METANAKTIVITET I FÖRTJOCKAD RÖTREST Högskoleingenjörsutbildning i kemiteknik - tillämpad bioteknik Karolin Karlberg Sara Nilsson Rapportnummer: 2018.04.05
Program: Kemiingenjör tillämpad bioteknik Svensk titel: Metanaktivitet i förtjockad rötrest Engelsk titel: Methane activity in sedimented digestate Utgivningsår: 2018 Författare: Karolin Karlberg, Sara Nilsson Handledare: Robert Kjellstrand, Konstantinos Chandolias Examinator: Ilona Sárvári Horváth Nyckelord: Biogas, BMP, metanaktivitet, sedimentering, recirkulation Sammanfattning Biogasproduktionen i Sverige ökar för varje år. På Sobacken i Borås produceras biogas från bland annat matavfall, slakteriavfall och avfall från livsmedelsindustrin. Varje dygn matas rötkammaren med 130 m 3 slam. I framtiden kan det vara intressant att öka kapaciteten på biogasanläggningen. Detta kan göras genom att återföra förtjockad rötrest till rötkammaren. Denna studie undersöker möjligheten att sedimentera rötrest utan tillsats av polymerer och utvärderar metanaktiviteten i faserna. Sedimenteringen utfördes i enlitersbägare under 24 timmar. De olika faserna överfördes i små reaktorer ihop med substrat. Det gjordes även blanker utan substrat. Reaktorerna placerades i vattenbad med omrörning vid 53,5 C. Bildad metan analyserades i gaskromatograf. Den största produktionen av metan skedde i rötresten och den minsta i klarfasen. Vi förväntade oss mest produktion initialt i bottenfasen vilket inte kan utläsas från resultaten. Om vi hade startat ett nytt försök med mer substrat kanske resultatet hade blivit annorlunda. Abstract Biogas production in Sweden is increasing every year. The digester at Sobacken, Borås, is fed with 130 m 3 of sludge each day. In the future the capacity of the biogas plant could be increased by recirculating thickened digestate to the process. This study examines the possibility to sediment digestate without the addition of polymers and evaluates the methane activity in the phases that arise. The sedimentation was carried out in beakers of one litres for 24 hours. The different phases were transferred to small reactors and substrate was added. Blanks without any added substrate were also prepared. The reactors were places in a stirred water bath at 53.5 C. Produced methane was analyzed in a gas chromatograph. The largest amount of methane was produced in the digestate and the smallest amount in the clear phase. If we had set up a new experiment using more substrate the results might have been different.
FÖRORD Vi vill tacka Borås Energi och Miljö för möjligheten att utföra detta examensarbete, samt tillhandahållandet av rötrest och substrat. Ett speciellt stort tack till vår handledare Robert Kjellstrand som har tagit fram projektförslaget och väglett oss i utförandet med stort engagemang, tålamod och sitt ständigt glada humör. Tack också till vår examinator Ilona Sárvári Horváth som bidragit med sin stora kunskap och erfarenhet. Tack till vår handledare i laboratoriet, Konstantinos Chandolias, som tog sig an oss med kort varsel och alltid fanns till hands trots sina många åtaganden. Vi vill också tacka alla kollegor i biogaslabbet som har hjälpt oss, varit samarbetsvilliga och flexibla.
FÖRKORTNINGAR BMP GC Nm 3 TCD TS VS Biochemical Methane Potential (biokemisk metanpotential) Gas Chromatography (gaskromatografi) Normalkubikmeter, kubikmeter vid standardtryck och -temperatur Thermal Conductivity Detector (glödtrådsdetektor) Total Solids (torrsubstans) Volatile Solids (glödförlust)
INNEHÅLLSFÖRTECKNING 1. INLEDNING... 1 1.1. Motivering... 1 1.2. Syfte... 1 1.3. Frågeställningar... 1 1.4. Avgränsningar... 1 2. BAKGRUND... 2 2.1. Biogas i Sverige... 2 2.2. Biogasproduktion vid Sobacken... 3 2.3. Tidigare försök inom området... 3 2.4. Biogasprocessens mikrobiologi... 4 2.4.1. Hydrolys... 5 2.4.2. Fermentation... 5 2.4.3. Anaerob oxidation... 5 2.4.4. Metanbildning... 6 3. TEORI... 6 3.1. Återcirkulation av förtjockad rötrest... 6 3.2. Biometanpotential... 6 3.3. Gaskromatografi... 6 3.4. Sedimentering... 7 4. METOD... 7 4.1. Inhämtning av material... 7 4.2. Sedimentering och separation... 7 4.3. Mätning av TS och VS... 7 4.4. Satsvisa tester för metanproduktion... 7 4.5. Analys av metanproduktion... 8 5. RESULTAT... 8 5.1. Försök 1... 9 5.1.1. Sedimentationsgrad... 9 5.1.2. Analys med gaskromatografi... 9 5.1.3. ph-mätning... 11
