Utmaningar inom utveckling av biologisk behandling

Transkript

1 Utmaningar inom utveckling av biologisk behandling Åke Nordberg JTI Institutet för jordbruks- och miljöteknik, Uppsala Centrum för optimal resurshantering av avfall

2 System för biogasproduktion

3 Biologisk avfallsbehandling i Sverige ton hushållsavfall per år med central kompostering, rötning och hemkompostering (ca 10% av hushållsavfallet) 15 anläggningar behandlar ton årligen (varav ton hushållsavfall) ton biogödsel produceras varav 99% återförs till jordbruket Rågasproduktionen är MWh: Fordonsgas: MWh El: MWh Uppvärmning: MWh Naturgasnätet: MWh Källa: Svensk Avfallshantering 2007, Avfall Sverige Totalt produceras ca 1,3 TWh biogas (reningsverk, deponier, samrötningsanläggningar, industri och gårdsanläggningar) Potential: Hushålls- och livsmedelsavfall ca 1 TWh, gödsel 3-4 TWh, odlade grödor TWh (10% av åkerarealen, olika grödor)

4 Utgångspunkt: Långsiktiga mål för det biologiska delområdet i Waste Refinery Riktlinjer för FoU inom biologisk behandling baserat på angelägenhetsgrad, relevans, behov, kompetensprofil och aktiviteter i omvärlden Projektgrupp: Åke Nordberg, JTI Ilona Sarvari Horvath, Högskolan Borås Susanne Ekendahl & Catrin Lindblad, SP

5 Flödesbild över system för biogasproduktion Avfall Sortering/ Inmatning Rejekt 1 2 Förbehandling Hygienisering Etanolreaktor Biogasreaktor Uppgradering Metan 5 6 Etanol Rötrest/ Biogödsel Transport och spridning Organisk gödning

6 Flödesbild över system för biogasproduktion Avfall Sortering/ Inmatning Rejekt 1 2 Förbehandling Hygienisering Etanolreaktor Biogasreaktor Uppgradering Metan 5 6 Etanol Rötrest/ Biogödsel Transport och spridning Organisk gödning

7 1. Sortering/Inmatning/ Gate control Utarbetande av praktiskt användbara och standardiserade metoder för karaktärisering innan behandling lämplighet för biologisk behandling Utveckling/fördjupad utvärdering av lämpliga metoder/utrustning för avskiljning av olämpligt material Delprocessning vid platsen för avfallets uppkomst, tex malning vid storkök, torkning Biogas plant Disposer Storage tank

8 Flödesbild över system för biogasproduktion Avfall Sortering/ Inmatning Rejekt 1 2 Förbehandling Hygienisering Etanolreaktor Biogasreaktor Uppgradering Metan 5 6 Etanol Rötrest/ Biogödsel Transport och spridning Organisk gödning

9 2. Förbehandling Möjligheter att öka metanutbyte och omsättningshastighet med termisk/kemisk/biologisk hydrolys Energiinsats måste vägas mot energiutbyte och mer homogent lätthanterat substrat och minskade processtörningar Möjlighet att kunna behandla fler typer av avfall Hygienisering

10 Flödesbild över system för biogasproduktion Avfall Sortering/ Inmatning Rejekt 1 2 Förbehandling Hygienisering Etanolreaktor Biogasreaktor Uppgradering Metan 5 6 Etanol Rötrest/ Biogödsel Transport och spridning Organisk gödning

11 3. Biogasprocessen Robusta mättekniker on-line i aggressiv miljö Beslutsstöd för driftspersonal Automatiserad styrning och kontroll Additiv för stimulering/ förhindra hämning Torrötning Ökad mikrobiologisk kunskap

12 Flödesbild över system för biogasproduktion Avfall Sortering/ Inmatning Rejekt 1 2 Förbehandling Hygienisering Etanolreaktor Biogasreaktor Uppgradering Metan 5 6 Etanol Rötrest/ Biogödsel Transport och spridning Organisk gödning

13 4. Etanolprocessen Möjlighet för lignocellulosa/stärkelserika avfall Komplettering till etanol från skogsråvara Kompletterar biogasproduktion samt kan ge restprodukter lämpliga för rötning Utveckling i laboratorieskala

14 Flödesbild över system för biogasproduktion Avfall Sortering/ Inmatning Rejekt 1 2 Förbehandling Hygienisering Etanolreaktor Biogasreaktor Uppgradering Metan 5 6 Etanol Rötrest/ Biogödsel Transport och spridning Organisk gödning

15 5. Rötrest / 6. Transport och spridning Fasseparation och koncentrering för enklare logistik och lägre transportkostnad Aktiv struvitutfällning Formulering av biogödselprodukt med anpassat näringsinnehåll

16 Flödesbild över system för biogasproduktion Avfall Sortering/ Inmatning Rejekt 1 2 Förbehandling Hygienisering Etanolreaktor Biogasreaktor Uppgradering Metan 5 6 Etanol Rötrest/ Biogödsel Transport och spridning Organisk gödning

17 7. Uppgradering av biogas till fordonsgas Kostnadseffektiv uppgradering även för mindre gasflöden Kostnadseffektiva tekniker för gastorkning Kryoteknik för flytande metan förenklat distributionssystem

18 Avslutning - Summering Biologisk behandling förbättringsmöjligheter i samtliga led i kedjan Biologiska problemställningar går ofta bra att lösa i laboratorieskala Tekniska problemställningar i pilot/driftskala Inom WR fokus på energirika material och energiutvinning Förbehandling för ökad biogasproduktion Etanol från avfall Robusta sensorer on-line