Biogas från alger och våtmarksväxter En teknisk rapport inom BUCEFALOS B.4

Transkript

1 Biogas från alger och våtmarksväxter En teknisk rapport inom BUCEFALOS B.4 BUCEFALOS/LIFE11/ENV/SE/839

2 BIOGAS FRÅN ALGER OCH VÅTMARKSVÄXTER... 1 ABSTRACT... 4 SAMMANFATTNING... 5 BAKGRUND... 6 SYFTE... 6 INSAMLING AV ALGER... 7 Analys och transport Kadmium i algerna BIOGAS AV ALGER BIOGASPRODUKTION FRÅN AKVATISK BIOMASSA I PILOTANLÄGGNING Bakgrund Försöksdesign Artbestämning Resultat Svavelvätebildning Tillsatser Försöksdesign Resultat Sammanfattning BIOGASPRODUKTION FRÅN AKVATISKA SUBSTRAT I FULLSKALIG BIOGASANLÄGGNING Grundförutsättningar KONTRAKT Anläggningens uppbyggnad Anläggningens uppstart Invigning Drift och resultat Drift och resultat Gaspotential Användning av rötrest Sammanfattning OMHÄNDERTAGANDE AV RÖTREST EKONOMISK OCH ENERGIMÄSSIG UTVÄRDERING AV ALGER TILL BIOGAS Scenario 1 Demoanläggningen (Smyge XL) EKONOMISK ANALYS SCENARIO ENERGIBALANSER SCENARIO VÄXTHUSGASBALANS SCENARIO NÄRINGSÄMNEN OCH SPRIDNINGSAREAL SCENARIO UTVÄRDERING AV SCENARIO Scenario 2 - Anläggning för all tång som samlas in idag i Trelleborgs kommun EKONOMISK ANALYS SCENARIO ENERGIBALANSER SCENARIO

3 VÄXTHUSGASBALANS SCENARIO NÄRINGSÄMNEN SCENARIO UTVÄRDERING AV SCENARIO Scenario 3 - Anläggning för all tillgänglig tång längs Trelleborgs kust EKONOMISK ANALYS -SCENARIO ENERGIBALANSER -SCENARIO VÄXTHUSGASBALANS -SCENARIO NÄRINGSÄMNEN -SCENARIO UTVÄRDERING AV SCENARIO JÄMFÖRANDE SAMMANSTÄLLNING DISKUSSION REFERENSER

4 Abstract In order to counteract the severe eutrophication of the Baltic Sea, measures need to be taken both on land to reduce nutrient outflows and in the sea to actively take up nutrients from the water. One way to do this is to collect beach cast algae and return the nutrients to arable land. As part of the project BUCEFALOS, partly funded by the EU LIFE-program, Trelleborg municipality produced biogas from beach cast algae and developed the surrounding logistics of collection, analysis, transport and disposal of the digestate as biofertilizer. A two step fermentation biogas plant was built in Smygehamn in Trelleborg to produce biogas from algae (seaweed) and wetland plants. The plant has been part-funded by the EU LIFE program and the Nordic Investment Bank's Baltic Fund. The quality of the algae is crucial for good gas production, and low cadmium content in the algae is equally important so the residuals can be used as bio-fertilizer on farmland. The logistics of the collection need to be further developed, so that algae from other areas can be used when the local algae does not meet the requirements regarding the cadmium content. Before the biomass was transported to the biogas plant it was analyzed, and several collected batches exceeded the set limit value of 1 mg Cd / kg DM, leading to a periodically lack of seaweed that could be used in the plant. Seaweed availability also varies with wind, weather and current conditions why a large collecting area is important. A financial analysis of collection of different amounts of beachcast algae was also accomplished during the project period. The cost of operating the plant, including the surrounding logistics, exceeds the profit of the energy sold. In order to recover the cost a socio economic analysis is needed, taking into account the nutrient uptake, cleaner beaches and other added value of the system. The project period was three years, but the building permit for the full scale biogas plant was appealed causing a delay in the construction and resulting in an operating time of one year within the project. A longer operation time would have been desirable in order to better develop and evaluate gas production and logistics in the full scale plant. Biogas was produced from algae in a pilot plant during two project years. The gas potential in the algae is primarily due to the stage of degradation and to some extent the composition of the species of seaweed. The gas potential of algae (seaweed) varies between about l CH4 / kg VS. Since the substrate in this project in most cases has not been so fresh but already partially degraded, the gas potential has been lower, about 85 l CH4 / kg VS. Usually the collected seaweed is returned to sea after the end of the bathing season. Collected seaweed in Trelleborg summer of 2014 contained about 500 kg of phosphorus and 7 tonnes of nitrogen. All batches of algae used for biogas production in the project have been returned as nutrients on farmland. 4

5 Sammanfattning För att motverka den allvarliga övergödningen i Östersjön behövs åtgärder både för att minska utflödet av näring från land och metoder för att ta upp näring ur havet. Ett sätt att ta upp näring ur havet är att använda insamlade alger (tång) från badständerna för biogasproduktion och cirkulera näringen till åkermark som biogödsel. Som en del i projektet BUCEFALOS, delfinansierat av EUs LIFEprogram, har Trelleborgs kommun rötat alger från stränderna till biogas och utvecklat den kringliggande logistiken med insamling, analyser, transporter och omhändertagande av rötresten. En tvåstegsrötningsanläggning har byggts i Smygehamn i Trelleborgs kommun för att röta alger från stränderna till biogas. Även våtmarksväxter från klippning längs en närliggande å, Tullstorpsån, har använts. Anläggningen har delfinansierats av EUs LIFE-program samt Nordiska Investeringsbankens Östersjöfond. Kvaliteten på algerna är viktig för en bra gasproduktion. Samtidigt måste algerna ha en låg kadmiumnivå för att rötresten ska kunna användas som biogödsel på åkermark. Logistiken kring insamling behöver utvecklas ytterligare, så att alger från andra områden kan användas när de lokala algerna inte uppfyller kraven på låg kadmiumhalt. Innan algerna har förts till biogasanläggningen har de analyserats på kadmiuminnehåll. Flera insamlade omgångar översteg det satta gränsvärdet på 1 mg Cd/kg TS, vilket gjorde att tillgången på tång som kunde användas i anläggningen periodvis saknades. Tångtillgången varierar även med vind-, väder- och strömförhållanden varför ett stort uppsamlingsområde är viktigt. En ekonomisk analys av insamling av olika mängder tång har också genomförts under projekttiden. Vinsten av såld energi är mindre än kostnaden för att driva anläggningen inklusive omkringliggande logistik. För att räkna hem kostnaderna för driften behövs en samhällsekonomisk kalkyl som tar hänsyn till näringsupptag, renare stränder med flera mervärden av systemet. Projekttiden var 3 år, men den fullskaliga biogasanläggningen driftades bara ett år inom projektet då byggandet drog ut på tiden till följd av att bygglovet blev överklagat. En längre drifttid hade varit önskvärt för att bättre kunna utveckla och utvärdera gasproduktion och logistik. Gaspotentialen beror främst på hur färsk tången är samt till viss del sammansättningen av arter i tången. Gaspotentialen för tång varierar mellan ca l CH4/kg VS. Då substratet under detta projekt i flertalet fall inte varit så färskt utan delvis redan nedbrutet har gaspotentialen varit lägre under denna period, ca 85 l CH4/kg VS. En positiv effekt av att samla in tång är att den näring som är bunden i tången inte återförs till havet; vanligtvis återförs insamlad tång till havet efter badsäsongens slut. Insamlad tång i Trelleborg sommaren 2014 innehöll ca 500 kg fosfor och 7 ton kväve. All tång som använts för biogasproduktion i projektet har återförts som näring på jordbruksmark. 5

