PRODUKTION AV BIOGAS FRÅN FJÄDERFÄGÖDSEL

Transkript

1 SLUTRAPPORT PRODUKTION AV BIOGAS FRÅN FJÄDERFÄGÖDSEL Gemensam slutrapport från projekten Produktion av gårdsbaserad energi genom torrötning av fjäderfägödsel Samverkansmöjligheter kring biogas från gårdsanläggningar (fjäderfä) 0-0 -

2 I N N E H Å L L 1 FÖRORD.. sid 4 2 SAMMANFATTNING.... sid 5 3 BAKGRUND OCH INLEDNING.... sid 7 4 SYFTEN.... sid (1) Produktion av gårdsbaserad energi genom torrötning av fjäderfägödsel. sid (2) Samverkansmöjligheter kring biogas från gårdsanläggningar (fjäderfä).. sid (3) Besluts- och upphandlingsunderlag för en fullskalig demonstrations- och utvecklingsanläggning för torrötning. sid 9 5 GENOMFÖRANDE.... sid Projektplanering, uppföljning och redovisning. sid Inledande och fortlöpande kontakter och information... sid Provtagning och analyser av substrat och rötrester. sid Laboratorieförsök för bestämning av gasutbyten från olika substrat och substratblandningar... sid Studiebesök vid svenska, danska och tyska anläggningar. sid Särskilda studier kring rötrester, ekonomi, intern och extern användning av biogas. sid Utbyte av information och fakta med angränsande biogasprojekt. sid Avslutande projektrapportering.. sid 12 6 SUBSTRAT FÖR RÖTNING... sid Totalt energiinnehåll (värmevärden) i substrat/rötmaterial sid Fysikaliska och kemiska egenskaper hos undersökta material sid Mikrobiella egenskaper och struktur.. sid Gasutbyten enligt laboratorieförsök vid Avdelningen för Bioteknik.... sid Gasutbyten enligt laboratorieförsök vid JTI i Uppsala.. sid Sammanfattande diskussion av resultaten från genomförda laboratorieförsök. sid 17 7 JÄMFÖRELSER MELLAN TORRÖTNING OCH VÅTRÖTNING. sid Allmänt.... sid Lagring av rötmaterial..... sid Förbehandling av rötmaterial.... sid Inblandning av rötmaterial... sid Biogasproduktion i rötkammare..... sid Gaslagring..... sid Efterrötning, eventuell hygienisering samt rötrestlagring.. sid 22 8 ANLÄGGNING OCH EKONOMI... sid Allmänt sid Utformning av en torrötningsanläggning... sid 23 Substratlager och blandningsutrymme; Rötkammare; Perkolatorsystem och lagring av perkolatorvätska; Värmetillförsel och värmeåtervinning; Ammoniakavskiljning; Hygienisering; Rötrestlagring; Provtagning, mätning, styrning och reglering; Gaslagring och utrustning för biogasutnyttjande 8.3 Intäktsmöjligheter vid olika användning av producerad biogas/rågas... sid 25 Biogas som värmekälla; Kraftvärmeproduktion (el och värme); Fordonsgas 8.4 Produktionskostnader för biogas.... sid 27 (1) Kapitalkostnader; (2) Drift och underhåll; (3) Personalkostnader; (4) Substrat; 8.5 Miljöregler.... sid

3 9 RÖTRESTER.... sid Volymförändringar sid Omvandling och koncentrering av växtnäring... sid 30 Fosfor och kalium; Kväve omvandling till ammoniumkväve; Rötningens betydelse för kväveeffektiviteten; Torrötning ger fördelar vid gödselspridning; Ammoniakavskiljning från perkolatvätskan 9.3 Lagring och transport av rötrester.. sid INTERN ANVÄNDNING AV BIOGAS... sid Allmänt.... sid Eldning för värmeproduktion.. sid 33 Uppvärmning av djurstallar; Spannmålstorkning; Bostäder 10.3 El- och värmeproduktion (kraftvärme).... sid Reservelverk.... sid Torkning av fjäderfägödsel och rötrester.. sid EXTERN ANVÄNDNING AV BIOGAS. sid Allmänt.... sid Lagring och transport..... sid Värmeproduktion..... sid Kraftvärme.. sid Fordonsgas.. sid SAMVERKANSANLÄGGNINGAR... sid Allmänt..... sid Samverkansscenarier för fjäderfäföretag i region Skaraborg... sid 40 Norra Skaraborg; Östra Skaraborg; Västra Skaraborg; Södra Skaraborg 13 FÖRETAGSKONCEPT RAGGÅRDEN, VARA.. sid Anläggning och djurproduktion..... sid Produktion och utnyttjande av biogas..... sid Utformning av anläggning..... sid Ekonomi.... sid Miljöregler..... sid FÖRETAGSKONCEPT VÄSTFARM, FÄRGELANDA... sid Anläggning och djurproduktion..... sid Produktion och utnyttjande av biogas..... sid Utformning av anläggning..... sid Ekonomi.... sid Miljöregler..... sid SLUTSATSER OCH FÖRSLAG.... sid Allmänt..... Slutsatser; Förslag sid Substrat för rötning..... Slutsatser; Förslag sid Jämförelser mellan torrötning och våtrötning.. sid 48 Slutsatser; Förslag 15.4 Rötrester Slutsatser; Förslag sid Anläggning och ekonomi..... sid 49 Slutsatser; Förslag 15.6 Intern användning av biogas..... Slutsatser; Förslag sid Extern användning av biogas..... Slutsatser; Förslag sid Samverkansanläggningar..... sid 50 Slutsatser; Förslag 15.9 Företagskoncept Slutsatser; Förslag..... sid FIGURBILAGA sid 52-2-

4 17 FÖRTECKNING ÖVER SAMMANSTÄLLNINGAR OCH RAPPORTER sid BILDTEXTER TILL CD-SKIVANS BILDSAMLING..... sid 56 Avsnitt 7. Jämförelser mellan torrötning och våtrötning ; Avsnitt 8. Anläggnin och ekonomi ; Avsnitt 13. Företagskoncept Raggården ; Avsnitt 14. Företagskoncept Västfarm 19 ADRESSER M M.. sid 60-3-