5.2. Försök 2... 12 5.2.1. Sedimentationsgrad... 12 5.2.2. Analys med gaskromatografi... 12 5.2.3. ph-mätning... 14 6. DISKUSSION... 15 6.1. Metoddiskussion... 15 6.1.1. Sedimentationsteknik... 15 6.1.2. Skillnad mellan labförsök och verklig process... 15 6.1.3. Resultatredovisning... 15 6.2. Resultatdiskussion... 16 6.2.1. Jämförelse mellan försöken... 16 6.2.2. Komplikationer och felkällor... 16 6.3. Miljö... 16 6.4. Förslag på fortsatt forskning... 17 7. SLUTSATSER... 17
1. INLEDNING Biogas består till största del av metan (CH 4 ) och koldioxid (CO 2 ) och bildas när mikroorganismer bryter ner organiskt material (till exempel matrester) i syrefri miljö. När metanet har uppgraderats och används som bränsle kallas det för fordonsgas. Efter biogasproduktionen återstår en rötrest som till största del innehåller mikroorganismer och vatten. För att ta tillvara mikroorganismerna kan en del av vattenfasen avlägsnas och mikroorganismerna återföras till processen. Detta kan till exempel göras med sedimentering. 1.1. Motivering I framtiden kan det vara intressant att öka kapaciteten på Sobackens biogasanläggning. I nuläget finns det inte så mycket rötbart material kvar i rötresten, då belastningen är relativt låg och materialet är lättillgängligt för bakterierna. Däremot om belastningen skulle öka, eller om mer svårnedbrytbart material skulle tillföras, kan recirkulation hjälpa till att hålla kvar metanbildarna i systemet. Recirkulation kan göras genom att återföra förtjockad rötrest till rötkammaren. I detta projekt vill vi undersöka hur väl sedimentering utan hjälpflockulant fungerar och hur metanbildarna fördelar sig mellan klarfas och bottenfas. Anledningen till att Sobacken vill undvika tillsats av polymerer är främst av miljöskäl. Sobackens rötrest är certifierad enligt SPCR 120 och kallas då biogödsel, certifieringen tillåter en viss mängd polymerer men kräver då särskilt tillstånd. En viktig fördel med naturlig sedimentering är att det är en spontan process som inte kräver extra processutrusning med ökade investeringar och skötsel. Ytterligare en anledning är att Sobacken planerar även att KRAV-märka biogödseln. 1.2. Syfte Syftet med projektet var att undersöka möjligheten att sedimentera rötrest utan tillsats av polymerer. Projektet ska även utvärdera biologisk aktivitet hos de olika faserna för att ta reda på om metanbildarna överlever sedimenteringen, samt undersöka i vilken fas mikroorganismerna samlas. 1.3. Frågeställningar Är det möjligt att sedimentera rötresten utan tillsats av polymerer? Hur ser den mikrobiella aktiviteten ut i sedimenteringsfaserna (klarfas och bottenfas) gentemot aktiviteten i den ursprungliga rötresten? 1.4. Avgränsningar Försöken undersöker endast Sobackens rötrest och substrat och utförs i labbskala. Projektet pågår under två månader vilket begränsar möjligheten att göra förändringar och upprepa försöken efter att resultaten utvärderats. 1
2. BAKGRUND 2.1. Biogas i Sverige Biogas är en förnybar energibärare som kan användas till värmeproduktion, elproduktion, som fordonsgas eller som råvara inom industrin. Att producera biogas är ett sätt att hantera organiskt avfall som produceras i samhället och samtidigt skapa en värdefull produkt (Energigas 2017). Störst miljönytta gör biogasen när den uppgraderas till fordonsgas och på så vis minskar växthusgasutsläppen genom att ersätta bensin och diesel. Den största delen av biogasen idag uppgraderas till fordonsbränsle och därefter kommer värmeproduktion (Energigas 2017). Figur 1. Användning av producerad biogas 2016 (Energigas 2018). I Sverige har fordonsgas funnits sedan 90-talet men bestod då enbart av naturgas. Naturgas är gas som bildats för flera miljoner år sedan i jordskorpan och därefter hämtats upp. Sedan vi började producera biogas i Sverige har andelen biometan i fordonsgas ökat för varje år och 2008 var biometanandelen större än naturgasen. Under 2017 såldes 1500 GWh fordonsgas och 86% av detta bestod av biometan (Energigas 2018). Figur 2. Försäljning av naturgas, biogas och fordonsgas i Sverige per år (Energigas 2018). 2
