve, vilket kräver stora mängder energi vid framställning för att få det i rätt form (Sysav, 2017). Vid produktion av biogödsel minskar den belastning på miljö och ändliga resurser som kväve- och fosforutvinning bidrar till, och dessutom används vårt avfall på nytt istället för att komposteras. I Figur 7 nedan presenteras en jämförelse av produktionskedjan för biogödsel (till vänster) jämfört med konventionell mineralgödsel (till höger). Detta är ett tydligt exempel på skillnaden mellan en cirkulär och linjär näringsekonomi. Figur 7 - Produktionskedjan för biogödsel och konventionell gödsel Gällande halten tungmetaller i biogödsel kan det variera mycket beroende på substrat som matas in till biogasanläggningen. I biogödsel från matavfall har endast låga halter uppmätts, förutom av zink som oftast är orsaken till att matavfall har problem att få användas som biogödsel (Avfall Sverige, 2012). Metallen som fått mest uppmärksamhet i gödseldiskussioner är dock kadmium, eftersom denna redan förekommer i relativt hög halt i jorden. Ett vanligt sätt att presentera kadmiumhalten är i en kvot mellan kadmium och fosfor, en så kallad mg Cd/kg P -kvot. I Sverige är det nationella gränsvärdet för mineralgödsel 100 mg Cd/kg P, men för att få en långsiktig kadmiumminskning i jordarna bör halten ej överstiga 12 mg Cd/kg P. Enligt en undersökning år 2009 var den genomsnittliga halten från svenska biogasanläggningar 15,6 mg Cd/kg P. Detta är ungefär samma halt som hos stallgödsel (Nilsson, 2014a). 18

19 Då branschorganisationen Avfall Sverige intervjuade en lantbrukare utanför Linköping framkom det att denne föredrar biogödsel framför andra typer av gödselmedel. Detta eftersom biogödsel bygger upp mullhalten i jorden samt tillför jorden både kväve och fosfor i en blandning som gör att fosfortillförseln inte blir oproportionerligt stor. Framförallt den ekologiska produktionen på gården har gynnats mycket av biogödsel. Lantbrukaren säger att det vore katastrofalt om biogödseln försvann då detta skulle innebära både högre kostnader och sämre gödselmedel för honom (Jönsson, 2018a). Pyrolys och biokol Då organiskt material hettas upp under syrefria förhållanden bildas biokol. Detta är en typ av kol med egenskaper som lämpar sig mycket väl för jordförbättring. Odlingsförsök med biokol visar på kraftigt ökade skördar som resultat. Biokol är bra på att suga upp vatten och fånga växtnäringsämnen och det gynnar även markens mikroliv. Den syrefria upphettningen kallas för pyrolys och utnyttjades redan för många hundra år sedan av indianerna i Amazonas. Där användes biokol för att tillföra näring till de annars väldigt näringsfattiga regnskogsjordarna. Ur pyrolysprocessen bildas även energirika gaser som kan användas till energisyften. Dessutom bidrar pyrolys och användning av biokol till att koldioxid från luften binds i jorden under lång tid tack vare kolets långa halveringstid, vilket är en stor fördel ur klimatsynpunkt (Naturskyddsföreningen, 2009). Det finns idag processer som utnyttjar pyrolys vid behandling av rötrest från biogasanläggningar. Tekniken utnyttjas med fördel på den fasta fraktionen som återstår efter att vatten har avlägsnats från rötresten. I biokolet som bildas har halten tungmetaller minskat kraftigt och patogener och oönskade organiska ämnen förstörts helt. De energirika gaserna som bildas kan användas i den egna processen, för exempelvis torkning av materialet innan det tillförs pyrolyssteget samt för själva pyrolysen (EkoBalans, u.d.a.). Det finns även möjligheter att pyrolysera organiskt avfall direkt, utan att det gått genom en rötningsprocess. Eftersom energirika gaser (däribland metan) som kan förbrännas erhålls, finns det således möjlighet att potentiellt kunna använda en pyrolysprocess för avfall istället för rötningsprocess som i traditionella biogasanläggningar (Gustafsson, 2013). Dessutom möjliggör en pyrolysprocess användning av trä, vilket ökar den potentiella substratmängden. Vidare är rökgaserna från pyrolys mycket enklare att hantera än rökgaser vid vanlig förbränning (EkoBalans, u.d.a). Tekniken är dock i dagens läge inte lika etablerad som biogasanläggningar på den nordiska marknaden (Gustafsson, 2013) Våtrötning Då matavfall rötas bildas en rötrest som innehåller mycket vatten, ibland uppemot 95 viktprocent. Vattenhalten beror dock på ingående substrats TS-halt. Den ofta höga vätskehalten beror dels på att vatten tillsätts i processen för att kunna pumpa substratet lättare, och dels på att en del av substratet omvandlas till biogas vilket leder till en minskad 19

20 mängd torrsubstans (TS) i rötresten. Denna biogödsel kan sedan användas i jordbruk, med fördelen att i flytande form kan den spridas vid många tillfällen på året. Gödselmedel i fast form kan å andra sidan bara spridas före plöjning på hösten eller våren. På grund av den höga halten vatten kan det dock bli oekonomiskt att lagra och transportera flytande biogödsel vidare för användning. Dessutom kan vattenmängden i vissa fall bidra till att åkerjordar packas för hårt då utrustningen för spridning av gödsel väger mycket. Av dessa orsaker är det nödvändigt att undersöka tekniker för att minska halten vatten och öka halten näringsämnen i biogödseln. För att åstadkomma detta kan rötresten avvattnas, men problem kvarstår ofta med näringsämnen som blir kvar i rejektvattnet (Svensson, 2017). Detta beror på att näringsämnen skiljs ut på olika sätt då rötresten separeras mekaniskt. Fosfor är till viss del bundet i det organiska materialet, vilket gör att detta ämne till största delen stannar i den fasta fraktionen. Andra ämnen, som kalium och ammoniumkväve, är mer vattenlösliga och återfinns i större utsträckning i den flytande fraktionen. Fortsättningsvis innehåller båda fraktioner andelar av samtliga näringsämnen, vilket gör att avvattningen inte blir fullt effektiv, eftersom näringsämnen fortsättningsvis är lösta i rejektvattnet. Detta illustreras i Figur 8. Därför har tekniker utvecklats för att utvinna näringen ur även vätskefraktionen (Nilsson, 2017). Figur 8 - Processen för en enklare avskiljningsteknik Enkel avvattning För att avskilja vatten från biogödseln finns flera olika tekniker att tillgå. En av de enklaste är att använda en skruvpress, som roterar och på så vis pressar ut vattnet ur biogödseln. Detta sker i en cylinder, inuti vilken en skruv och en kon pressar materialet så att en flytande fas skiljs ut genom små hål i cylinderns väggar medan den fasta fasen kan tas ut separat vid cylinderns ände. Exempel på leverantörer är Bellmer Kufferath, Machinery GmbH, Doppstadt GmbH och Mavitec Green Energy (Tamm et al., 2014). En sådan utrustning är billig jämfört med många andra tekniker men nackdelen är att effekten blir begränsad gällande avskiljning (Persson et al., 2012). En variant på skruvpress visas i Figur 9 nedan. 20

21 Figur 9 - Olika storlekar på skruvpress från Huber Technology (Huber Technology, u.d.) En annan vanlig metod är att avvattna biogödseln med en så kallad dekantercentrifug (Persson et al., 2012). En dekantercentrifug består av en roterande trumma med en skruvtransportör inuti som även den roterar. I denna anordning roteras biogödseln med så högt varvtal att det slungas ut mot centrifugens väggar, varpå vattnet pressas bort och den avvattnade biogödseln transporteras ut med hjälp av skruvtransportören. Schematiska bilder för skruvpress samt dekantercentrifug illustreras i Figur 10 nedan. Även bandpress är vanligt. I en sådan pressas vätskan ut med hjälp av valsar och ett band. Dessa tre metoder representerar de grundläggande teknikerna för avvattning av biogödsel. På hemsidan finns information om samt bedömning av flera företag som erbjuder utrustning för avvattning (Nilsson, 2017). Figur 10 - Schematisk bild av skruvpress (vänster) och dekantercentrifug (höger) (Baresel et al., 2014) Det är vanligt att tillsätta polymerer till rötresten innan det avvattnas mekaniskt eftersom polymerer bidrar till att vätskefasen skiljs åt från den fasta fasen genom flockning, då lösta ämnen hamnar i den fasta fasen, så att rötresten får en ökad TS-halt. Polymer tillsätts därför ofta innan rötresten går in i en press eller centrifug (Waste Refinery, 2010). För att biogödseln ska kunna certifieras med gällande svenska certifieringssystem får dock inte polymerer användas till avvattning efter rötningsprocessen (Ljung et al., 2012). Detta har lett till att alternativa avvattningsmetoder blivit aktuella. 21

22 Det finns flera tekniker idag som inriktar sig på problemen med näringsämnen i de olika faserna, exempelvis kväve i det rejektvatten som avvattnats från biogödseln. Nya metoder utvecklas hela tiden för att höja näringsvärdet ytterligare hos slutprodukterna. Dessa metoder består av kombinationer av flera separationssteg, där någon av de tidigare nämnda ofta ingår som ett första steg i processen (Nilsson, 2017) Ammoniumstripping En av metoderna för att avskilja kväve från rejektvatten kallas stripping eller desorption. Under denna process upphettas vattnet så att den ammoniak som finns löst i vattnet förångas och kan avlägsnas. Om processen sker i en så kallad luftstripper, avlägsnas först ammoniaken från vatten genom att låta luft och ammoniakhaltigt vatten strömma mot varandra i en kolonn. I och med detta tas ammoniaken upp av luften, för att sedan genomgå en skrubber med svavelsyra. Ammoniaken reagerar där med svavelsyra för att bilda ammoniumsulfat, vilket innehåller de kväveföreningar som grödor kan tillgodogöra sig lättast. Den andra typen av stripper kallas ångstripper. I denna möter rejektvattnet en ångström, varefter fri, gasformig ammoniak bildas som sedan får kondensera till vätska för att koncentrationen ska öka och den ska bli enklare att hantera. I lösningen som då erhålls är ammoniakhalten cirka 25 procent. Även detta kan användas i jordbruk men kraven på säker hantering av ammoniak kan försvåra användningen (Aarsrud et al., 2010) Struvit Struvit är ett annat ord för magnesiumammoniumfosfat, vilket är ett salt som kan bildas vid behandling av kväve- och fosforrika föreningar, som exempelvis biogödsel. Då rejektvattnet innehåller ammonium och fosfat kan struvit bildas genom tillsats av magnesium. Tidigare forskning visar på att struvitbildning ej är en effektiv metod för att ta tillvara på kväve, men att värdet på slutprodukten blir relativt högt och att det därför kan vara en bra metod för att skilja ut fosfat från rejektvattnet. Även om halten fosfor är låg i den ursprungliga rötresten går det att använda struvitmetoden för att få en potentiellt konkurrenskraftig slutprodukt. Struvit kan granuleras, vilket innebär att det är i fast form och liknar gödselkorn. Figur 11 visar ett exempel på hur det kan se ut. Det ska dock även påpekas att ifall järnklorid används i biogasanläggningen kan struvit oftast inte bildas. Järnklorid tillsätts ofta i processen för att minska mängden svavelväte, men gör så att den lösta mängden fosfat blir för låg för att struvit ska kunna fällas ut (Dahlberg, 2010). 22

23 Figur 11 - Struvit som utvunnits från grisgödsel (Zvomuya, u.d.) Biologiska processer En annan teknik för att rena rejektvattnet är en process med namnet Satsvis Biologisk Rening, SBR. I denna process avlägsnas ammoniumkvävet från vattnet i en rad av cykler där förhållandena är omväxlande syresatta och syrefria. Först avlägsnas fasta beståndsdelar i en kammare, varpå biomassan tillförs en ny kammare där mikroorganismer renar vattnet varpå slammet som bildas sjunker till botten och det renade vattnet kan avlägsnas. I processen oxideras ammoniumkväve till nitrit och nitrat, och dessa ämnen genomgår oftast sedan även denitrifikation, då nitrit och nitrat reduceras till kvävgas. I processen behöver bland annat en kolkälla samt natriumhydroxid tillsättas. Reningsgraden är cirka 90 procent. Ur processen erhålls ett näringsrikt bioslam som kan blandas med exempelvis trädgårdsavfall och användas som jordförbättringsmedel. Vatten är den andra slutprodukten, och detta kan antingen recirkuleras i reningsprocessen eller föras till reningsverk. SBR används för tillfället bland annat på Borås Energi och Miljös rötningsanläggning (Aarsrud et al., 2010) Membranteknik I en membrananläggning separeras näringsämnen ut med hjälp av ultrafilter och omvänd osmos. Ultrafiltret kan föregås av en förseparering för att skilja ut fasta partiklar ur biomassan. Från både försepareringen och ultrafiltret erhålls en fraktion med fast organiskt material och en flytande fraktion. Den fasta fraktionen kan återföras till biogasanläggningen för att utnyttjas där, det är även i denna fraktion som största delen av fosforn finns. I den flytande delen finns det mesta av kvävet, och detta separeras från vätskan med hjälp av omvänd osmos, som är följande steg i processen. Med högt tryck pumpas filtratet in i anläggningen för omvänd osmos, där vattnet tränger igenom membranet och avskiljs, i princip helt renat från kväve och kalium. Dessa ämnen ansamlas i den andra fraktionen, som kan användas som flytgödsel (Persson, 2012). Denna process illustreras i Figur 12 nedan. 23

24 Figur 12 - Flödesschema över en membrananläggning Processen för osmos visas översiktligt i Figur 13 nedan. Ett exempel där osmos används är vid avsaltning av vatten. Reningsgraden är hög och vattnet som erhålls som slutprodukt kan föras direkt till recipient. Dock är kvävehalten i koncentratet låg och det pågår utvecklingsarbete för att förbättra detta. En åtgärd som förbättrar slutprodukternas kvalitet är att utföra processen i flera steg, för både ultrafiltreringen och den omvända osmosen. På sätt recirkuleras en del av koncentratet för att uppnå högre koncentrationer i flytgödslet (Aarsrud et al., 2010). Figur 13 - Översikt av naturlig osmos och omvänd osmos (WaterTech, u.d.) Indunstning I anläggningar som producerar värme eller kraftvärme av biogas uppstår ofta värmeförluster, vilket även leder till sämre lönsamhet. Ett sätt att åtgärda detta är att använda denna spillvärme till indunstning av biogödseln som producerats. Detta kan i sin tur förbättra lönsamheten hos biogödseln, då indunstning innebär att vattenmängden i biogödseln minskar och den därmed blir mer koncentrerad. I fall då biogasen används som fordonsgas istället för 24