6 Bakgrund Ett rent och levande hav är en förutsättning för god livskvalitet och näringsverksamhet i kustsamhällena. Östersjön är ett hårt belastat innanhav, med ett avrinningsområde där omkring 90 miljoner människor bor, ett intensivt jordbruk, skogsbruk och en hög grad av industrialisering. Östersjön har många allvarliga miljöproblem, varav övergödningen är ett av de allvarligaste. Enligt HELCOMs undersökning Eutrophication status of the Baltic Sea är hela Östersjön övergödd med undantag av några få kustnära områden. Det tar ungefär 30 år att byta ut allt vatten i egentliga Östersjön vilket medför att föroreningarna stannar kvar en mycket lång tid. Detta innebär att även om näringsläckaget till Östersjön minskar kan det dröja länge innan en förbättring av vattenkvaliteten kan upplevas. Det är nödvändigt att minska utflödet av näringsämnen från land till hav, men de åtgärderna behöver kompletteras med upptag av näringsämnen ur havet till exempel via insamling av alger. Det har drivits många förebyggande miljöprojekt för att minska övergödningen i Östersjön. Under de senaste åren har flera projekt inriktade på näringsupptag ur havet genom att skörda akvatisk biomassa som blåmusslor, makroalger, mikroalger och vass genomförts. Syftet har varit att ta upp näringsämnen ur vattnet och samtidigt möjliggöra produktion av nya produkter i form av djurfoder, byggnadsmaterial och näringsåterförsel till jordbruket. I Trelleborgs kommun syns övergödningen bland annat genom en överproduktion av fintrådiga rödalger längs kusten. Tång är ett traditionellt gödselmedel på åkrarna, och användes innan konstgödslets inträde på marknaden. Tång har även använts för energiproduktion, den eldades i de trädfattiga kustnära samhällena på sydkusten, vilket beskrevs av Carl von Linné på hans skånska resa. Att göra energi och biogödsel av tång (alger) är ett sätt återuppta gammal kunskap om användning av lokala naturtillgångar och en del av en cirkulär ekonomisk modell. Syfte Den här rapporten är en del av LIFE-projektet BUCEFALOS ( ), som syftar till ett mer resurseffektivt samhälle och en cirkulär ekonomi med fokus på miljöproblem kopplade till vatten och klimatförändringar. Syftet med den del av projektet som redovisas i denna rapport är att testa biogasproduktion av alger från stränderna i full skala; inklusive insamling, transport, biogasproduktion och omhändertagande av rötresten. Denna rapport bygger på rapporter utförda under projekttiden för Bucefalos: Slutrapport för Pilotanläggningen i Smyge av Norups Bioraff AB, Slutrapport för Stora Smyge av Norups Bioraff AB och Tång och alger blir biogas En utredning kring framtida hantering av tång och alger i Trelleborgs kommun av BioMil AB, sammanställda av, och övriga kapitel skrivna av Matilda Gradin, Trelleborgs kommun. 6

7 Illustration av systemet med insamling av alger för biogasproduktion. Bild av My... Insamling av alger På sommaren rensas många stränder runt Östersjön på ilandflutna algmassor för att underlätta rekreation och göra stränderna mer attraktiva. I Trelleborg finns fem kommunala badstränder som under sommarsäsongen regelbundet rensas på alger. Algerna läggs i tillfälliga upplag i närheten av badstranden för att efter sommaren spridas ut längs stränderna och återföras till havet. Med begreppet alger menas i denna rapport den ilandflutna vegetation längs stränderna inkluderat makroalger av både fintrådig- och tångformig karaktär och även fröväxten ålgräs. De insamlade algerna innehåller bland annat kväve (N) och fosfor (P), ämnen som bidrar till övergödningen av havet och som det läggs stora summor på att hindra att de läcker från enskilda avlopp, reningsverk, jordbruksmark genom anläggande av våtmarker mm. Deponi av organiskt avfall är förbjudet sedan 2005 varför det inte går att deponera algerna. För att samla in tång från stränder krävs dispens från strandskyddet, vilket kan erhållas från kommunen med överprövningsrätt hos länsstyrelsen. I Trelleborg har det under projekttiden åren samlats in sammanlagt ca ton alger. Stränder Småbåtshamnar ton ton 2000 m3 (ca 750 ton) ton 1040 ton Insamlade tångmängder i Trelleborg En del av detta har gått till biogasproduktion. Genomsnittligt näringsinnehåll i algerna är enligt analyser genomförda i projektet (Tabell 1) ca 5 kg N/ton våtvikt och 0,36 kg P/ton våtvikt, vilket innebär att samlades drygt 1,6 ton fosfor 7

8 och 22,7 ton kväve in längs stränderna och i småbåtshamnarna i Trelleborg, varav merparten från stränderna (det som inte användes i projektet) återfördes till havet efter badsäsongen. För att algerna ska vara lämpliga för biogasproduktion måste mängden inblandad sand vara relativt låg. Vid traditionell alginsamling med frontskopa uppgår ibland omkring hälften av det insamlade materialet av sand. I ett tidigare projekt, Wetlands, Algae, Biogas (WAB, South Baltic programme ) testades i Trelleborg ett antal strandrensningsmaskiner bland annat med avseende på sandinnehållet i insamlat material. En av slutsatserna var att olika maskiner är lämpliga för alginsamling beroende på förhållande såsom mängd alger och sandinblandning i algerna som spolats iland (Trelleborg 2010). För att logistiken ska fungera i full skala behövs enkla insamlingsmetoder; den metod som använts för insamling till rötkammaren i Smyge är därför den som traditionellt används i Trelleborg: insamling på strand och i vattenbryn med frontlastare. För att sandinblandningen inte ska bli för stor måste insamlingen delas upp i två körningar där det översta lagret samlas in relativt sandfritt och läggs i en separat hög för vidare transport till biogasanläggningen, därefter rensas stranden noggrannare för badgäster, och den tången med sandinblandning lämnas på stranden. I Trelleborg har även en av småbåtshamnarna, Smyge hamn, stora problem med att alger flyter in och täpper till hamnbassängen. Under våren 2014 tömdes drygt 2000 m 3 (ca 750 ton) alger ur hamnen med gripklo från kajkanten, varav en del användes i biogasanläggningen. Resterande alger mellanlagrades på avfallsupplag för att sedan efter uppblandning användas som jordförbättringsmedel. Insamling av alger till biogasproduktion har under projekttiden skett på två platser i Trelleborg: Smygehamns småbåtshamn och Dalabadet; en kommunal badstrand som underhålls av kommunen och regelbundet rensas från alger. 8