2.2. Biogasproduktion vid Sobacken Biogasproduktion vid Sobackens biogasanläggning sker under termofila förhållanden. Enligt Borås Energi och Miljö (2018a, 2018b) matas rötkammaren med 130 m 3 slam varje dygn och detta slam består av hushållsavfall, restaurangavfall, förpackade livsmedel och flytande avfall från slakterier, fiskeindustrier eller motsvarande. Rötkammaren på Sobacken är 3000 m 3 stor 1. Här producerades 2017 cirka 2 700 000 Nm 3 rågas som innehöll ungefär 64% metan 2. För fullständigt flödesschema över Sobackens biogasproduktion se bilaga 1. Hushållsavfallet tas emot på Sobacken och sorteras ut beroende på vilken färg påsen har med hjälp av en optisk sorteringsanläggning. De påsar som inte innehåller organiskt material går till förbränning och det organiska materialet tas om hand och förbehandlas genom att krossas och pressas till en matavfallsslurry. Slurryn förvaras i bufferttankar. Det avskilda materialet från förbehandlingen (till exempel plast) körs också till förbränning. Inkommande organiskt material som redan är utsorterat eller flytande tas direkt till förbehandlingen, alternativt till bufferttankarna (Borås Energi och Miljö 2018b). Biogasanläggningar som röter animaliska biprodukter måste godkännas av Jordbruksverket. Bland kraven för godkännande ingår att en hygienisering måste göras för att avdöda eventuella patogena bakterier. Detta görs genom att värmebehandla rötmaterialet (Jordbruksverket 2017). På Sobacken sker hygieniseringen antingen innan eller i samband med att substratet matas in i rötkammaren. En liten andel av den producerade biogasen används för att värma upp processer och fastigheter på anläggningen, medan den största delen av biogasen uppgraderas till fordonsgas i antingen aminscrubbern (Gässlösa) eller vattenscrubbern (Sobacken). Efter rötningen bildas en rötrest som tas ut och används som biogödsel (Borås Energi och Miljö 2018b). Ingående substrat och producerad metan vägs respektive mäts kontinuerligt och ger underlag för massbalanssystemet samt för att upptäcka avvikelser eller liknande i processen (Borås Energi och Miljö 2018b). 2.3. Tidigare försök inom området I en rapport av Linné och Persson (2017) utvärderades kvarvarande biogaspotential i utgående biomassa/biogödsel från rötkammare/efterrötkammare på elva olika biogasanläggningar (bland annat Borås Energi och Miljö, Sobacken) i Sverige under 2016. Detta gjordes för att undersöka om anläggningarna var optimerade med avseende på miljö och ekonomi. Kvarvarande metanpotential bestämdes med BMP-test och varierade mellan 2,5 m 3 metan/m 3 biogödsel och 5,6 m 3 metan/m 3 biogödsel. I jämförelse med de svenska samrötningsanläggningarnas energiproduktion under 2015 utgjorde den kvarvarande potentialen mellan 5 och 12% av gasproduktionens innehåll (Linné & Persson 2017). 1 Robert Kjellstrand, Processingenjör Biogas på Borås Energi och Miljö AB, smskonversation den 5 juni 2018. 2 Robert Kjellstrand, Processingenjör Biogas på Borås Energi och Miljö AB, mailkonversation den 22 maj 2018. 3
Resultaten visar att den utgående rötresten på anläggningarna är väl utrötad. För att kunna utnyttja all kvarvarande biogaspotential krävs rötkammarvolymer och uppehållstider som inte är praktiskt tillämpbara och ekonomiskt möjliga (Linné & Persson 2017). I en annan rapport av Lüdtke et al. (2016) undersöktes möjligheten att öka biogasproduktionen genom att förlänga fasta ämnens uppehållstid (huvudsakligen mikroorganismer). Detta gjordes med en process som kallas Extended Sludge Retention Time (EXRT). En dekantercentrifug användes för att avvattna slammet och två olika driftssätt testades, maxsrt och maxolr. Maximal uppehållstid för fasta ämnen, maxsrt, passar för rötkammare som får en begränsad mängd substrat, och maximal organisk belastning, maxolr, passar för rötkammare som ska hantera en substratmängd över kapaciteten de är designade för. För maxsrt var målet med projektet att öka gasproduktionen med 10% per ton substrat. För maxolr var målet att öka belastningen med 40% utan att orsaka betydande processtörningar (Lütdke et al. 2016). För maxsrt kunde gasproduktionen inte fastställas på grund av felaktiga gasflödesgivare men troligtvis kunde målet om 10% inte nås, baserat på jämförelser i utrötningsgrad. För maxolr kunde en ökning av organisk belastning på minst 47% uppnås utan driftstörningar (Lütdke et al. 2016). 