25 till el- och värmeproduktion kan indunstningen drivas med el istället för spillvärme, då målsättningen då ofta är att producera så mycket gas som möjligt (Tamm et al., 2017). Indunstning är en energikrävande process. Om temperaturen i värmetillförseln för indunstning inte är tillräckligt hög krävs istället tryckförändring, vilket kräver energi i form av arbete. I Norden är det vanligast att driva indunstningen med el, eftersom biogasen här oftast används som fordonsgas och det inte finns spillvärme att tillgå. Denna teknik kallas Mechanical Vapor Recompression (MVR) och går ut på att värmeväxling och resulterande förångning av vätska i biogödseln möjliggörs med hjälp av ökat tryck (Tamm et al., 2017). Figur 14 visar en typisk MVR-indunstare. MVR-tekniken går att tillämpas på de flesta indunstare som drivs med ånga eller hetvatten. I andra länder, som Tyskland, är det dock vanligare med värmedrivna indunstningsprocesser som inte inkluderar MVR. Av dessa finns det även olika alternativ, där vissa tekniker drivs med en extern värmeväxlare och vissa med en inbyggd värmeväxlare. En extern värmeväxlare är placerad utanför resten av indunstningsutrustningen. Då värms biogödseln först upp i värmeväxlaren innan den sedan tillförs ett separeringskärl där vätska och gas skiljs ut. Med inbyggd värmeväxlare värms biogödseln i vertikala rör av omgivande ånga, vilket gör att vätska dunstar bort från biogödseln. Det som har visat sig lämpligt för biogödsel, och oftast används i Norden, är en så kallad fallfilmsindunstare, med inbyggd värmeväxlare. Energibehovet för en sådan utrustning är lågt, vilket är fördelaktigt för en process som saknar stora mängder spillvärme, men tekniken är komplicerad och kräver kunnig personal (Tamm et al., 2017). Figur 14 - MVR-indunstare hos företaget EPCON (EPCON, 2016) 25

26 Innan rötresten kan indunstas behöver den förbehandlas. Detta är bland annat viktigt för att effektivisera värmeövergången. I denna behandling ingår ofta fasseparering med siktar samt centrifugering för att minska partikelstorleken. För att hindra att kväve dunstar bort i form av ammoniak vid indunstning, tillsätts även ofta någon form av syra. Vanliga syror som används är svavelsyra eller salpetersyra. Ett alternativ till detta är att tvätta ångorna med syra, vilket dock är dyrare. I de anläggningar som finns i Norden används bland annat skruvpress, centrifugering med polymeranvändning och filter innan indunstning (Tamm et al., 2017). Vid indunstning kan beläggningar på olika ytor av utrustningen uppkomma. Dessa beläggningar fungerar isolerande i värmeväxlaren och minskar därmed värmeöverföringen och därmed effektiviteten. Därför är det viktigt att utforma ett tvättsystem av dessa belagda ytor så att det hålls rena. Speciellt för fallfilmsindustare är rengöring av stor vikt. Dessa aspekter bör tas hänsyn till redan vid installation av utrustningen (Tamm et al., 2017) Förbehandling En metod för att höja näringshalten är att förbehandla substratet. I en studie om förbehandlingstekniker som kan öka biogödselns näringskoncentration analyserades ett antal anläggningar som använder sig av olika tekniker och leverantörer. Ett exempel är en biogasanläggning tillhörande Sydskånes avfallsaktiebolag (SYSAV) i Malmö, där matavfall förbehandlas med en skruvpress. I denna anläggning matas avfallet mot fräsvalsar med ritsar, vilket sönderdelar avfallet något. Detta förs sedan vidare genom en valskross som krossar större bitar, exempelvis stenar, i avfallet. Nästa steg är spädning med vätska följt av själva skruvpressen, som separerar avfallet i en slurryfraktion och en rejektfraktion. Slurryfraktionen har då en TS-halt på 18 procent. Några problem som identifierats hos denna typ av teknik är att fräsvalsarnas lager håller relativt dåligt, att mängden plast täcker igen skruvpressens hål och tidsåtgången för att rengöra skruvpressen. Det har undersökts huruvida dubbel skruvpress kan förbättra näringsinnehållet i slurryn. Denna teknik innebär att rejektet från skruvpressen körs igenom utrustningen ännu ett varv. Detta har visat sig minska mängden rejekt med 46 procent och öka näringshalten av kväve, fosfor och kalium i slurryn, i och med att vätskehalten minskat (Tamm et al., 2014). En annan anläggning använder sig av en hydraulisk press. En variant på en sådan press är en OREX-press och i denna pressas avfallet ihop med hjälp av en kolv inuti en kammare vid mycket högt tryck. Detta gör så att den organiska fraktionen kan pressas genom små hål som finns i kammarens väggar. I denna process tillsätts ingen vätska, vilket gör så att både slurry och rejekt har en relativt hög torrhalt. Slurryns TS-halt är omkring 25 procent, och om biogasproduktionen sker med våtrötning måste slurryn därför blandas med vätska, vilken kan fås från avvattning av rötresten. Om torrötning med liggande pluggflödesreaktor tillämpas behöver ingen vätsketillförsel ske. Drifterfarenheter av denna teknik visar på att pressen är relativt problemfri. Det som kan orsaka kortare stopp är föremål som är för stora för pressen, men normalt sett leder inte detta till några skador. Störningar och stopp sker oftare i kringutrustningen (Tamm et al., 2014). Figur 15 nedan visar hur pressen ser ut. 26

27 Figur 15 - OREX-press (Biogasworld, u.d.) Vidare finns det en anläggning som använder sig av en pulper följt av en hydrocyklon. Denna teknik kallas hydromekanisk behandling och levereras av företaget BTA. En pulper löser upp organiskt innehåll i olika material genom kraftig omrörning tillsammans med tillsats av spädvätska. I denna process blandas först avfallet med vätska från senare processteg för att sedan matas in i pulpern, där en skruv gör så att förpackningar rivs upp och det organiska materialet blandas till en slurry. Efter detta skiljs tyngre föroreningar och oönskade föremål ut från slurryn med hjälp av silgaller och skruvfilter. För att avlägsna ytterligare oönskat material förs substratet vidare till en hydrocyklon, se Figur 16. Efter detta har slurryn en TShalt på sex till tio procent. Denna slurry kan antingen avvattnas eller tillföras rötkammaren som den är, och rötresten avvattnas i en dekantercentrifug. Processvätskan från detta steg återvinns i processens tidigare steg. Enligt tidigare drifterfarenhet har inga större problem uppstått i processen (Tamm et al., 2014). 27

28 Figur 16 - Principskiss för hydrocyklon (Michaud, 2015) Ett annat exempel är det tyska företaget Börger som levererar en skruvpressanläggning med namnet Bioselect, se Figur 17. I denna anläggning förbehandlas matavfall, vilket inledningsvis tillförs processen med en TS-halt på ungefär 30 procent. För att bli pumpbart måste matavfallet blandas med vatten, vilket sker i en pulper från Cellwood Machinery AB. Efter denna förs det utspädda matavfallet vidare till en separator, där rejekt med 70 procents TS-halt avlägsnas och en slurry med hög vätskehalt (6 procent TS) förs vidare till skruvpressen. Efter förbehandlingen innehåller slurryn endast 0,01 procent plast, glas och metall, och mindre än fem procent av det organiska materialet har gått förlorat. I Bioselecten avskiljs vätskan från slurryn, och återförs till pulpern för att ta vara på så mycket näringsämnen som möjligt. Substratet lämnar Bioselecten med en TS-halt på 15 procent och är därefter redo för rötning. Denna process sägs öka halten näringsämnen med 150 procent och har en kapacitet på sex ton/h (Persson et al., 2012). Drifterfarenheten hittills är att vissa problem relaterade till material, läckage och hållbarhet har uppstått men att dessa nu har åtgärdats eller är på väg att åtgärdas med hjälp av optimering och materialbyten (Tamm et al., 2014). 28

29 Figur 17 - Bioselect (Börger, u.d.) Vidare finns en förbehandlingsanläggning med namnet BioSep, tillverkad av det norska företaget Norsk Biogass A/S. I denna matas exempelvis grovkrossat och metallfritt matavfall med en skruvtransportör. Förpackningsmaterial och andra rejektfraktioner avskiljs från substratet med hjälp av centrifug. Fördelen med denna teknik sägs vara att den kan behandla de flesta typer av matavfall oavsett förpackning (Persson et al., 2012). I vissa anläggningar kopplas flera BioSep-enheter ihop efter varandra (Tamm et al., 2014). Vidare minskar en BioSep-anläggning mängden rejekt, från 25 procent till omkring 7 procent. Andelen organiskt material i rejektet uppges vara maximalt 3 procent (Persson et al., 2012). Erfarenheter från en referensanläggning visar att underhållsarbete blev betydligt större än väntat. Det finns många störningsmoment som påverkar processen, men själva BioSepanläggningen sägs fungera relativt bra (Tamm et al., 2014). Ytterligare ett alternativ är en hammarkvarn. Ett exempel på en sådan visas i Figur 18 nedan. Här sker sönderdelning och separering i ett enda steg. I denna utrustning sönderdelas materialet inne i en trumma, där en roterande axel med hammare åstadkommer sönderdelningen. Efter hammarkvarnen avvattnas slurryn med en skruvpress, och vätskan återförs sedan till trumman. TS-halten i slurryn är 12 till 17 procent. I och med att processen innehåller så få komponenter och är relativt enkel har inga större driftproblem uppstått. Värt att ha i åtanke är att exempelvis metall och glas i avfallet bör undvikas för att slippa ökade underhållskostnader. Avfall som innehåller stora andelar glas och sand bör även undvikas på grund av att dessa ämnen lätt hamnar i slurryn (Tamm et al., 2014). 29

30 Figur 18 - Wackerbauers hammarkvarn (INECS, u.d.) Det finns även en förbehandlingsteknik kallad TurboSeparator, levererad av företaget Atritor. Denna utrustning separerar matavfall ur förpackningar med hjälp av centrifugalkraft, luftflöde och mekanisk inverkan. Den är utformad som en behållare med en roterande axel som är försedd med paddlar. Den kan både sönderdela matavfall och separera det från en mängd förpackningar. Processen kräver även tillsats av vatten, där processvatten ofta används. TS-halten efter TurboSeparatorn är 15 procent. Enligt erfarenhet från driften är det fördelaktigt att installera en magnetavskiljare för metall innan separatorn, samt att känna till typen av avfall som kommer användas så att maskinen kan ställas in utefter detta (Tamm et al., 2014). Vid jämförelse av de olika förbehandlingsteknikerna kan bland annat näringsinnehåll, förmåga att avlägsna oönskade ämnen, begränsningar gällande avfallstyper samt ekonomiska aspekter analyseras. Enligt en jämförelse som gjorts har dubbel skruvpress det högsta näringsvärdet i slurryn, medan OREX-pressen har det lägsta. Det ska dock beaktas att ingående materials näringsinnehåll påverkar detta resultat. Gällande begränsningar med avseende på avfallstyper presenteras olika materials påverkan på olika tekniker i Tabell 1 nedan. I denna betyder grönt att materialet är oproblematiskt, gult betyder att materialet kan vara problematiskt vid större mängder och rött betyder att materialet normalt är problematiskt. Om slurryn är strukturfattig innebär det att den innehåller till exempel mindre glasbitar eller grus (Tamm et al., 2014). 30

31 Tabell 1- Begränsningar med avseende på avfallstyper (Tamm et al., 2014) Glasförpackningar Metallförpackningar Strukturfattigt Stenar Skruvpress.... OREX-press.... Pulper.... BioSep.... TM75, Turbo- Separator.... Av detta kan slutsatsen dras att val av teknik bygger mycket på vad för typ av avfall som kommer att hanteras, samt vilken typ av förbehandling (exempelvis magnetband för metallavskiljning) avfallet genomgått innan utrustningen Polymerer Nuvarande svenska certifieringssystem för biogödsel godkänner, som tidigare nämnt, inte polymeranvändning i avvattning efter rötningsprocessen. Dock är det tillåtet att använda polymerer för att bättre separera vätske- och fast fas i förbehandlingen innan rötkammaren. Restriktionerna som gäller är att max 0,5 kg polymer per m 3 substrat får tillföras. Dessutom måste anläggningen redovisa månadsanvändningen av polymer varje år (Ljung et al., 2012). Vid en fallstudie jämfördes avskiljningsgraden hos en centrifug som behandlade rötrest med polymerer och en som behandlade rötrest utan. Vid tillsats av polymer var avskiljningsgraden 98 procent, och utan polymer var den 70 procent (Dahlberg, 2010) Rening av rejektvatten Ifall biogödseln avvattnas men det saknas teknik för att utvinna ytterligare näringsämnen ur rejektvattnet är ett alternativ att endast rena vattnet. Genom en så kallad anammox (anaerobic ammonium oxidation) kan inkommande ammoniumkväve omvandlas till kvävgas. Processen används i reningsverk. Slutprodukterna blir vatten, som dock fortfarande behöver renas i reningsverk, samt ett bioslam som kan återföras till rötkammaren. Företaget Purac levererar en anläggning för rening med anammox, vilken marknadsförs under namnet DeAmmon. Hittills finns inga storskaliga biogasanläggningar som rapporterat om erfarenheter kring anammoxtekniken. Den bedöms dock vara energisnål och i Tyskland pågår utvecklingsarbete kring denna process (Aarsrud et al., 2010). 31

32 3.1.2 Torrötning Torrötning är en ny teknik där det i många avseenden saknas erfarenhet och kunskap. Flera projekt pågår dock eller har nyligen färdigställts, bland annat i Sverige. Forskaren Sandra Carlos Pinedo har varit delaktig i utformandet av Forsbacka Biogasanläggning i Gävle och menar att det finns stor potential hos rötresten som bildas vid torrötning. Biogödseln från denna typ av rötning ska enligt Pinedo vara säkrare och mycket renare jämfört med biogödseln från våtrötning. Vidare menar en annan delaktig forskare, Zhao Wang, att transport av biogödsel till jordbruk kommer förenklas avsevärt i jämförelse med transport av den mycket tyngre, oavvattnade biogödseln från våtrötning (Bioenergi, 2017). Enligt forskaren Roozbeh Feiz på Linköpings universitet kräver substrat för torrötning mindre förbehandling och dessutom är biogasprocessen mer robust än vid våtrötning. Samtidigt hävdar han att utbytet av biogas är ungefär samma som vid våtrötning. Dock påpekar han också att det finns stora osäkerheter och många parametrar att ta hänsyn till vid val av rötningsteknik (Svenselius, 2017). Praktiska erfarenheter av torrötning hittas nedan i kapitel Jämförelse av rötresthantering Flertalet studier visar att det kan bli svårt att få ekonomisk lönsamhet i avvattnad biogödsel, trots den låga koncentrationen av näringsämnen i oavvattnad biogödsel och de därmed stora volymerna att hantera. Vissa studier antyder att det enda som gör avvattning ekonomiskt försvarbart är ifall transportkostnaderna för oavvattnad biogödsel är alldeles för höga (Dahlberg, 2010). Detta sker i sin tur oftast bara då transportsträckan är längre än 40 kilometer (Persson et al., 2012), vilket sällan är fallet på Åland. Vidare kräver många av de enklare avvattningsmetoderna att polymerer tillsätts för att få optimalt resultat, vilket ej tillåts av dagens svenska certifieringssystem (SPCR 120, se kapitel 3.1.4). För att få så stor kundacceptans och konkurrenskraft som möjligt kan certifiering vara nödvändigt, vilket ställer krav på eventuell avvattningsteknik. Ytterligare ett argument för oavvattnad biogödsel är att detta sägs vara enklare att utnyttja i jordbruket än avvattnat, samt att största mängden kväve når jordbruksmark. Å andra sidan verkar oavvattnad biogödsel i flera fall bidra till mer övergödning och försurning än avvattnade varianter, eftersom mer kväve som tidigare nämnt tillförs jordbruk men då även läcker ut från jordbruksmarken. Det som påverkar försurningspotentialen är bland annat hur mycket ammonium som når åkermark, elkonsumtion och läckage av ammoniak vid lagring och spridning. Även övergödning påverkas av bland annat ammoniakläckage och elkonsumtion. Detta eftersom elkonsumtion antas ge en ökning i elproduktionen som i sin tur orsakar utsläpp som bidrar till övergödning och försurning. (Aarsrud et al., 2010). Här är det en avvägningsfråga för beslutsfattare, då miljömässiga och ekonomiska aspekter måste vägas mot varandra. Dessutom råder problemet med för hårt packade åkerjordar till följd av för tungt lastad utrustning för spridning av oavvattnad biogödsel. Avvattnad biogödsel är även enklare att lagra än oavvattnad. Polymerer är 32