5 1 FÖRORD Det svenska lantbrukets investeringar i biogasanläggningar har hittills varit mycket begränsade. Orsakerna till detta är bland annat osäkerhet kring ekonomi och teknik. I takt med ökade priser på fossila bränslen stiger efterfrågan på alternativa drivmedel. Det finns nu långtgående planer på en kraftig utbyggnad av antalet tankställen för fordonsgas, helst med lokalt producerad och uppgraderad biogas som råvara. Nya tankställen för fordongas kommer att etableras, bl. a. utmed riksväg E20 genom region Skaraborg. Inom fjäderfänäringen har det skett en fortlöpande storleksrationalisering. En mycket stor andel av produktionen sker nu i stora besättningar som producerar stora gödselmängder med betydligt högre torrsubstanhalt än i flytgödsel från ko- och svinbesättningar. Fjäderfägödsel innehåller därför mycket mer energi per kg och tål att transporteras över längre avstånd än flytgödsel. Därmed vidgas möjligheterna till samverkan mellan olika fjäderfäföretag kring produktion av biogas. Det finns nu ett ökat intresse för en ny teknik, torrötning, som innebär att biogasrötningen sker vid en högre torrsubstanshalt i substratet. Tekniken lämpar sig bäst för torrare material, t. ex. växtprodukter, fjäderfägödsel, hästgödsel och djupströgödsel. Viktiga utvecklingsarbeten kring torrötningstekniken har bedrivits vid Avdelningen för Bioteknik vid Lunds universitet. I Tyskland finns redan flera nya torrötningsanläggningar i drift och den nya tekniken stöds genom ett särskilt innovationsbidrag. Fjäderfäcentrum har beviljats projektstöd för tre projekt som berör produktion av biogas med fjäderfägödsel. Det första projektet, som finansieras av Jordbruksverket och Energimyndigheten, är en förstudie om möjligheterna att utvinna energi ur fjäderfägödsel. Det andra projektet, som finansieras helt av Jordbruksverket, går ut på att studera samverkansmöjligheterna kring biogas från fjäderfäanläggningar. Det har skett en nära samordning mellan dessa båda projekt och denna slutrapport är gemensam för båda projekten. Tillväxt Skaraborg har finansierat ett tredje projekt, som syftar till att ta fram ett besluts- och upphandlingsunderlag för en fullskalig utvecklings- och demonstrationsanläggning för biogas (torrötningsprocess) i Skaraborgsregionen. Detta projekt kommer att slutredovisas våren Projektredovisningen omfattar denna slutrapport med tillhörande figurbilaga och bilder med anknytning till rapporten. Till redovisningen hör också en samling aktuella rapporter och sammanställningar inom projektområdet. Allt detta material har sammanställts på en samlings- CD, Produktion av biogas från fjäderfägödsel materialsamling. Denna CD-skiva kan beställas från Fjäderfäcentrum, tel , e-post info@fjaderfacentrum.se. Skara 26 januari 2007 Astrid Lovén Persson Verksamhetsledare i Fjäderfäcentrum Ove Litorell Projektledare - 4-

6 2 SAMMANFATTNING Denna slutrapport är en gemensam slutredovisning från Fjäderfäcentrum för två projekt som rör produktion av biogas från fjäderfägödsel. Det ena projektet, som finansieras av Jordbruksverket och Statens Energimyndighet, är en förstudie om möjligheterna att utvinna energi ur fjäderfägödsel. Det andra projektet, som finansieras helt av Jordbruksverket, går ut på att studera samverkansmöjligheterna kring biogas från fjäderfäanläggningar. Projektarbetet har bedrivits i nära samverkan med främst Avdelningen för bioteknik vid Lunds universitet, Ramböll Sverige AB i Vänersborg, SLUs institution för markvetenskap i Skara, JTI i Uppsala och KanEnergi Sweden AB i Skara. Projektarbetet har också byggt på en bred och aktiv medverkan från intresserade fjäderfäproducenter i Fjäderfäcentrum. Projektarbetet inleddes med besök hos samverkande institutioner och organisationer. Därefter upprättades en preliminär plan för provtagning, analyser, laboratorieförsök, studiebesök, information m.m. Ganska snart stod det klart att det fanns goda möjligheter att tillföra tyska resultat och erfarenheter till projektarbetet och flera värdefulla kontakter har därför knutits med tyska institutioner, bioteknikföretag och biogasproducenter. Ett antal prover på olika substrat för rötning togs ut och analyserades. Analyserna gav värdefull information om olika substrats TS-halter, kväveinnehåll/kväveformer, askhalter och kol/kvävekvoter. Avdelningen för bioteknik vid Lunds universitet genomförde en serie laboratorieförsök för att studera gasutbytet från olika substrat och substratblandningar. Resultaten gav säkrare underlag för bedömningen av möjliga gasutbyten från olika susbstrat och substratkombinationer. Enligt laboratorieförsöken uppstår ingen tydlig synergieffekt vid blandning av fjäderfägödsel med olika växtodlingsmaterial. JTI genomförde ett orienterade jämförande laboratorieförsök mellan våtrötning och torrötning. Resultaten pekar på ett sämre utbyte i torrötningsledet, men detta kan troligen förklaras av den använda tekniken utan perkolering. I alla laboratorieförsök användes en relativt stor mängd ympmaterial. Denna utspädning kan ha minskat de eventuella negativa effekterna av den ammoniakbildning som kan uppstå i rötningsprocessen p.g.a. fjäderfägödselns höga kväveinnehåll. Biogasproduktion genom våtrötning bygger på en beprövad och relativt känd teknik. Det är därför intressant att jämföra torrötningsmetoden med våtrötningsmetoden och i ett särskilt avsnitt redovisas jämförelser, moment för moment, mellan torrötning och våtrötning. Enligt tyska uppgifter bör biogasproduktionen med samma rötmaterial kunna bli lika stor vid torrötning som vid våtrötning. Torrötningsanläggningar är dock f.n. något dyrare att bygga, men skillnaderna kommer troligen att minska i takt med att flera torrötningsanläggningar uppförs. Utformningen av en torrötningsanläggning beskrivs i text, figurer och bilder från två tyska anläggningar. Befintliga koncept skulle eventuellt kunna kompletteras med särskild utrustning för ammoniakavskiljning för att minska riskerna för störningar i biogasprocessen p.g.a. det höga kväveinnehållet i fjäderfägödseln. Producerad biogas kan användas för ren värmeproduktion, för kraftvärme (el och värme) eller för uppgradering till fordonsgas. Det första alternativet är det enklaste. Intäktsmöjligheterna vid kraftvärmeproduktion belyses genom två figurer som visar hur el- och värmeersättningen påverkar ersättningen för den producerade gasen. Uppgradering av biogas till fordonsgas blir dyr vid små anläggningar och kräver därför i regel en samverkan mellan flera biogasproducenter. Tyvärr finns de få kostnadsdata för torrötningsanläggningar. Genomförda beräkningar har utgått från tyska uppgifter och två aktuella examensarbeten. Redovisade resultat visar tydligt att det finns betydande skalfördelar i de olika leden av biogasproduktion och biogasanvändning. Kompletterande rötmaterial till fjäderfägödsel medger en större anläggning med åtföljande skalfördelar men samtidigt ökar kostnaden för rötsubstratet. Under rötningsprocessen genomgår det ursprungliga rötsubstratet olika förändringar, som påverkar rötrestens lagringsduglighet, miljöegenskaper och användning i växtodlingen. Vid torrötning bildas en fast fraktion med högt innehåll av fosfor och kalium och en flytande fraktion med stort innehåll av lättillgängligt kväve. Tack vare detta kan det ske en mera optimal anpassning till olika grödor och spridningstider. Rötresten kan därför skapa ett mervärde för en - 5-