2.4. Biogasprocessens mikrobiologi I biogasprocessen samverkar flera olika mikroorganismer. Dessa organismer har olika preferenser för hur den omgivande miljön bör vara för att de ska må så bra som möjligt. För att kunna optimera processen krävs kunskaper i hur mikroorganismerna fungerar (Svenskt Gastekniskt Center, Avfall Sverige 2009). Det behandlade organiska avfallet som tillsätts i biogasprocessen, till exempel matavfall, kallas för substrat. Substratet är mikroorganismernas mat och det ska innehålla allt som mikroorganismerna behöver för att leva och växa. En varierad sammansättning av substratet gör att fler olika sorters mikroorganismer kan leva i miljön, eftersom substratet då innehåller många olika näringsämnen. Dock bör substratet hålla ungefär likadan sammansättning över tid eftersom många av mikroorganismerna växer bäst på ett visst substrat. Utöver substratet är temperatur, ph, syrehalt och saltkoncentrationen som råder i miljön viktiga för tillväxten. Eftersom mikroorganismerna har så olika preferenser är det inte möjligt att skapa en perfekt miljö för organismerna, utan man försöker istället anpassa miljön så att alla organismer ska trivas någorlunda bra (Svenskt Gastekniskt Center, Avfall Sverige 2009). Själva nedbrytningen av organiska föreningar sker i fyra steg; hydrolys, fermentation, anaeroba oxidationer och slutligen metanbildning (Svenskt Gastekniskt Center, Avfall Sverige 2009). 4
Figur 3. Stegvis nedbrytning av komplext organiskt material i biogasprocessen. 2.4.1. Hydrolys I hydrolysen utsöndrar mikroorganismerna enzymer som sönderdelar stora molekyler till mindre organiska ämnen. Socker, proteiner och fetter blir till enkla sockerarter, aminosyror, fettsyror och alkoholer. Detta är viktigt eftersom de ursprungliga molekylerna är för stora för att mikroorganismerna ska kunna ta in dem i cellen. Hydrolysen består av flera olika reaktioner (Svenskt Gastekniskt Center, Avfall Sverige 2009) 2.4.2. Fermentation Under fermentationen används produkterna från mikroorganismernas hydrolys som substrat av andra mikroorganismer. De fermentativa mikroorganismerna kan använda sig av bland annat socker, aminosyror och alkoholer och omvandlar dessa till olika ämnen. Beroende på vilka fermentativa mikroorganismer som finns närvarande samt omgivning och substrat kan produkterna vara till exempel organiska syror, alkoholer, ammoniak, koldioxid och vätgas. Fermentationssteget består även det av flera reaktioner och i detta steg är flest olika sorters mikroorganismer delaktiga (Svenskt Gastekniskt Center, Avfall Sverige 2009). 2.4.3. Anaerob oxidation I det tredje steget sker anaeroba oxidationsreaktioner av produkter från fermentationen samt de eventuella fettsyror som bildats vid hydrolysen. Detta viktiga steg kräver ett samarbete mellan de oxiderande organismerna och de metanbildande organismerna i nästa steg. Detta samarbete mellan organismerna kallas för syntrofi. Protoner används som elektronmottagare av de oxiderande organismerna och detta leder till produktion av vätgas. Koncentrationen av vätgas i omgivningen måste dock hållas låg för att denna bildning av vätgas ska kunna fortgå. Därmed måste vätgas hela tiden avlägsnas om inte oxidationerna ska stanna upp (Svenskt Gastekniskt Center, Avfall Sverige 2009). 5
2.4.4. Metanbildning I det fjärde och sista steget, metanbildningen, bildas tillslut biogas som består av metan och koldioxid. De metanbildande mikroorganismerna, metanogenerna, har vätgas, koldioxid och acetat som sitt viktigaste substrat. Dessa ämnen bildas under de anaeroba oxidationerna och metanogenernas ständiga konsumtion av vätgas möjliggör samtidigt att de anaeroba oxidationerna kan fortsätta. Acetat är källan till omkring 70% av den bildade biogasen i en rötkammare och denna biogas produceras av så kallade acetotrofa metanogener. Dessa mikroorganismer klyver acetat i två delar, det ena kolet används till bildning av metan och det andra kolet till bildning av koldioxid. Biogas bildas även av hydrogenotrofa metanogener som producerar biogas från vätgas och koldioxid (Svenskt Gastekniskt Center, Avfall Sverige 2009). 