Biogaspotential från akvatiska substrat inom Malmö stads gränser

Transkript

1 Biogaspotential från akvatiska substrat inom Malmö stads gränser LIFE11 ENV/SE/839

2 Innehållsförteckning BIOGASPOTENTIAL FRÅN AKVATISKA SUBSTRAT INOM MALMÖ STADS GRÄNSER 1. Projektbeskrivning Akvatiska råvaror för biogasproduktion inom Malmö stads gränser Akvatisk biomassa Alger på stränder Fiskrens/Bifångster Odling av musslor i Öresund Odling av mikroalger i anslutning till kommunala reningsverk Referenser... 19

3 1. Projektbeskrivning 1.1 Beställare Projektetnamnet BUCEFALOS har inspirerats av Alexander den stores stridshäst och är en akronym för BlUe ConcEpt For A Low nutrient/carbon System regional aqua resource management. Projektet är beställt av Region Skåne, koordineras av Malmö stad med Region Skåne och Trelleborgs kommun som partners. Projektet är till hälften finanserat av EU och är en del av LIFE+ programmet Environmental Policy and Governance. BUCEFALOS startade och förväntas vara färdigt Mål och krav Bakgrund I Östersjön och Öresund finns det stora problem med övergödning, höga halter av näringsämnen och okontrollerade algblomningar. Det har därför i Östersjöområdet drivits många förebyggande miljöprojekt för att minska övergödningen och effekterna av dessa. Under de senasate åren har fokus legat på att skörda akvatisk biomassa som miljömusslor, makroalger, mikroalger och vass. 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 (Risén et al., 2013; van Deurs 2013; Andersson et al., 2011). Vidare så bidrar dessa resurser till att rena och ta bort pesticider och tungmetaller från vattnet, förhindra övergödning, lagra näringsämnen och binda upp kol. Ett annat alternativ till de övriga är anaerob rötning med syfte att framställa biogas och minska användingen av fossila bränslen (Risén et al., 2013). Brist på kunskap och strategier av omhändertagande har lett till att många av resurserna har behandlats som avfall eller setts som ett problem. Ett av syftena med BUCEFALOS är att bidra till ett mer resurseffektivt samhälle med fokus på miljöproblem kopplade till vatten och klimatförändringarna. BUCEFALOS under LIFE+ priority action 2 ( Environmental Policy and Governance ) inriktar sig därför på två avgränsade miljöproblem tema 2 Vatten och tema 1 Klimatförändringar. För att hitta lösningar på problemen fokuserar man i BUCEFALOS på övergödning, vattenkvalitet och fossila utsläpp av koldioxid. BUCEFALOS-projektet består av sexton olika åtgärder som är uppdelade efter olika fokusområden (B 1-5, C 1-2, D 1-6, E 1-4). Tillsammans bildar ett holistiskt paket av åtgärder som ska göra det möjligt att använda akvatisk biomassa på ett mer hållbart sätt. Vilket innefattar ett teknologiskt, systematiskt och ett beslutsfattande perspektiv för att reducera övergödningen i Öresund och Östersjön samt minska påverkan av klimatförändringarna. För att projektet ska bli genomförbart satsar man på ett övergripande sammarbete mellan regionala och lokalt utvalda aktörer. Denna studie är ett delsteg för att uppfylla kraven och målsättningen i åtgärdspunkt B 1.4 som finns med i den ursprungliga projektplanen Mål och Syfte Syftet med potentialstudien är att kartlägga olika källor, användning och odlingspotential för akvatisk biomassa ur ett kommunalt perspektiv. Vidare så ska hållbara metoder för biogasframställning på kommunal och regional skala undersökas. Vattendrag och avrinningsområden verkar över de kommunala gränsdragningarna vilket ställer krav på det regionala koordineringsarbetet. Potentialrapporten för Malmö stad kommer senare användas som ett stöd till den större och mer omfattande potentialstudien för hela Region Skåne. Tanken är att metoden som arbetas fram i potentialstudien ska ligga till grund för den större regionala kartläggningen. Målsättningen är att kunna kartlägga hur stor volym akvatisk biomassa det finns inom Malmö stads gränser och sedan kunna bestämma hur stor den totala metangaspotentialen är. Studien fokuserar på fem olika substrat som ska kartläggas: alger på stränder, fiskrens/bifångster, våtmarksvegetation samt odlingspotential för blåmusslor och mikroalger Metod och avgränsningar För att kunna sammanställa en potentialstudie som kan bidra med de data som efterfrågas i BUCEFALOS B BIOGASPOTENTIAL FRÅN AKVATISKA SUBSTRAT INOM MALMÖ STADS GRÄNSER 1

4 1.4 så har en litteraturstudie och informationssökning gjorts via forskningsdatabaser och via internet. Till viss del har även information som hittills erhållits genom BUCEFALOS-projektet kunnat användas Utförare Filip Hvitlock från Region Skåne och Jesper Andersson från Malmö stad har skrivit denna rapport. 2 BIOGASPOTENTIAL FRÅN AKVATISKA SUBSTRAT INOM MALMÖ STADS GRÄNSER

5 2. Akvatiska råvaror för biogasproduktion inom Malmö stads gränser 2.1 Akvatisk växtbiomassa Det senaste decenniets övergödningsproblematik med höga näringshalter i svenska kustozoner har lett till en ökad produktion av växtbiomassa. Växter som snabbt kan ta till sig näring och med en snabb tillväxtsfas har gynnats kraftigt på flera håll i landet påskyndas därför igenväxningsprocessen av vikar och vattendrag. Ytterligare bidragande orsaker är en minskning av slåttertrycket och bristen på naturbete (Bladh et al., 2011). En av de mest vanligt förekommande vaskulära växterna i svenska akvatiska ekosystem och som har gynnats av situationen är bladvassen (Phragmites australis). I Sverige beräknas det finnas cirka hektar vass (Risén et al., 2013). Bladvassen är det största gräset i norden och kan bli upp till 3-4 meter hög och trivs på ett vattendjup på cirka 1-2 meter. Vassen består av rhizom, strå, blad och vippa. Bladen kan beskrivas som breda, vassa och lite gråaktiga till färgen. Näringsrika områden, speciellt i sjöar och längs strandkanter, är platser där man kan hitta utbredda vassbälten (Orvestedt, 2013). Om marken är tillräckligt fuktig och det finns tillgängligt grundvatten kan vassen även växa en bit upp på land (Baran et al., 2002). Vassen förser oss dessutom med en rad viktiga ekosystemtjänster som t.ex. näringsupptagning, minskad stranderosion, minskad grumlighet i vattnet, och habitat för häckande fåglar, fiskar och insekter (Bladh et al., 2011). Andra vanliga arter med liknande egenskaper och som ibland kallas vassbildare är dyblad (Hydrocharis morsus-ranae), kaveldun (Typha latifolia), knappsäv (Eleocharis palustris), säv (Schoenoplectu lacistris), rörflen (Phalaris arundinacea) och jättegröe (Glyceria maxima) (Isaksson, 2012; Baden, 2013; Overstedt, 2013). Det kan dock vara svårt att särskilja på vass och vassbildare på flygbilder, en anledning till att samlingsnamnet vass har använts i andra studier (Berglund, 2010). I vattnet är den trådformiga grönalgen (Chlorophyceae sp) vanlig precis som undervattensväxterna vattenpest (Elodea canadensis), sävar (Ceratophyllum) och axslinga (Myriophyllum spicatum) (Baden, 2013). Inventering Brist på inventeringar av alger, undervattensväxter och vassbildare inom Malmö stad har lett till att en metod, ursprungligen från Ekologgruppen i Landskrona AB, använts i denna del av studien (Baden, 2013). Genom att använda data från 135 anlagda dammarna och våtmarker i Kävlingeåns avrinningsområde från 2009 har en grov uppskattning av den akvatiska växtbiomassan i Malmö stads vattendrag kunnat göras. I Ekologgruppens inventeringar fick man fram en täckningsgrad för vegetationstyperna trådformiga alger, undervattensvegetation och vassbildare för dammarna (se Tabell 1). Denna täckningsgrad applicerades sedan på vattendragen i Malmö stad och har räknats om till hektar för respektive vegetationstyp. Tabell 1. Täckningsgrad från Kävlingeåns 135 dammar som används för att beskriva vegetationens möjliga täckningsgrad av Höjeåns dammyta (Baden, 2013). Vassbältena runt Klagshamnsudden och Klagshamn har karterats med hjälp av fjärranalys, som utfördes av Stadsmätningsavdelningen på Malmö stadsbyggnadskontor. Uppgifter om Malmö stads alla vattenytor hämtades från Malmö Stadskartas (producerad av Malmö stadsbyggnadskontor) markyteskikt. Data för Bunkeflo Strandängar är det enda området som det finns en utförlig biotopsinventering för, dock är denna daterad till 2005 och områdets vassbestånd kan ha förändats sen dess. Areal Utifrån Malmö Stadskarta (producerad av Malmö BIOGASPOTENTIAL FRÅN AKVATISKA SUBSTRAT INOM MALMÖ STADS GRÄNSER 3