7 biogasanläggning och det är viktigt att ytterligare undersökningar kan göras kring rötresternas egenskaper, lagringskrav och användning. Egen intern användning av biogas kan vara lönsam under vissa förutsättningar, t.ex. vid stort eget värmebehov. Detta kan vara möjligt tack vare torrötningsanläggningarnas möjlighet att styra biogasproduktionen till perioder med stort värmebehov, t.ex. uppvärmning av slaktkycklingstallar. Kraftvärmeproduktion kan vara ett alternativ vid stort eget elbehov och vid uppvärmning av stora bostadsytor genom kylvärmen från elgenereringen. Biogasproduktionen från egna gårdsanläggningar eller samverkansanläggningar övertiger i de flesta fall de egna behoven. Det finns flera alternativ för extern användning av biogas och lönsamheten ökar vid samverkan i större anläggningar. Sammanställningar från angränsande biogasprojekt visar att kapitalkostnaderna för att bygga en gasledning är relativt små jämfört med kostnaderna för produktion och uppgradering av biogas. Kapitalkostnaden är den största delkostnaden vid biogasproduktion och i anläggningar för kraftvärme eller uppgradering av biogas. Kapitalkostnaden per producerad enhet sjunker kraftigt med ökad anläggningsstorlek. Därför är det fördelaktigt med en mer eller mindre omfattande samverkan i biogasanläggningar, gasledningar och andra större anläggningar för utnyttjande av biogasen. En sådan lokal samverkan mellan fjäderfäproducenter underlättas av gödselns höga torrsubstans som medger längre transporter än vid flytgödselhantering. Två övergripande företagskoncept har tagits fram för ett slaktkycklingföretag och ett äggföretag. Koncepten belyser produktionspotentialen för biogas baserad dels på enbart fjäderfägödsel och dels på en substratblandning med gödsel och vallensilage. I ett avslutande avsnitt dras vissa slutsatser och redovisas olika förslag på fortsatta insatser. Det är svårt att få en tillfredsställande ekonomi i biogasproduktionen utan tillräckligt stora och rationella anläggningar, ett rationellt utnyttjande av rötresten, en effektiv samverkan och en säker avsättning av biogasen till acceptabla priser. Fortsatta insatser för utveckling av torrötningstekniken bör planeras och samordnas i en särskild programgrupp Torrötning. Gruppens arbete bör begränsas till områdena produktion av biogas och användningen av rötrester. Det är viktigt att det fortsatta utvecklingsarbetet framför allt bygger på tyska erfarenheter och anpassade laboratorie-, pilot- och fullskaliga försök. Det är också viktigt med en fortlöpande informationsspridning genom material, kurser och studiebesök m.m. - 6-

8 3 BAKGRUND OCH INLEDNING Det kommer troligen att ske en snabb utbyggnad av tankställen för fordonsgas utmed de stora riksvägarna, bl.a. väg E20 mellan Göteborg och Stockholm. Där finns för närvarande inte tillgång på naturgas. Därför är det viktigt att stimulera en snabb utbyggnad av lokal produktion av biogas, som efter uppgradering kan användas som fordonsbränsle. Vid större fjäderfäföretag finns stora mängder gödsel med hög torrsubstanshalt. Fjäderfäföretagen kan därför enskilt eller i samverkan bli viktiga aktörer i en framtida lokal biogasproduktion. Osäkerheten kring biogasproduktion på gårdsnivå är dock stor trots förväntade goda avsättningsmöjligheter. Fjäderfäcentrum har därför tagit initiativet till tre projekt kring produktion av biogas från fjäderfägödsel. Projektarbetet har byggt på en nära samverkan med intresserade fjäderfäproducenter, som har kunnat följa och påverka inriktningen av projektarbetet. Ett antal viktiga produktionsnära frågor har lyfts fram under projekttiden, t.ex.? potentialen för biogasproduktion (metan) från olika substrat? torrötning som en ny metod för biogasproduktion? exempel på fullskaliga anläggningar i drift? lönsamheten för en biogasanläggning (intäktsmöjligheter, investeringsbehov/ investeringsstöd, drifts- och underhållskostnader)? miljö- och säkerhetsregler? samverkansbehov och samverkansmöjligheter mellan fjäderfäproducenter och andra djurproducenter? egna lagringsmöjligheter och användningsområden för egenproducerad biogas? rötresten (kemiska och fysikaliska egenskaper, lukt, lagring, spridning). Projektarbetet har omfattat många vitt skilda frågställningar och det har därför inte varit möjligt att detaljstudera alla frågor. Tyngdpunkten i arbetet har legat på områdena rötningssubstrat, teknik, ekonomi och utrustning för torrötning samt rötrester. Projektarbetet har samordnats genom Fjäderfäcentrum i Skara. Viktiga bidrag till projektarbete har lämnats av avdelningen för Bioteknik vid Lunds universitet, JTI i Uppsala, Ramböll Sverige AB i Vänersborg, SLUs institution för markvetenskap i Skara samt tyska biogas- och bioteknikföretag och forskningsinstitutioner inom området. Flera aktuella frågeställningar har behandlats i angränsande biogasprojekt och det har därför skett ett värdefullt utbyte av fakta och information med dessa projekt. Följande begrepp och uttryck m.m. har använts i rapporten: Begrepp och uttryck Aska = Den andel av torrsubstansen, som inte utgörs av organiskt material, VS (se nedan); kan uttryckas i procent eller per kg (våtvikt/levererad vikt eller torrsubstans). Biogas = Den gas som bildas vid sluten rötning av organiskt material i en rötkammare. Gasen innehåller huvudkomponenterna metan och koldioxid. Nm 3 (normalkubikmeter) = Volym gas vid normaltillstånd (= 273,15 K /0 o C/ och 1,01325 bar). Organiskt material, VS = Den andel av torrsubstansen, som inte består av aska; kan uttryckas i procent eller per kg (våtvikt/levererad vikt eller torrsubstans). Rågas = Oförädlad gas. Rötgas = Den biogas som bildas vid sluten rötning i en rötkammare. Rötrest = Det material som återstår efter rötningsprocessen. Rötresten kan utgöras av en fast och en flytande fraktion (vid torrötning) eller enbart flytande fraktion (vid våtrötning). Substrat = Organiskt material som används vid rötning. Torrötning = Rötningsprocess där substratet utgörs av ett fast (stapelbart) material. Torrsubstans, TS = Ett substrats innehåll av torrsubstans (det som blir kvar när allt vatten torkas bort); kan uttryckas i procent eller per kg (våtvikt/levererad vikt). Våtrötning = Rötningsprocess där substratet utgörs av ett flytande (pumpbart) material. Våtvikt = Ett materials vikt i levererat tillstånd. - 7-