3. TEORI 3.1. Återcirkulation av förtjockad rötrest Figur 4 visar hur biogasprocessen ser ut med och utan återcirkulation av förtjockad rötrest. Figur 4. Processchema över biogasprocessen med och utan återcirkulation. 3.2. Biometanpotential BMP-metoden används för att testa möjligheten att bryta ner ett organiskt material under anaeroba förhållanden, samt att bestämma dess metanpotential. Metoden används idag både vid uppstart av nya biogasanläggningar men även när nytt material tas in i en befintlig biogasanläggning för att göra en utvärdering av det nya substratet. Försöket bygger på att ymp (mikroorganismer) blandas med substrat i flaskor som under syrefria förhållanden hålls vid en bestämd temperatur. Därefter kontrolleras metanproduktionen under en viss tid. För att undvika att syror som sänker ph ackumuleras måste mängden ymp vara tillräcklig i förhållande till substratet. Ett riktmärke är att ha dubbelt så mycket VS ymp som VS substrat (Carlsson & Schnürer 2011). 3.3. Gaskromatografi Gaskromatografi är en kvantitativ och kvalitativ analysmetod som kan användas för gasprover och för vätskeprover, som i så fall förångas. Ämnena i provet separeras vid passage genom en 6
kolonn, placerad i en ugn, och når sedan en detektor. Det finns olika typer av kolonner och detektorer beroende på vad som ska analyseras (Simonsen 2005). Kolonnen är den mest centrala enheten i gaskromatografen och det är här separationen av komponenterna sker. De packade kolonnerna är uppbyggda av en fas som bär den stationära fasen, som i sin tur separerar ämnena. Kolonnmaterialet är packat i ett rör som kan vara av glas, koppar, rostfritt stål eller lättmetall. Polariteten på den stationära fasen bör likna analytens polaritet för att en bra separation ska uppnås. Ämnena i analyten kommer att separeras efter polaritet, men även efter kokpunkt (Simonsen 2005). Detektorns uppgift är att registrera de separerade ämnena som kommer ut ur kolonnen och skicka en signal till datorn. Varmtrådsdetektorn (TCD) har en glödtråd av volfram som är placerad i bärgasen. Trådens resistens varierar beroende på vad den omges av, eftersom olika ämnen leder värme olika bra (Simonsen 2005). 3.4. Sedimentering Sedimentering är en separationsteknik för avskiljande av uppslammade partiklar i en vätska. Metoden är ett alternativ till centrifugering och filtrering. De fasta partiklarna sjunker till botten när uppslamningen får stå och bildar ett sediment, därefter kan faserna åtskiljas (Nationalencyklopedin 2018). 4. METOD 4.1. Inhämtning av material Rötrest och substrat hämtades från Sobacken samma morgon som försöken skulle inledas. Materialet samlades in av Sobackens anställda i väl förslutna plastbehållare. 4.2. Sedimentering och separation Rötresten homogeniserades försiktigt och hälldes i enliters bägare för att sedimentera under 24 timmar. Efter sedimenteringen mättes höjden av klarfas och bottenfas i behållaren med en linjal för att ungefärligt uppskatta sedimentationsgraden. Flytslam avlägsnades. Klarfasen fördes över till en ny bägare med hjälp av en spruta. Därefter avlägsnades gränsskiktet mellan bottenfas och klarfas på samma sätt. Bottenfasen sparades i bägaren för analys. 4.3. Mätning av TS och VS Rötrest, bottenfas, klarfas och substrat pipetterades till torkade och förvägda porslinsbägare om cirka 50 ml. Analyten i porslinsbägarna vägdes och placerades i en ugn med temperaturen 105 C under 24 timmar. Dessa fick sedan svalna i en exsickator innan de vägdes på nytt för att bestämma TS. För att undersöka VS för de olika faserna placerades porslinsbägarna innehållande de torkade proverna i en muffelugn vid först 300 C under en timma och sedan 550 C i två timmar. Bägarna svalnade i exsickatorn och vägdes igen. 4.4. Satsvisa tester för metanproduktion De erhållna resultaten för VS användes för att beräkna hur mycket substrat som behövdes till en specifik volym rötrest. Detta enligt BMP-metoden som rekommenderar ett 1:2-förhållande mellan VS substrat och VS ymp. Samma volymer av substrat och ymp användes sedan till alla reaktorer, trots att 1:2-förhållandet bara beräknades för rötresten. Till blankerna tillsattes 7