6 stadsbyggnadskontor) uppskattades den totala vattenytan i Malmö stad till cirka 166,1 hektar. Det var på denna yta som täckningsgraden sedan applicerades. Uppskattningsvis så finns grönalger inom ett område på 54,8 ha och kan täcka 18,3 hektar, undervattensväxter finns inom ett område på 93 hektar och kan täcka en yta på 40,3 ha medan vassbildare finns inom ett område på 61,5 ha och kan täcka en yta på 23,2 ha. Fjärranalysen visade på att Bunkeflo Strandängar har en uppskattad vassareal på cirka 34,7 ha medan området längs Klagshamn och Klagshamnsudden karterades till cirka 13,5 ha. Den totala arealen vass i Malmö stad är cirka 71,4 ha. Mängd Tidigare studier har visat på att en tät växande vass har en TS (torrsubstans) på 1 kg TS/m 2, vilket mosvarar 10 ton TS/ha (Granéli, 1984; Risén et al., 2013). Värdet för ton TS/ha varierar dock mellan olika studier. Påverkande faktorer är dels hur tätt vassen växer och när på året man skördar. I juli och augusti månad, som brukar rekommenderas som skördetid, har vassen sin högsta gaspotential samtidigt som andelen torrsubstans är något lägre. Efter denna period börjar tillväxten avta och energin i växten omfördelas (Risén et al., 2013). Vidare så växer vilt förekommande vass något glesare än vass i t.ex. industrivåtmarker (Gregeby & Welander, 2012). Enligt Fhyr (2008) i Berglund (2010) så uppgick den skördade bladvassen i sjön Gästen i Oskarshamn till 4 ton TS/ha. Vass skördad under augusti månad i samband med ett LOVA-projekt visade på ett värde av 10 ton färskvikt/ha vilket motsvarar cirka 6-7 ton TS/ ha (Gregeby & Welander, 2012). För att dels ta hänsyn till att samtliga vassbälten i Malmö stad är vilda och dels för att en stor andel är vassbildare, som kan antas ha något lägre (säv) eller högre (kaveldun) än vanlig bladvass, så kommer ett värde på 5 ton TS/ha användas i uträkningarna. Enligt Isaksson (2012) finns det svårigheter vid skördandet och en stor andel vass lämnas kvar. Vidare så finns det juridiska och ekologiska aspekter att ta i beaktning vid skördandet av vass (Bladh et al., 2011). Detta är en potentialstudie och fokus ligger därmed på att uppskatta energipotentialen. I beräkningarna kommer uppskattat värde för slåtterarealen på 90 % användas, en siffra som även har använts i Berglund (2010). Beräkningarna av trådformiga grönalger kommer att baseras på ett värde av 2,5 TS/ha och undervattensväxter på 3,5 TS/ha. Värdena är uppskattade och anpassade efter två intervall på 1-5 TS/ha respektive 1-7 TS/ha (Wetzel, 1983). Metanpotential I Tabell 2 visas viktiga värden för uträkningarna och i Tabell 3 finns resultaten från uträkningarna sammanställda. I en försöksstudie som utfördes i Kalmar län (2010) så skördade man vassen i augusti och lät den sedan ensileras i sex månader före den hackades upp i småbitar. Efter det lades vassen i en rötkammare tillsammans med en substratblandning. I experimentet fick man fram ett värde på VS av TS på cirka 91 %. Efter att genomfört fyra testkörningar i rötkammaren fick man ett metanutbyte på 220 m3 CH 4 /t VS (Risén et al., 2013). Enligt Jagadabhi et al. (2011) så ligger metanutbyte för vass mellan cirka m3 CH 4 /t VS. I en studie utförd på Linneuniversitetet så erhöll Gregeby & Welander (2012) ett metanutbyte på 220 m3 CH4/t VS. I en studie i Tyskland där fem sjöar inventerades på smal vattenpest (Elodea nuttallii) och som sedan torrötades tillsammans med majs (70 %) erhölls ett gasutbyte på 276 m3 CH 4 /ton VS. Gasutbytet kunde erhållas genom att räkna ut medelvärdena för SL/kg TS (SL, standardliter) för algerna från de fem sjöarna (456,8) och sedan multiplicera med medelvärdet för metanhalten (60,4 %). Medelvärdet för den organiska TS halten av färskvikten var 6,24 % och VS av TS var 47 % (Escobar et al., 2011). För att beräkna metanpotentialen för vass i Malmö stad så adderades först arealen för vass i Bunkeflo Strandängar (34,7 ha), Klagshamn (13,5 ha) och den uppskattade yttäckningen för Malmö stads vattendrag (23,2 ha). Detta gav en total areal på 74,3 ha och en slåtterareal på 64,3 ha. Sedan bestämdes mängden torrsubstans till 321,3 ton TS, varav det organiska värdet i torrsubstansen (VS av TS) kunde fastställas till 302 ton VS. Slutligen med hjälp av metanpotentialen på 220 m3 CH 4 /ton VS så erhölls ett värde på ,7 4 BIOGASPOTENTIAL FRÅN AKVATISKA SUBSTRAT INOM MALMÖ STADS GRÄNSER