9 Smyge Småbåtshamnen I Smyge rensas från alger på våren och vid behov under sommaren för att undvika problem med ruttnande alger i hamnbassängen och för att underlätta in- och utsegling från hamnen. I april 2014 samlades 2000 m 3 alger in varav 100 m 3 användes i biogasanläggningen i Smyge. Alger i Smygehamn. På vintern (vänster) och förmultnande på sommaren (höger). Insamling av alger i Smygehamn Algerna transporterades vidare i containers. Dalabadet På Dalabadet samlades algerna in med de vanliga strandrensningsmaskinerna i kommunens entreprenörsavtal för strandstädning, traktor med frontskopa. Alger som ska användas för biogasproduktion måste samlas från de övre lagren av den ilandflutna tången för att undvika för hög sandinblandning. Denna tång kan sedan läggas i separata högar innan en mer noggrann rensning görs för att förbereda stranden för badgäster. 9

10 Alger insamlade vid Dalabadet juli 2015 I projektet har även rötning av våtmarksväxtlighet testats, denna har samlats in från klippning med vassklippare längs Tullstorpsåns åfåra nedströms Beddinge. Två dumperslaster med sammanlagt minst 30 m 3 våtmarksväxtlighet skördades i juli 2013 till pilotbiogasanläggningen. Vassklippning i Tullstorpsån juli 2013 (foto Johnny Carlsson). Analys och transport Prover togs från det insamlade materialet och skickades till ackrediterat laboratorium för analys avseende närings- och kadmiuminnehåll. En låg kadmiumhalt är avgörande för att efter rötning kunna återföra näringen som biogödsel på åkermark. Om kadmiumhalten överskred 1 mg/kg TS (torrsubstans) användes inte algerna, alternativt blandades ut med andra material för att späda ut kadmiumkoncentrationen. Detta har lett till att logistiken kring alginsamling försvårats något; om algerna samlas in först och läggs i hög för att sedan provtas kan det hända att insamlingen gjordes i 10

11 onödan då värdena var för höga (detta gäller då insamling görs specifikt för rötning), eller så provtas algerna från stranden, men då kan algerna ha spolats ut till havs igen innan analyssvaren kommit. Enhet Alger Alger Alger Alger Alger Alger Alger Alger Alger Alger Alger Betblast Rötrest Alge r Datum % 37,1 16,1 13,4 13,8 85,3 15,5 17,4 17,5 18,3 14,2 14, ,8 25,4 TS kg/ton 5,9 4,5 3,2 3,6 12,1 4,8 4,6 4 2,9 5 3,9 5,1 5,34 2,87 Totalkväve Ammoniumkväve kg/ton 0,7 0,4 0,3 0,4 1,5 0,6 0,5 0,5 0,4 0,6 0,8 0,6 1 0,5 kg/ton 0,22 0,19 0,17 0,17 2 0,17 0,17 0,17 0,19 0,18 0,23 0,38 0,18 0,42 Fosfor mg/kg 0,34 0,27 0,19 0,23 0,33 <0,7 0,25 0,23 0,23 0,16 0,33 <0,1 0,35 0, Kadmium mg/kg DS 0,92 1,68 1,42 1,67 1,61 1,32 1,31 0,87 2,32 0,67 0,91 0,51 Kadmium Tabell 1. Sammanställning av analysresultat. Norups Bioraff Tabell 1 visar att flera omgångar insamlade alger översteg 1 mg Cd/kg TS och kunde därför inte användas. Det tar cirka 3-4 dagar att få analysresultaten och under den tiden avvattnades algerna naturligt genom avrinning från de upplagda tånghögarna. Avrinningen skedde vid stranden när algerna samlats in på Dalabadet, och på ett avfallsupplag när algerna samlats in i Smyge hamn. När Cd-halten var för hög för att algerna skulle tas tillvara lämnades de på stranden med övriga insamlade alger, och sprids efter badsäsongen ut för att tas tillbaka av havet. Dalabadet, där algerna samlades in ligger ca 15 km från biogasanläggningen, och biomassan transporterades i containrar från stranden till anläggningen. Transport av alger i container 11

12 Kadmium i algerna Kadmium (Cd) är en tungmetall som finns naturligt i svenska jordar och koncentrationerna varierar med den geologiska sammansättningen i landet. Kadmium tas upp av växter och är skadlig för människor, ett för högt intag av kadmium leder till försämrad njurfunktion och benskörhet (Karolinska Institutet). Kadmiuminnehållet i tång och alger varierar beroende på art, geografisk förekomst och tidpunkt på året. Kadmiuminnehållet i algerna är ett hinder för att skapa ett fungerande kretslopp av näringsämnen tillbaka till åkermark. För att kunna använda rötresten som biogödsel på åkermark valde vi att inte ta in alger i rötprocessen där Cd-halten överskred 1 mg Cd/kg TS. Under projekttiden undersöktes möjligheten att rena rejektvatten från biogasproduktion av alger från kadmium genom adsorption. Undersökningen genomfördes på Bucefalos anläggningar och processer av Linda Önnby på Lunds Universitet, Avdelningen för Bioteknik, och finansierades av Region Skånes miljövårdsfond. För att kunna reducera kadmium ur rötresten med adsorption måste kadmiumet gå över i vätskefasen, vilket till stor del är möjligt genom förbehandling, men processen är så kostsam att det inte är rimligt att göra detta när slutprodukterna är lågvärdesprodukter som biogas och biogödsel (Önnby 2015). Biogas av alger Ett av målen i Bucefalos var att visa hur ett system med näringscirkulation från hav till land kan fungera med biogas som motor. Ursprungligen var det tänkt att en traditionell omrörd biogasreaktor skulle rustas upp och användas, men baserat på erfarenheter från tidigare projekt i Trelleborgs kommun byggdes istället en tvåstegsrötningsanläggning (se kap om fullskalig biogasanläggning nedan). En traditionell anläggning kräver mycket förbehandling av materialet exempelvis genom att sand tvättas bort och att materialet finfördelas. För att logistiken ska fungera har istället förbehandlingen minimerats till avrinning av överflödigt vatten samt vid behov tillsättning av naturliga syror för att reglera ph. Två biogasanläggningar har använts i projektet, en pilotanläggning och en fullskaleanläggning som byggdes i projektet. Pilotanläggningen användes under projektets två första år, då byggandet av den fullskaliga anläggningen drog ut på tiden pga ett överklagat bygglov. Båda anläggningarna är belägna vid reningsverket i Smygehamn, Trelleborgs kommun. Pilotanläggningen byggdes inom projektet Wetlands, Algae, Biogas a Southern Baltic Sea Counteract Project, som finansierades av EUs strukturfond för Södra Östersjön, projektleddes av Trelleborgs kommun och pågick

