... till tillämpning

Transkript

1 Rötning av avfall från jordbruk och samhälle Värmeforskdagen 27 januari 2011 Mats Edström JTI Institutet för jordbruks- och miljöteknik Från forskning till tillämpning 1

2 Biogasforskning vid JTI - historik 1970/80-tal => Gödsel 1980-talet => Slakteriavfall 1990-talet => Matavfall, vallgröda/energigröda, slakteriavfall 2000-talet => Matavfall, energigrödor, avloppsvatten, gödsel Framtid => 1) fler tillämpade utvecklingsprojekt med företag 2) effektivisera gödselrötning Kompostering VS Rötning Biogas Syre (luft) Syre 2

3 Temperatur i rötkammare Mesofil rötning, ca 37 o C: Ofta 20 dagars uppehållstid eller längre Termofil rötning, ca 53 o C: Ofta kortare än 20 dagars uppehållstid Rötkammaren Våt rötningsprocess Biogas Substrat/råvara Rötrest/biogödsel/rötslam Värme 3

4 Exempel på energifattiga och energirika biogassubstrat från lantbruket och samhälle TS Kväve Biogasproduktion Biogas Biogas % kg/ton m3/ton kwh/ton kwh/kg ts Flytgödsel, l mjölkkor , ,6 Fastgödsel, nöt 18 5, ,6 Fastgödsel, fjäderfä ,5 Sockerbeta 24 2, ,8 Vallgröda, ensilerad ,7 Halm ,6 Slaktavfall, kategori ,7 Matavfall, hushåll ,5 ARV-slam ,7 Några aspekter på biogassubstrat från jordbruk och samhälle Halm Flytgödsel Fastgödsel Energigröda ARVslam Matavfall, hh Slakteriavfall Teknisk mognad Potential, höja gasutbytet Rötningsegenskaper Transporterbarhet Ekonomi utan -? -? produktionsstöd Potential, TWh biogas/år X) 4,5 0,7 1 0,3 (med dagens teknik) Kommentar A, E B, E C C B, D, E A) Pris på gröda avgörande för produktionskostnad för gas, pris kan kopplas mot världsmarknadspris på sannmål B) Konkurrens från kraftvärme- & etanolanläggningar och teknisk användning C) Ekonomi beror på uppbyggnad av lokala utformningar av taxa för VA och avfallsomhändertagande D) Ekonomin beroende av intäkter från behandlingsavgifter E) Kräver samrötning eller tillförsel av spårmetaller, kanske även tillförsel av vatten för kontrollera miljö i rötkammare x) TWh/ ha odlad areal beroende på val av energigröda 4

5 Substratoptimering ger effektivt utnyttjande av rötkammare => Hög gasproduktion/reaktorvolym (Mesofil: Från 1 m3 biogas/m3 reaktor&d --> 4m3/m3&d) Substratet: Hög ts-halt & nedbrytningsgrad Rötkammaren: Lång HRT + hög belastning => Ofta hög ts- och salthalt i rötkammaren, dock beroende av substratsammansättning => Försvårar omrörning av rötkammare Effektiv sönderdelning av substrat (speciellt fiberrikt material), en teknisk lösning som förbättrar omblandningsegenskaperna på rötkammarinnehållet => längre driven substratoptimering Höga g ammoniumhalter, lång anpassning av rötningsprocess till miljö & behov av effektiv driftövervakning Dimensionering av omrörare till rötkammare: Viskositet på slam är starkt beroende av partikelstorlek Låg sönderdelning Exakthackkad vallgröda mals med Ø100 mm köttkvarn med 5-ekrad skiva & upp till 50mm öppning, 11 % ts 60 Skjuvspänning, Pa Hög sönderdelning Exakthackad vallgröda mals med Ø100 mm köttkvarn med Ø 9.5 mm hålöppning, 10 % ts Skjuvhastighet, 1/s Bioavfall från hushåll, mals med Ø100 mm köttkvarn med Ø 12 mm hålöppning, 6,5 % ts 5

6 Gårdsskala: Traditionell gödselrötning och kraftvärmeproduktion 180 MWh el/år 650 MWh/år Typgård 2: Rötning av slaktsvinsgödsel för kraftvärmeproduktion. Värmebehov ca 13,4 m3 olja/år inkl. tappvarmvatten men exklusive spannmålstorkning (JTI-rapport 42) Storskalig biogasanläggning: Samrötning av matavfall och energigröda 6

7 Effektivisera flytgödselrötningen med tillförsel av fastgödsel Mål öka biogasproduktionen med % mot flytgödselrötning Fastgödsel ger 75% av gasen 6 g NH4-N/l i rötkammare Kort om motiv 50% av gödselns biogaspotential finns i fastgödsel Energifattiga substrat begränsar rötkammarens effektivitet Rötning vid höga halter av NH4-N, biologiskt besvärligt men ekonomiskt fördelaktigt Effektiviserad slamrötning vid ARV Syfte Att i ett pilotförsök visa på hur rötat slam från kommunalt avloppsreningsverk ska efterbehandlas via kompletterande slambehandlingssteg för att: öka nedbrytningsgraden rötråvaran och därmed producera mer biogas tillmötesgå framtida hygieniseringskrav för spridning på åkermark nå hög energieffektivitet minska mängden slam till slutanvändning 7

8 Mobil biogasanläggning Montage vid JTI, 26 jan 2011 Slutsatser Gör en noggrann karakterisering av substraten innan byggnation Bra substrat,,grunden för god anläggningsekonomi g Samrötning ger säkrare drift Substraten bör ha olika kemiska egenskaper 8

9 Tack! 9