7 m3 CH4. Denna process upprepades sedan för både alger och undervattensväxter vilket gav en total metanpotential på Nm3 CH 4 per år för akvatisk växtbiomassa i Malmö stad. Detta motsvarar cirka MWh per år (SGC, 2011). Tabell 2. Sammanställning av viktiga värden för uträkningarna av den totala metanpotentialen av akvatisk växtbiomassa i Malmö stad. *Medelvärde från sex olika provtagningar i Sverige (Gregeby & Welander, 2012). ** Dessa två värden är anpassade efter två intervall på 1-5 TS/ha respektive 1-7 TS/ha (Wetzel, 1983). Beskrivning Värde Enhet Referens Areal Alger 18,3 ha En uppskattning (se text) Undervattensvegetation 40,3 ha En uppskattning (se text) Vassbildare (vass) 23,2 ha En uppskattning (se text) Vass 48,2 ha Malmö stadsbyggnadskontor, 2013 Vass totalt 71,4 ha Slåtterareal Andelen som skördas 90% En uppskattning (se text) Torrsubstans Alger *8,6 TS (%) (Gregeby & Welander, 2012) Undervattensvegetation 6,24 TS (%) (Escobar et al., 2011) Vass *44,6 TS (%) (Gregeby & Welander, 2012) Mängd torrsubstans Alger **2,5 ton TS/ha (Wetzel, 1983) Undervattensvegetation **3,5 ton TS/ha (Wetzel, 1983) Vass 5 ton TS/ha En uppskattning (se text) Organiskt innehåll Alger *74,9 VS av TS (%) (Ascue & Nordenberg, 1998 i Davidsson, 2007) Undervattensvegetation 47 VS av TS (%) (Escobar et al., 2011) Vassbildare och Vass 94 VS av TS (%) (Risén et al., 2013) Metanpotential Alger *200 m3 CH 4 /ton VS (Ascue & Nordenberg, 1998 i Davidsson, 2007) Undervattensvegetation 276 m3 CH 4 /ton VS (Escobar et al., 2011) Vassbildare + Vass 220 m3 CH 4 /ton VS (Risén et al., 2013, Gregeby & Welander, 2012) Total metanpotential Malmö stad ,3 N m3 CH 4 /år Tabell 3. Total årlig biomassa och metanpotential från akvatiska växter inom Malmö stads område. Substrat Biomassa VS av TS Organiskt material Gasutbyte Gasutbyte ton TS % ton VS m3 CH 4 /ton VS N M3 CH 4 Alger 41, , ,3 Undervattensvegetation 126, , ,3 Vass Totalt 321, ,7 Total metanpotential Diskussion Vid beräkningen av energipotentialen för vass måste hänsyn tas till flera olika steg: skörd, ensilering, transporter, förbehandling, rötningsprocessen (anaerob), hantering av rötningsrester och uppgradering av biogas. Vid flera av stegen måste energi tillföras för att få processen att gå runt. I Kalmar utfördes en pilotstudie och det visade sig att det krävdes 40 % energitillförsel av olika slag för att få ut en färdig produkt i form av metan (CH 4 ) (Risén et al., 2013). BIOGASPOTENTIAL FRÅN AKVATISKA SUBSTRAT INOM MALMÖ STADS GRÄNSER 5

8 2.2. Alger på stränder Övergödningen i Östersjön och i Öresund har lett till en kraftig tillväxt av snabbt växande alger och stora mängder spolas årligen upp på stränder längs Sveriges kust. Makroalger är mycket vanliga längs Skånes kuster och förekommer vanligtvis i tre grupper: grön-, brun-, och rödalger (Li et al., 2013). Alger är inte bara negativt, blåstång (Fucus vesiculosus) finns naturligt i Östersjön och bidrar med sin storlek till att skapa komplexa bottenstrukturer som fungerar som barnkammare för många av havets djur (Bernes, 2005). Ålgräs (Zostera marina), som inte är en alg utan en fröväxt förekommer också i rikliga mängder på runda sandbottnar utmed vissa sträckor längs Skånes kust. Ålgräsängar är viktiga för ekosystemet och ger struktur till annars relativt obeväxta sandbottnar. Genom övergödningen gynnas dock fintrådiga alger som är duktiga på att snabbt ta upp stora mängder näringsämnen genom att de har stor yta per volymenhet. Lokalt sköljs fintrådiga alger upp i rikliga mängder och ökar den algmassa som årligen sköljs upp på stränderna (Bernes, 2005). Den biomassa (alger och ålgräs) som sköljs upp på badstränder skyfflas bort av många kommuner. Eftersom att det finns ett värde enbart i att hålla stränderna rena från biomassan så skulle den kunna utnyttjas som energikälla i form av biogas (Risén et al., 2013). Inventering Ordet tång används hädanefter som ett samlingsbegrepp för ålgräs, brunalger (t.ex. blåstång) och fintrådiga alger. Inom Malmö stad finns det framförallt tre stora stränder där tång bärgas. Stränderna är Ribersborg, Sibbarp och Klagshamn. Tillkommer gör även Gamla Sibbarp - en avskild bit av stranden i Sibbarp där det hittills inte har skett någon bärgning av tång (Hansson, 2013). Under badsäsongen används en alguppsamlare av modellen barber, en hjullastare och en dumper för att röja undan tången. Tången som samlats upp läggs sedan på högar för att torka i en till två säsonger, efteråt harpas tången (finfördelas) innan den sprids ut på gräsmattorna vid Ribersborg (Nordström, 2013). I nuläget finns det inga dokumenterade data över hur mycket tång som bärgas varje år i Malmö stad. Informationen för denna studie är baserad på uppskattade mängder som maskinoperatörer med mer än tio säsongers erfarenhet av att arbeta med tångbärgning har gjort. Uppsamlingen av tången går till enligt följande: under månaderna oktober till mars ligger arbetet nere och säsongen för algbärgning börjar inte förens i april. Första bärgningen i april kallas vårstädningen och då bärgas all den tång som har ansamlats under höst- och vintermånaderna. Tången som bärgas ligger mellan stranden och ner till vattenbrynet. Tillstånd finns inte för att bärga tång direkt från vattnet, något som med tillgänglig teknik inte heller är särskilt praktiskt (Hansson, 2013). Ribersborg Under vårstädningen brukar tången vara något torrare än under sommarmånaderna då den fått ligga över vintern. Normalt brukar det bärgas cirka 3000 ton tång under en vårstädning på Ribersborg. Detta morsvarar ett löpande lager tång längs stranden som är meter långt och en halv meter tjockt. Under ett normalt år bärgas cirka ton under sommarsäsongen (Hansson, 2013). Under 2013 bärgades däremot hela 2000 ton, mycket på grund av kraftiga och ihållande västliga vindar. Volymerna uppgick under denna tid till cirka ton/dag (Nordström, 2013). All tång som samlas in på Sibbarp skickas till Ribersborg och inkluderas därför i ovan nämnda siffor (Hansson, 2013). Gamla Sibbarp Stranden består av en mindre avskild vik där det hittills inte har bärgats någon tång. Enligt Hanssons (2013) uppskattningar så kan ton bärgas där under en vårstädning. Vidare så kan stranden under sommarmånaderna fyllas på med cirka 0-5 ton/dag en normal dag och upp till ton/dag om det blåser en kraftig västlig vind. Klagshamn Vad gäller Klagshamn så ansamlas det inte alls lika stora mängder som på Ribersborg. Enligt Hansson (2013) så tenderar tången vid Klagshamn att glida ut i havet igen vilket leder till mindre mängder. Under en hel säsong så bärgas cirka 100 ton. I dagsläget så grävs tången ner och förmultnar under sanden (Hansson, 2013). 6 BIOGASPOTENTIAL FRÅN AKVATISKA SUBSTRAT INOM MALMÖ STADS GRÄNSER