9 4 SYFTEN Fjäderfäcentrum har under år 2006 drivit tre projekt kring biogasproduktion från fjäderfägödsel. Arbetet och redovisningen i projekt (1) och (2) har samordnats genom en gemensam disposition av arbetet och i denna slutrapport. Resultaten från det tredje projektet kommer senare att redovisas separat. Syften m m med de olika projekten har varit följande. 4.1 (1) Produktion av gårdsbaserad energi genom torrötning av fjäderfägödsel (Projektfinansiering genom Jordbruksverket, kr, Energimyndigheten, kr. och egeninsatser, minst kr.). Syftet har varit att i en förstudie studera möjligheterna att genom torrötning av fjäderfägödsel utvinna energi (värme och el) och en luktreducerad stallgödsel med större andel lättillgängligt kväve. Förstudien skulle därför kartlägga de teoretiska, tekniska, praktiska och ekonomiska förutsättningarna för att i praktisk drift framställa biogas på gårdsnivå med fjäderfägödsel som utgångsmaterial. Den producerade energin kan användas i det egna företaget och/eller säljas i olika former (biogas, värme, el). Rötresten kommer troligen att betinga ett högre värde än utgångsmaterialet och kan därför ge ökade intäkter till fjäderfäföretagen. Förväntade resultat från förstudien har varit att klargöra om det finns tekniska, ekonomiska och miljömässiga förutsättningar för att komplettera fjäderfäföretagens produktion med energiutvinning ur den egna gödseln med en torrötningsprocess. Den utvunna energin skulle kunna tas ut i olika former och användas både i den egna produktionen och för avsalu. Förstudien skulle också klargöra vilka växtnäringsförändringar som uppstår i rötprocessen, främst genom omvandling av organiskt bundet kväve till mera lättillgängliga kväveformer mineralisering. Detta bidrar till att öka gödselvärdet, men påverkar sannolikt också kraven på lagringsutrymmen m.m. för att minimera emissionsförlusterna. Under projekttiden har det, på grund av utvecklingen inom energiområdet, skett en tydligare fokusering på biogasproduktion för fordonsändamål. Värme- och elfrågorna har därför behandlats i något mindre omfattning än vad som hade planerats från början. Målgruppen för förstudien har varit producenter av ägg, unghöns, slaktkyckling, kalkon och broilermödrar (BM). 4.2 (2) Samverkansmöjligheter kring biogas från gårdsanläggningar (fjäderfä) (Projektfinansiering genom Jordbruksverket, kr.och egeninsatser, minst kr). Projektet är ett av ett 30-tal projekt som har initierats av arbetsgruppen Energigården för utveckling av teknik och affärsverksamhet på gårdsnivå för produktion av bioenergi. Projektets syften har varit att? klarlägga de tekniska förutsättningarna för produktion av biogas med fjäderfägödsel som utgångsmaterial? kartlägga potentialen för produktion av biogas och fordonsgas inom två områden i Skaraborgsregionen (Hova-Töreboda och Vara-Grästorp)? utreda vilka olika lösningar som ger de bästa tekniska, ekonomiska och miljömässiga förutsättningarna för samverkan kring biogasproduktion (teknik, lokalisering, transport, lagring)? utreda behov av annat stödmaterial samt lagringsformer och lagringsbehov för gödsel, stödmaterial, rötrester och biogas? utreda vilka organisationsformer för samverkan som är möjliga och lämpliga? klarlägga aktuella regler för miljöprövning, rapportering och tillsyn? sammanställa och sprida en sammanfattning av resultaten från projektet. Sammantaget skulle projektet bidra till en angelägen och snabb utveckling av lokal produktion av fordonsgas, som bygger på torrötning av fjäderfägödsel och eventuellt kompletterande stödmaterial. - Projektet har bland annat avgränsats till att - 8-

10 ? ha ett gårdsnära perspektiv med helhetssyn (teknik, ekonomi, miljö)? omfatta ett urval av fjäderfäproducenter (ägg och slaktkyckling/kalkon) dels inom Vara/ Grästorpsområdet och dels inom Hova/Törebodaområdet? omfatta produktionskedjan från det att gödseln lämnar stallet fram till att färdigt fordonsbränsle har levererats till lämpligt tappställe. 4.3 (3) Beslut- och upphandlingsunderlag för en fullskalig demonstrations- och utvecklingsanläggning för torrötning (Projektfinansiering genom Tillväxt Skaraborg, kr, och egeninsatser, minst kr). Syftet med projektet har varit att skapa ett beslutsunderlag inför byggandet av en fullskalig demonstrations- och utvecklingsanläggning för torrötning av fjäderfägödsel och kompletterande rötmaterial (substrat). Projektarbetet ska utmynna i konkreta förslag på utformning, placering, drift, ansvar och ledning av en sådan anläggning. Anläggningen ska också kunna användas för andra gödselslag med hög torrsubstanshalt, som idag kan vara svåra att avsätta, t.ex. hästgödsel och fastgödsel från djupströbäddar. Projektet initierades våren 2006 då det redan då stod klart att många frågeställningar i Fjäderfäcentrums båda andra biogasprojekt måste studeras under fullskaliga förhållanden. Det finns också ett stort behov av en besöksanläggning för intresserade lantbrukare, rådgivare, entreprenörer (bygg, el/reglerteknik,vvs), konsultföretag m.fl. Projektet kommer att slutredovisas våren

11 5 GENOMFÖRANDE Projektarbetet har omfattat följande delmoment: (1) Projektplanering, uppföljning och redovisning (2) Inledande och fortlöpande kontakter och information (3) Provtagning och analyser av substrat och rötrester (4) Laboratorieförsök för bestämning av gasutbyten från olika substrat och substratblandningar (5) Studiebesök vid svenska, danska och tyska anläggningar (6) Särskilda studier kring rötrester, ekonomi, intern och extern användning av biogas (7) Utbyte av information och fakta med angränsande biogasprojekt (8) Avslutande projektrapportering. 5.1 Projektplanering, uppföljning och redovisning Energimyndigheten beviljade i augusti 2005 medel för en delfinansiering av projekt (1), Produktion av gårdsbaserad energi genom torrötning av fjäderfägödsel, och projektarbetet kunde starta med inledande planerings-, kartläggnings- och kontaktarbete samt inledande möten med fjäderfäproducenter. Efter Jordbruksverkets beslut om projektstöd till projekt (1) och (2), Samverkansmöjligheter kring biogas från gårdsanläggningar (fjäderfä), och kontakter med berörda företag utarbetades en gemensam disposition för arbetet och redovisningen av aktuella projekt. Denna disposition följde i stort avsnitten 6 14 i denna rapport. En särskild aktivitetsplan togs fram. I denna förtecknades alla delaktiviteter med mål, tidsplan, budget och egenfinansiering för varje delaktivitet. En referensgrupp utsågs med representanter för Fjäderfäcentrum, Avdelningen för bioteknik i Lund, JTI i Uppsala, Biogas Väst och KanEnergi. Projektarbetet har följts upp och redovisats fortlöpande i samband med aktuella redovisningar till Jordbruksverket (projekt 1) och till Agroväst/Jordbruksverket (projekt 2). 5.2 Inledande och fortlöpande kontakter och information Under februari månad genomfördes inledande besök med följande intressenter i projekten: EPM AB i Vänersborg (ingår numera i Ramböll Sverige AB); LRF/Biogas Väst i Vänersborg; Hushållningssällskapet Väst i Vänersborg; Business Region Göteborg /BRG/ i Göteborg; Svensk Fordonsgas AB i Göteborg; Avdelningen för Bioteknik vid Lunds universitet; JTI i Uppsala; KanEnergi Sweden i Skara; Institutionen för markvetenskap vid SLU i Skara. Vid besöken presenterades projektplanerna för de båda projekten och intressenterna lämnade värdefulla synpunkter på projektarbetet och gav tips på material och resurspersoner. Kontakterna med dessa intressenter har fortsatt genom deltagande i projektarbetet, referensgruppen och övriga möten. Intressenterna har också fått information genom de e-postmeddelanden från projektet som har gått ut till en vidare krets (ca 70 st) energiintressenter. Fortlöpande information inom och utom projektgruppen har spridits genom delrapporter, olika sammanställningar och CD-skivor med text och bilder från genomförda studiebesök, se f.ö. avsnitt 17. Förteckning över sammanställningar och rapporter och den särskilda materialsamlingen på samlings-cdn. Ett 10-tal informationsmöten och studieresor har genomförts för intresserade fjäderfäproducenter, som sammanlagt har lagt ner närmare 500 tim. på dessa aktiviteter. 5.3 Provtagning och analyser av substrat och rötrester Totalt har ett 25-tal olika material (fjäderfägödsel, kompletterande substrat och rötrester) provtagits och analyserats genom AnalyCen Nordic AB. Analyserna har som regel omfattat? torrsubstans, TS? totalkväve /Kjeldahl/? ammoniumkväve /Kjeldahl/? askhalt? C/N-kvot? ph - 10-