33 fortfarande tillåtna i förbehandlingen, varför avvattning innan rötningsprocessen kan vara av intresse. Det finns fler andra aspekter att diskutera gällande vilken teknik som är mest lämplig. Exempelvis sägs det vara enklare för jordbrukare att hantera och sprida oavvattnad biogödsel jämfört med avvattnad, vilket i likhet med tidigare resultat talar för att inte avvattna biogödseln (Aarsrud et al., 2010). Med avvattning går det dock att producera högvärdig biogödsel på liknande sätt som mineralgödsel genom att kombinera ihop de olika separerade näringsämnena till en biogödsel med specifika sammansättningar som efterfrågas hos kunden. Den fasta fraktionen kan även blandas med organiska material som till exempel blodmjöl eller med mineralgödsel för att få en sammansättning som motsvarar växternas behov. Denna blandning kan sedan pelleteras för att förenkla lagring och användning. Studier visar även att den fasta fraktionen från separering passar bra att blandas med kaliumklorid eller kaliumammoniumsulfat för att användas som jordförbättringsmedel på fruktodlingar. Den flytande fraktionen kan med fördel blandas med kaliumnitrat, ammoniumnitrat, mineralkväve och svavel. Denna blandning passar bra för odling i växthus (Nilsson, 2017). En kombination av biofraktioner och konventionella kan ses som bättre än att endast använda konventionella gödselmedel. Det finns ett flertal utredningar gällande om biogödsel bör avvattnas eller inte. Ett exempel är en undersökning över den mest lämpliga hanteringen av rötrest för två olika fall; en befintlig anläggning i Borås och en planerad anläggning i Göteborg. De tekniker som jämfördes var avvattning i kombination med antingen DeAmmon, SBR, luftstripper, ångstripper eller membrananläggning, samt ett alternativ när biogödseln inte avvattnas alls. Resultatet visade att det ur klimatsynpunkt var bäst att låta biogödseln vara oavvattnad, på båda anläggningar. Detta berodde på att avvattningsteknikerna krävde förhöjd elkonsumtion samt att den oavvattnade biogödseln bidrog till att den största mängden kväve når odlingsmark. I och med att framställning av kvävegödsel är en mycket energikrävande process, innebar detta alternativ att stora mängder energi kunde sparas. Även transporter beaktades i beräkningarna, men trots att oavvattnad biogödsel krävde mycket större energimängd i denna aspekt var avvattningsalternativen mer energikrävande totalt sett (Aarsrud et al., 2010). Även gällande ekonomi var det mest lönsamt för den planerade anläggningen att välja oavvattnad biogödsel. För den befintliga anläggningen visade resultatet att det mest lönsamma var att fortsätta med befintlig SBR-avvattningsteknik. Dock bör det vid planering av nya anläggningar tas hänsyn till kapitalkostnad hos denna teknik. Vidare beror resultatet på många andra parametrar, som transportsträckor samt ifall rejektvattnet behöver skickas till avloppsrening (gäller för alla tekniker förutom membran). Gällande försurnings- och övergödningspotential visade sig DeAmmon vara det bästa alternativet för den planerade anläggningen, och SBR alternativt någon av strippermetoderna det bästa för den befintliga anläggningen. Även övergödning och försurning berodde på elkonsumtion men även på läckage vid lagring och spridning (Aarsrud et al., 2010). 33

34 I Tabell 2 nedan presenteras investerings- och driftskostnader samt kostnader för insatsvaror för några vanliga avvattningstekniker. Datan har inhämtats från olika källor och enheterna skiljer sig därför åt hos olika tekniker. I en del av den studerade litteraturen presenteras till exempel totala driftskostnader medan annan litteratur endast redovisar elförbrukning. Detta skiljs därför åt i tabellen nedan, där vissa tekniker endast har elkostnader som presenterade driftskostnader. Vidare är tabellen uppdelad i två delar, där den övre delen presenterar tekniker för enklare avvattning, förbehandling samt indunstning, det vill säga tekniker för rötrest- eller substratbehandling. Dessa teknikers kostnader har hämtats från befintliga anläggningar med olika kapactiet. Samtliga anläggningar är relativt storskaliga, vilket bör beaktas då priserna studeras. Priserna för press och centrifug har inhämtats direkt från en leverantörs hemsida, men kapacitet framgår ej. Tabellens nedre del presenterar tekniker för behandling av rejektvatten. Vid beräkning av elkostnaderna har det utgåtts från ett elpris på 12 cent/kwh. Dessa kostnader har inhämtats från två storskaliga anläggningar med en kapacitet på till ton/år. I och med att många av dessa siffror är inhämtade från tidigare fältstudier vid befintliga anläggningar, stämmer dessa möjligtvis inte på Åland. Vidare tillkommer ofta kostnader för exempelvis reservdelar och underhåll, vilket inte redovisas i tabellen nedan. 34

35 Tabell 2 - Kostnader för olika avvattningstekniker Teknik Investeringskostnad Driftskostnad Kapacitet på anläggning Behandling av (Tamm et al., rötrest och substrat 2014) Bioselect ,05 /m 3 6 ton/h (Persson et al., 2012) BioSep Elkostnad: 1,55 /ton ton/år BTA-process* Elkostnad: 3,93 /ton ton/år Centrifug (Huber Elkostnad: 0,19 /ton - Technology, u.d.) (Dahlberg, 2010) Indunstning** Total driftskostnad: ton/år (Tamm et al., 2017) 10,6 /ton OREX-press*** Elkostnad: 0,84 /ton ton/år Press (Huber Technology, u.d.) 0,083 /ton (Tamm et al., 2014) TurboSeparator /st ton/år (2 st enheter används) Wackerbauers TM Elkostnad: 0,73 /ton ton/år Behandling av (Aarsrud rejektvatten et al., 2010) Teknik Investeringskostnad Driftskostnad Insatsvaror Ammoniumstripping, luft Ammoniumstripping, ånga DeAmmon Membran SBR Struvit 21 /m 3 ingående rejektvatten 27 /m 3 ingående rejektvatten 23 /m 3 ingående rejektvatten 21 /m 3 ingående rejektvatten 24 /m 3 ingående rejektvatten 0,71 /m 3 ingående rejektvatten 0,85 /m 3 ingående rejektvatten 0,92 /m 3 ingående rejektvatten 1 /m 3 ingående rejektvatten 0,41 /m 3 ingående rejektvatten Lut: 290 /ton Svavelsyra: 390 /ton Lut: 290 /ton Ånga: 37 /MWh Svavelsyra: 390 /ton Polymer: 3 /kg Skumdämpare: 3,5 /kg Magnesiumhydroxid (100 %): 340 /ton * I priset ingår grovkross, pulpers och hydrocyklon 35

36 ** Priserna grundar sig på ett elpris på 1 kr/kwh och värmepris på 0,4 kr/kwh, samt en kapacitet av ton biogödsel/år *** I priset ingår även bufferttank, högtryckspress, magnetavskiljare, transportband och slurrypump Förutom intäkter från försäljning av biogödsel ger även vissa tekniker intäkter för försäljning av biprodukter som framställts vid biogödselförädlingen. Dessa produkter är ammoniumsulfat ((NH4)2SO4) från ammoniumstripping med luft, ammoniak (NH3) från ammoniumstripping med ånga samt kväve (N) och fosfor (P) i koncentrat från membrananläggningen. Priser för dessa presenteras nedan (Aarsrud et al., 2010). (NH4)2SO4: 0,24 /kg NH3: 0,64 /kg N i koncentrat: 0,58 /kg P i koncentrat: 1,5 /kg Certifiering Sverige För att kunna konkurrera med konventionella gödselmedel krävs det att biogödseln certifieras. Det finns idag ett certifieringssystem i Sverige som heter Certifierad återvinning av biogödsel, SPCR 120. I och med detta säkras kvaliteten på biogödseln. Verksamheten kontrolleras av en extern revisor för att säkerställa att kraven uppfylls. Stämpeln för denna certifiering visas i Figur 19 nedan. Certifieringen SPCR 120 berör hela produktionskedjan för biogödsel, från de substrat som matas in i biogasanläggningen till färdig produkt. De ingående materialen ska uppfylla vissa krav för att få användas i biogödselproduktion. Materialen måste bland annat vara biologiskt nedbrytbara och källsorterade, samt bestå av livsmedel eller foder (Avfall Sverige, u.d.). Några vanliga felsorteringar i matavfallet, och vars förekomst med fördel bör förebyggas, är trädgårdsavfall, krukväxter, jord, cigarettfimpar, blöjor, kattsand, hundavföring, förpackad mat, plast och clips (Anderzén, 2015). Vissa typer av matavfall, och även material som döda djur (där kommersiellt fångad fisk ingår) och slaktavfall, klassas som så kallade animaliska biprodukter. Dessa måste genomgå en särskild behandling för att få användas vid framställning av biogödsel. Detta måste även göras enligt EU:s regler för omhändertagande av animaliska biprodukter. I behandlingen hettas de animaliska biprodukterna upp så att eventuella smittor dör. Exakt hur behandlingen utförs beror på vilken grad av smittorisk avfallet har klassificerats med samt nationella regler för hygienisering av matavfall. Undantag kan dock göras för anläggningar som mottar avfall från ett mindre antal verksamheter och där biogödseln kommer att användas på samma gårdar som lämnat in sin gödsel. Vidare finns även restriktioner gällande metallhalt och smittämnen 36

37 som förekommer i biogödseln. Slutligen reglerar certifieringen vilka tillsatsämnen som får användas i biogödseln, och i hur stor mängd (Avfall Sverige, u.d.). Figur 19 - Stämpeln för SPCR 120 (Biogödsel, u.d.) Biogödsel som är certifierade med SPCR 120 ska ha en innehållsdeklaration som bland annat redovisar växtnäringsinnehåll, produktionsanläggning och vem som är produktionsansvarig. Vidare ska ingående substrat samt tillsatsämnen presenteras i vikts- eller volymprocent. Även anvisningar för användning av biogödseln ska stå med, samt en deklaration att krav på tungmetaller, smittämnen och föroreningar uppfylls. Slutligen ska även datum presenteras då de tidigare punkterna senast reviderats (Avfall Sverige, u.d.). Certifieringen SPCR 120 har fått stort förtroende och acceptans hos lantbrukare i Sverige och detta fortsätter att öka (Salomon & Wivstad, 2013). Utöver certifiering med SPCR 120 finns även möjlighet att få biogödseln KRAV-märkt, vilket innebär att den är ekologiskt märkt. Denna märkning ställer krav på halten tungmetaller och typen av ingående substrat, samt att produkten är certifierad med SPCR 120 eller uppfyller kraven för detta. Det finns även ytterligare krav, exempelvis att hushållsavfallet som används som substrat kommer från ett slutet insamlingssystem som är godkänt av Jordbruksverket. Ett slutet insamlingssystem innebär bland annat att avfallet går att spåra samt att kontroller görs längs hela insamlingskedjan. Vidare krävs det att slaktavfallet kommer från djur som ej genetiskt modifierade eller har fått GMO-foder som kan innehålla grobart material. Djuren får inte heller vara uppfödda i bur. Biogödsel som innehåller slaktavfall får inte spridas på gröda, men det är tillåtet att sprida den före sådd eller ytmylla den i vallodling med hjälp av en släpskoramp. Om delar av substratet kommer från ekologisk produktion, exempelvis ekologisk stallgödsel och växtmaterial, behöver biogödseln inte KRAV-märkas för att få användas i ekologisk odling. Då räcker det med att biogasanläggningen blir tillåtetbedömd. Om allt substrat är ekologiskt behövs ingen sådan kontroll heller. I Sverige tillåtetbedöms en anläggning av ett certifieringsbolag, och bedömningen görs vart tredje år (Biogödsel, 2014). Vid ett samtal med affärsutvecklare för biogödsel på företaget Gasums biogasanläggning i Örebro framkom det att det är av stor betydelse om biogödseln är ekologiskt certifierad eller inte. Enligt honom värderas biogödsel högre hos ekologiska jordbruk, medan konventionella jordbruk jämför det med konstgödsel. Gasums biogasanläggning har därför certifierat sin biogödsel som ekologisk. På grund av höga investeringskostnader för mer avancerade 37

38 avvattningstekniker används för närvarande endast skruvpress som avvattningsteknik på anläggningen. Han tillägger dock att en förändring är på gång, och att biogödsel är på väg att öka i värde även i det konventionella jordbruket, speciellt jordbruk utan djurhållning (Hult, 2018). Även andra studier visar på att ekologiska jordbruk har en relativt hög betalningsvilja jämfört med konventionella, på grund av det begränsade utbudet av ekologiska gödselmedel (Pettersson, 2014). I Sverige har riksdagen beslutat om att andelen ekologisk odling och ekologiska livsmedel i offentlig verksamhet ska öka. Detta gynnar biogödsel, som på många sätt passar bra för ekologisk odling (Avfall Sverige, 2017) EU Inom EU pågår arbete med en ny klassificering kallad End of Waste. Med denna kan biologiskt nedbrytbart material gå från att klassas som avfall till att istället klassas som produkt. Kriterier för End of Waste liknar till stor del SPCR 120 men är i vissa fall mer detaljerade. En annan skillnad är att substraten beskrivs med EU:s gemensamma avfallskoder. Vidare godkänner End of Waste vissa typer avfall som inte godkänns av SPCR 120. Med End of Waste-klassificering kan biogödsel handlas med på hela EU:s marknad, och det ger en stämpel på att biogasanläggningens rötrest är en produkt istället för ett avfall, vilket underlättar i dokumentation och pappersarbete. Då kraven oftast är strängare inom SPCR 120 tros det vara klokast att fortsätta hålla sig till dessa för att inte tappa förtroende. Om SPCR 120 skulle börja innefatta alla kriterier som ingår i End of Waste kan detta troligtvis underlätta för många anläggningar, då biogödseln genom samma system erhåller både kvalitetssäkring och produktstatus (Ljung et al., 2012). I Sverige har dock ännu inte End of Waste tillämpats i någon större utsträckning (Naturvårdsverket, 2018). Inom EU finns en befintlig ekologisk certifiering som kallas Europalövet, se Figur 20 nedan. Denna märkning är obligatorisk för ekologiska livsmedel som producerats inom EU men frivillig för övriga ekologiska produkter. Ett krav som ställs ifall märkningen används är att platsen där de jordbruksrelaterade råvarorna producerats ska anges (Ålands landskapsregering, 2018). Figur 20 - Europalövet (Europeiska kommissionen, 2018) 38