9 Totalt Många faktorer påverkar hur stora mängderna blir och därför har en uppskattning gjorts. Så långt som möjligt utgår beräkningarna från normalvärden eller medelvärden på dagligt uppspolad tång. I Gamla Sibbarp görs uppskattningen att det tillkommer 2,5 ton/dag. Vårstädningen genererar cirka 3200 ton vilket omfattar tidsperioden oktober till och med mars. Sommarsäsongen april till och med september genererar uppskattningsvis 800 ton på Ribersborg och 300 ton på Gamla Sibbarp. Med Klagshamn (100 ton) blir den totala algmassan 4400 ton blandad halvtorr och våt vikt. Tången på Malmös stränder består av procent ålgräs, resten är blåstång fintrådiga alger är ovanliga (Hansson, 2013). Metanpotential Tabell 4 visar en sammanställning av värdena för uträkningarna av den totala metanpotentialen. Grovt generaliserat så går det att dela upp den insamlade tången i två grupper: halvtorr (vårstädningen) och färsk (sommarsäsongen). Egenskaperna för dessa är något annorlunda och enligt Engkvist et al. (2001) i Berglund (2010) så har halvtorra alger en torrsubstans på cirka 40 %. Våta alger har ett betydligt lägre värde. I en studie gjord av Linnéuniversitet analyserades i ett satsvist våtrötningsförsök prover tagna i Kalmar (Sandvik). I analysen erhöll man en torrsubstans på 12,8 % och en VS av TS halt på cirka 79 %. I samma studie erhöll man även en metangaspotential på cirka 210 N m 3 CH 4 /ton VS (Gregeby & Welander, 2013). Enligt uppskattningarna så är 3200 ton av den insamlade tången halvtorr och resterande 1200 ton färsk. Detta genererar cirka ton TS som i sin tur ger 1133 ton VS. Med en metangaspotential på cirka 210 N m 3 CH 4 / ton VS så kan tången på stränderna i Malmö stad bidra till motsvarande N m 3 CH 4 årligen, vilket motsvarar cirka MWh/år (SGC, 2011). Tabell 4. Sammanställning av värdena för uträkningarna av den totala metanpotentialen från tång på Malmö stads stränder. Beskrivning Värde Enhet Referens Insamlad tång under vårstädning Malmö 3200 ton/år (Hansson, 2013) Insamlad tång under sommaren Malmö 1200 ton/år (Hansson, 2013) TS torra/gamla alger (vårstädning) 40 % av WW (Gregeby & Welander, 2012) TS våta alger (sommar) *12,8 % av WW (Gregeby & Welander, 2012) VS-halt 79 % av TS (Gregeby & Welander, 2012) Metanpotential 210 N m3 CH 4 /ton VS (Gregeby & Welander, 2013). Total årlig algmassa i TS Ton TS/år Total årlig metanpotential N m3 CH 4 /år Diskussion Under sommaren 2013 med några veckors pålandsvind resulterade i att volymer på uppemot ton/dag tång spolades upp på Malmös stränder. Dessa nivåer är extrema och i vanliga fall brukar ett endast ett par ton åt gången fraktas bort. Sommaren 2013 fick en lastare som kunde ta elva ton åt gången åka i skytteltrafik för att lyckas få bort allt (Rolf Nordström, 2013). Vädret och framförallt vinden har stor påverkan på hur mycket tång som spolas upp stränderna och är något som borde undersökas mer. Vidare borde möjligheterna för att bärga tång direkt i vattnet undersökas. Vid hårda vindar kan tång sköljas tillbaka ut till havs (Hansson 2013). Bärgande av tång året runt skulle kunna lösa detta problem men eventuellt skulle detta minska volymerna på vårstädningen. Emellertid riskerar stranderosionen att öka om ständerna barläggs genom skörd av tång under vinterhalvåret (Hansson, 2013; Nordström, 2013). BIOGASPOTENTIAL FRÅN AKVATISKA SUBSTRAT INOM MALMÖ STADS GRÄNSER 7

10 2.3 Fiskrens/bifångster Fisk innehåller förhållandevis mycket energi och är intressant som biogassubstrat (Carlsson & Uldal, 2009; Stenberg et al., 2013; Magnusson, 2012). I Malmö stads hamnar (Klagshamn, Limhamn och Malmö) landas 185 ton fisk per år (Ericsson, 2013). Se Tabell 5 för detaljerade uppgifter. Det mesta av fisken säljs vidare, antigen direkt till ett stort fiskrenseri i Simrishamn eller till lokala fiskaffärer och restauranger. Inom yrkesfisket idag slängs mycket fiskrens. Torsk rensas alltid på båten och fiskrenset slängs i havet, i Malmös fall gäller desamma för 78 % av den fångade plattfisken. Sillfiskar distribueras dock alltid vidare orensade (Pålsson, 2013; Hammar, 2013, Europeiska kommissionen, 2009). Tabell 6 beskriver de omvandlingsfaktorer som har använts för att räkna ut hur mycket fiskrens som slängs i havet årligen. Av den fisk som landas i Malmö stads hamnar slängs drygt 20 ton fiskrens årligen (se Tabell 5), detta skulle istället för att utgöra en näringsbelastning på havet kunna rötas till biogas (se Tabell 5). Tabell 5. Uträknade mängder tillgängligt fiskrens, baserat på landningsstatistik från Havs- och vattenmyndigheten (Ericsson, 2013). Landningsdata från hamnarna Klagshamn, Limhamn och Malmö hamn används. Landad fisk Fiskrens på båt Kg per år Andel av total Arter Kg (medel) fångst (%) Kg per år Torskfiskar (Torsk, Kolja, Vitling och Gråsej) Sillfiskar (Sill och skarpsill) Plattfiskar (Rödspotta, Skrubbskädda m.fl.) Övrigt (rensningsrutin som torsk antagen) Totalt Tabell 6. Viktandel av hel fisk som tas ut vid grovrensning av arterna Skrubbskädda, (Platichthys flesus) och Torsk (Gadus morhua). Andel av landad fisk är baserad på landningsdata från Klagshamn, Limhamn och Malmö hamn under ( Källor: Europeiska kommissionen, 2009 och Ericson 2013). Benämning Omvandlingsfaktor Andel av landad fisk (%) Fiskrensets viktandel av landad fisk (%) Torsk - hel Torsk - urtagen (huvudet kvar) 1, ,0 Skrubbskädda - hel 1 22,2 0 Skrubbskädda - urtagen (huvudet kvar) 1,08 77,8 6,2 8 BIOGASPOTENTIAL FRÅN AKVATISKA SUBSTRAT INOM MALMÖ STADS GRÄNSER