13 Biogasproduktion från akvatisk biomassa i pilotanläggning Text: Norups Bioraff AB (s 13-19) Bakgrund Pilotanläggningen låg vid reningsverket i Smyge och bestod av två så kallade torra hydrolysbäddar/perkolationsbäddar med ett system för att blötlägga substrat. Vattnet som har passerat genom hydrolysbäddarna samlades upp i en brunn och transporterades till en balanstank. Metan utvanns ur vätskan i reaktorn som var fylld med fyllkroppar. Systemet var en tvåstegsrötning med ett hydrolyssteg och ett metanfilter. Hydrolyssteget bestod av två hydrolysbäddar á 20 ton där vätska perkolerades och sedan fördes till metanfiltret för utvinning av biogas. Anläggningen startade 2011 och avslutades i december Försöksdesign 2013 Första omgången tång körs för maximal gasproduktion februari-april. Andra omgången testas samrötning med våtmarksmaterial: antingen 1 bädd vass & tång samt 1 bädd tång eller 2 bäddar vass beroende på när vassen kan skördas. Artbestämning En artbestämning genomfördes av makroalgerna som lades in i perkolationsbäddarna Art Frekvens i provet Grönalger Chlorophyceae 0 Brunalger Phaeophycea 0 Rödalger Rhodophyceae Ceramium virgatum Grovsläke 1 Polysiphonia fibrillosa Violetslick 1 Polysiphonia fucoides Fjäderslick 5 Rhodomela confervoides Rödris 5 Furcelaria lumbricalis Kräkel 2 Blomväxter Zostera marina Ålgräs 1 Ingående arter i alger använda vid biogasproduktionen

14 Gasproduktion kbm BUCEFALOS/LIFE11/ENV/SE/839 Rödalger dominerar fullständigt och inga arter av grönalger eller brunalger påträffades i referensprovet. Bland rödalgerna var det arterna fjäderslick och rödris som dominerade. Resultat 2013 Under den första försöksperioden (28/2-10/5) fungerade processen generellt bra. Vätska perkolerades från brunn 1 till högen under perioden för att verkligen dränka bädden och därmed öka gasproduktionen. Vikten av att kunna dränka bädden visas genom att det tydligt syns på de platser vattnet inte nått, att rötningen inte fullbordats. Om rundpumpningen inte fungerar korrekt i perkolationsbäddarna bildas torrfickor dit vätskan inte når, vilket gör att hydrolysen inte fungerar på de platserna. Detta medför en lägre gasproduktion och därmed inte en utrötning på %. Till uppskalningen av pilotanläggningen har det tagits hänsyn till detta problem och hydrolysbäddarna är byggda för att helt kunna genomdränkas. För pilotanläggningen krävs mer fokus på genomblötningen för att undvika torrfickor Gasproduktion första försöksperioden feb 07-mar 14-mar 21-mar 28-mar 04-apr 11-apr 18-apr 25-apr Datum Gasproduktion februari-maj 2013, Pilotanläggningen i Smygehamn Den andra försöksperioden började 25/9 med att bädden med våtmarksgräs började användas. Under sommaren uppstod många tekniska problem med utrustningen med bland annat styrningen och temperaturregleringen. Detta medförde att biofilmen på fyllkropparna i metanfiltret var försvagad och det var därmed svårt att få igång metanproduktionen. I mitten av juni togs ny tång in i anläggningen. Den analyserades för att undersöka grundförutsättningarna och kunna jämföra med rötad tång. Cd-halten låg på 0,31 mg/kg och torrsubstansen på 14,7 % vilket innebär att tången i detta skick inte kan läggas på åkermark (gränsvärde 1 mg Cd/kg TS, detta prov ca 2 mg Cd/kg TS). I uppskalningen av pilotanläggningen har parterna kommit överens om att inte ta in tång med ett värde över 1 mg Cd/kg TS). 14

15 Gasproduktion kbm BUCEFALOS/LIFE11/ENV/SE/839 Processen återstartades i början av oktober genom att PIX (poly iron chloride) tillsattes direkt till metanfiltret (2-4 dl/dag), då vaknade metanbakterierna till liv och matningen på 10 l/dag kunde börja. Fortsatta problem med värmeregleringen medförde att temperaturen varierade mycket (32-42 grader) och processen avstannade något. När motorventilen som styr temperaturen blev bytt kom processen igång igen, och metanfiltret återfick sitt normala ph >7 och CH % (slutet av oktober) Gasproduktion september-november 2013, Pilotanläggningen i Smygehamn Svavelvätebildning Pilotförsöken visar på problem med svavelväte (H2S)-bildning vid rötning av tång. H2S-bildningen konkurrerar med metanbildningen och bidrar till en lägre gasproduktion. Den extrema H2Sbildningen medför mycket problem med utrustningen och är dessutom hälsovådligt att vistas i en miljö med höga halter. Vi har kompletterat anläggningen med extra tilluftsdon och styrd friluftsventilation under året. Tillsatser 0 25-sep 02-okt 09-okt 16-okt 23-okt 30-okt 06-nov 13-nov Syrad glycerol/glycerolvatten har använts i båda försöksperioderna som ett processhjälpmedel för att sänka ph i hydrolyssteget samt för att öka gasproduktionen. Försöksdesign 2014 Gasproduktion andra försöksperioden Datum Perioden var indelad i två försök. Den första försöksperioden sträckte sig från 22 maj till 23 september och den andra försöksperioden från 23 september till december 2014 då försöket avslutades. Under den första försöksperioden skulle försök göras med att tillföra skördade alger från mikroalgodlingen på Smyge reningsverk till perkolationsbäddarna i pilotanläggningen för att undersöka om det gav någon effekt på mängden utvunnen gas. Första omgången var en samrötning mellan halm och våtmarksgräs. Våtmarksgräset lades in utan förbehandling. Under den andra 15

16 06-feb 13-feb 20-feb 27-feb 06-mar 13-mar 20-mar 27-mar 03-apr 10-apr 17-apr 24-apr 01-maj 08-maj 15-maj ph 06-feb 13-feb 20-feb 27-feb 06-mar 13-mar 20-mar 27-mar 03-apr 10-apr 17-apr 24-apr 01-maj 08-maj 15-maj Gas, kbm BUCEFALOS/LIFE11/ENV/SE/839 försöksperioden gjordes försök med samrötning mellan tång och hö. Under båda försöksperioderna användes halm som inblandning i perkolationsbäddarna. Resultat Gasproduktion 2014 Datum PIX Ättika Glycerol Glycerol 8,5 8 7,5 7 6,5 6 5,5 5 4,5 4 3,5 ph Hydrolys Datum Gasproduktion februari-maj 2014 Denna försöksperiod visade att våtmarksgräs kan vara mycket svårt att röta om det inte förbehandlas genom hackning el dyl. Det gav inte någon hög gasproduktion, och det uppstod inte någon spontan hydrolys. Det var endast vid de tillfällen då något processhjälpmedel (PIX (poly iron chloride), glycerol, ättika) tillsattes som kvoten mellan hydrolyssteget och metansteget blev korrekt för gasproduktion och gasproduktionen ökade. 16