12 I projektarbetet har också analysresultat från tidigare och angränsande projekt använts, t.ex. energianalyser från Fjäderfäcentrums projekt Energieffektivisering i fjäderfästallar. 5.4 Laboratorieförsök för bestämning av gasutbyten från olika substrat och substratblandningar En mycket viktig del av projektarbetet har varit att bestämma möjliga gasutbyten från olika substrat och substratblandningar. Detta har skett genom laboratorieförsök dels vid avdelningen för Bioteknik vid Kemicentrum, Lunds universitet, se delavsnittet 6.4 nedan, och dels vid JTI i Uppsala, se delavsnittet 6.5 nedan. Särskilda rapporter från laboratorieförsöken har sammanställts, se delavsnittet 17.1 nedan och materialsamlingen på samlings-cdn. 5.5 Studiebesök vid svenska, danska och tyska anläggningar Projektarbetet har omfattat följande studiebesök vid svenska, danska och tyska anläggningar:? 2 3 november Studieresa i grupp (buss) till Skåne och Danmark arrangerad av LRFs kommungrupp i Ulricehamn. Deltagare: Ove Litorell (Annika Önnermalm). Besöksmål: (1) Försöksstationen Anneberg; (2) Krister Andersson, Hagavik; (3) Sandager Skovgård, Odense; (4) Ammerup, Hårlev. Dokumentation (text, bildtexter och bilder) genom CD-skivan Biogasproduktion på gårdsnivå i fyra korta faktasammanställningar, se delavsnitt 17.1 och materialsamlingen på samlings-cdn samt bilderna 7.5.a och 8.3.b på samlings-cdn.? 8 februari Enskilt besök av Ove Litorell vid Laholms Biogas AB. Dokumentation genom sammanställningen Laholms Biogas ABs anläggning, Hovsvägen, Kövlinge, se delavsnitt 17.1 och materialsamlingen på samlings-cdn samt bild 8.3.c på samlings-cdn.? maj Studieresa till Tyskland i en mindre grupp arrangerad av Naturbrukets Energigrupp, Plönninge. Deltagare: Ove Litorell (Emma Kreuger). Besöksmål: (1) André Boeck, Gross Süstedt, Uelzen; (2) Andreas Rugen, Breddorf, Zeven. Dokumentation (text, bildtexter och bilder) genom CD-skivan Biogasproduktion med majsensilage i torr- och våtrötningssystem två särskilda informationssammanställningar, se delavsnitt 17.1 och materialsamlingen på samlings-cdn aktuella 13 bilder på samlings-cdn (bilderna 08.1.a l och 8.3.d).? 30 maj Studieresa för fjäderfäproducenter till Halland Skåne arrangerad av Fjäderfäcentrum. Deltagare: Ove Litorell och ett 10-tal fjäderfäproducenter/intressenter. Besöksmål: (1) Plönninge naturbruksgymnasium; (2) Laholms Biogas AB; (3) Försöksstationen Anneberg.? 1 juni Studieresa för projektmedarbetare arrangerad av Fjäderfäcentrum. Besöksmål: (1) Västfarm AB, Färgelanda (gödselhus, äggproduktion); (2) Raggården, Arentorp (gödselhus, slaktkycklingproduktion); (3) Håkantorps Ägg AB, Håkantorp (gödselhus äggproduktion). Dokumentation genom bilderna 13.1.a-c och 14.1.a-b på samlings-cdn.? juni Studieresa för fjäderfäproducenter till Tyskland arrangerad av Fjäderfäcentrum. Deltagare: Ove Litorell och Daniel Tamm från projektet, fyra fjäderfäproducenter och en representant från JTI). Besöksmål: (1) André Boeck, Gross Süstedt, Uelzen; (2) Andreas Rugen, Breddorf, Zeven, se f.ö. studieresan maj.? 13 september Studieresa till Tyskland för projektmedarbetare (Ove Litorell och Daniel Tamm) arrangerad av Fjäderfäcentrum. Besöksmål: (1) Friedersdorf, Seelow (ny torrötningsanläggning /Loock Biosystem/); (2) Agrartechnik Bornim, ATB, i Potsdam. Dokumentation (bildtexter och bilder) genom - CD-skivan Torrötningsanläggning i Friedersdorf. Besök vid ATB, Potsdam - aktuella sex bilder på samlings-cdn (bilderna 7.1.a och 08.1.m-q).? 2 oktober Enskilt besök av Ove Litorell vid Växtkraftprojektet i Västerås

13 ? 15 december Enskilt besök av Ove Litorell vid Tibro kommuns biogasanläggning. Dokumentation genom sammanställningen Biogasanläggning vid reningsverket i Tibro, se delavsnitt 17.1 och materialsamlingen på samlings-cdn. 5.6 Särskilda studier kring rötrester, ekonomi, intern och extern användning av biogas Dessa delar av projektarbetet har skett genom litteraturstudier, genomgång av ett antal rapporter och artiklar från bl.a. Lunds universitet (avd. för Bioteknik, avd. för Energisystem), JTI, SGC (Svenskt Gas tekniskt Center AB), SBGF (Svenska Biogasföreningen), RVF Utveckling, IVL, KanEnergi Sweden AB, EPM AB (numera Ramböll Sverige AB), Högskolan i Halmstad, Tidskriften Dansk BioEnergi, Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR). En stor del av aktuellt material har sammanställts i delavsnittet 17.2 nedan och i den särskilda materialsamlingen på samlings-cdn. 5.7 Utbyte av information och fakta med angränsande biogasprojekt Under projekttiden har det pågått och startats flera angränsande projekt om biogas. Utbyte av information och fakta har skett genom deltagande i informationsträffar, inläsning av delrapporter m.m. Närmast aktuella projekt har varit följande:? Småskalig biogas och etanol (Hushållningssällskapet Väst), se delavsnittet 17.2 och materialsamlingen på samlings-cdn.? Biogas Ett affärsutvecklingsprojekt för småsaklig biogasanvändning (Hushållningssällskapens förbund).? Utveckling av regional marknad för energigröda och biogödsel (TRAAB).? Skaraborgsgas (Hushållningssällskapet Skaraborg).? Biogas Trollhättan/Grästorp (SWECO VIAK). 5.8 Avslutande projektrapportering Den avslutande projektrapporteringen planerades under slutet av år Sammanställningen av slutrapporten och samlings-cdn har i huvudsak skett under januari månad Projektledaren, Ove Litorell, Fjäderfäcentrum/OL Miljö & Lantbruk/, har ansvarat för sammanställningen, bilder och underlag till figurerna, som ritats av Ingrid Jeansson, Fjäderfäcentrum/OL Miljö & Lantbruk/