11 Metanpotential I Tabell 7 visas beräkningsvärdena för metanpotentialen och energiinnehållet i fiskrenset från Malmös hamnar. För att beräkna metanpotentialen i fiskrenset har ett värde på 533 Nm3/ton använts, vilket har erhållits vid 13 dagars rötning av torsk från Simrishamn (Shi, 2012). Andelen TS (Total Solids) i fiskrens antas vara 42 % och andelen VS (Volatile Solids) av TS 98 % (Carlsson & Uldal, 2009). Tabell 7. Metanpotential för fiskrens. Beskrivning Värde Enhet Referens Procent TS i fiskrens, SGC % Carlsson & Uldal, 2009 Procent VS av TS i fiskrens, SGC % Carlsson & Uldal, 2009 Andel VS av våtvikt fiskrens 0, Metanpotential 13 dagars rötning (torsk) 533 Nm3/ton VS Shi, 2012 Energiinnehåll i ren metan 9,97 kwh/nm3 metan SGC, 2011 Metanpotential för fiskrens Nm3/år Shi, 2012 Energipotential för fiskrens kwh/år SGC, 2011 Metanpotentialen för fiskrens från Malmös hamnar är beräknat till Nm3/år, vilket motsvarar cirka kwh/år (SGC, 2011). Diskussion Eftersom att det inte landas så mycket fisk i Malmös hamnar så blir energipotentialen för fiskrenset därefter. Emellertid skulle det vara lätt att implementera lösningar för hur fiskrenset ska tas omhand, utan att det skulle innebära nämnvärt mycket merjobb för yrkesfiskarna. Om man betraktar fiskrens som matavfall skulle det befintliga distributionsnätet för matavfall kunna användas. 2.4 Odling av musslor i Öresund I Öresund förekommer blåmusslor (Mytilus edulis) i riklig mängd på Limhamnströskeln mellan Limhamn och Dragør, Nordeuropas största sammanhängande blåmusselbank ligger här. (Länsstyrelsen, 2014). Blåmusslor filterar stora mängder vatten och lever på att avskilja små partiklar och mikroalger från vattenmassan. Musslor renar vattnet från fina partiklar och plockar energi från lägsta möjliga nivå i näringskedjan. Genom att skörda musslor kan man ta bort näring från vattenmassan samtidigt som musslorna skulle kunna användas som exempelvis djurfoder eller rötas till biogas (Lindahl, 2012). Att skörda musslor från den befintliga musselbanken i Öresund skulle vara ren exploatering, dessutom skulle det vara en svår uppgift att lösa rent tekniskt. Om man däremot skördar musslor från tillväxtytor som är tillförda, alltså inte naturliga så kan man både styra över hur tillväxtytornas utformning och även anpassa dem till praktiskt tillämpbara skördemetoder. Att låta musslor BIOGASPOTENTIAL FRÅN AKVATISKA SUBSTRAT INOM MALMÖ STADS GRÄNSER 9

12 tillväxa på för ändamålet tillverkade musselriggar är något som sedan länge görs för att skörda blåmusslor för humankonsumtion. I Sverige finns kommersiella blåmusselodlingar i Västra Götalandsregionen (Sanchez et al., 2004). Blåmusslan är en marin art och på grund av att salthalten är lägre i södra Öresund (runt 12 ) än på Västkusten (20-28 ) så är det tveksamt om blåmusslor odlade i Öresund blir tillräckligt stora för att kunna säljas som livsmedel. Dessutom är de hydrologiska förutsättningarna i Öresund inte optimala för musselodling på grund av hårda strömmar och kraftig isdrift. Musselodling fungerar bäst i skyddade miljöer med hög salthalt (Westerbom, 2006; Kautsky et al., 1990). Odling av blåmusslor inom Malmö stads vatten Skåne har en öppen kust som är avsevärt mindre skyddad mot strömmar och vågor än de skärgårdsmiljöer som täcker större delen av Sveriges kustremsa. Den typ av odlingsriggar som används till kommersiell odling på Sveriges västkust är longlinemetoden, den främsta fördelen med longlineriggar är de initialt är billigare att investera i än t.ex. Smartfarms (van Deurs, 2013). Efter erfarenheter från tidigare projekt med musselriggar i Öresund har man kommit fram till att longlinemetoden inte fungerar i Öresund, linorna trasslar in sig i varandra på grund av de starka strömmarna (Karlsson, 2013). Inom BUCEFALOS-projektet har Malmö stad lagt ut fem fullskaliga musselriggar av typen som visas i Figur 1. Riggarna har inte hunnit skördas vid tidpunkten för denna rapport och därför måste musseltillväxten uppskattas utifrån resultat från andra projekt där man odlat blåmusslor med liknande metoder (se resultat). Den metod som används i BUCEFALOS-projektet består av ett grovmaskigt nylonnät med rejäla förankringar, i Figur 1 beskrivs musselriggarna närmare. Riggen måste hållas helt under vattenytan för att klara den hårda isdriften som förekommer under kalla vintrar. Varje rigg har två förankringar i sidled för att klara de kraftiga variationer i strömriktning som förekommer i Öresund. I denna del av rapporten undersöks potentialen för odling av blåmusslor inom Malmö stads vatten samt potentialen för skörd av blåmusslor från betongfundamenten i Lillgrunds vindkraftpark och bropelarna på den svenska sidan av Öresundsbron. Figur 1. Musselriggarna som används i BUCEFALOS-projektet, bilden är inte skalenlig. 1. Ankarvikt på 500 kg. 2. Flytboj, dessa ska ligga cirka 2 meter under vattenytan på vintern för att inte fastna i isen. 3. Förankring som stabiliserar riggen i sidled, finns på båda sidor av riggen. 4. Grovt nylonnät med 10 cm maskstorlek, längd 75 meter, höjd 4 meter, tyngder finns i nederkant för att riggen ska hålla sig vertikal. Totallängd på riggen är 120 meter, med sidoförankringarna blir bredden 25 meter. Ytan som tas i anspråk för en rigg blir m2 (120x25 meter). 10 BIOGASPOTENTIAL FRÅN AKVATISKA SUBSTRAT INOM MALMÖ STADS GRÄNSER

13 Inom BUCEFALOS-projektet har man kommit fram till att musselodling i Öresund är lämpligt från åtta meters djup. Om det är grundare blir det svårt att få plats med nätriggarna, som vintertid måste vara nedsänkta under vattenytan. (Karlsson, 2013). Kartering av potentiella lokaler för musselriggar i Malmö stads vatten Inom området i Öresund som tillhör Malmö stad har det gjorts en kartering av vilka ytor som kan anses vara lämpliga för odling av blåmusslor, sjökort med de aktuella ytorna utritade finns i Bilaga 1. Eniros kartverktyg har använts för ändamålet ( Ytorna har valts ut enligt följande regler: Djup på minst 8 meter, på svenskt vatten inom Malmö stads gränser. Ej i farleder. Ej inom område för undervattenskablar. Ej över undervattenskablar. Ej inom 1000 m från symbol för ankringszon. Ingen hänsyn har tagits till potentiell konkurrens med yrkesfisket, se mer om detta under rubriken Konkurrens med yrkesfisket?. Möjlig skörd och metanpotential På grund av att BUCEFALOS-projektet ännu inte har kommit så långt att några skörderesultat från musselriggarna har kunnat presenteras används här resultat från tidigare studier med Smartfarmsystem för att uppskatta musseltillväxten i Öresund. Smartfarmsystemen säljs av ett norskt företag (Smart Farm AS) och konceptet bygger på flytande plaströr med underhängande nät. En sammanhängande enhet kallas för SmartUnit (Lindahl, 2012). Denna konstruktion liknar den som använts i BUCEFALOS-projektet och därför antas resultaten från odlingsförsök med Smartfarmsystem vara mer representativa än motsvarande som gjorts med longline-metoden. Odlingsförsök med Smartfarms har gjorts i Ålands skärgård där salthalten uppmättes till sex promille, skörden uppmättes då till 6 ton per SmartUnit. Data från odlingsförsök med Smartfarms vid salthalter på promille har gett skördar på 22,5 ton per SmartUnit (Van Deurs, 2013). I Tabell 8 jämförs måtten på SmartUnits och de riggar som satts ut i BUCEFALOS-projektet. Salthalten anses vara en av de viktigaste parametrarna för tillväxthastighet och även maximal storlek på blåmusslorna (Almada-Villela 1984) och är den parameter som tydligast skiljer Öresund från Åland och Västkusten (Bernes, 2005). För att på bästa sätt kunna uppskatta skördepotentialen med BUCEFALOS-riggar i Öresund antas därför ett linjärt samband mellan salthalten och den årliga skörden av musslor. Odlingspotentialen visas i Tabell 8. BIOGASPOTENTIAL FRÅN AKVATISKA SUBSTRAT INOM MALMÖ STADS GRÄNSER 11