17 15 januari till 3 februari var styrningen ur funktion, vilket innebar att mycket få mätvärden finns under den perioden. Under mitten av mars var gasproduktionen mycket låg och syrenivån hög. Detta var för att manluckan var öppen för att kontrollera biofilmen. Vid uttagandet av perkolationsbädden syntes inte våtmarksgräset ha brutits ned nämnvärt. Gasproduktion i liter, maj-november 2014 Tånginläggning 22 maj 2014 Tången som lades in den 22 maj var till viss del redan nedbruten. Gasproduktionen var under perioden relativt låg och det var svårt att få en korrekt kvot mellan ph i hydrolys- respektive metansteget. Processhjälpmedel i form av ättika användes för att öka skillnaden mellan hydrolys- och metansteget, och det gav kortvariga resultat med något högre gasproduktion. Eftersom processen inte var stabil under försöksperioden kan inga slutsatser dras kring huruvida samrötningen med skördade alger från mikroalgodlingen påverkade gasproduktionen. 17

18 Tånginläggning 23 september 2014 Under den andra försöksperioden gjordes försök med samrötning mellan hö och tång. Även vid denna inläggning var tången relativt nedbruten, men inblandningen av hö gav effekt på gasproduktionen som under andra försöksperioden var betydligt högre än i första försöksperioden. De båda försöksperioderna har visat att tångens betingelser spelar stor roll för den möjliga gasproduktionen. När ny tång och hö lades in i mitten av oktober ökade gasproduktionen markant. Det har återigen visats att ett korrekt förhållande mellan ph i hydrolyssteget och metansteget är mycket viktig för en ökad gasproduktion. Även under denna försöksperiod har processhjälpmedel (framför allt ättika) använts för att skapa en lämplig kvot mellan ph i de olika stegen. Sammanfattning Under 2013 kördes två testperioder, varav den första 28/2-10/5 och den andra 25/9 och framåt. Den första perioden fungerade bra och gav goda resultat. Under sommaren uppkom flera tekniska problem, bl a med åsknedslag i PLC samt värmereglering, vilket gjorde att processen fick hjälpas igång under september/oktober. De slutsatser som kunde dras efter 2013 var bland annat; Halm som stöd runt anläggningens hydrolysbäddar håller ca 2 år. PVC och dränering fungerar utan problem. Perkolationsrörens funktion behöver kompletteras för att undvika så kallade torrfickor. Uppskalningen av pilotanläggningen förses med våta hydrolysbäddar för att stärka funktionen. Pilotanläggningen kommer kompletteras med fler perkolationsspjut. Svavelväteproblematiken är viktig på flera sätt; säkerhetsfrågan, påverkan på styrningen och elektroniken samt påverkan på material i kontakt med substrat i övrigt (ex rostfritt). Beskaffenheten 18

19 på pilotanläggningen kan vi inte ändra i dagsläget, utan endast komplettera med ventilation för att styra bort från elektronik och styrning. På uppskalningen av pilotanläggningen och framgent kommer styrningen och substrathanteringen separeras. Det kommer även finnas en separat rening av svavelväte för att undvika tekniska och hälsorelaterade problem. Under våren 2014 gjordes provrötningar med tång och våtmarksgräs. Försöksperioden visade att rötning av våtmarksgräs kan ge relativt liten gasproduktion då det rötas obehandlat. För att få ut mer gas behöver våtmarksgräset troligen förbehandlas genom hackning el dyl för att göra det mer tillgängligt. Det var svårt att få igång en spontan hydrolys och det var endast vid de tillfällen som processhjälpmedel tillsattes som gasproduktionen ökade. Under hösten 2014 gjordes försök med samrötning av tång och skördade alger från mikroalgodlingen samt mellan tång och halm. Under de båda försöksperioderna användes tång som var delvis nedbruten och detta innebar svårstartad process och låg gasproduktion under den första perioden och vid inblandning av hö en betydligt högre gasproduktion, vilken kan kopplas till gaspotentialen i hö. Tången är mycket ojämn i sin kvalité och det gör det svårt att veta hur mycket gas som är möjlig att utvinna. Biogasproduktion från akvatiska substrat i fullskalig biogasanläggning Text: Norups Bioraff AB (s 19-26) Grundförutsättningar Trelleborgs kommun önskar anbud på Biogasanläggning för rötning av marina och limniska substrat vid Smygehamns reningsverk samt omhändertagande av rötrest avseende: Projektledning, byggnation och upprustning för att driftsätta en befintlig biogaskammare på Smygehamns reningsverk så den på bästa sätt kan röta marina och limniska substrat till biogas. Drift och service av anläggningen t.o.m därefter återställning av platsen senast om inget annat anges av uppdragsgivaren. Omhändertagande av rötresten på ett miljövänligt och resurseffektivt vis. Upphandlingen avser ett biogasverk med kapacitet för att ta hand om substrat (mestadels marina alger) i mängder upp till 2000 ton alger/år. Rötningsmetoden ska vara så kallad torrötning eller tvåstegsrötning med metanfilter, dvs. en urlakningsprocess där substratet inte lastas direkt in i rötkammaren utan ligger utanför. Detta för att undvika mekaniska problem från sand, grus och sten som kan följa med alger som plockas upp från stränderna. Befintlig rötkammare ska rustas upp så den kan användas för biogasproduktion med ovan nämnda metod. 19

20 Den gas som produceras ska användas för att värma reningsverket i Smygehamn och vara ett komplement till uppvärmning med olja. Gasen ska renas från svavelväte innan den bränns i pannan för att undvika korrosion. C/N-kvoten samt innehåll av kväve, fosfor, kalium och kadmium i ingående och utgående substrat ska analyseras på ackrediterat laboratorium. Kontrakt Kontrakt mellan Trelleborgs kommun och Norups Gård Bioraff AB skrivs 25 februari 2013 med följande avvikelser från förfrågningsunderlaget; Biogaskammare på Smyge reningsverk används inte utan en separat biogasanläggning uppföres utanför reningsverket, i enlighet med anbud. Mängden rötade alger kommer att uppgå till minst 500 m 3 /år. Endast alger med en Cd-innehåll understigande 1 mg Cd/kg TS kommer att rötas. 20