14 6. SUBSTRAT FÖR RÖTNING Biogas bildas vid en anaerob (syrefri) process då organiska material (substrat/rötmaterial) bryts ner. Rötning av flytande material (flytgödsel, slam), s.k. våtrötning, har hittills varit den vanligaste metoden för biogasrötning. Nyare metoder med rötning av gödsel- och växtmaterialsubstrat med högre torrsubstans, s.k. torrötning, är dock under utveckling. Sådana metoder är intressanta att anpassa för fjäderfägödsel. I det nu genomförda projektarbetet har därför möjligheterna att torröta fjäderfägödsel som rent substrat eller genom blandningar med andra växtodlingssubstrat varit en central frågeställning. På grund av komplicerade miljö- och hygieniseringsbestämmelser har det inte varit aktuellt att ta med olika restprodukter från livsmedelsindustrin i projektarbetet. Låga kostnader för rötmaterialet är en viktig förutsättning för en bra ekonomi vid produktion av biogas. Fjäderfägödsel är billigare än olika växtodlingssubstrat, t.ex. ensilage eller helsäd. I kontakterna med fjäderfäproducenterna har det framkommit att odlingen av vissa rötmaterialgrödor är positiv ur växtodlingssynpunkt. Ett ökat inslag av vall för ensilering och användning i biogasproduktion skulle vara en stor fördel för många gårdar utan vallodling. Helsädesensilering av rågvete under sensommaren skulle ge stora energiskördar och möjligheter till efterföljande sådd av höstoljeväxter. Ny teknik har möjliggjort att ensileringen kan ske med stor kapacitet och till lägre kostnader. Biogasprocessen är komplicerad och hastigheten och nedbrytningsgraden är beroende av flera faktorer hos substrat/rötmaterial, t.ex. (1) energiinnehåll i substrat/rötmaterial (2) fysikaliska och kemiska egenskaper (3) mikrobiella egenskaper och struktur (4) gasutbyten från olika substrat/substratblandningar. 6.1 Totalt energiinnehåll (värmevärden) i substrat/rötmaterial Energiinnehållet i olika substrat/rötmaterial bestäms av andelen torrsubstans, betecknas TS andelen organiskt nedbrytbart material i torrsubstansen; betecknas VS (Volatile Substance; på tyska ots ) det organiska materialets sammansättning (fett, kolhydrater, protein; feta material ger bäst utbyte) det organiska materialets nedbrytbarhet; substrat med höga lignin- och växttrådhalter, t.ex. halm, bryts ner långsammare och ofullständigare än substrat med låga halter av lignin och växttråd, t.ex. majsensilage. I projektarbetet har olika substrat och substratblandningar analyserats och provrötats i laboratorieförsök. Uppläggning, genomförande och resultat från dessa försök har redovisats dels i en omfattande rapport från avdelningen för Bioteknik vid Lunds universitet och dels i en sammanställning från JTI i Uppsala, se delavsnitt 17.1 och materialsamlingen på samlings-cdn. Uppgifter om olika substrats egenskaper och om energiinnehåll m.m. bygger på genomförda analyser (se delavsnitt 5.3 ovan), laboratorieförsök och andra uppgifter från litteratur och rapporter inom biogasområdet. I denna rapport används begreppet kwh eller multipler av detta begrepp som energimått (1 kwh = 3,6 MJ = 0,86 Mcal). Ett materials energiinnehåll kan uttryckas som kalorimetriskt respektive effektivt värmevärde (ibland benämnda högre respektive lägre ). Det kalorimetriska värmevärdet innefattar all energi som kan frigöras. Det effektiva värmevärdet inkluderar inte den värme som behövs vid förbränningen för att förånga det vatten som finns i materialet. I ett tidigare Fjäderfäcentrumprojekt, Energieffektivisering i fjäderfästallar och i andra sammanhang har ett antal energianalyser genomförts som visar följande värmevärden för gödsel från slaktkyckling, unghöns, värphöns och avelshöns

15 Tabell 6.1 Värmevärden per ton levererat respektive torrt prov för olika fjäderfägödselslag Ts-halt och värmevärden (vv) Slaktkyckling Unghöns Värphöns Avelshöns Torrsubstanshalt, % av lev prov 63,8 24,8 24,6 45,4 Kalorimetriskt vv, MWh/ton lev prov Kalorimetriskt vv, MWh/ton torrt prov Effektivt vv, MWh/ton lev prov Effektivt vv, MWh/ton torrt prov Tabell 6.1 visar att det kalorimetriska värmevärdet per ton torrt prov (torrsubstansen) är högst för slaktkycklinggödsel, något lägre för unghöns och värphöns och lägst för avelshöns. Skillnaderna kan förklaras av olikheter i uppfödningssystem och uppfödningsintensitet. Värmevärden kan också uttryckas per ton VS, se tabell 6.2. Tabell 6.2 Värmevärden per ton VS för olika fjäderfägödselslag VS-halt och värmevärden (vv) Slaktkyckling Unghöns Värphöns Avelshöns VS-halt, % av lev prov 48,7 17,2 16,4 28,3 Kalorimetriskt vv, MWh/ton VS Effektivt vv, MWh/ton VS Tabell 6.2 visar att det kalorimetriska värmevärdet per ton VS är ungefär lika för kyckling- och hönsgödsel. De angivna värdena ska jämföras med uppmätta metanutbyten i laboratorieförsöken, se nedan under delavsnitten 6.4 och 6.5. Vissa värmevärden för olika material kan hämtas från en holländsk databas, Fysikaliska och kemiska egenskaper hos undersökta material I laboratorieförsöken har följande utgångssubstrat använts:? Slaktkycklinggödsel från Raggården, Arentorp, Vara (provtagning mars 2006)? Hönsgödsel från Västfarm AB, Färgelanda /frigående höns i 1-våningssystem/ (provtagning mars 2006)? Helsädesensilage från Ölanda, Skara (provtagning mars 2006; skörd ca juli 2005)? Vallensilage från Per Ravelsgården, Lundsbrunn (provtagning mars 2006; sent skördat sommaren 2005). Aktuella material analyserades enligt delavsnitt 5.3 ovan. Ett år tidigare analyserades också gödselprover från Raggården och Västfarm. Prov har också tagits på spannmålskross, grönmassa till helsädesensilage av rågvete skördat i slutet av juli 2006 och på majsensilage från en anläggning i Tyskland. I följande två tabeller redovisas fysikaliska och kemiska analysresultat för utgångssubstrat (1-4), två tidigare fjäderfägödselprover (5-6), ett prov från spannmålskross (7), två prover från helsäd av rågvete (8, 9) och ett majsensilageprov från Tyskland (10). Tabell 6.4 Fysikaliska egenskaper hos vissa substrat Nr Substrat TS, % av VS, % av Aska, % VS, % av Aska, % våtvikt våtvikt av våtvikt TS av TS 1 Kycklinggödsel (2006) 63,9 52,6 11,3 82,3 17,7 2 Hönsgödsel (2006) 37,9 27,2 10,7 71,8 28,2 3 Helsädesensilage (2006) 34,3 32,6 1,7 95,0 5,0 4 Vallensilage (2006) 66,1 60,8 5,3 92,0 8,0 5 Kycklinggödsel (2005) 63,8 54,2 9,6 85,0 15,0 6 Hönsgödsel (2005) 24,6 16,4 8,2 66,7 33,3 7 Spannmålskross (2006) 85,8 84,0 1,8 97,9 2,1-14-