14 Tabell 8. Potentialen för odling av musslor med BUCEFALOS-riggar jämfört med Smartfarm-system. Beskrivning Värde Enhet Referens SmartUnit (Smartfarm) Nätlängd 125 m Lindahl, 2012 Näthöjd 4 m Lindahl, 2012 Nätyta per rigg 500 m2 Skörd vid promille 22,5 ton/smartunit/år Van Deurs, 2013 Skörd vid 6 promille (Åland) 6 ton/smartunit/år Van Deurs, 2013 Medelsalthalt Öresund utanför Malmö 12 promille Kronsell, 2013 Musselskörd i Öresund vid linjärt samband med salthalt 10,7 ton/smartunit/år BUCEFALOS-rigg Totallängd inklusive ankare 120 m Bredd inklusive sidoankare 25 m Längd på nät 75 m Höjd på nät 4 m Nätyta per rigg 300 m2 Ytanspråk per rigg 3000 m2 Musselskörd i Öresund vid linjärt samband med salthalt 6,43 ton/rigg/år Musselskörd i Öresund per km ton/km2/år Odlingsbar yta inom Malmö stads vatten 29,31 km2 Odlingspotential inom Malmö stads vatten 63 kton/år Blåmusslor är ett relativt inhomogent substrat, därför används här ett medelvärde av metanpotentialen från studierna Kjerstadius et al. (2013) och Nkemka & Murto (2011), se Tabell 9. Metanpotentialen för odling av blåmusslor i Malmö stads vatten är beräknad till Nm3/år, vilket motsvarar cirka MWh/år. Tabell 9. Metanpotential för musslor odlade i Malmö stads vatten i Öresund. Parameter Värde Enhet Referens Rötningsförsök med blåmusslor från Öresund VS av våtvikt, Öresund 3,33 % VS av våtvikt Kjerstadius et al., 2013 Metanpotential per kg VS, Öresund 0,380 Nm3/kg VS Kjerstadius et al., 2013 Metanpotential per kg våtvikt, Öresund 0,013 Nm3/kg våtvikt Rötningsförsök med blåmusslor från Kalmarsund VS av våtvikt 7,75 % VS av våtvikt Nkemka & Murto, 2011 Metanpotential per kg VS 0,330 Nm3/kg VS Nkemka & Murto, 2011 Metanpotential per kg våtvikt 0,026 Nm3/kg våtvikt Uträkningar för Malmö stads vatten Metanpotential per kg våtvikt (medelvärde) 0,019 Nm3/kg våtvikt Odlingspotential Malmö 63 kton/år Se Tabell 8. Metanpotential för odlade musslor Nm3/år Energipotential för odlade musslor MWh/år 12 BIOGASPOTENTIAL FRÅN AKVATISKA SUBSTRAT INOM MALMÖ STADS GRÄNSER

15 Diskussion Odling av musslor är en verksamhet som är förhållandevis känslig och kräver mycket underhåll. Biogas producerad från odlade musslor skulle bli väldigt dyr samtidigt som blåmusslor kan ge slutprodukter med betydligt högre slutvärde än biogas, t.ex. djurfoder (Ek Henning & Åslund, 2012). Konkurrens med yrkesfisket? Intervjuer med yrkesfiskare verksamma i vattnet utanför Malmö genomfördes i december Utifrån dessa intervjuer drogs slutsatserna att nätfisket bedrivs på samma djupintervall som potentiella musselodlingar. En fullständig implementation av musselodlingar i Malmö stads vatten skulle därför innebära konkurrens om utrymmet med yrkesfisket. Vid karteringen visades det att 40 % av den potentiella odlingsytan för musslor finns söder om Öresundsbron (Bilaga 1). På grund av hög abundans av säl söder om bron bedrivs ytterst lite yrkesfiske där, vilket gör dessa lokaler mer lämpliga för musselodling än lokalerna norr om bron (Pålsson, 2013; Hammar, 2013). från Andersson et al. (2011), en studie där man utreder möjligheterna att utvinna förnyelsebara bränslen genom att använda mikroalger som ett steg i reningsprocessen av avloppsvatten. Metoden bygger på att anläggningen kan matas med CO2 (koldioxid) via rökgaser från närliggande industrier (t.ex. fjärrvärmeverk) för att upprätthålla en bra algtillväxt, vilket även antas i denna rapport. Malmö stad har två reningsverk: Sjölunda och Klagshamns reningsverk, där Sjölunda tar emot den absolut största mängden avloppsvatten (se Tabell 11). Den mest energieffektiva metoden att odla alger med är genom att använda öppna raceway-dammar (Andersson et al., 2011), se Figur 2 för illustration. I denna rapport och i Andersson et al. (2011) används en typ av raceway-damm som kallas HRAP (High Rate Algae Pond). HRAP har både ett integrerat utflöde av behandlat avloppsvatten och en enhet för tillförsel av CO2, se Figur 3 för illustration av HRAP. 2.5 Odling av mikroalger i anslutning till kommunala reningsverk Nästan alla Sveriges kommunala reningsverk är idag anpassade direkt efter de reningskrav som ställts, utan kretslopps- och hållbarhetsaspekter. Utfällning av fosfor med kemikalier används i stor omfattning vilket resulterar i kemiskt bunden fosfor som är svår att återanvända (Borglund, 2004). Frågan är högst aktuell även på nationell nivå då Naturvårdsverket fått i uppdrag av regeringen att utreda möjligheterna för en hållbar återföring av fosfor (Naturvårdsverket, 2013). Mikroalger utnyttjar ljus för att omvandla koldioxid till kolhydrater och på så sätt öka i biomassa. Genom att odla mikroalger i avloppsvatten kan man både minska användandet av kemikalier, återvinna fosfor och samtidigt utvinna energi ur den algbiomassa som skördas (Andersson et al., 2011). Som råvara till förnyelsebara bränslen har mikroalger mycket större yteffektivitet än t.ex. raps och oljepalmer (Chisti, 2007). Beräkning av odlings- och metanpotential Metoden som används för att räkna ut potentialen för odling av mikroalger i denna rapport är hämtad Figur 2. Öppna odlingsdammar av typen raceway för odling av mikroalger (Wen & Johnson,2009 BIOGASPOTENTIAL FRÅN AKVATISKA SUBSTRAT INOM MALMÖ STADS GRÄNSER 13