21 Anläggningens uppbyggnad Biogasanläggningen består av en mottagningsplatta (1) med asfaltsbeläggning med uppsamlingsbrunn för säkert omhändertagande av all ev avrinnande vätska från alger som lagras. Algerna täcks med ensilageplast vid upplagring. Alger/tång läggs in i de två hydrolysbrunnarna (2) med tillhörande pumpbrunnar (3). Tången blötläggs och vatten cirkulerar i hydrolysbrunnarna och pumpbrunnarna. Vattnet blir bärare av näringsämnen, organiskt material. Hydrolysbrunnarna och pumpbrunnarna är kommunicerande kärl för att kunna dränka tången helt och hållet och därmed undvika sk metanfickor i hydrolysen. Hydrolysbrunnarna och buffertbrunnen (4) är 150 m3 vardera. Buffertbrunnen finns till som extra lagringsplats av tång resp. vätska. Den näringsrika vätskan som har cirkulerat i hydrolysbrunnen förs i markförlagda ledningar till något av de två metanfilterna (5). Metanfilterna består av containertankar på 25 m3 vardera, med värmesystem, och är fyllda med sk fyllkroppar för att öka den möjliga aktiva ytan för metanbildarna. I metanfilterna utvinns biogas som distribueras via markförlagd eldning till gaslagret (6), som består av en container med gasblåsa och därefter till teknikhuset (7) där gasen förbränns. Värmen i form av hetvatten används internt i anläggningen samt distribueras till Smygehamns reningsverk. Luft sugs från hydrolysbrunnarna till de biologiskt filterna (8), som är fyllda med bark och flis för att reducera luktproblem och reducera svavelvätehalten i gasen. Vid de biologiska filterna finns mätutrustning för att kontrollera metanhalten och förhindra utsläpp av metan. 21

22 Anläggningen under uppbyggnadsskedet. Ovan: Vy över anläggningen Nedan vänster: Hydrolysbrunn, teknikhus, metanfilter Nedan höger: Gaslagercontainer och gasledning Anläggningens uppstart Kontraktet undertecknas den 25 februari 2013 och därefter lämnas bygglovshandlingar in av Trelleborgs kommun. Under första delen av mars 2013 diskuteras om en nybyggnadskarta var nödvändig eller ej, för att få en korrekt situationsplan till bygglovet. Andra orsaker som ligger utanför vår kontroll såsom diskussioner kring detaljplanerat område gör att bygglovsprocessen drar ut på tiden. Den 5 juni 2013 beviljas bygglovet, men överklagas under juli månad. Närboende överklagar bygglovet pga. minskat värde på fastighet samt att byggnationen av en biogasanläggning försämrar närmiljön. Detta gör att påbörjandet av byggnationen drar ut ytterligare på tiden. Vissa byggnationer av bl. a teknikhus, metanfilter och gaslager påbörjas i Knislinge för att inte förlora för mycket tid av projektets totala tidsplan. 22

23 Vissa byggnationer godkänns att kunna börja med på plats i Smyge. Tack vare en mild vinter kan viktiga gjutningar och byggnationer på plats göras innan årsskiftet 2013/2014. Innan jul är mottagningsplattan, de två hydrolystankarna med pumpbrunnar, buffertbrunnen, gaslager samt plintar och hårdgjorda ytor på plats på Smyge reningsverk. Under vårvintern levereras även metanfilterna, de biologiska filterna samt teknikhuset. 100 m3 tång läggs in i hydrolysbrunn 1 den 31 mars 2014 och provtagningen av CH4, CO2 samt O2 börjar den 2 maj Invigning Den 13 maj 2014 invigs anläggningen offentligt och från och med den 15 maj mäts även H2S-halten på biogasen. Anläggningen startas den 22 maj genom att vattnet i hydrolysbrunnarna rundpumpas manuellt, internt för att sänka ph i hydrolyssteget. I metanfilterna pumpas 30 m3 ymp in och rundpumpning och värmning påbörjas. Under uppstart kommer metanfilterna matas med vassle/glycerol/ättika för att etablera en biofilm på fyllkropparna. Efter ca 2 veckor är temperturen i metanfilterna 38 grader och metanfilterna har en sekvensstyrd rundpumpning. Att etablera biofilm kan ta från 1-4 månader. Vattnets salthalt gör att det tar längre tid att etablera biofilm än om etableringen sker på sötvatten. Salthalten i den aktiva vätskan är ca 1,5 %. För att minska luktproblematiken släpps syre in i hydrolysbrunnen för att etablera ett täcke av svavelreducerande bakterier och därmed minska svavellukten från anläggningen. Drift och resultat lades första laddningen tång in, innan anläggningen var färdig. När systemet var igångsatt i början av juni erhölls under några veckor en metanhalt på ca 40 %, men med extremt låg 23

24 gasproduktion. I slutet av juli erhölls biogas med tämligen bra värden (metan 62%, CO2 30 %, syre 0,2 % och svavelvätehalter över 2000 ppm). Biofiltret kunde säkerställa luktreduktionen och metangasproduktionen var nära 0 i biofiltret. Pga att rundpumpningen inte kunde upprätthållas under augusti månad sjönk den biologiska aktiviteten i metanfilterna lades andra laddningen tång in. Efter analys noterades tämligen hög kadmiumhalt. Då kadmiumhalten ökar proportionellt vid nedbrytning blandades tången med halm och sämre hö för att bygga struktur och balansera kadmiumhalten. Andra inläggningen gjordes för sent för att kunna överbrygga mellan fas 1 och 2, då substrat inte fanns tillgängligt förrän efter sommarsemestern. Den något senare tiden på året bidrog till att det tog förhållandevis lång tid att få igång metanbildarna i det nya substratet. I slutet av december var den biologiska processen i stabilt läge, med rätt kvot mellan hydrolys och metanfilter, vilket säkerställer att det inte blir någon metanproduktion i hydrolysen. Under hela perioden var det låga emissioner via biofiltret (metan 0,3 % H2S under 20 ppm). Preliminära beräkningar visar dock att hö och ättika står för huvuddelen av gasproduktionen under denna period togs första omgången ur hydrolysbrunn 1, analyser togs och materialet fraktades till lantbrukare i och utanför kommunen för vidare spridning under våren 2015 efter analyssvar. Därefter lades en ny laddning med tång, halm, hö, sockerbetor och ensilerad betblast in. Begränsad tillgång på bra tång, aktuella kadmiumhalter samt uppdragsgivarens intresse för utredning av samrötning var anledningen till den aktuella substratbladningen. Drift och resultat 2015 Tredje inläggningens process påbörjade och redan uppnåddes gasproduktion på kbm gas/dygn, vilket återigen visar att substratkvalitén är mycket avgörande för biogasproduktionen. Gasproduktionen var sedan relativt hög fram till april månads ingång då gasproduktionen började avta. I maj skulle en ny laddning tång läggas in, men då sand/sten inbladningen var mycket stor samt att tången var helt nedbruten avbröts inläggningen och anläggningen väntar nu på ny tång. 24