16 Nr Substrat TS, % av VS, % av Aska, % VS, % av Aska, % våtvikt våtvikt av våtvikt TS av TS 8 Helsäd rågvete (2006:1) 50,1 49,8 0,3 99,4 0,6 9 Helsäd rågvete (2006:2) 44,8 44,4 0,4 99,1 0,9 10 Majsensilage (2006) 25,0 24,95 0,05 99,8 0,2 Tabellen visar att askhalten (% av TS) är högst i hönsgödsel, ca hälften så stor i slaktkycklinggödsel och lägst i majsensilage. Substrat med låga askhalter innehåller mer organiskt material och ger normalt ett högre gastutbyte än material med höga askhalter. Det aktuella vallensilaget var sent skördat med mycket hög TS-halt och är därför troligen inte helt representativt för vallensilage i allmänhet. Tabell 6.5 Kemiska egenskaper hos vissa substrat Nr Substrat Tot N, % av våtvikt NH + 4,% av våtvikt Tot N, % av TS NH 4 +,% av TS C/N-kvot ph 1 Kycklinggödsel (2006) 3,30 0,62 5,16 0, ,5 2 Hönsgödsel (2006) 1,90 0,30 5,01 0,70 9 6,7 3 Helsädesensilage (2006) 0,63 0,63 1,84 0, ,8 4 Vallensilage (2006) 1,00 1,00 1,51 0, ,8 5 Kycklinggödsel (2005) 3,40 i. u. 5,30 i. u. 8 i. u. 6 Hönsgödsel (2005) 1,00 i. u. 4,10 i. u. 9 i. u. 7 Spannmålskross (2006) 1,80 0,06 2,10 0, ,7 8 Helsäd rågvete (2006:1) 0,60 0,04 1,20 0, ,4 9 Helsäd rågvete (2006:2) 0,31 0,06 0,69 0, ,4 10 Majsensilage (2006) 0,31 0,06 1,24 0, ,4 Tabellen visar att fjäderfägödsel har ett stort totalt kväveinnehåll jämfört med andra material. Andelen ammoniumkväve (NH 4 +) är också mycket högre. Fjäderfägödsel har också en ogynnsam kol/kvävekvot (C/N-kvot). I ett rötmaterial bör denna kvot ligga på minst 15. Fjäderfägödsel bör därför kompletteras med ett rötmaterial med lägre innehåll av total- och ammoniumkväve och med en högre kol/kvävekvot. Totalkvävehalten (tot N) utgör potentialen för bildning av ammoniumkväve (NH 4 +) under rötningsprocessen. Ammoniumkvävet står i sin tur beroende på ph-värdet i jämvikt med ammoniak. Ammoniak är giftigt och hämmar rötningsprocessen. Totalkvävet är därför ett mått på risken för hämning av processen. Dock omvandlas inte allt kväve till ammoniumkväve; ett medelvärde är att ca 50 % av totalkvävet omsätts till ammoniumkväve. Högre ph-värde medför att jämvikten skiftar från ammoniumkväve till ammoniak. 6.3 Mikrobiella egenskaper och struktur Rötningsprocessen gynnas av substrat med anpassade och gynnsamma mikrobiella egenskaper. Genom inblandning av t.ex. nötgödsel, som har lämpliga egenskaper, påskyndas rötningsprocessen. Samma positiva effekter kan man uppnå genom att blanda in vissa mängder redan rötat material med nytt material, se f.ö. delavsnittet 7.4. Metanbildande bakterier kan anpassa sig till extremare förhållanden, t.ex. låga ph-värden eller förhöjda ammoniakhalter. En sådan anpassning tar dock tid, men öppnar samtidigt möjligheter för att optimera rötningsprocessen även med mindre lämplig substratsammansättning. Bakterieverksamheten gynnas av ett finfördelat material, som ger en större angreppsyta. Därför är det viktigt att ingående material finhackas innan det tillförs reaktor/rötkammare. Detta gäller särskilt vid våtrötning. I torrötningsprocesser kan däremot ett alltför finfördelat material - 15-

17 vara en nackdel. Då är det i stället viktigare med en jämn inblandning och grövre struktur, som medger en bra genomströmning (perkolation) av vätska, se f.ö. avsnittet Gasutbyten enligt laboratorieförsök vid Avdelningen för Bioteknik Det finns få undersökningar som behandlar potentialen för biogasproduktion från fjäderfägödsel som enda substrat eller i kombination med andra substrat, t ex växtprodukter. I projektarbetet har det därför varit viktigt att genomföra laboratorieförsök som visar vilka gasmängder som är möjliga att utvinna. Laboratorieförsök har genomförts vid avdelningen för bioteknik vid Lunds universitet och vid JTI i Uppsala. Följande substrat och substratkombinationer har undersökts vid Avdelningen för Bioteknik vid Lunds universitet, se f.ö. delavsnittet 6.2 ovan: 1. Kycklinggödsel från Raggården, Arentorp (Daniel Johansson ) 2. Hönsgödsel från Västfarm AB, Färgelanda (Jimmy Högberg) 3. Helsädesensilage från Ölanda Säteri, Eggby 4. Vallensilage från Per Ravelsgården, Lundsbrunn 5. Kycklinggödsel + helsädesensilage (lika mängder torrsubstans) 6. Kycklinggödsel + vallensilage (lika mängder torrsubstans) 7. Hönsgödsel + helsädesensilage (lika mängder torrsubstans) 8. Hönsgödsel + vallensilage (lika mängder torrsubstans). De åtta olika substraten/substratblandningarna ympades med material (lika delar VS-mängd) från en aktiv biogasreaktor där hönsgödsel ingick som ett av flera substrat. Andelen ymp (torrsubstans) kom därmed att uppgå till mellan 52 och 59 % av i de olika blandningarna. Använd mängd substrat varierade mellan 23 och 52 g beroende på substratens TS-halt och askhalt. Ympen analyserades enligt delavsnitt 5.3 Provtagning och analyser av substrat och rötrester med följande resultat: TS = 7,4 % av våtvikt; Aska = 2,3 % av våtvikt; Aska = 31,1 % av TS; VS = 5,1 % av våtvikt; VS = 68,9 % TS; Blandningarna värmdes i skakvattenbad till + 37 o C och skakades i 50 dagar med 70 svängningar per minut. Under provrötningstiden mättes mängden producerad gas och gassammansättning (metan, koldioxid, kväve och syre) för varje prov vanligen var tredje dag. Metanutbytet för de olika substraten/substratkombinationerna blev följande efter 50 dagars rötningstid. Tabell 6.6 Gasutbytet från olika substrat/substratblandningar efter 50 dagar Nr Substrat/substratblandning 50 dag Nm 3 metan/ton VS 50 dag Nm 3 metan/ton TS 1 Kycklinggödsel Hönsgödsel Helsädesensilage Vallensilage Kycklinggödsel + helsädesens Kycklinggödsel + vallensilage Hönsgödsel + helsädesensilage Hönsgödsel + vallensilage Tabellen visar att metanutbytet räknat per ton VS blev högst för vallensilage, något mindre för helsädesensilage och lägst för slaktkycklinggödsel. På grund av den lägre askhalten i denna gödsel blev dock metanutbytet per ton TS högre än i hönsgödsel med en högre askhalt. Energimängden i metangasen från båda gödselslagen motsvarar ca % av kalorimetriska värmevärdena i tabell 6.2. Enligt laboratorieförsöken uppstår ingen - 16-