16 Figur 3. Beskrivning av HRAP (High Rate Algae Pond) med CO2-tillförsel. HRAP har ett konstant in- och utflöde av avloppsvatten samt ett integrerat steg för tillförsel av CO2 (Park et al., 2011). Figur 4 beskriver hur flödesschemat ser ut vid rening med hjälp av mikroalger (med den metod som antas i denna rapport). Avloppsvattnet genomgår en slamavskiljning innan det når algerna. Primärslammet rötas till biogas, sedan förs rötresten till algerna (utblandat med slamavskilt vatten) för att all näring i avloppsvattnet ska kunna utnyttjas. Figur 4. Flödesschema över hur avloppsvattentransporten vid rening med hjälp av mikroalger (Lundquist et al., 2010). Se Figur 3 för närmare beskrivning av HRAP. För att räkna ut vilket näringsämne i avloppsvattnet som är begränsande för algtillväxten måste man till att börja med veta hur mikroalgernas behov av näringsämnen ser ut. Tabell 10 visar atomsammansättningen i alger. Vid beräkning av viktförhållandet C:N:P i avloppsvattnet och algbiomassan fås följande resultat: avloppsvatten: C : N : P = ca. 23,7 : 10 : 1 och algbiomassa: C : N : P = ca. 41 : 6,8 : 1 (Andersson et al., 2011). Eftersom att förhållandet mellan N (kväve) och P (fosfor) är större för avloppsvattnet än för algbiomassan antas att P är begränsande vid beräkning av algtillväxten (givet att tillgång på CO2 från närliggande industrier finns). Se Tabell 11 för inkommande värden på avloppsvattnet. 14 BIOGASPOTENTIAL FRÅN AKVATISKA SUBSTRAT INOM MALMÖ STADS GRÄNSER

17 Tabell 10. Atomsammansättningen i alger (Andersson et al., 2011). Komponent Antal atomer Molvikt (g/mol) Vikt per mol alger (g) Viktandel (%) C ,69 H ,5 O ,83 N ,7 P ,28 Tabell 11. Avloppsvattnets sammansättning under 2012 i Malmö stads två reningsverk. Avloppsvattnet i Sjölunda reningsverk Parameter Medelvärde 2012 Enhet Referens BOD7 i inkommande avloppsvatten 192,67 mg/lww VA SYD, 2013b Total N i inkommande avloppsvatten 40,84 mg/lww VA SYD, 2013b Total P i inkommande avloppsvatten 4,92 mg/lww VA SYD, 2013b Medelflöde LWW/sec VA SYD, 2013b Avloppsvattnet i Klagshamns reningsverk Parameter Medelvärde 2012 Enhet Referens BOD7 i inkommande avloppsvatten 184,19 mg/lww VA SYD, 2013a Total N i inkommande avloppsvatten 48,12 mg/lww VA SYD, 2013a Total P i inkommande avloppsvatten 5,60 mg/lww VA SYD, 2013a Medelflöde 221 LWW/sec VA SYD, 2013a I Tabell 12 visas hur effektivt mikroalgerna kan ta upp olika näringsämnens. Värdet för P (0,8) används tillsammans med atomsammansättningen för alger (Tabell 10) för att räkna ut den potentiella mängden producerad algbiomassa per kg tillgängligt P. Tabell 12. Näringsupptaget av mikroalger. Eftersom att P är begränsande används det reduktionsvärdet (0,8) vid beräkning av algtillväxt i denna rapport. Näringsupptag av mikroalger Andel Referens CO2-upptag från rökgaser 0,8 (Oonk & Van Harmelen 2006; Pittman et al., 2011; Wang et al., 2009) Upptag av ren CO2 0,9 - - BOD5-reduktion 0,9 - - TOC reduktion 0,9 - - COD reduktion 0, Total N reduktion 0, Total P reduktion 0,8 - - Alger behöver ljus för att kunna omvandla CO2 till kolhydrater, i denna rapport antas bara solljus användas som ljuskälla. Tabell 13 (nästa sida) visar de värden som använts för att räkna ut den maximala algproduktiviteteten vid en given solinstrålning. Medelsolinstrålningen över året för Lund har använts eftersom att det var den närmaste mätpunkten i SMHIs databas. BIOGASPOTENTIAL FRÅN AKVATISKA SUBSTRAT INOM MALMÖ STADS GRÄNSER 15

18 Formel 1 visar sambandet mellan de olika parametrarna. Figur 5 visar Pmax (maximal algproduktivitet) månadsvis. Genom att räkna på en odlingsyta dimensionerad efter medelsolinstrålningen, som direkt styr medelproduktiviteten över året kan man uppnå full produktivitet i förhållande till tillgänglig näring i avloppsvattnet under månaderna april till september. Att dimensionera odlingen för att uppnå full algproduktivitet även under vintermånaderna skulle kräva extremt stora odlingsytor. I Tabell 14 visas en uppskattning av hur mycket odlingsyta som behövs vid respektive reningsverk för att kunna nå maximal alproduktion under april t.o.m. september. För Sjölunda reningsverk krävs det då 1,43 km2 odlingsyta med HRAP och för Klagshamns reningsverk krävs det 0,33 km2. Formel 1. Denna funktion används med parametrarna i Tabell 13 för att räkna ut Pmax (Andersson et al., 2011). Tabell 13. Parametrar som behövs för att räkna ut algtillväxten med begränsat ljusflöde. Teoretisk algproduktivitet beroende på ljus Parameter Symbol Enhet Värde Referens Medelsolinstrålning Lund ( ) I0 kwh/m2/d 2,657 SMHI, 2013 Maximalt teoretiskt utnyttjande av ljus för mikroalger η max 0,045 Walker 2009 Uppvärmningsvärde för mikroalger k Wh/g 0,00583 Park et al.2011 Maximal algproduktivitet Pmax g TS/m2/d 20,50 45,0 40,0 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 P max Lund (g TS/m 2 /d) Medel: 20,5 Figur 5. Pmax, antaget att enbart ljusinstrålningen är den begränsande parametern, månadsvis för Lund. Utslaget över året blir medelproduktiviteten 20,5 g TS/m2/d. 16 BIOGASPOTENTIAL FRÅN AKVATISKA SUBSTRAT INOM MALMÖ STADS GRÄNSER

19 Tabell 14. Uppskattning av storleken (den behövda odlingsytan) på HRAP för att kunna upprätthålla full algproduktivitet under månaderna april t.o.m. september. Algproduktiviteten är hämtad från Figur 5. Parameter Värde Enhet Referens Antaget djup på HRAP 0,3-0,5 m (Lundquist et al. 2010) Antagen algproduktivitet 20,5 g TS/m2/day (Park et al. 2011) Sjölunda reningsverk Uppskattad storlek på HRAP 204 Fotbollsplaner Uppskattad storlek på HRAP 1,43 km2 Klagshamns reningsverk Uppskattad storlek på HRAP 46 Fotbollsplaner Uppskattad storlek på HRAP 0,33 km2 Avskiljningen av algerna från vattenmassan är en viktig del av processen och står för en stor del av energiåtgången vid odling av mikroalger. Figur 6 visar en skördeprocessen som använts i studien av Andersson et al., 2011 och som även används här. Tabell 15 visar hur stor del av algmassan som går vidare från varje avskiljningssteg samt konversionsvärden för rötning av algerna till biogas. Figur 6. Beskrivning av skördeprocessen av mikroalgerna efter utflödet från HRAP (Andersson et al., 2011). Tabell 15. Konversionsvärden för avskiljningsstegen i skördeprocessen av algerna, även VS-konversionskoefficient samt metanenergipotential. Parameter Värde Enhet Referens Avskiljningsgrad vid bioflockulering och sedimentering (Bio-flocculation and sedimentation) 0,90 andel Craggs et al., 2011 Avskiljningsgrad vid gravitationsbaserad förtjockning (Gravity thickener) 0,95 andel Lundquist et al., 2010 Avskiljningsgrad vid centrifugering (Centrifug) 0,95 andel Molina Grima et al., 2003 VS konversionskoefficient för alger 0,731 andel VS av TS Andersson et al., 2011 Metanpotential för mikroalger (förbehandlande) 400 Nm3 CH4/ ton VS Andersson et al., 2011; Sialve et al, 2009 Energiinnehåll i biometan 9,97 kwh /Nm3 CH4 SGC, 2011 Resultat Den potentiella algproduktionen för Malmö stads reningsverk visas i Tabell 16 tillsammans med potentiell metanproduktion av alger. Metanproduktion från primärslam är inte inräknat. Totalt för Malmö stad är det möjligt att skörda 7,30 ton alger per år (se Tabell 16) med en odlingsyta dimensionerad efter medelsolinstrålningen. Den yta som då behöver tas i anspråk är sammanlagt 1,76 km2 (se Tabell 14). BIOGASPOTENTIAL FRÅN AKVATISKA SUBSTRAT INOM MALMÖ STADS GRÄNSER 17