25 21-jan 28-jan 04-feb 11-feb 18-feb 25-feb 04-mar 11-mar 18-mar 25-mar 01-apr 08-apr 15-apr 22-apr 29-apr 06-maj 13-maj 20-maj 27-maj kubikmeter rågas BUCEFALOS/LIFE11/ENV/SE/839 Gasproduktion Figur 1. Gasproduktion jan-maj 2015 Analysnamn Datum TS Totalkväve Rötrest Ammoniumkväve Fosfor Kalium Magnesium Natrium Svavel Aska C/N Kadmium Kadmium Enhet Alger Alger Alger Alger Alger Alger Alger Alger Alger Alger % 37,1 16,1 13,4 13,8 85,3 15,5 17,4 17,5 18,3 14,2 14, ,8 25,4 kg/ton 5,9 4,5 3,2 3,6 12,1 4,8 4,6 4 2,9 5 3,9 5,1 5,34 2,87 kg/ton 0,7 0,4 0,3 0,4 1,5 0,6 0,5 0,5 0,4 0,6 0,8 0,6 1 0,5 kg/ton 0,22 0,19 0,17 0,17 2 0,17 0,17 0,17 0,19 0,18 0,23 0,38 0,18 0,42 kg/ton 0,7 0,38 1, ,6 0,58 0,6 0,62 0,44 2,2 0,97 1,1 3,9 kg/ton 1,2 0,78 0,9 0,96 1,4 1,1 1 1,1 1,5 1 0,89 1,1 0,52 0,93 kg/ton 3,2 2,9 3,8 3,9 0,55 3,6 3,4 3,6 2 2,5 3,7 2,2 1,1 2,5 kg/ton 5,7 3,2 3,1 3,9 4,2 1,1 6,6 6,1 5,2 6,6 4,9 0,44 3,5 2,9 % 19,5 2,9 15 mg/kg 0,34 0,27 0,19 0,23 0,33 <0,7 0,25 0,23 0,23 0,16 0,33 <0,1 0,35 0, mg/kg DS 0,92 1,68 1,42 1,67 1,61 1,32 1,31 0,87 2,32 0,67 0,91 0,51 Alger Betblast Alger Det har varit svårt att hitta tång som uppfyller de önskade parametrarna (framför allt en kadmiumhalt på <1mg/kgTS) och flertalet tångbatcher har blivit underkända. Analysen den 11/4 25

26 tillhör iläggningen 31/3 (2014), analysen 7/10 tillhör 22/9 (2014). Analysen den 18/5 (2015) var förvisso godkänd ur kadmium-synpunkt men innehöll mycket sand och sten samt var till stor del redan nedbruten, varför den inte lades in. Gaspotential Gaspotentialen har tidigare visats vara ca 200 l CH4/kg VS vid rötning av alger (Undersökning av metanpotential i Alger från Smyge testanläggning i Trelleborg, Annox 2014). Gaspotentialen beror främst på hur färsk tången är samt till viss del sammansättningen av arter i tången. Gaspotentialen för tång varierar mellan ca l CH4/kg VS. Då substratet under detta projekt i flertalet fall inte varit så färskt utan delvis redan nedbrutet har gaspotentialen varit lägre under denna period, ca 85 l CH4/kg VS (Biomil, 2015) Användning av rötrest Vid samtliga uttagningar av använt rötat material har materialet använts som gödselmedel i lantbruk i och utanför Trelleborgs kommun. Sammanfattning Tångens ålder och struktur vid inläggningen spelar mycket stor roll för gasproduktionen. Periodens substrat har varit av relativt dålig kvalité ur gasproduktionssynpunkt, då den har varit till viss del nedbruten redan vid inläggning. Under 2015 har en korrekt ratio mellan hydrolys och metanfilter kunnat upprätthållas, vilket ger förutsättningar för en god gasproduktion. Blötläggningen av hydrolysen har fungerat bra och inga luftfickor har kunnat identifieras vid urtagning efter rötning. 26

27 Omhändertagande av rötrest Rötresterna från biogasproduktionen har analyserats på innehåll av näring och kadmium. När första omgångens (03/13) tång togs ut togs prover för att kontrollera bl a Cd-halten för att kunna avgöra om rötresten var möjlig att sprida på fält. Resultaten visar en Cd-halt på 0,91 mg/kg TS, vilket är godkänt men högt (Norup 2015). Den uttagna tången den 29/ är godkänd att lägga på åkermark (<1mg/kgTS ) (Norup 2015). Rötresterna tömdes ur anläggningen med gripklo och lades på dumpers för vidare transport till lantbruk där det lades på upplag för senare spridning på jordbruksmark. 1.Rötrester i anläggningen. 2. Hydrolysbrunnen töms på fermenterade alger Rötresten transporteras till en mottagningsplatta på ett lantbruk i väntan på att sprida som biogödsel (foto Matilda Gradin) 27

28 Ekonomisk och energimässig utvärdering av alger till biogas Under projekttiden lät Trelleborgs kommun externa konsulter utföra en utvärdering av alger till biogas i Trelleborg. Rapporten utvärderar kostnader och vinster (ekonomiska och miljömässiga) vid tre scenarier som innefattar olika mängder insamlade alger. Nedanstående kapitel är utdrag ur rapporten Tång och alger blir biogas -En utredning kring framtida hantering av tång och alger i Trelleborgs kommun av BioMil AB. För mer information kring beräkningssätt och referenser se den fullständiga rapporten. Text: BioMil AB (s 28-37) För att tydliggöra den ekonomiska och energimässiga situationen, i samband med rötning av tång och alger i en biogasanläggning i Trelleborgs kommun, är det viktigt att belysa olika scenarier utifrån olika mängder tång och alger. Här beskrivs därmed tre olika scenarier för rötning av alger i en biogasanläggning. För varje scenario görs en ekonomisk analys gällande vilka intäkter och kostnader som kan uppkomma. Vidare utvärderas energi och växthusgasbalanser samt näringsämnen och spridningsareal som de olika scenarierna bidrar till. Varje scenario avslutas med en utvärdering av vilka eventuella risker som finns och vilka framtida kostnader som kan uppkomma. Med energibalans avses en sammanställning av producerad energimängd i förhållande till det energibehov som finns i form av el, värme samt transporter av alger och tång in till anläggningen och rötrest ut från anläggningen. Växthusgasbalans är beräkningar av hur biogasanläggningen kommer att minska klimatpåverkan, genom att förbränning av fossila bränslen ersätts, samtidigt som hänsyn tas till eventuella metanutsläpp som uppkommer i anläggningen och koldioxidemissioner vid användning av el och transporter. Då uppgifter om el- och värmebehovet samt gasproduktionen i demoanläggningen (Smyge XL) saknas, vid rapportens färdigställande, har en sammanvägning och bedömning av rimlig gasproduktion därför gjorts. Bedömningen är baserad på resultat från pilotanläggningen samt från olika laboratorieförsök. Metanpotentialen bedöms till 175 liter CH4 per kg VS och 60 % av metanpotentialen bedöms vara möjlig att uppnå i den 2-stegsteknik som används för rötningen av tång och alger. Även behovet av el- och värme i anläggningen har uppskattats eftersom faktiska data från anläggningen saknas. Beräkningar har gjorts utifrån att producerad gas kommer att användas i anläggningen för värme och el. Gasen bedöms inte kunna användas för fordonsgas då gasvolymen är för liten för att det ska bli lönsamt att användas i en konventionell uppgraderingsanläggning. Parametrar och indata för de ekonomiska analyserna samt de ekonomiska analyserna, för samtliga tre scenarier, kan ses i Bilaga 1 (i originalrapporten). Uppgifter på investeringskostnaderna har inhämtats från Norup Gård Bioraff AB. Kostnaderna för insamlingen är inte medtagna i analyserna, då detta är kostnader som tillkommer även idag och inte förändras. 28