vatten istället för substrat för att uppnå samma volym som i proverna. Alla blanker och prover utfördes i triplikat och i likadana 118 ml glasreaktorer. Reaktorerna förslöts med gastäta lock av metall med ett gummihölje för provtagning. Reaktorerna tömdes på syre genom att purgea i tre minuter med kvävgas, samt justerades till atmosfärstryck. Reaktorerna placerades sedan i vattenbad vid 53,5 C och omrörning (100 rpm). 4.5. Analys av metanproduktion Gasprover togs efter en, två, tre och sex dagar. Alla reaktorer analyserades på samma sätt. Reaktorn fick svalna till rumstemperatur. Ett gasprov om 0,25 ml drogs upp i en trycksäker spruta (VICI, Precision Sampling Inc., Baton Rouge, LA, USA) och analyserades i GC (Clarus 590; Perkin-Elmer, Norwalk, CT, USA). En packad kolonn (CarboxenTM 1000, 6 1,8 OD, 60/80 Mech, Supelco, Shelton, CT, USA), TCD-detektor (Perkin-Elmer, Norwalk, CT, USA) och kvävgas som bärgas användes vid analysen. Efter första provtagningen justerades trycket till atmosfärstryck i reaktorn genom att gas bubblades ut i en bägare med vatten. I de fall där undertryck hade uppstått i reaktorn uteslöts provet på grund av att vatten drogs in. Efter tryckutjämningen analyserades gasen igen i GC. Varje analysdag gjordes även standarder för metan och koldioxid. Reaktorer purgades under tre minuter med respektive gas, 99-procentig metan och 20-procentig koldioxid användes som standarder med kvävgas som grundgas. Standarderna analyserades i GC innan provtagning. 5. RESULTAT Bild 1 visar rötresten efter 24 timmar sedimentering. Det övre lite ljusare skiktet är klarfasen och det nedre mörkare skiktet är bottenfasen. Bild 1. Rötrest efter 24 timmar sedimentering. Under sedimenteringen bildades även flytslam (Bild 2) som avlägsnades innan fasseparationen. 8
Bild 2. Flytslam efter 24 timmar sedimentering. 5.1. Försök 1 5.1.1. Sedimentationsgrad Rötrest hälldes upp i enlitersbägare till 12,2 cm höjd. Efter 24 timmar hade det sedimenterat till 7,4 cm höjd. Detta ger en bottenfas på 61% och en klarfas på 39%. 5.1.2. Analys med gaskromatografi Figur 5 visar producerad metan i rötrest samt dess blanker för försök ett. Motsvarande kurvor följer varandra bra utan påtagliga avvikelser. I rötresten producerades mellan 6,40 och 7,04 mmol metan och i blankerna producerades mellan 1,65 och 1,87 mmol metan efter sex dagar. Figur 5. Metanpotential i reaktorer med rötrest och substrat, samt motsvarande blanker. Figur 6 visar producerad metan i bottenfasen samt dess blanker för försök ett. Motsvarande kurvor följer varandra bra utan påtagliga avvikelser. I bottenfasen producerades mellan 6,81 9
och 7,02 mmol metan och i blankerna producerades mellan 2,17 och 2,28 mmol metan efter sex dagar. Figur 6. Metanpotential i reaktorer med bottenfas och substrat, samt motsvarande blanker. Figur 7 visar producerad metan i klarfasen samt dess blanker för försök ett. Motsvarande kurvor följer varandra bra utan påtagliga avvikelser. I klarfasen producerades mellan 5,49 och 5,68 mmol metan och i blankerna producerades 1,22 mmol metan efter sex dagar i samtliga reaktorer. Figur 7. Metanpotential i reaktorer med klarfas och substrat, samt motsvarande blanker. Figur 8 visar den justerade metanproduktionen för alla faser i försök ett. Här har medelvärden beräknats både för prover och för blanker, sedan har blankernas medelvärde subtraherats från provernas medelvärde. Högst justerad metanproduktion erhölls i rötresten, där det bildades 5,33 mmol metan efter sex dagar. I bottenfasen producerades det 4,72 mmol och i klarfasen 4,40 mmol metan. 10
Figur 8. Justerad metanpotential för rötrest, bottenfas och klarfas. 5.1.3. ph-mätning Tabell 1 visar ph för samtliga prover och blanker efter avslutat försök. Alla mätningar visade svagt basiskt. Tabell 1. ph-mätningar efter avslutat försök. Försök 1 Reaktor 1 Rötrest Reaktor 2 Rötrest Reaktor 3 Rötrest Reaktor 4 Bottenfas Reaktor 5 Bottenfas Reaktor 6 Bottenfas Reaktor 7 Klarfas Reaktor 8 Klarfas Reaktor 9 Klarfas Reaktor 10 Blank rötrest Reaktor 11 Blank rötrest Reaktor 12 Blank rötrest ph 7,87 8,17 8,15 8,16 8,16 8,17 7,8 8,04 7,96 8,37 8,5 8,41 11