39 Finland I Finland finns ingen certifiering som gäller specifikt för biogödsel. För kvalitetssäkring måste istället en ansökningsprocess göras, där biogödseln kontrolleras utefter bland annat nitratdirektivet. Denna ansökning hanteras av Evira, Finlands livsmedelssäkerhetsverk. På Åland utfärdar Ålands Landskapsregering ekologisk certifiering för biogödsel. Detta har tidigare gjorts för rötresten från ÅCA:s biogasanläggning. En ekologisk märkning som kan fås är märkningen Luomu, på svenska kallad Solmärket, som illustreras i Figur 21 nedan. Detta är en frivillig, finsk märkning som ägs av Jord- och skogsbruksministeriet. En produkt med denna märkning kan övervakas av Ålands Landskapsregering. Förpackningar och följedokument för ekologiska produkter som producerats i Finland måste ha ett kodnummer som hör till den kontrollerande myndigheten. I Ålands fall är detta nummer FI-EKO-401 (Evira, 2018). I Eviras anvisning över allmänna villkor vid ekologisk växtproduktion framgår det att alternativa gödselmedel (som biogödsel) endast får användas i de fall där odling av baljväxter och användning av ekologiskt producerad stallgödsel eller organiskt material inte kan täcka näringsbehovet. Vidare listas dock rötrest från biogasanläggningar som ett tillåtet kompletteringsgödselmedel. Likt i Sverige får inte avloppsslam användas. Vidare får rötresten inte innehålla animaliska biprodukter från industrijordbruk, och processerna måste överensstämma med en EU-förordning gällande hälsobestämmelser för animaliska biprodukter. Biogödsel får heller inte appliceras på grödans ätliga delar. Därmed omöjliggörs oavvattnad spridning under växtsäsong (Evira, 2018). Figur 21 - Finsk ekologisk märkning (Evira, 2016) Det finns vissa restriktioner gällande ämnen som används i biogasprocesser och vid separering av rötrest. För ekologisk märkning får ämnena bara förekomma i liten mängd som inte inverkar på produktens typnamn. Några exempel på sådana ämnen är glycerin och glycerol som används i biogasprocesser, organiska mineralsyror vid stripping, polymerer och biopolymerer för separering av stallgödsel, svavelsyra som används för behandling av slam för att förhindra ammoniakemission och flytande lut som används för att höja rötslammets ph för att döda salmonellabakterier (Evira, 2018). Vidare gäller att rötresten måste vara 39

40 hygieniserad. I biogödselns varudeklaration ska följande uppgifter anges (Ålands landskapsregering, 2018): Totalkväve (N) Vattenlösligt kväve Totalfosfor (P) Vattenlöslig fosfor Totalkalium (K) ph Ledningsförmåga Vattenhalt Organiskt ämne Halter av skadliga metaller Råvaror Kvalitetssäkring av avfall - information och kommunikation Att arbeta aktivt för att uppnå tillräcklig kvalitet på biogödseln redan från början av produktionskedjan lönar sig. Detta innebär att kommuner och myndigheter bör satsa på att informera om källsortering samt utarbeta en tydlig plan för hur felsortering ska upptäckas, åtgärdas och förebyggas. Gällande upptäckandet av felsorterat material bör visuella kontroller vid kärltömning göras, detta är även ett av kraven för att anläggningen för biogödsel ska certifieras enligt SPCR 120. Vidare krävs det att rutinmässiga kvalitetskontroller och plockanalyser genomförs hos avfallet. Gällande åtgärder rekommenderas det att inledningsvis informera kunden om detta, samt erbjuda hjälp i form av upplysningar kring hur sortering bör ske. Detta kan göras med brev eller mail. Om förbättring ej sker bör en varning skickas ut, följt av en avgift eller dyrare abonnemang om förbättringen fortfarande uteblir (Anderzén, 2015). Det har visat sig fördelaktigt att sprida övrig information om källsortering via personlig kontakt eller telefonsamtal, hellre än skriftligt. Vidare är det bra att vara tydlig med varför källsortering är viktigt. Detta innebär att privatpersoner, via olika kampanjer, bör upplysas om de fördelar som källsortering innebär. Här finns det en uppsjö av argument att använda. Idag är det till exempel få som rynkar på näsan åt begrepp som förnybar energi, minskad övergödning och ekologisk gödsel. Att kontinuerligt informera kunderna om avfallshantering och sopsortering är också ett av kraven för att få certifiera biogödseln som produceras. Vidare är det ett krav att dokumentera sin verksamhet så att denna på ett tydligt sätt kan redovisas för revisorer samt användas för att åtgärda problem som uppstått i verksamheten (Anderzén, 2015) Kommunikation och marknadsföring Tidigare utredningar som gjorts visar på vikten av ett nära samarbete med försäljare, myndigheter och företag som är bekanta med tekniken. Det lönar sig även att utreda specifika 40

41 behov hos kunden för att på så sätt kunna specialanpassa biogödseln utefter det. Att pelletera gödseln förenklar förvaring och hantering för många lantbrukare. Vidare är det bra att utföra småskaliga odlingsförsök med biogödsel, för att kunna visa på dess inverkan på växter. I marknadsföring behöver eventuella miljö- och klimatnyttor understrykas, om sådana finns (Nilsson, 2017). Exempel på kunder är lantbrukare, offentlig sektor och privatpersoner. De två sistnämnda har ofta högre betalningsförmåga eller -vilja, men även lantbrukare som riktar in sig på specialgrödor och ekologisk produktion har visat sig ha relativt stor betalningsvilja. Ett exempel på ett företag som säljer separerat biogödsel till privatpersoner är det amerikanska företaget DVO. Företagets produkt går under namnet Magic Dirt och säljs på Walmart. Ett annat exempel är ett italienskt företag som säljer pelleterad nöt- och fjäderfägödsel under namnet Real Shit (Nilsson, 2017). Båda företag marknadsför sina produkter på ett bra sätt på sina hemsidor, varifrån inspiration kan hämtas för framtida åländsk biogödsel. Bilder av produkterna hittas nedan, i Figur 22. Figur 22 - Biogödseln Magic Dirt (Magic Dirt, u.d.) och den pelleterade stallgödseln Real Shit (RealShit, u.d.) Utan avsättning för biogödsel är det svårt att göra en biogasanläggning hållbar. För att sprida kunskap och förbättra kundernas uppfattning om biogödsel kan till exempel insändare till tidningar göras, samt reportage (Biogas Syd, 2015). Det bör även genomföras träffar med lantbrukare och rådgivare, där viktig information tas upp. Träffarna arrangeras av biogödselproducenten och tar upp ämnen som certifiering, kvalitet och pris på biogödseln, presentation av odlingsförsök samt information om var biogödsel kan köpas och hur det har värderats (Pettersson, 2014). Från både tidigare studier och samtal med åländska lantbrukare framkommer det att specifik information om biogödselns egenskaper är mycket viktig. Denna information inkluderar kvantitet av biogödsel, växtnäringsinnehåll, vilken typ av odling som är lämplig för biogödsel 41

42 och pris. Detta kan förslagsvis presenteras på biogödselproducentens hemsida eller skickas ut som blankett. Det kan även vara bra att hänvisa till hemsidan där mycket nyttig information samt möjlighet att beräkna lönsamhet för biogödsel finns tillgänglig. Att ta fram ett produktblad för biogödseln är också en bra taktik, detta kan göras i samarbete med ett företag som arbetar med försäljning. Vid värdering och marknadsföring av biogödsel är det viktigt att inte glömma bort värdet hos de jordförbättrande egenskaperna som biogödsel har, utöver näringsämnen. Ytterligare tre nyckelord som bör användas och fokuseras på vid marknadsföring är resurshushållning, kretslopp och klimatnytta (Pettersson, 2014). Som jordbrukare rekommenderas det att man skriver avtal med anläggningen som producerar biogödsel, för att få tryggad tillgång. Till exempel kan avtal för en period på tre till fem år skrivas och i detta ingår mängd biogödsel samt tidpunkt för leverans. Fördelen med avtal är att vara garanterad tillgång till biogödsel, även vid perioder då efterfrågan är som störst och tillgången inte räcker till åt alla (Certifierad återvinning, u.d.) Exempelanläggningar Härnösand biogas I Härnösand finns en av Sveriges få biogasanläggningar som torrötar matavfall. Biogasen uppgraderas sedan med membranteknik till fordonsgas som beräknas ersätta drygt liter diesel per år. Membrantekniken har enligt platschefen på anläggningen fungerat mycket bra. Ur processen produceras även biogödsel (Jacobsson, 2018). Den viktigaste informationen om anläggningen finns presenterad i Tabell 3 nedan. Innan rötning sker utförs i princip ingen förbehandling, tidigare användes en kross för att biogasprocessen skulle fungera effektivare. Detta har dock i efterhand visat sig vara problematiskt och platschefen rekommenderar att förbehandlingen bör kompletteras med någon form av utrustning som skiljer ut plast och andra material ur substratet. Detta eftersom skruvpress och kross kan förstöras av hårda material i substratet. Den egna processen i Härnösand har kompletterats med en drivarvals för att bättre sortera bort oönskat material, och platschefen rekommenderar även magnetavskiljare som ett alternativ (Jacobsson, 2018). Rötningen sker under mesofila förhållanden i 25 dagar, i en kontinuerlig pluggflödesreaktor. Detta innebär, som namnet antyder, att satserna av avfall går som en plugg genom hela rötningsprocessen i ett kontrollerat flöde. Figur 23 visar hur en pluggflödesreaktor kan se ut. 42

43 Figur 23 - Pluggflödesreaktor (ED Biogas, u.d.) (vänster) och principskiss över pluggflödesreaktor (Fogler, 2005) (höger) Efter detta förs biomassan vidare till en ny kammare där det behandlas i 60 C i tio dagar. Detta fungerar som ett hygieniseringssteg. Efter rötning har rötresten en TS-halt på 12 till 14 procent. Den avvattnas sedan en med skruvpress som separerar rötresten i en fast och en flytande fraktion. Här avlägsnas även resterande plastavfall som funnits i matavfallet. I den fasta fraktionen återfinns de flesta föroreningarna, och denna används i dagsläget som sluttäckning på deponier. Vidare behandling av den fasta fraktionen utreds för närvarande, då denna bland annat skulle kunna renas från synliga föroreningar och blandas med bark för att bli användbar inom flera områden. Den flytande fraktionen har en TS-halt på omkring 10 procent och kan användas som flytande biogödsel. Separeringen sker utan polymer och biogödseln genomgår certifiering (2018). Just nu köper en lantbrukare upp biogödseln som produceras. Även om största delen av fosforn återfinns i den fasta fasen innehåller även den flytande fasen en del fosfor. Den i vätskefasen lösta fosforn överstiger lantbrukarens behov av biogödsel, då fosforhalten blir för hög för jorden om allt sprids. Därför pågår utredningar över flera potentiella kunder. På grund av långa avstånd till jordbruk blir transportkostnaderna höga. Av denna orsak utreds möjligheter att indunsta biogödseln för att minska volymen och därmed transportkostnaden (Jacobsson, 2018). 43

44 Tabell 3 - Fakta om biogasanläggningen i Härnösand Rötningsprocess Torrötning, mesofil Avfall I huvudsak matavfall, ton/år Gasmängd Nm 3 fordonsgas/år Avsättning Fordonsgas och biogödsel Investeringskostnad 4,8 miljoner Investeringsstöd 30 % av investeringen: 1,4 miljoner Gasuppgradering Membranteknik Rötrestbehandling Avvattning med skruvpress, utan polymer Certifiering av biogödsel Inte än men är på gång, beräknas få år 2019 En svårighet har varit felsortering i det avfall som samlas in vilket lett till mycket plast i matavfallet. Det har arbetats hårt för att åtgärda detta och mycket information har skickats ut till kommunens invånare för att få dessa att sortera bättre. Detta har gett resultat och enligt platschefen blir situationen nu bara bättre och bättre. Det gäller, enligt honom, att vara hård och tydlig med vad som gäller för sortering av matavfall. I det stora hela bedömer platschefen erfarenheten av torrötning som bra hittills. Dessutom menar han att en torrötningsanläggning är en billigare investering än en våtrötningsanläggning. Orsaken till detta är att våtrötning kräver mer behandling med tillsats av vatten samt mer utrustning. Torrötning var en helt ny teknik vilket innebar att problem uppkom i början men utöver det har allting fungerat som tänkt. Med bättre förbehandlingsteknik från början tror han att framtida projekt kan bli ännu bättre (Jacobsson, 2018) Gästrike Ekogas AB:s biogasanläggning i Forsbacka I Forsbacka utanför Gävle driver företaget Gästrike Ekogas AB en torrötningsanläggning, likt den i Härnösand. Även i detta fall används biogasen som fordonsgas, vars energi kan användas av bilar som kör mil per år (Sundström, 2016). Vidare produceras även biogödsel som säljs till bönder i närregionen (Ramström, 2018). Mer information om anläggningen hittas i Tabell 4. Rötningsprocessen sker under termofila förhållanden (ungefär 54 C) i upp till 30 dagar. Rötningen sker i en pluggflödesreaktor, vilket är en relativt ny teknik och som enligt anläggningens VD ger ett bättre resultat än tidigare använd teknik. Denna process skiljer sig från många andra anläggningar, där avfall från flera faser av rötningsprocessen blandas (Sandviken PurePower, u.d.). Efter rötning avvattnas rötresten så att en fast fraktion (TS-halt på 65 till 70 procent) och en flytande fraktion (TS-halt på 12 procent) erhålls. Den flytande delen kan med fördel användas av bönder då den har liknande torrsubstans som flytgödsel. Ekogas befinner sig för tillfället i slutskedet med SPCR 120-certifiering av biogödseln och de har även som mål att bli KRAVcertifierade. Anläggningen har ett avtal med samförbundet Maskinringen Gästrikland, som sköter distribution och hantering av biogödsel gentemot lantbrukarna under de kommande fyra åren (Ramström, 2018). 44