20 Tabell 16. Möjlig biogas/energiproduktion för Malmö stads reningsverk. Algproduktion Enhet Metan- Enhet Energi- Enhet produktion produktion Algtillväxt Sjölunda P-begr. Möjlig algtillväxthastighet i Sjölunda utifrån flödet där: g TS/dag Uträknad algproduktivitet i Sjölunda 1,43 km2 odlingsyta (dim. efter medelsolinstråln.): 7,32 kton TS/år Möjlig skörd alger per år: 8,68 kton TS/år 2,54 Milj m3 CH4/år 25,31 GWh/år Skörd alger per år med odlingsyta dimensionerad för medelsolinstrålningen: 5,95 kton TS/år 1,74 Milj m3 CH4/år 17,34 GWh/år Algtillväxt Klagshamn P-begr. Möjlig algtillväxthastighet i Klagshamn utifrån flödet där: g TS/dag Uträknad algproduktivitet i Klagshamn 0,33 km2 odlingsyta (dim. efter medelsolinstrålningen): 1,67 kton TS/år Möjlig skörd alger per år: 1,98 kton TS/år 0,58 Milj m3 CH4/år 5,76 GWh/år Skörd alger per år med odlingsyta dimensionerad för medelsolinstråln: 1,35 kton TS/år 0,40 Milj m3 CH4/år 3,95 GWh/år Totalt för Malmö stad Möjlig skörd alger per år: 10,66 kton TS/år 3,12 Milj m3 CH4/år 31,07 GWh/år Skörd alger per år med odlingsyta dimensionerad för medelsolinstrålningen: 7,30 kton TS/år 2,14 Milj m3 CH4/år 21,29 GWh/år Diskussion Den teoretiskt möjliga skörden alger per år är gråmarkerad i Tabell 16 och ska inte tolkas som godtagbar. För båda reningsverken tillsammans skulle det krävas en odlingsyta på drygt 14 km2 för att uppnå dessa siffror på grund av den låga ljusinstrålningen under vintern. Även med en odlingsyta dimensionerad efter medelsolinstrålningen behövs det väldigt stora anläggningar som förmodligen inte skulle rymmas inom Malmö stads gränser. Att rena allt avloppsvatten med hjälp av mikroalger är således inte realistiskt för Malmö stad. Man skulle däremot kunna göra en ekonomisk kalkyl på om det kan löna sig att ha en mindre algproduktion som bidrar med mycket biogassubstrat under sommaren. I denna rapport antas att man endast har tillgång till naturligt ljus. LED-belysning skulle kunna vara ett alternativ, dock ökar detta givetvis energiåtgången. 18 BIOGASPOTENTIAL FRÅN AKVATISKA SUBSTRAT INOM MALMÖ STADS GRÄNSER

21 Referenser Almada-Villela, P.C., The effects of reduced salinity on the shell growth of small Mytilus edulis. Journal of the Marine Biological Association of the United Kingdom. 64: Andersson, V., Broberg, S., Hackl, R., Integrated Algae Cultivation for Biofuels Production in Industrial Clusters. Program Energisystem, Linköping. Arbetsnotat Nr 47. ISSN Ascue, J., Nordberg, Å., Kontinuerlig rötning av grönalger och källsorterat hushållsavfall. Slutrapport , JTI. Uppsala. Baden, E., Växtbiomassa i dammar och våtmarker en resurs för biogasproduktion?. Ekologgruppen i Landskorna AB. Baran, M., Varadyova, Z., Krachmar, S., Hedbavny, J., The common reed (Phragmites australis) as a source of roughage in ruminant nutrition. Acta Veterinaria, 71, Berglund, P., Makroalger och vass i Kalmar län och på Gotland. Biogas - Nya substrat från havet. Grontmij, uppdragsnr ALGBIO1. Bernes, C., Change beneath the surface, Monitor 19. Swedish Environmental Protection Agency. ISBN: , p Bladh, M., Löfstrand, F., Pernmyr, H., Jönsson, R.B., Pålsson, C., Restriktioner vid nyttjande av marina substrat för biogasproduktion. Länsstyrelsen Kalmar län. Lenanders Tryckeri AB. Borglund, A. M., Biologisk fosforrening i Sverige Erfarenhetsutbyte i nätverk. Käppalaförbundet, Box 3095, Lidingö. Carlsson, M., Uldal, M., Substrathandbok för biogasproduktion. Svenskt Gastekniskt Center. Rapport SGC 200, ISRN SGC-R-200-SE. Chisti, Y., Biodiesel from microalgae. Biotechnology Advances, 25(3), pp Craggs, R.J., Heubeck, S., Lundquist, T.J., Benemann, J.R., Algal biofuels from wastewater treatment high rate algal ponds. Water Science & Technology, 63(4), p Davidsson, Å., Tång och alger som en naturresurs och förnyelsebar energi. Rapport Steg 1. Detox AB. Ek Henning, H., Åslund, M., Pilotmusselodlingar i Östergötlands skärgård - Kunskapsunderlag för storskaliga musselodlingar. Länsstyrelsen Östergötland, rapport 2012:8. ISBN: Engkvist, R., Malm, T., Svensson, A., Asplund, L., Isaeus, M., Kautsky, L., Greger, M., Landberg, T., Makroalgblomningar längs Ölands kuster, effekter på det lokala näringslivet och det marina ekosystemet. Högskolan i Kalmar. Rapport 2001:2. Ericson, J., Fångststatistik från åren Havs- och vattenmyndigheten. Escobar, M. M., Voyevoda, M., Fühner, C., & Zehnsdorf, A., Potential uses of Elodea nuttallii-harvested biomass. Energy, Sustainability and Society, 1(1), 1-8. Europeiska kommissionen, Kommissionens förordning (EG) nr 409/2009 av den 18 maj 2009 om fastställande av gemenskapens omräkningsfaktorer och presentationskoder för att räkna om fiskens beredda vikt till färskvikt, och om ändring av förordning (EEG) nr 2807/83. Europeiska unionens officiella tidning, , L 123/ Fhyr, J., Effekter av vattennivåförändring i sjön Gästern. Högskolan i Kalmar. Examensarbete i biologi nr: BIOGASPOTENTIAL FRÅN AKVATISKA SUBSTRAT INOM MALMÖ STADS GRÄNSER 19