Reaktor 13 Blank bottenfas Reaktor 14 Blank bottenfas Reaktor 15 Blank bottenfas Reaktor 16 Blank klarfas Reaktor 17 Blank klarfas Reaktor 18 Blank klarfas 8,38 8,38 8,41 8,45 8,48 8,45 5.2. Försök 2 5.2.1. Sedimentationsgrad Rötrest hälldes upp i enlitersbägare till 12,2 cm höjd. Efter 24 timmar hade det sedimenterat till 5,9 cm höjd. Detta ger en bottenfas på 48% och en klarfas på 52%. 5.2.2. Analys med gaskromatografi Figur 9 visar producerad metan i rötrest samt dess blanker för försök två. Motsvarande kurvor följer varandra bra utan påtagliga avvikelser. I rötresten producerades mellan 6,86 och 7,29 mmol metan och i blankerna producerades mellan 1,21 och 1,37 mmol metan efter sex dagar. Figur 9. Metanpotential i reaktorer med rötrest och substrat, samt motsvarande blanker. Figur 10 visar producerad metan i bottenfasen samt dess blanker för försök två. Motsvarande kurvor följer varandra bra utan påtagliga avvikelser. I bottenfasen producerades 7,76 mmol metan i samtliga reaktorer och i blankerna producerades mellan 2,00 och 2,17 mmol metan efter sex dagar. 12
Figur 10. Metanpotential i reaktorer med bottenfas och substrat, samt motsvarande blanker. Figur 11 visar producerad metan i klarfasen samt dess blanker för försök två. Motsvarande kurvor följer varandra bra utan påtagliga avvikelser. I klarfasen producerades mellan 5,36 och 5,83 mmol metan och i blankerna producerades mellan 0,77 och 0,81 mmol metan efter sex dagar. Figur 11. Metanpotential i reaktorer med klarfas och substrat, samt motsvarande blanker. Figur 12 visar den justerade metanproduktionen för alla faser i försök två. Här har medelvärden beräknats både för prover och för blanker, sedan har blankernas medelvärde subtraherats från provernas medelvärde. Högst justerad metanproduktion erhölls i rötresten, där det bildades 6,10 mmol metan efter sex dagar. I bottenfasen producerades det 5,66 mmol och i klarfasen 4,81 mmol metan. 13
Figur 12. Justerad metanpotential för rötrest, bottenfas och klarfas. 5.2.3. ph-mätning Tabell 2 visar ph för samtliga prover och blanker efter avslutat försök. Alla mätningar visade svagt basiskt. Tabell 2. ph-mätningar efter avslutat försök. Försök 2 Reaktor 19 Rötrest Reaktor 20 Rötrest Reaktor 21 Rötrest Reaktor 22 Bottenfas Reaktor 23 Bottenfas Reaktor 24 Bottenfas Reaktor 25 Klarfas Reaktor 26 Klarfas Reaktor 27 Klarfas Reaktor 28 Blank rötrest Reaktor 29 Blank rötrest Reaktor 30 Blank rötrest ph 7,87 Undertryck 7,85 7,88 7,85 Undertryck 7,71 7,7 7,7 8,2 8,25 8,24 14
Reaktor 31 Blank bottenfas Reaktor 32 Blank bottenfas Reaktor 33 Blank bottenfas Reaktor 34 Blank klarfas Reaktor 35 Blank klarfas Reaktor 36 Blank klarfas 8,19 8,2 8,18 Undertryck 8,3 8,32 6. DISKUSSION 6.1. Metoddiskussion 6.1.1. Sedimentationsteknik I sedimentationsförsöket har ingen standardmetod använts. Ungefär en liter hälldes upp i enlitersbägare och lämnades sedan att sedimentera. Ytan av rötresten var i kontakt med luften och en del syre löstes förmodligen i rötresten. Detta skulle teoretiskt sett kunna påverka mikroorganismernas metanproduktion, men förmodligen är det inget stort problem då den lilla mängd syre konsumeras snabbt. 6.1.2. Skillnad mellan labförsök och verklig process Försöken har utförts i batch men Sobacken har en variant av en kontinuerlig process. Det är en kontinuerlig process på så vis att substrat tillförs och produkt samt slam tas ut. Flödet in och ut är däremot inte kontinuerligt utan tillförsel och uttag sker bulkvis. Därmed kan metanproduktionen se annorlunda ut i verkligheten gentemot vårt försök. Dock ger resultaten ändå en bild av hur metanbildarna har fördelat sig samt hur väl de har klarat av sedimenteringsprocessen. 6.1.3. Resultatredovisning Anledningen till att vi inte har använt standardavvikelse i Figur 8 och 12 beror på svårigheten att redovisa den på ett medelvärde minus ett annat medelvärde. Alla prover och blanker utfördes i triplikat och det går inte att säga att en viss blank hör till ett visst prov. I graferna för den justerade metanpotentialen (Figur 8 och 12) vill vi visa den producerade metanen med avdrag för den metan som eventuellt bildas från kvarvarande substrat i ympen och enda sättet att göra detta på är med medelvärden. Att dra bort blankerna är viktigt eftersom det kvarvarande substratet kan fördela sig ojämnt i faserna under sedimenteringen. Istället för standardavvikelse har vi försökt att ge en bild av hur metanproduktionen varierar mellan reaktorerna för respektive fas och blanker genom att också återge varje reaktors metanproduktionskurva (Figur 5-7 och 9-11). 15