45 Tabell 4 - Fakta om biogasanläggningen i Forsbacka (Sundström, 2016) Rötningsprocess Torrötning, termofil Avfall I huvudsak matavfall, ton/år Gasmängd 2,7 miljoner Nm 3 biogas/år Avsättning Fordonsgas och biogödsel Investeringskostnad 13,9 miljoner Gasuppgradering Aminskrubber (Larsson, 2017) Rötrestbehandling Avvattning Certifiering av biogödsel Inte än men är på gång Produktionsansvarig på Ekogas säger att torrötningsprocessen har fungerat över all förväntan. Visserligen medföljde en del problem i början av driften men jämfört med andra torrötningsanläggningar har problemen varit mycket små (Ramström, 2018) Västblekinge Miljö AB Biogasanläggningen som ägs av Västblekinge Miljö AB (VMAB) i Mörrum rötar matavfall samt trädgårdsavfall till biogödsel och fordonsgas, motsvarande 2,6 miljoner liter bensin per år (Västblekinge Miljö AB, u.d.). Processen var från början termofil men VMAB övergick sedan till mesofil rötning eftersom en lägre temperatur minskade problem med torrötning av kväverika material, enligt chefen för affärsområde biogas hos VMAB (Lundgren, 2018). Mer information presenteras i Tabell 5 nedan. I förbehandlingen avskiljs magnetisk metall ur substratet med hjälp av en överbandsmagnet. Efter rötningen skärs rötresten upp i mindre bitar för att möjliggöra pumpning till en skruvseparator. Denna har köpts av leverantören Bauer och kräver en låg TS-halt, varför en del av det utpressade vattnet recirkuleras för att späda ut rötresten innan skruvseparatorn. Inkommande rötrest har en TS-halt på omkring 15 procent och avvattnas till en fast fraktion med 40 procent TS och en flytande fraktion med 10 procent TS (Lundgren, 2018). Det är den flytande fasen som används som biogödsel medan den fasta fasen används som exempelvis kompostjord och toppdressing (Västblekinge Miljö AB, u.d.). Biogödseln är inte certifierad eftersom en hygieniseringsanläggning krävs och en sådan saknas i den befintliga anläggningen. VMAB får dock avsättning av sin producerade biogödsel i anläggningens närområde även utan certifiering (Lundgren, 2018). Chefen för affärsområde biogas hos VMAB säger vidare att investeringskostnaderna för en torrötningsanläggning i detta fall blev betydligt lägre än för en våtrötningsanläggning. Detta eftersom torrötningsprocessen är enklare och kräver färre komponenter. Ett problem som stötts på är oönskade fettsyror och minskat gasutbyte vid högre belastning, vilket bör åtgärdas med tillsats av spårämnen som kobolt och selen (Lundgren, 2018). 45

46 Tabell 5 - Fakta om biogasanläggningen hos VMAB (Västblekinge Miljö AB, u.d.) Rötningsprocess Torrötning, mesofil Avfall I huvudsak matavfall, ton/år Gasmängd 2,4 miljoner Nm 3 fordonsgas/år Avsättning Fordonsgas och biogödsel Investeringskostnad 5,8 miljoner (SVT Nyheter, 2010) Investeringsstöd 30 % av investeringen: 1,8 miljoner (SVT Nyheter, 2010) Gasuppgradering Vattenskrubber (Johansson, 2012) Rötrestbehandling Avvattning Certifiering av biogödsel Nej Uppsala Vatten I biogasanläggningen som ägs av Uppsala Vatten produceras biogas och biogödsel i en våtrötningsprocess. Substratet består av matavfall, avfall från livsmedelsföretag och slakteriavfall. Anläggningen har funnits i drygt 20 år, varav de första 13 åren resulterade i förlust medan de senaste sju åren har gett vinst för anläggningen. Sektionschefen på anläggningen menar att ett projekt som detta kostar mer än man tror men tack vare ökad kapacitet och därmed ökad avsättning vändes den ekonomiska situationen till det positiva. Av biogasen som produceras uppgraderas den största delen till fordonsgas och en liten andel används för intern uppvärmning. Biogödseln är certifierad och säljs till lantbrukare i närområdet. Mer information hittas i Tabell 6 nedan (Nordin L., 2018). Avfallet förbehandlas i flera steg, med en trumsikt, två typer av silar och hygienisering vid 70 C. Rötningen sker under termofila förhållanden vid 52 C i cirka 30 dagar. Innan rötkammaren har substratet blandats ut med vatten, eftersom det förenklar uppvärmningen i hygieniseringssteget. Detta beror på att det är lättare att röra om och uppnå en jämn värmefördelning i substratet på det sättet, vilket sparar uppvärmningsenergi. I rötresten är torrhalten 3,5 till 4 procent. Denna avvattnas inte utan säljs direkt till lantbrukare. I dagsläget har anläggningen full avsättning av sin biogödsel, och nöjda kunder. Biogödseln har certifierats med SPCR 120 och tungmetallhalten är långt under gränsvärdena. Det är dock inte KRAV-märkt, eftersom denna märkning kräver att fem procent av råvaran in till rötningen även måste vara KRAV-märkt och det inte går att spåra hur stor andel av substratet till Uppsala Vattens anläggning som har denna märkning (Nordin L., 2018). Sektionschefen på biogasanläggningen framhåller vikten av att ha jour på plats eller redo att rycka ut dygnet runt, eftersom driftstörningar ofta uppkommer i en biogasanläggning. Han tipsar exempelvis om att samordna detta med närliggande reningsverk, som högst troligen har jourpersonal och som kan rycka ut för att åtgärda störningar i biogasanläggningen. Gällande problem med felsortering säger han att det oftast varierar mellan villor och flerbostadshus, där sophämtning i det sistnämnda ofta ingår i hyran och incitament att sortera rätt inte finns på samma sätt som i villor. Han rekommenderar därför att placera kärlet för matavfall längst 46

47 in i soprummet, så att påsar innehållande annat inte riskerar att kastas i dessa kärl (Nordin L., 2018). Tabell 6 - Fakta om biogasanläggningen hos Uppsala Vatten (Uppsala Vatten, 2013) (Nordin L., 2018) Rötningsprocess Våtrötning, termofil Avfall Matavfall, avfall från livsmedelsföretag, slakteriavfall, ton/år Gasmängd 4,6 miljoner Nm 3 biogas/år Avsättning Fordonsgas, värme och biogödsel Investeringskostnad 19,2 miljoner Gasuppgradering Vattenskrubber Rötrestbehandling Ingen avvattning Certifiering av biogödsel Ja, SPCR 120 men ej KRAV Scandinavian Biogas I Stockholm finns en biogasanläggning som drivs av företaget Scandinavian Biogas och som rötar matavfall till fordonsgas och biogödsel. Fordonsgasen räcker som bränsle för privatbilister. Det unika med denna anläggning är att den är Sveriges första som använder sig av indunstning som avvattningsteknik. Innan indunstningen avvattnas rötresten i en centrifug med tillsats av polymerer. Från detta erhålls en fast och en flytande fas, varav den flytande fasen indunstas vilket minskar vikten till ungefär en tiondel. Indunstaren levereras av företaget Epcon och är av typen fallfilmsindunstare som drivs med MVR-teknik. Elförbrukningen är ungefär 20 kwh per m 3 kondenserat vatten (Jönsson, 2018b). Den koncentrerade produkten kallas biospets och kan användas som den är eller blandas med flytgödsel från lantbruk, vilket ger en näringsbalans i samma klass som ett fullvärdigt gödselmedel. Biospets kan även potentiellt minska avgången av ammoniak från flytgödsel. Den fasta fasen som separerades ut i centrifugen har en TS-halt på 25 procent och innehåller fosfor, mullämnen och flera mikro- och makronäringsämnen (Jönsson, 2018b) OX2 Biogasanläggning i Helsingborg och EkoBalans Denna anläggning är Sveriges anläggning för rötning av matavfall. Likt de andra nämnda anläggningarna producerar även denna fordonsgas och biogödsel. Fordonsgasen kan ersätta ungefär 8 miljoner liter bensin. Biogödseln är certifierad och transporteras till jordbruk via en pipeline. För tillfället pågår dock även ett pilotprojekt för att förädla biogödseln med ny teknik där rötresten först avvattnas med skruvpress och polymerer, och den fasta fasen sedan torkas till en TS-halt på 85 procent. Den flytande fasen behandlas först genom att fälla ut fosforn som struvit (se stycket Struvit i kapitel ). Den resterande vätskan behandlas med luftstripping (se stycket Ammoniumstripping i kapitel ) där ammoniumsulfat erhålls som slutprodukt. I denna fraktion återfinns stora delar av kvävet (Jönsson, 2018b). 47

48 Den torkade fasta fasen, struvit och ammoniumsulfat kan sedan kombineras ihop på olika sätt för att ytterligare höja TS-halten och skapa specifika näringsförhållanden. Blandningen kan pelleteras och säljas som biogödsel. Denna biogödsel visas i Figur 24 nedan. Det är företaget EkoBalans som levererar tekniken för denna uppgradering av biogödsel. Företagets grundare och affärsutvecklare menar att slutprodukten kan ersätta mineralgödsel och att den går att använda i befintliga spridningsmaskiner. Dessutom innehåller produkten mullbildande och därmed jordförbättrande ämnen, vilket saknas hos mineralgödsel (Jönsson, 2018b). Ett annat projekt i samarbete med EkoBalans genomfördes år 2013 och gav en biogödsel som nu sprids på grönytor i Helsingborgs stad. Detta har fungerat bra och biogödseln ser ut som och sprids på samma sätt som konstgödsel. Enligt ett spridningstest fungerar det dessutom lika bra. Kadmiumhalten är även lägre i biogödseln än i konstgödsel (EkoBalans, u.d.b). Figur 24 - Färdig gödselprodukt från EkoBalans (Personligt meddelande, Peter Csirmaz, EkoBalans, 2018) Anläggningar i Nederländerna I Nederländerna finns en biogasanläggning med namnet Groot Zevert Digestion, som rötar stallgödsel och avvattnar rötresten med skruvpress eller dekantercentrifug. Den fasta fraktionen blandas med syra och kalciumhydroxid vilket gör att kalciumfosfat bildas, som sedan kan pelleteras och säljas. Den flytande fasens näringsämnen separeras ut med hjälp av ammoniumstripping för att skilja ut ammoniumsulfat och sedan med omvänd osmos för att skilja ut kalium. Båda dessa produkter kan också användas i biogödsel (Nilsson, 2017). En annan holländsk anläggning ligger i Odiliapeel och denna använder liknande teknik för att uppgradera sin rötrest. Skillnaden är att i det första steget tillsätts järnsulfat och flockningsmedel rötresten och den fasta fasen separeras i en bandpress. Efter detta torkas och pelleteras den fasta fasen till en biogödsel med 80 procent TS. Denna anläggning har även ett fjärde steg utöver de som fanns i föregående anläggning, där vattnet från membrananläggningen renas ytterligare med en jonbytarkolonn. Efter detta steg är vattnet så rent att det kan släppas ut direkt i vattendrag (Nilsson, 2017). 48

49 Lotsbroverket på Åland Lotsbroverket är Mariehamns stads avloppsreningsverk och renar avloppsvatten från stora delar av Åland. Slammet som samlas upp vid reningen används som substrat i reningsverkets biogasanläggning. Innan rötkammaren föravvattnas slammet, från en TS-halt på tre procent till sex eller sju procent. Därefter rötas slammet i en mesofil process i ungefär 4 veckor. Ur detta produceras m 3 biogas per dag och ungefär m 3 per år, vilket täcker ungefär en fjärdedel av anläggningens elbehov. Rötresten från rötningsprocessen har en TS-halt på två till tre procent och avvattnas i en centrifug till en TS-halt på 20 procent. Denna fasta fraktion komposteras på Ålandskomposten (Mörn, 2018). Elektriciteten produceras i en ombyggd lastbilsmotor som justerats för att drivas med biogas. Motorn gick ursprungligen på diesel och har vid justering kompletterats med tändstift, förändrat kompressionsförhållande och en generator. År 2017 producerades 415 MWh elektricitet. Motorn arbetar kontinuerligt dygnet runt och spillvärmen räcker till att värma upp anläggningens utrymmen samt rötkammare och ventilationsluft. Det finns även en gaspanna som förbränner överskottsgas. På vintern räcker biogasen inte till för att värma upp hela byggnaden och då kompletteras uppvärmningen med en oljepanna. Den totala investeringen för motor och installation var ungefär Återbetalningstiden för hela reningsverket blev fem år (Mörn, 2018) ÅCA:s biogasanläggning Gastronomen Hos Ålandsmejeriet i Jomala rötas ostproduktionens vassle i en mesofil, kontinuerlig biogasprocess. Substratet, som har väldigt låg TS-halt, kräver ingen omfattande förbehandling utan behandlas endast genom att förrötas vid lägre temperatur och ph-värde än i själva rötningsanläggningen. Från rötningen produceras ungefär m 3 biogas per dygn och m 3 per år, med en metanhalt på omkring 60 procent. Gasen används för uppvärmning i de interna processerna, mejeriet och bageriet samt till viss del av returvattnet som använts i Jomalas närvärmenät (Johnsson, 2018). Rötresten avvattnas i en centrifug med tillsats av polymer. Den fasta fasen återförs till rötningen för att bidra till ytterligare biogasproduktion. Den flytande fasen tillförs syre och förs sedan till avloppsnätet. Den totala investeringen för biogasanläggningen sägs ha uppgått till mellan två och tre miljoner. Driften har, som på de flesta andra biogasanläggningar, inte alltid varit problemfri. En gång avstannade biogasproduktionen helt och det krävdes då att nya substrat tillfördes för att sätta igång processen igen. En slutsats från denna driftstörning var att variation på substrat ibland kan vara nödvändigt för att hålla igång processen. Vidare har även mindre driftstörningar uppstått i rör och pumpar (Johnsson, 2018) Orkla chipsfabrik i Haraldsby På chipsfabriken som ägs av Orkla finns en biogasanläggning som rötar potatisrester från produktionen. Rötningen sker i en mesofil våtrötningsprocess och rötresten har en TS-halt på 49

50 omkring 2,5 procent. Denna avvattnas med en centrifug till en TS-halt på omkring 18 procent och komposteras sedan. I dagsläget jobbas det aktivt för att kunna sälja rötresten som biogödsel till jordbruket. Detta förutsätter dock att ett hygieniseringssteg läggs till processen samt att kontinuerlig avsättning finns. Det är enligt fabrikschefen svårt att få en så stabil avsättning hos kunder. Biogasen används i fabrikens processer. Sedan en tid tillbaka planeras det även aktivt för en utbyggnad av biogasanläggningen (Söderström, 2018). 50