29 Scenario 1 Demoanläggningen (Smyge XL) Scenario 1 innebär att Trelleborgs kommun köper demoanläggningen (Smyge XL) av Norup Gård Bioraff AB, som den ser ut idag och att de insamlade mängderna tång och alger hanteras som de gör idag. Kommunen samlar årligen in ca m3 alger och tång från de åtta kommunala stränderna och från småbåtshamnarna. Anläggningens består av två hydrolystankar som rymmer totalt 300 m3 (2 * 150 m3). Vid påfyllning kan tankarna inte fyllas helt, utan endast med cirka 250 m3. Hydrolystankarna antas kunna fyllas på två gånger per år. Den totala hanterade mängden blir då 500 m 3 tång och alger som rötas i demoanläggningen. För att klara kadmiumgränsen på 2 mg/kg TS i utgående rötrest ska ingående material inte ha högre kadmiumhalt än 1 mg/kg TS. Provtagning måste därmed ske innan materialet läggs in i hydrolystankarna. Då mängderna tång och alger som rötas uppfyller kadmiumvärdet kan rötresten som bildas efter rötning användas för gödsling på åkermark. I detta scenario fortsätter därmed lantbrukaren att ta emot bildad rötrest för användning på åkermarken. Gasen som bildas från anläggningen beräknas bli cirka Nm3/år och kommer att ledas vidare till en gaspanna och förbrännas. Värmen (hetvatten) kommer att används för uppvärmning av anläggningen och överskottet antas användas som ersättning för uppvärmning med olja. Gällande transporterna kommer inga större förändringar att ske. En del av massorna från Smygehamn kommer att, istället för att transporteras till kommunens mellanlagring, köras till demoanläggningen vilket är en betydligt kortare stäcka. För tång och alger från strandrensning förblir antalet transporter och sträckor som idag. Dock tillkommer transporter för utkörning av rötrest till lantbrukaren som tar emot rötresten. I detta scenario har därmed dessa transporter tillkommit i beräkningen. Ekonomisk analys scenario 1 För att undersöka vilka årliga kostnader som är inkluderade i scenario 1 har en ekonomisk analys gjorts, se Bilaga 1 (i originalrapporten). Kalkylen visar att kostnaden för scenario 1 beräknas bli cirka kronor årligen för att driva anläggningen, vilket motsvarar en behandlingskostnad på drygt kr per ton. Energibalanser scenario 1 De transporter som är medräknade är sträckan från Smygehamn till demoanläggningen, vilket är cirka 2 km, samt utleverans av rötresten, vilket är en sträcka på cirka 10 km. Enligt beräkningar blir energiåtgången för transporter cirka 1,7 MWh per år, vilket motsvarar cirka 3 % av gasproduktionen. Övriga mängder som samlas in och transporteras till Sjöviksområdet kvarstår och är inte medtagna i beräkningen. Anläggningen har ett energibehov i form av elförbrukning för omrörning och pumpning samt ett värmebehov på anläggningen. För tillgång till el kommer anläggningen att anslutas till elnätet. Uppskattat elbehov på anläggningen är cirka 20 MWh per år, vilket motsvarar cirka 36 % av gasproduktionen. 29

30 Värmebehovet kommer att täckas med hjälp av en gaspanna där rågas från gasproduktionen används som bränsle. Energibehovet för detta är enligt beräkningarna ca 20 MWh per år, vilket motsvarar cirka 36 % av biogasproduktionen. Viss förlust av metan kan förekomma vid rötning av biomassa, vilket orsakar både miljöpåverkan, energiförluster och ekonomisk förlust. Den planerade biogasanläggningen kommer att byggas och utformas för att förhindra metanläckage vid normal drift, dock har ett litet metanläckage på 1 % av biogasproduktionen antagits i beräkningen. Nettoproduktionen är därmed ungefär 24 % av den totala energiproduktionen, vilket är ett överskott motsvarande cirka 13 MWh per år. Växthusgasbalans scenario 1 Biogasproduktionen från 500 m 3 alger och tång motsvarar cirka 10 ton koldioxidekvivalenter per år, om biogasen ersätter olja. Då har hänsyn tagits till att 36 % av producerad biogas används för biogasanläggningens värmebehov. Emissionerna som uppkommer från transporterna är utsläpp av bl.a. koldioxid, kväveoxider, flyktiga kolväten och partiklar. Koldioxidutsläppet från transporterna motsvarar cirka 1 ton koldioxidekvivalenter per år. Beräkningen baseras på emissionsfaktorn 302 kg koldioxidekvivalenter per MWh (Börjesson, 2010). Det uppstår även emissioner från anläggningens elbehov. Vid beräkning av emissioner från elförbrukningen har Nordisk elmix antagits, med emissionsfaktor 97,6 kg koldioxid per MWh (Miljöfaktaboken, 2011). Koldioxidemissionen från anläggningens elbehov uppgår till cirka 2 ton per år. Koldioxidemissionerna från uppvärmningen baseras på data vid förbränning av biogas. Förbränning av biogas genererar inga fossila koldioxidutsläpp och mycket låga utsläpp av kolväten och stoft eftersom det är ett rent gasformigt bränsle. Metanförlusten vid rötningen beräknas uppgå till cirka 1 ton per år baserat på en antagen metanförlust på 1 % av gasproduktionen. Biogassystemets påverkan på växthusgasbalansen beräknas därmed uppgå till en nettominskning på cirka 7 ton koldioxidekvivalenter per år, vilket innebär en växthusgasreduktion på 67 %. Utöver detta bidrar insamling av alger och tång från haven till att metanemissioner, som sker i samband med förruttnelseprocessen, minskar. Hur stor metanreduktionen blir beror på ett antal faktorer och tillförlitliga uppgifter saknas men insamlingen innebär en förbättrad reduktion av växthusgaser. Näringsämnen och spridningsareal scenario 1 Insamling av 500 m3 alger och tång innebär att cirka 3000 kg kväve och 170 kg fosfor per år tas upp från haven och därmed minskar övergödningen. Den spridningsareal som krävs för att återföra kväve- respektive fosformängden till åkermarken är 20 respektive 8 hektar vid en maximal giva på 150 kg N per hektar respektive 22 kg P per hektar. Detta kan jämföras med den åkerareal som krävs för att inte gränsvärdet för kadmiumtillförsel ska överstigas, enligt slamförordningen. Arealen som krävs är 108 hektar. 30