18 synergieffekt vid blandning av fjäderfägödsel med olika växtmaterial. 6.5 Gasutbyten enligt laboratorieförsök vid JTI i Uppsala JTI har genomfört provrötning i laboratorieskala för att jämföra biogasproduktionen vid våtrötning och torrötning. Samma rötsubstrat, kycklinggödsel + helsädesensilage, användes i de båda försöksleden. Ympmaterialet för våtrötningsledet hämtades från Uppsala reningsverks rötkammare (reningsverksslam). Ympmaterialet för torrötningsledet utgjordes av avvattnat rötkammarmaterial från Växtkraft ABs anläggning i Västerås (hushållsavfall och grödor). Sammansättningen av de båda blandningarna framgår av följande två tabeller. Tabell 6.7 Sammansättning av substratblandningen för våtrötningsledet. Nr Substrat TS, % av våtvikt VS, % av våtvikt Mängd, g våtvikt Mängd, g TS Mängd, g VS 1 Kycklinggödsel 63,5 52, ,6 16,2 2 Helsädesensilage 33,9 32, ,7 21,5 3 Ympmaterial, rötslam 4,60 3, ,0 128,0 Tabell 6.8 Sammansättning av substratblandningen för torrötningsledet. Nr Substrat TS, % av våtvikt VS, % av våtvikt Mängd, g våtvikt Mängd, g TS Mängd, g VS 1 Kycklinggödsel 63,5 52, ,8 68,9 2 Helsädesensilage 33,9 32, ,9 90,8 3 Ympmaterial 27,6 21, ,0 572 Gasutbytet (biogas respektive metan) uttryckt i Nm 3 per ton VS substratblandning (kycklinggödsel + helsädesensilage) framgår av följande tabell. Tabell 6.9 Gasutbytet vid våt- och torrötning med samma substrat (kycklinggödsel + helsädesensilage) Nr Rötningstid, dagar VÅTRÖTN. Biogas, Nm 3 /ton VS VÅTRÖTN. Metan, Nm 3 /ton VS TORRÖTN. Biogas, Nm 3 /ton VS TORRÖTN. Metan, Nm 3 /ton VS Resultaten pekar på ett sämre gasutbyte i torrötningsledet, men detta kan troligen förklaras av den använda tekniken utan perkolering. 6.6 Sammanfattande diskussion av resultaten från genomförda laboratorieförsök De genomförda laboratorieförsöken har gett tillräckligt underlag för aktuella beräkningar i följande delavsnitt beträffande gasutbyten vid olika förutsättningar. I dessa beräkningar används följande värden för biometanproduktionen (Nm 3 biometan per ton TS): Slaktkycklinggödsel = 190 Värphönsgödsel = 170 Helsädesensilage = 265 Vallensilage = 275

19 De angivna värdena ligger något under andra litteraturuppgifter, som t.ex. anger 200 Nm 3 biometan per ton TS fjäderfägödsel och 300 Nm 3 biometan per ton TS vallensilage

20 7. JÄMFÖRELSER MELLAN TORRÖTNING OCH VÅTRÖTNING 7.1 Allmänt Biogas bildas vid nedbrytning av organiskt material under anaeroba (syrefria) förhållanden. Processen liknar den som försiggår i våmmen hos kor. För en snabb och effektiv nedbrytning krävs att förutsättningarna ska vara så optimala som möjligt (temperatur, ph, fukthalt, inblandning av nytt material m m). I princip kan alla organiska material (substrat) rötas och en bakteriekultur kan byggas upp, som är anpassad för det substrat eller den substratblandning som används i varje anläggning. Fettrika material har ett högre energiinnehåll och ger därför en större andel biometan per kg TS. Den biogas som bildas innehåller två huvudkomponenter, metan och koldioxid. Vid rötning av gödsel och växtprodukter är metanhalten i regel %. Vid användning av fettrikare substrat kan metanhalten gå upp till ca 75 %. Rötningen av organiskt material kan ske genom två huvudmetoder, våtrötning eller torrötning. Hittills har det varit vanligast med våtrötning som innebär att man arbetar med torrsubstanshalter upp till pumpbart material, ca % torrsubstans. I regel används då flytande material, främst flytgödsel. Våtrötningsmetoden bygger på en beprövad och känd teknik och utrustning finns att tillgå. Flytande rötmaterial och rötrester är dock dyra att transportera över större avstånd och det åtgår också mycket energi för att hålla rötmaterialet vid rätt temperatur (ca + 35 till + 40 o C) under rötningsprocessen. Intresset har därför ökat för olika torrötningsmetoder då ett stapelbart rötningsmaterial med en högre torrsubstanshalt, ca %, kan användas. Det finns två skilda förfaringssätt vid torrötning, satsvis respektive kontinuerlig rötning. Den satsvisa rötningsmetoden är vanligast i Tyskland och har där studerats mera i detalj under projekttiden. Olika system för kontinuerlig torrötning har utvecklats bl.a. i Schweiz och Frankrike. Vid satsvis torrötning finns två huvudalternativ, enstegs- respektive tvåstegsmetod. I enstegsmetoden sker biogasprouktionen i rötkammaren och perkolatvätskan lagras i en mindre tank. Tvåstegsprocessen bygger på en hydrolys i rötkammaren och metanproduktion i en särskild metanstegsbehållare. I både torrötnings- och våtrötningsmetoderna ingår följande olika moment i processen: (1) Lagring av rötmaterial. (2) Förbehandling av rötmaterial. (3) Inblandning av rötmaterial. (4) Biogasproduktion i rötkammare (reaktor). (5) Gaslagring. (6) Efterrötning, eventuell hygienisering och rötrestlagring. I följande delavsnitt görs jämförelser mellan våtrötning och torrötning för de sex olika momenten ovan. 7.2 Lagring av rötmaterial Vid torrötning används torrare material. Det är i regel lämpligast att göra denna energilagring i nära anslutning till anläggningen, i regel i form av fastgödsel och/eller ensilerat material (vall, helsäd, majs). I takt med att aktuella lagringsutrymmen vid anläggningen friställs så kan de utnyttjas för lagring av fasta rötrester. Fastgödsel kan vid gemensamhetsanläggningar transporteras i växelflaksystem där lastningen av containrarna sker direkt i samband med utgödsling (slaktkyckling, kalkon, vissa unghönssystem) eller kontinuerligt vid fortlöpande utgödsling (värphöns). Vid våtrötning med flytande material blir rötmaterialvikten 3 10 gånger större än vid torrötning. Vid egna gårdsanläggningar utnyttjas befintliga gödselbehållare för energilagringen. Vid tillgång till flera gödselbehållare kan en eller flera behållare användas för rötrestlagring. Vid gemensamhetsanläggningar kan flytgödseln och rötresten transporteras till och från anläggningen i stora specialfordon eller i särskilda rörledningssystem. Kostnaderna för transporter och eventuella hygieniseringsåtgärder blir relativt höga. Vid de djurgårdar som ingår i en gemensamhetsanläggning måste det finnas skilda lagringsmöjligheter för flytgödsel och för rötrester. Vid våtrötning av torrare material kan energilagringen ske på samma sätt som för torrötningen. Aktuella lagringsutrymmen kan dock inte användas för lagring av den flytande rötresten utom i de fall då särskilda åtgärder görs för att avvattna materialet