51 3.1.8 Tillämpning på Åland På Åland bedrivs både djurhållning och jordbruk. År 2016 fanns 146 djurgårdar och 264 växtodlingsgårdar. Totalt hektar åkermark odlades under detta år (ÅSUB, 2018). Av denna mark var hektar, motsvarande 26 procent, ekologisk odling. 70 procent av den ekologiska odlingen är betes- och fodervall (Holmström, 2018). Från odlingsförsök som gjorts med biogödsel har det framkommit att det har bättre effekt med avseende på kväve än mineralgödsel för vissa grödor. Dessa grödor är framförallt grödor med lång vegetationsperiod som sockerbetor och vall. Även höstvete lämpar sig väl för biogödselanvändning. I vårspannmål är effekten av biogödselns totalkväve lägre än motsvarande kvävemängd i mineralgödsel. Några exempel på användning av biogödsel är i höstraps, där det bör nedbrukas före sådd, och i höstvete, där det fungerar som bestockningsgiva i växande gröda före stråskjutning. Biogödsel passar även bra att myllas före sådd av havre, där det kan täcka 60 till 90 procent av kvävebehovet (Nilsson, 2014b) Substrat och näringsinnehåll Ingående substrat, samt deras andelar av den totala mängden substrat, till den tänkta biogasanläggningen på Åland presenteras i Tabell 7 nedan. Fraktionerna består av matavfall, slaktavfall, död fisk och fettavskiljarslam. För att möjliggöra certifiering har avloppsslam uteslutits ur diskussionen. Tabell 7 - Substrat till en eventuell åländsk biogasanläggning Substrat Mängd (ton/år) Andel av total substratmängd (%) Matavfall Slaktavfall Fisk Fettavskiljarslam I Tabell 8 nedan presenteras i första raden medeltal för växtnäringsinnehåll av kväve, ammoniumkväve, fosfor och kalium i biogödseln från några befintliga biogasanläggningar som undersökts i en studie år I dessa rötas en sammansättning av substrat som liknar den som skulle användas på Åland. Mixen som används i anläggningarna består av 62 procent hushållsavfall, 17 procent livsmedelsindustriavfall, 15 procent slakteriavfall och 6 procent övrigt (Nilsson, 2014b). En annan jämförelse kan göras med Uppsala Vattens biogasanläggning, där 85 procent biologiskt hushållsavfall och 15 procent slakteriavfall, fiskrens och avfall från livsmedelsindustrin rötas. Näringsinnehållet i denna biogödsel presenteras i Tabell 8 nedan. 51

52 Tabell 8 - Växtnäringsinnehåll i biogödsel från anläggningar som rötar i huvudsak matavfall Anläggning TS (%) Totalkväve (kg/ton) Undersökta anläggningar i tidigare studier Uppsala Vatten Ammoniumkväve (kg/ton) Fosfor (kg/ton) 1,7 3,1 1,8 0,3 0,9 3,5 4 2,3-0,4 1,2 Kalium (kg/ton) Detta ger en översiktlig bild av storleksordningen på innehållet av näringsämnen i biogödseln men ska inte tolkas alltför exakt då andelen näringsämnen beror på TS-halten i biogödseln och därmed kan vara annorlunda i den åländska mixen. Om vi utgår ifrån att torrötning används och rötresten har en TS-halt på 15 procent kan ungefärliga värden på näringsinnehåll beräknas utgående från de tidigare studerade anläggningarna. Även mängden ersatt gödselmedel kan beräknas. År 2016 såldes det drygt 720 ton kväve och 59 ton fosfor till åländska jordbruk (bärkraft.ax). I Tabell 9 visas hur mycket av dessa mängder en eventuell biogödsel skulle kunna ersätta. Då den potentiella åländska mixen av substrat är mycket lik mixen som presenteras i första raden i Tabell 8 har denna valts som jämförelse. Exakta beräkningar hittas i Bilaga 1. Det ska dock även tilläggas att vid eventuell avvattning av rötresten ökar TS- och näringshalten. Tabell 9 - Näringsämnen i åländsk rötrest med en TS-halt på 15 procent Totalkväve Fosfor Kalium Halt (kg/ton) 27,4 2,6 7,9 Total mängd (kg/år) Ersatt mängd inköpta näringsämnen (%) Då biogödsel produceras är det av stor vikt att ta fram exakta värden på näringsinnehållet. Detta efterfrågas nämligen hos lantbrukare och är en förutsättning för att biogödseln ska kunna både säljas och certifieras Potentiella kunder Haga Kungsgård Lantbruk Ab är en av de största bondgårdarna på Åland och här drivs både djurhållning och jordbruk för djurhållningen. Jordbruket är indelat i en ekologisk del och en konventionell del. I dagsläget gödslas större delen av odlingen med stallgödsel från den egna gården, med komplettering av inköpt mineralgödsel i flytande form. Den inköpta mineralgödseln kunde till viss del ersättas med åländsk biogödsel (Lundberg, 2018). 52

53 Överlag ses åländskt biogödsel som positivt, men det är av stor vikt att gödseln är hygieniserad, vilket är ett av kraven för SPCR 120-certifiering. En åländsk biogödsel borde således vara hygieniserad för att få stor acceptans. Vidare är det problematiskt med flytande biogödsel, då näringskoncentrationen är lägre än i mineralgödsel och större mängder biogödsel således behöver användas. Detta är problematiskt både gällande lagring och gällande spridning. Torr och pelleterad biogödsel är ett alternativ men problem kvarstår med näringsinnehållet här, eftersom en stor del av volymen utgörs av mullbildande ämnen istället för rena näringsämnen som i mineralgödsel. Jordbrukare efterfrågar en mycket specifik sammansättning av näringsämnen som kan vara svår att uppnå hos biogödsel (Lundberg, 2018). På Södergårds i Lillbolstad i Hammarland odlar jordbrukaren Johan Holmqvist lök, potatis, spannmål och vall. Odlingen är inte ekologisk och det gödsel som används är mineralgödsel i fast form, samt kvävetillskott ibland. Stallgödsel används som jordförbättring och dessa gödselmedel sprids en gång per år i mängder om ungefär 30 ton per hektar. Det ses positivt på biogödsel men även här understryks vikten av att få veta exakta siffror på torrsubstans, näringsämnen och pris. Om näringskoncentrationen är lägre i biogödsel menar ägaren av gården att det inte är möjligt att ersätta mineralgödsel i befintlig spridningsteknik. Biogödseln har dock potential att som oavvattnad ersätta stallgödseln, men då krävs logistik i form av transport och lagring. I dagsläget saknas incitament att bekosta detta själv som ägare på gården. Om biogödseln ska ersätta mineralgödsel krävs det att näringskoncentrationen blir snarlik samt att priset inte är högre (Holmqvist, 2018). På Germundö gård driver Mats Häggblom EU-certifierad ekologisk spannmålsodling som omfattar 145 hektar. Istället för att använda mineralgödsel utnyttjar han metoden med gröngödslingsvall, vilket innebär att han förser jorden med kväve genom att vissa år odla växter som binder luftens kväve i marken. Några exempel på sådana växter är klöver och ärter. Denna metod förser jordbruket med tillräckligt mycket kväve, dock behöver det kompletteras med andra produkter som tillför fosfor samt med stallgödsel som i dagsläget levereras från Haga Kungsgård. Fosforprodukten är i pelleterad form medan stallgödseln är flytande. Metoden med gröngödslingsvall används eftersom det i dagsläget är för dyrt med andra ekologiska kvävegödselmedel, med avseende på bland annat frakt (Häggblom, 2018). Mats Häggblom är mycket positiv till åländsk, ekologisk biogödsel och menar att det vore optimalt att använda istället för gröngödslingsvall. Vidare köper han även hellre åländskt, lokalproducerat biogödsel än importerar ekologiska gödselmedel från Finland eller Sverige. Han är positiv till de flesta typer av biogödsel men påpekar att rena fosforprodukter (struvit) vore det allra bästa. Utan behov av gröngödslingsvall skulle han kunna odla fler säljbara grödor (Häggblom). En annan lantbrukare som driver ekologiskt jordbruk är Jan Holmes i Hammarland. Han odlar främst spannmål och vall men även potatis och grönsaker. Utöver detta har han även djurhållning. I dagsläget räcker stallgödseln från djuren till för i princip all odling. Stallgödseln kompletteras med ekologiskt gödselmedel i pelletsform för att bland annat 53

54 tillföra kalium. Ibland använder han även gröngödslingsmetoden, för att binda luftens kväve i jorden. Gällande biogödsel är han positiv och menar att han gärna ersätter antingen de inköpta pelletsen eller gröngödslingsmetoden med denna. Gröngödsling är relativt dyrt vilket är en god orsak att ersätta just detta (Holmes, 2018). Gällande lagring och spridning vore det enklast att köpa biogödsel i pelletsform men det finns även möjlighet att sprida oavvattnad biogödsel i flytande form. Detta skulle i så fall ske på storskaliga jordbruk som har utrustningen för det, eller med hjälp av specialiserade företag med spridningsutrustning som kan anlitas för att komma och sprida flytgödsel på åkrar. Det gödselmedel som köps in har märkningen Luomu, vilket är en finsk, EU-godkänd ekologisk märkning (Holmes, 2018). Ålands Producentförbund och Ålands Hushållningssällskap framhåller vikten av att biogödsel främst måste ha ett konkurrenskraftigt pris samt tydligt redovisa halter av tungmetaller och näringsinnehåll för att ha en chans på den åländska marknaden (Karlsson, 2018). Gällande priser är situationen för åländsk biogödsel svår, eftersom handel och industri i andra länder pressar ner priser på konstgödsel väldigt mycket och det därför i dagsläget är billigt att importera detta gödselmedel. Mervärden som jordförbättrande egenskaper och ogräsminskning anses inte kunna kompensera för ett eventuellt högre pris på biogödsel (Lindström, 2018). Hos Ålands Producentförbund tror man att biogödsel som uppfyller ovan nämnda krav kan bli aktuellt för vall- och spannmålsodling. För grönsaks- och potatisodling kan det fungera som ett komplement. Vidare konstateras det att ett samarbete mellan Producentförbundet, Hushållningssällskapet och biogasanläggningen kunde vara fullt möjligt, där Producentförbundet och Hushållningssällskapet kunde marknadsföra biogödseln och sprida information om denna till Ålands lantbrukare (Lindström, 2018) Avvattning Slutsatsen kan dras att i ett landskap som Åland med korta avstånd är det med dagens avvattningstekniker högst antagligen olönsamt med avancerad avvattning. Teknikutvecklingen pågår hela tiden och det är inte omöjligt att det inom en snar framtid blir lönsamt. Att investera i någon form av enklare avvattningsteknik, som exempelvis skruvpress kan vara ett klokt val. Detta beror dock på vilken TS-halt som önskas i biogödseln. Utredningen visar att det vid torrötning är vanligt att avvattna biogödseln med denna enklare typ av teknik. Vidare är torrötningsanläggningar en billigare investering än våtrötningsanläggningar. Dessutom är förbehandlingen enklare och tekniken passar bra för just matavfall. Av dessa orsaker kan torrötning med efterföljande enklare avvattning rekommenderas. Om våtrötning väljs som alternativ kan biogödseln högst antagligen spridas utan avvattning då den i detta tillstånd liknar flytande stallgödsel. Även i detta fall är TS-halten en avgörande faktor, och kan behöva justeras för att passa befintlig spridningsutrustning, till exempel 54

55 genom avvattning. Vid kontakt med svenska våtrötningsanläggningar framkom det att vissa inte avvattnar alls och vissa avvattnar. Avvattnad biogödsel kan blandas med andra ämnen för att få en bättre gödseleffekt. Den fasta fraktionen kan blandas med allt från trädgårdsavfall och blodmjöl till kaliumklorid eller kaliumammoniumsulfat. Den flytande fraktionen kan blandas med kaliumnitrat, ammoniumnitrat, mineralkväve och svavel. Dessa alternativ kan höja kvaliteten på biogödsel utan att dyr och avancerad avvattningsteknik måste köpas. Det förutsätter dock att ämnen som till exempel kaliumklorid finns att tillgå. En fördel med att använda antingen oavvattnad biogödsel från våtrötning eller den flytande fraktionen från torrötning är att denna då kan spridas vid flera tidpunkter på året, jämfört med fast biogödsel som måste myllas eller plöjas ner. För att möta lantbrukarnas efterfrågan är å andra sidan det kanske rimligaste alternativet att uppgradera biogödseln så långt det går, för att skapa ett högvärdigt gödselmedel med den efterfrågade näringssammansättningen. Det svenska företaget EkoBalans levererar en lösning för detta och vid ett samtal med företagets VD diskuterades bland annat potentialen att använda företagets rötresthantering för rötrest från torrötning. Även om tekniken hittills bara tillämpats vid våtrötning bör det enligt honom även gå bra vid torrötning, men det behöver utredas vidare. Då våt rötrest behandlas avvattnas den först med enklare avvattningsteknik samt tillsats av polyakrylamid (PAM) för att effektivisera avvattningen. Efter detta har rötresten en TS-halt på 25 till 30 procent. PAM är en typ av polymer som idag inte godkänns för certifiering med SPCR 120 men enligt EkoBalans VD kommer det högst troligen godkännas år 2019 (Csirmaz, 2018). Vid torrötning är TS-halten eventuellt så pass hög efter rötning att detta avvattningssteg inte behövs, alternativt att avvattningen kan ske utan polymertillsats. Även detta behöver dock utredas vidare. Slutligen menar VD:n att kostnaden för företagets avvattningsteknik inte bör vara ett problem, då ingen tidigare har reagerat på prislappen (Csirmaz, 2018) Certifiering Gällande certifiering återstår en del frågor gällande om Åland kan och bör anpassa sig till svenska eller finska certifieringssystem. I Sverige finns en färdigt utformad certifiering för biogödsel medan biogödsel i Finland godkänns för ekologisk produktion via Evira. Både vid personliga samtal och i litteraturstudier pekade mycket på att ekologisk märkning kan vara ett klokt val. Detta eftersom det är svårt för biogödsel att konkurrera med konventionell mineralgödsel med mycket exakta näringssammansättningar på grund av låga priser. De ekologiska jordbruken begränsade alternativ av gödselmedel att välja bland. Vidare är den allmänna inställningen mer positiv hos de ekologiska jordbrukarna, jämfört med de konventionella jordbrukarna på Åland. Vid planering och utformning av biogasprocessen kan det vara bra att utgå från det svenska certifieringssystemet SPCR 120, då detta system är etablerat och accepterat samt innefattar regler och gränsvärden som troligtvis uppfyller de finska kraven. Vidare utredning behövs för att säkert kunna säga om och hur den åländska biogödseln kan certifieras. 55

56 Styrmedel I många fall behöver biogödseln få avsättning för att ekonomin hos en biogasanläggning ska gå runt, och att styrmedel kan krävas för detta. Avsättning är även nödvändigt för att biogasanläggningen ska vara hållbar i flera avseenden. För att kunna konkurrera med mineralgödsel behöver biogödseln uppgraderas, vilket idag är för dyrt. Stöd kan ges till lantbrukare för att dessa ska ta emot biogödsel. Om biogödseln inte avvattnas behöver den lagras och detta kräver investeringar. I Sverige finns möjlighet att som lantbrukare erhålla investeringsstöd för bygge av lagringsbrunn. Alternativt kan krav införas att offentligt ägd mark ska gödslas med biogödsel, vilket kan anses rimligt då offentlig sektor har större betalningsförmåga än lantbrukare. I detta fall behöver kanske inte biogödseln uppgraderas i samma grad som för lantbruk Marknadsföring Information är viktig då många aktörer idag inte vet vad biogödsel är och hur det används. Därför bör informationsträffar ordnas, blanketter delas ut och produktblad designas. Biogödselns näringsinnehåll, användningsområden och pris ska vara känt av alla. Vidare bör fokus läggas på biogödselns bidrag till ett mer hållbart samhälle där kretslopp sluts, ändliga resurser sparas och klimatpåverkan minskar. Om biogödsel säljs till privatpersoner kan inspiration tas från företagen DVO med Magic Dirt och gödselmedlet Real Shit. Det är viktigt att lyfta fram de positiva egenskaperna som biogödsel har, och som ofta inte är kända hos potentiella kunder. Två sådana listor med positiva egenskaper illustreras i Figur 25 nedan. Figur 25 - Listor på fördelar med biogödsel Krafttag behöver också göras för att undvika felsortering av matavfall. Personlig kontakt har visat sig vara bäst för att sprida information, och vidare är det nödvändigt att skicka ut information och varningar till de som sorterar fel. Kontroller behöver göras av avfallet, både 56

57 på regelbunden basis och i form av stickprover, längs olika delar av insamlingskedjan. Logistiskt är det bra att placera kärlet för matavfall längst in i soprum tillhörande flerbostadshus, för att undvika att annat avfall än mat hamnar där. 57

58 3.2 Biogas som fordonsbränsle Då biogas uppgraderas kan den användas i fordon, som så kallad fordonsgas. Fordonsgas är ett gemensamt namn för naturgas och uppgraderad biogas, då dessa har samma egenskaper även om deras ursprung är olika. Biogas bidrar till allra störst klimatnytta när den ersätter bensin och diesel i fordon, jämfört med andra avsättningsområden (Klackenberg, 2017). Biogasen används i fordon som är speciellt anpassade för att drivas med gas. Före användning trycksätts gasen till ungefär 200 bar och kallas då ofta Compressed Biogas, CBG. För långa transporter kan flytande biogas, som kallas Liquefied Biogas (LBG), vara ett bättre alternativ. Personbilar som drivs med biogas är utrustade för att kunna köras med både biogas och konventionellt bränsle som bensin, medan lastbilar och bussar oftast kör på endast biogas (Svensson, 2018). Att köra på biogas bidrar till 95 procent mindre koldioxidutsläpp jämfört med bensin- och diesel. Eftersom substratet som används benämns som avfall räknas inte koldioxidutsläpp från odling och livsmedelsproduktion. Om den energi som används i tillverkning, uppgradering och kompression av gasen, kommer från förnybara källor kan utsläppen minska med upp till 99 procent. Även utsläpp av kväveoxider, sot och skadliga partiklar minskar drastiskt med biogas som bränsle (Persson et al., 2006). Det finns dock risk för metanutsläpp vid både biogas- och uppgraderingsanläggningar, vilket givetvis bidrar till negativ klimatpåverkan, eftersom metan motsvarar 23 koldioxidekvivalenter. Dessa utsläpp är dock ändå små i förhållande till klimatnyttan som biogas gör, och arbete pågår för att minska metanutsläppen (Tamm & Fransson, 2011). Figur 26 - (Einarsson, 2018) Uppgradering och förvätskning av biogas Uppgradering av biogas innebär att koldioxid och andra gaser avlägsnas så att metanhalten ökar. Vid metanhalter över 97 procent kallas biogasen istället för biometan, och kan likställas 58

59 med naturgas, som till största delen är metan. Biometan och naturgas går under namnet fordonsgas då det används som drivmedel i fordon (Beil & Beyrich, 2013). Det finns olika uppgraderingstekniker som skiljer sig åt i olika avseenden som till exempel energikonsumtion, metanutsläpp och grad av renhet. Ett exempel är vattenskrubbern, där koldioxid fysikaliskt absorberas i vatten. Det finns även en typ av fysikalisk absorption som utnyttjar organiska lösningsmedel, som exempelvis polyglykoldimetyletrar, istället för vatten. En teknik för detta går under namnet Genosorb. Vidare finns även kemisk absorption, där aminskrubber är den vanligaste utrustningen. Här absorberas koldioxid av organiska ämnen, exempelvis monoetanolamin. En annan teknik är membrantekniken, där koldioxid separeras genom ett membran. Det finns även en teknik som går under det engelska namnet pressure swing adsorption, ofta förkortat PSA. Med denna teknik separeras bland annat koldioxid ut genom adsorption, där koldioxidmolekylerna fastnar på en fast yta. Den fasta ytan kan vara zeoliter, aktivt kol eller en så kallad kolmolekylsil. Kryogen uppgradering är en femte metod, där biogasen kyls ner och gaser skiljs ut tack vare olika kokpunkter för varje gas (Beil & Beyrich, 2013). Dessa teknikers egenskaper presenteras kortfattat i Tabell 10. Tabell 10 - Egenskaper hos olika uppgraderingstekniker (Persson, 2013) (Beil & Beyrich, 2013) Membran PSA Kryogen uppgradering Borttagning av svavelväte Borttagning av vattenånga Separering av syre och kväve Metanutsläpp (%) Elektricitet (kwh/nm 3 ) Värme (kwh/nm 3 ) Behov av kemiska tillsatser Fysikalisk absorption med organiska ämnen Vattenskrubber Aminskrubber Ja Ja Extern/Ja Extern Exter n Extern Extern Ja Extern Ja Ja Extern Nej Info saknas Nej Delvis (syre) Delvi s Info saknas ,1 0,5 2 1,5 0,1 2 0,2 0,3 0,23 0,33 0,10 0,15 0,2 0,3 0,2 0,18 0,25 0,3 Ingen 0,10 0,15 0,5 0,6 Ingen Ingen Ingen Nej Ja Ja Nej Nej Nej 59

60 Investeringskostnaden per kubikmeter gas för uppgraderingsteknik sjunker förhållandevis med öka d kapacitet på anläggningen. Detta illustreras i Figur 27 nedan. Det finns flera företag som satsat på försäljning av mindre uppgraderingsanläggningar och dessa presenteras i Tabell 11 nedan. Vid beslut om investering kan, förutom priser, även andra aspekter tas i beaktande. Exempelvis ingår borttagning av svavelväte i vattenskrubbertekniken, medan den kryogena tekniken levererar uppgraderad biogas i flytande form (Persson, 2013). Figur 27 - Investeringskostnad som funktion av kapacitet hos olika uppgraderingstekniker (Beil & Beyrich, 2013) Tabell 11 - Fakta om några leverantörer av småskalig uppgraderingsteknik (Persson, 2013) Företag/Namn Teknik Kapacitet (Nm 3 /h) Kostnad ( ) Biofrigas Kryogen destillation, levererar uppgraderad biogas i flytande form Biosling Vattenskrubber Metener Vattenskrubber NeoZeo Vacuum pressure swing adsorption (VPSA) Sysadvance PSA Memfoact Membran

61 För att höja energitätheten i biogasen och på så sätt enklare kunna lagra den, kan den förvätskas till så kallad Liquefied Biogas. LBG används med fördel av tung trafik som färdas långa sträckor, då flytande biogas räcker längre än komprimerad gas. Biogas kan inte övergå till vätskeform endast genom tryckökning, utan temperaturen måste vara högst -82 C för att övergången ska kunna ske. Istället kyls gasen ner till under kokpunkten (-162 C) och därmed behöver inte trycket ökas. Biogasen behöver uppgraderas före förvätskning. Flytande biogas upptar cirka 600 gånger mindre volym än ej trycksatt biogas och är tre gånger mer energität än trycksatt biogas (CBG) (Gasföreningen, u.d.). I Sverige finns redan flera anläggningar som producerar flytande biogas. Den första som byggdes ligger i Lidköping och består av en kondenseringsanläggning som framställer ungefär 1,2 kubikmeter flytande biogas i timmen. Med hjälp av välisolerade förvaringsutrymmen, som fungerar på samma sätt som en termos, krävs relativt små energimängder för att hålla den flytande biogasen kall. Gasen håller sig, tack vare isoleringen, tillräckligt kall i cirka två veckor innan den behöver kylas ner igen (Gasföreningen, u.d.). Driftskostnaden för utrustning som omvandlar biogas till flytande form bedöms vara omkring 0,0075 per kwh energi som finns lagrad i den flytande biogasen (Karlsson, 2017) Det rekommenderas att använda sig av kryogen uppgraderingsteknik om biogasen därefter ska kylas ner till vätska (Pellegrini et al., 2018) Fordon och infrastruktur Fordon som drivs med bensin kan konverteras för gasdrift genom att montera in gastankar och ett elektroniskt styrt gassystem i bilen. Alla bilar med sekventionellt insprutningssystem kan hantera ett sådant gassystem. Efter konvertering kan bilen köras på både bensin och gas, då bensinsystemet fortfarande finns kvar. Både naturgas och biogas kan användas vid gasdriften, då båda dessa räknas som fordonsgas. Ett exempel på leverantör av gaskonverteringsutrustning är det svenska företaget KonveGas som erbjuder gaskonvertering för personbilar. Förutom miljömässiga vinster är gasdrift billigare än bensindrift i Sverige. Där kostar fordonsgasen cirka 20 procent mindre än bensin (KonveGas, u.d.). Även i Finland är biogas billigare än bensin, då det nuvarande biogaspriset har ett jämförelsepris på 0,93 per liter medan bensin kostar omkring 1,50 per liter (Gasum, u.d.). Det finns även flera bilmodeller som är färdigt anpassade för biogasdrift. Inköpspriset för dessa skiljer sig inte avsevärt från konventionella bensindrivna bilar. I Finland säljs biogasdrivna bilar med två bränsletankar; en för gas och en för bensin. Gas är primärt drivmedel och bilen övergår automatiskt till bensindrift ifall gasen i tanken tar slut. Detta gör så att räckvidden ökar jämfört med bilar som drivs på andra bränslen (Gasum, u.d.). Exempel på företag som levererar bilar med gasdrift är Audi, Toyota och Volkswagen. Att konvertera personbilar och deras bensinmotorer till gasdrift har visat sig fungera mycket bra. För tunga transportfordon visar erfarenheten dock på att konverterade Ottomotorer inte fungerat helt tillfredsställande, bland annat på grund av lågt vridmoment, höga kostnader för 61

62 service, hög bränsleförbrukning och låg tillförlitlighet för bränslesystemet (CW Logistikutveckling & Ecoplan AB, 2014). Scania har utvecklat en ny gasdriven Ottomotor som sägs vara i princip lika effektiv som en dieselmotor (Biogas2020b, 2016). Vidare har Volvo lanserat en ny lastbilsmodell som kan drivas på flytande biogas och som har samma prestanda, körbarhet och bränsleförbrukning som dieseldrivna alternativ (Svensson, 2017). Figur 28 visar denna modell. Dessa nyutvecklade lastbilsmodeller är certifierade enligt Euro VI, vilket är ett certifikat som reglerar utsläppsnivåer hos tunga fordon. Lastbilsmodellerna som är anpassade för biogas medför dock högre investerings- och kapitalkostnader för företagen som investerar i dem. Ett annat alternativ för tunga fordon är att blanda komprimerad eller flytande biogas och diesel i en dieselmotor med en teknik som kallas dualfuel. Detta har enligt erfarenhet fungerat bättre än konverterade Ottomotorer, men andelen gas i blandningen är oftast endast omkring 50 procent (CW Logistikutveckling & Ecoplan AB, 2014). Figur 28 - Volvos gasdrivna lastbil (Svensson, 2017) Då nya, förnybara bränslen tas i bruk krävs det även att infrastrukturen utvecklas i samma takt. Det är viktigt att logistiken för avsättning är planerad då en biogasanläggning etableras. Om fordonsbränsle ska introduceras på marknaden måste planerade tankstationer finnas med från början. Nedan följer några exempel på svenska och finska företag som bygger tankstationer, samt information om kostnader för detta. Det finska företaget Gasum är ett energiföretag specialiserat på biogas och naturgas. Under 2018 satsar företaget på etablering av tankstationer i bland annat Sverige. För byggandet av 16 stycken tankstationer har Gasum fått ett svenskt investeringsstöd på 9 miljoner (Gasum, 2018). Hur mycket en sådan tankstation kostar totalt är ej känt. En annan aktör som bygger tankstationer för gas är företaget BRC Sweden. Detta företag erhöll ett investeringsstöd på 73 procent av den totala investeringskostnaden, för byggandet av fyra nya tankstationer i Sverige. Om det antas att alla stationer kostar lika mycket, är den totala kostnaden för en tankstation i det här fallet runt (Biogas2020, 2016a). Ytterligare ett exempel är företaget Gästrike Ekogas AB som i samarbete med Söderhamn NÄRA AB har fått investeringsstöd för två tankstationer som ska leverera både biogas och 62

63 laddning för elfordon. Den totala investeringskostnaden för detta blev 1,6 miljoner, varav 40 procent täcktes av investeringsstöd. Om det antas att båda stationer kostat lika mycket så uppgår kostnaden för en tankstation till Dessa tankstationer levererar dessutom laddningsmöjligheter för elfordon, vilket talar för att en tankstation för endast biogas potentiellt är billigare (Ekogas, 2016) Tillämpning på Åland Fordon I dagsläget finns det få personbilar som drivs med gas på Åland, då möjligheter att tanka gas inte finns. Dock har landskapsregeringen satt upp en klimatstrategi som medför att det inte längre ska säljas nyproducerade bensinbilar efter år Vidare har strategin som mål att trafiken ska övergå till biobränslen och eldrift (von Kraemer, 2017). Då bensindrivna bilar kan konverteras och det finns flera gasdrivna modeller på marknaden, är möjligheterna goda att som privatperson börja köra bil på biogas, förutsatt att en tankstation finns tillgänglig. Landskapsregeringens skärgårdstrafik är en stor potentiell kund som idag köper in stora mängder fossilt bränsle. Skärgårdstrafiken är en stabil kund och landskapsregeringen är framstående i sitt hållbarhetsarbete. I dagsläget utreds flera alternativ till nya bränslen för färjorna. Vidare är större delen av befintliga båtar gamla och dessutom svåra att konvertera. Det ses således som mer rimligt att satsa på gasdrift vid nybyggnation. Dock måste färjorna kunna byta rutt och trafikera flera linjer i skärgården, vilket försvårar planerad gasdistribution. Bensin är det dyraste av bränslena som används idag, vilket gör det befogat att ersätta bensin med biogas för att förbättra lönsamhet samt incitament för bilägarna. För kollektivtrafiken på landsbygden och i Mariehamn finns redan planer på andra bränslealternativ så som el- och biodieseldrift. Lastbilstransporter och sophantering är även intressanta alternativ. Dessa fordon kan justeras enligt ovan beskrivna sätt för att anpassas till biogasdrift istället för fossila bränslen med dual-fuel-tekniken. Ett annat alternativ är att investera i nya fordon som är färdigt anpassade för gasdrift, exempelvis någon av modellerna från Volvo eller Scania. Med biogasen från den åländska anläggningen kan drygt 50 lätta lastbilar köra uppskattningsvis mil per år. Detta sparar in ungefär ton koldioxid per år. Beräkningarna hittas i Bilaga 1. Krav på biogasdrift kunde ställas i upphandling av sophämtning och -transport vilket är ett sätt att garantera avsättningen på ett säkrare sätt än att sälja fordonsgas till privata bilister. I Sverige är det redan vanligt med sopbilar och bussar som drivs på biogas. 63

64 Figur 29 - En av Renhållningens lastbilar (Orre, 2009) Infrastruktur Tankstationer behöver upprättas för att biogas ska kunna etableras som ett bränsle i den åländska fordonsparken. Befolknings- och trafiktätheten är som störst i Mariehamn med omnejd, vilket gör det rimligt att placera en tankstation för biogas i detta område. Vidare kan ytterligare en tankstation placeras i nära anslutning till själva biogasanläggningen, och gärna i närhet till landsväg som trafikeras av många tunga fordon. Närhet till anläggningen motiveras av att de sopbilar som levererar avfallet då kan tanka i samband med leverans, förutsatt att det finns upphandlingar och styrmedel för biogasanvändning hos dessa fordon. Ett annat alternativ är att etablera tankstationen där tunga fordon tankar idag (till exempel Vikingagränd i norra Mariehamn). Företaget Gasum har under år 2017 fokuserat mycket på ett nätverk av tankstationer för flytande gas i Finland och under 2018 satsar företaget på utbyggnad av nätverket i Sverige och Norge. Tankstationerna kommer att placeras på strategiskt viktiga platser, vilket ska underlätta tung transport och handel mellan de tre länderna. Vice VD:n för företaget menar att det är tid för en expansion av biogastillgången, då efterfrågan på gas som bränsle ökar och utsläppskraven skärps (Gasum, 2017). I och med en expansion av biogasnätverket kan det möjligtvis bli aktuellt att även inkludera Åland. Detta behöver dock utredas vidare. 64

65 3.3 Värme och elektricitet En väletablerad teknik för tillämpning av biogas och som sedan länge har utvecklats och anpassats är att generera el och värme. Innan biogasen kan användas behöver den i vissa fall renas från svavelväte (H2S), siloxaner och vattenånga (Kaparaju & Rintala, 2013). Den vanligaste, och tekniskt sett enklaste användningen av biogas är för produktion av värme. Detta sker i pannor som bränner biogasen och utnyttjar värmen som då uppstår. Denna värme kan exempelvis överföras till vatten som sedan leds ut i ett fjärrvärmenät. Värmen kan även användas för eget bruk inom anläggningen, till exempel för att värma upp rötkammaren till den temperatur som krävs för att biogasproduktionen ska fungera optimalt. Den vanligaste temperaturen är 35 till 40 grader, om rötningsprocessen är mesofil. Verkningsgraden för värmeproduktionen är oftast omkring 75 till 85 procent (Kaparaju & Rintala, 2013). Industrianläggningar kan använda sig av biogas för sina processer, vilka till skillnad från bostäder kräver kontinuerlig värmetillförsel året runt. I bostäder är värmebehovet som störst på vintern, vilket kan ge ett överskott av biogas under sommaren. Pannor som är konstruerade för naturgas kan enkelt användas för biogas istället. Detta görs genom att ändra förhållandet mellan inmatad luft och gas samt justera pannan så att ett större gasflöde kan hanteras. Detta krävs eftersom biogas har lägre energiinnehåll än naturgas såvida den inte är uppgraderad. Biogasen behöver inte uppgraderas för att producera värme, men ju högre metanhalten är, desto bättre brinner gasen. Vidare bör ytorna inuti pannan täckas med skyddande material för att hindra korrosion på grund av vissa ämnen som finns i biogas (Kaparaju & Rintala, 2013). Även elgenerering är en välutvecklad teknik för tillämpning av biogas. Det finns flera typer av motorer som kan modifieras till att drivas på biogas istället för till exempel naturgas, propan, bensin eller diesel. En vanlig typ av motor är en fyrtaktsmotor som ursprungligen använt naturgas som bränsle. En sådan motor kräver få justeringar för att anpassas till biogas och de finns i ett brett utbud av storlekar, från några kw till 10 MW. Livstiden är vanligtvis omkring sju år och den elektriska verkningsgraden 35 till 40 procent. Denna verkningsgrad ökar med ökande storlek på motorn, men minskar med ökad andel koldioxid i biogasen. Biogas behöver inte uppgraderas för elproduktion men ju högre metanhalt biogasen har, desto högre verkningsgrad fås hos elproduktionen. El kan även genereras med biogas i andra typer av tändstiftsmotorer samt i dieselmotorer, Stirlingmotorer, bränsleceller och gasturbiner (Kaparaju & Rintala, 2013). Stirlingmotorer arbetar i ett slutet system där gas eller vätska cirkuleras mellan värme- och kylväxlare och temperaturskillnader leder till tryckskillnader. Detta skapar ett mekaniskt arbete som sedan kan omvandlas till elektricitet i en generator. Fördelar med Stirlingmotorer är att de kan användas för många olika typer av bränslen och att de inte kräver en hög grad av renhet hos bränslet. Vidare har de en relativt lång livstid och lägre utsläpp än förbränningsmotorer. Tekniken är dock relativt outvecklad, vilket gör 65

66 investeringskostnaderna höga. Tekniken bakom dessa är komplex och även detta bidrar till det höga priset. För småskaliga projekt förutspås bränsleceller bli ett allt viktigare alternativ. I en bränslecell sker en elektrokemisk reaktion där väte och syre reagerar och på så vis bildar vatten som avgas. Processen kan jämföras med ett batteri och genererar således elektricitet genom att elektroner från vätet färdas från en elektrod till en annan. Dessa bidrar till väldigt låga mängder utsläpp och har hög elektrisk verkningsgrad men kräver att vätgas separeras ut från metanet i biogasen. Dessutom är bränsleceller en ny teknik som kostar mycket, likt Stirlingmotorer. Principerna för Stirlingmotorn samt bränslecellen illustreras i Figur 30 nedan. Figur 30 - Principer för funktionen hos Stirlingmotor (vänster) (Askergren, 2008) och bränslecell (höger) En gasturbin består av en kompressor, förbränningskammare och turbin. I en sådan pressas luft och biogas till ett högt tryck i kompressorn, varefter blandningen går till förbränning i förbränningskammaren. Turbiner har samma funktion som jetmotorn på flygplan. När den heta rökgasen från förbränningen sedan får expandera i turbinen bidrar det till ett rotationsarbete i turbinen som både driver kompressorn och en elgenerator. Mikroturbiner fungerar på liknande sätt men med mindre kapacitet. Även dessa låter relativt lite och är dessutom enkla hantera. Användningen av dessa i med biogasdrift har ökat på senaste tiden och de förekommer i bland annat reningsverk och på bondgårdar. Turbiner har lägre utsläpp av till exempel kolmonoxid (CO) och kväveoxider (NOx) än förbränningsmotorer. De har även lägre driftskostnader och är tåliga mot fukt och korroderande gaser. Turbiner finns tillgängliga på marknaden i större utsträckning än bränsleceller men har, likt Stirlingmotorn och bränsleceller, högre investeringskostnader än förbränningsmotorer (Kaparaju & Rintala, 2013). Effekt, verkningsgrad och investerings- samt driftskostnader för dessa teknologier finns presenterade i Tabell 12 nedan. Verkningsgraderna omfattar både värme- och elproduktion och presenteras separat. 66

67 Tabell 12 - Egenskaper hos olika utrustningar som genererar el (Kaparaju & Rintala, 2013) Typ av utrustning Effekt (kw) Bränslecell Gasmotor Mikroturbin Investeringskostnad ( /kw) Driftskostnad ( /kwh) Termisk verkningsgrad (%) Elektrisk verkningsgrad (%) ,003 0, ,010 0, ,008 0, Stirlingmotor < ,003 0, Turbin ,005 0, När el genereras uppstår alltid värme som kan tas tillvara på vilket görs i så kallade kraftvärmeverk. I dessa genereras el genom någon av ovanstående tekniker, samtidigt som värme tas tillvara dels via systemet för motorkylning och dels via avgaserna. I Figur 31 presenteras ett system för ett typiskt kraftvärmeverk. Den sammanlagda verkningsgraden i en sådan anläggning är 85 till 90 procent (Kaparaju & Rintala, 2013). Investeringskostnaden för en kraftvärmeanläggning sjunker förhållandevis med ökande kapacitet. Enligt tidigare studier blev investeringen för en småskalig anläggning med en kapacitet på 45 kwel (elektricitet) och 105 kwvärme per kwel. Detta kan jämföras med en storskalig anläggning som endast kostat per kwel (Salman, 2014). Största delen av kraftvärmeverken som använder biogas i Europa drivs med någon form av förbränningsmotor, och de kan ofta användas utan betydande biogasrening, så länge halten av svavelväten är mindre än 100 ppmv (miljondelar volym) (Kaparaju & Rintala, 2013). 67

68 Figur 31 - Ett system med kombinerad värme- och elgenerering Tillämpning på Åland Vid planering av nya energisystem krävs det att energibehovet identifieras och lokaliseras. För att undvika för stora förluster är det av betydelse att värmekonsumenter finns i relativt nära anslutning till den potentiella värmeanläggningen. Alternativt kan biogasen lagras över tid, vilket kräver energi och resurser. I Mariehamn förses en stor del av hushållen med fjärrvärme som produceras av Mariehamns Bioenergi och distribueras av Mariehamns Energi. Under 2017 var 958 anläggningar anslutna till fjärrvärmenätet och den levererade värmeenergin uppgick till MWh. Av denna energi är ungefär 90 procent baserad på förnybara bränslen medan 10 procent genereras från fossila bränslen. Det förnybara bränslet består av bland annat träflis och träpellets från Ålands Skogsindustrier AB. Brännolja används i huvudsak vid kalla dagar då bioenergin inte räcker till för att täcka värmebehovet. (Mariehamns energi, 2017). För att kunna ersätta olja med biogas behöver således biogasen lagras, då denna produceras kontinuerligt men det extra värmebehovet endast uppstår vintertid. Ett annat område som kan vara av intresse gällande värmeförsörjning är Jomala kommun. Detta eftersom en tänkbar lokalisering av biogasanläggningen är i närheten av bebyggelse som kan komma att konsumera den värme som produceras. I Jomala finns ett befintligt närvärmenät i Prästgården by, som består av offentliga byggnader som De gamlas hem, Kommunkansliet och Vikingahallen. För tillfället försörjs byggnaderna i detta närvärmenät av värme från två flispannor samt från biogasanläggningen hos ÅCA. Bränslet för värmeproduktion kommer således till 100 procent från förnybara källor och därmed finns 68

69 inget behov av ytterligare biogas för värmeproduktion i detta område. Vidare är flis så pass billigt att ekonomiska orsaker att byta bränsle knappast uppstår. Då dagens värmebehov redan är bemött av befintliga värmekällor finns inget behov av ökad värmeproduktion. I området finns dock befintliga och planerade byggnader som inte är anslutna till närvärmenätet (Nordin M., 2018). I Godby finns ett fjärrvärmenät som, likt de andra fjärr- och närvärmenäten på Åland, till största delen värms av flis som eldas i en värmepanna. Andelen flis i värmeproduktionen uppgår till mellan 80 och 100 procent, och resterande andel är olja. För att helt eliminera behovet av olja undersöks just nu möjligheter att investera i en ny flispanna för att uppnå 100 procent flis. Vidare finns för närvarande ingen plan gällande lokalisering av en biogasanläggning i närheten av Godby. För att biogas ska kunna användas till Godbys fjärrvärmenät krävs det att anläggningen placeras nära. Således kan detta område för avsättning inte anses som det mest aktuella (Lundström, 2018). Vid kraftvärmeproduktion är det mest lönsamt att utnyttja elen i de egna processerna och sälja värme till ett fjärr- eller närvärmenät, om värmen inte utnyttjas i egna processer. Orsaken till att försäljning av el har svårt att uppnå lönsamhet är att när el köps in betalar konsumenten dels för själva energin men också elskatt, överföringskostnad samt moms. Då el å andra sidan säljs får elproducenten endast det som energin kostar, utan de andra tilläggen. Det är således mer lönsamt att utnyttja sin egenproducerade el eftersom inköp av el med överföringsavgift, elskatt och moms i det fallet kan undvikas. Det går även att använda biogas för annan värmeproduktion än fjärr- och närvärme. Biogas kan användas för förbränning i industriella processer och på Åland finns det redan industriföretag som visat intresse för att övergå till biogas. För denna typ av tillämpning kan biogasen, som tidigare nämnt, användas utan att uppgraderas. Om biogasen inte produceras i närheten av industrin kan dock uppgradering ändå behövas för att underlätta transport och lagring, då biogasen i detta tillstånd tar upp en mindre volym. 69

70 3.4 Biogas som ersättning för gasol Gasol är en gasblandning som består av propan och butan, och framställs ur naturgas och råolja. Det är således ett fossilt bränsle som bidrar till ökad växthuseffekt. Gasol används för en mängd olika ändamål, bland annat inom industrier, jordbruk samt fritidsaktiviteter, där gasolen i det sistnämnda används i till exempel sommarstugor, för grillning och för uppvärmning (Svenska Gasföreningen, 2008). I Figur 32 nedan visas en typisk gasolflaska som används i fritidshus samt en gasolvärmare. Figur 32 - Två användningsområden för gasol (Gasoldirekt, u.d.) (Helgbutiken.se, u.d.) Gasol är i gasform vid normalt tryck och rumstemperatur men lagras i vätskeform. För att övergå i vätskeform behöver gasolen antingen trycksättas eller kylas ner, den vanligaste metoden är att trycksätta den. Förvaringen sker i en sluten behållare där en del av gasen är i vätskeform och en del i gasform ovanför vätskan, varav gasen sedan används vid förbränning. I takt med att gasen används minskar trycket vilket gör att ny gas bildas i behållaren. Gasol förvaras i delvis vätskeform på grund av att den i detta tillstånd tar upp en cirka 250 gånger mindre volym än i gasform (Svenska Gasföreningen, 2008). Inom flera sektorer har det på senare tid förts diskussioner gällande att ersätta bland annat gasol med biogas. Biogas kan inte, till skillnad från gasol, övergå till vätskeform med hjälp av endast ökat tryck utan istället sänks temperaturen, enligt processen som beskrivs i kapitel När biogasen väl är flytande kan den sedan ersätta gasol om temperaturen bibehålls. I bland annat industriella processer kan gasolen ersättas, vilket planeras hos bland annat Toyota Material Handling i Mjölby. Företaget ska börja med biogas motsvarande 25 GWh per år, vilket räcker för tillverkning av truckar per år. De processer som tidigare drivits med gasol är tork- och härdugnarna i målerierna (Svensk Verkstad, 2018). Ett annat företag som övergått från gasol till biogas är det svenska kafferosteriet Arvid Nordquist. Detta byte beräknas bidra till en minskning av fossil koldioxid med ton per 70