6.2. Resultatdiskussion De första dagarna av försöket är mest intressanta eftersom de visar i vilken fas det finns flest mikroorganismer initialt. Här är förhållandet mellan bildad metan och initialt antal mikroorganismer proportionellt mellan faserna. Under försökets gång konsumeras substrat och nya mikroorganismer bildas, vilket medför att kurvorna närmar sig varandra. Då samma mängd substrat har tillsatts i alla reaktorer skulle teoretiskt sett lika mycket metan kunna produceras i alla faser om försöket fick fortgå. 6.2.1. Jämförelse mellan försöken I försök två har vi en större skillnad mellan klarfasen och de övriga faserna än i försök ett (se Figur 8 och 12). I försök ett hade vi en bottenfas på 61% och i försök två 48%, vi fick alltså ett mer kompakt sediment det har alltså sedimenterat mer i försök två. Detta kan möjligen vara orsaken till den mindre metanproduktionen i klarfasen i försök två, då mikroorganismerna är mer koncentrerade i bottenfasen här. Klarfasen i försök två har ett ovanligt utseende jämfört med de andra kurvorna då den är linjär medan de andra kurvorna planar mot slutet av försöket när substratet börjar ta slut. Det kan vara så att försöket hade behövt pågå ytterligare några dagar för att denna form skulle framträda även här. I båda försökens blanker har det producerats mest metan i bottenfasen och minst i klarfasen (se Figur 5-7 och 9-11). Detta pekar på att även det kvarvarande substratet från rötkammaren till största del hamnar i bottenfasen vid sedimentering. Vid en återcirkulation är detta en fördel då man får tillbaka både mikroorganismer och kvarvarande näringsämnen till processen. 6.2.2. Komplikationer och felkällor Alla prover och blanker utfördes i triplikat för att få tillförlitliga medelvärden. I de fall där undertryck uppstod i reaktorerna har dessa resultat bortsetts från. Detta betyder att det presenterade värdet endast baseras på ett eller två mätvärden vilket medför en större osäkerhet. Undertrycken kan ha uppstått på grund av en låg metanproduktion och de stora temperaturvariationer som reaktorerna utsattes för vid förflyttning i och ur vattenbadet. TS och VS har tyvärr inte mätts på klarfas och bottenfas för försök två eftersom de av misstag hälldes ut för tidigt. Ett tredje försök var till en början planerat, men då högskolan fick problem med kvävgasgeneratorn till gaskromatografen fick försöket avslutas. 6.3. Miljö Naturlig sedimentering är bra eftersom det är en spontan process som inte kräver någon energitillförsel. Vid polymeranvändning krävs däremot extra processutrustning. Dessutom skulle polymerer spridas i naturen om dessa användes eftersom Sobackens rötrest används som gödsel. 16
6.4. Förslag på fortsatt forskning Ett likadant försök hade kunnat upprepas men med större andel substrat. Detta hade möjligen gett en tydligare skillnad mellan faserna. Den mängd substrat som användes i våra försök beräknades utifrån rekommendationen att ha dubbelt så mycket VS ymp som VS substrat, detta för att undvika att miljön blir för sur under fermentationen vilket får processen att avstanna. Detta förhållande beräknades enbart för rötresten men samma volymer ymp och substrat användes i alla faser. Därmed har det i klarfasen, som har ett betydligt lägre VS än rötresten, varit ett förhållande där VS ymp varit lägre än rekommendationen. Vid phmätningarna efter försöket var dock samtliga prover basiska, vilket inte tyder på överbelastning i reaktorerna (Tabell 1 och 2). Därför skulle man kunna testa hur mycket det går att öka substrat-halten utan att proverna blir sura och vad för resultat detta skulle få på biogasproduktionen under de första dagarna. 7. SLUTSATSER Det fungerar väl att sedimentera under ett dygn utan tillsats av polymerer. Försöken visar också att mikroorganismerna klarar av sedimenteringsprocessen. Trots att bottenfasen producerade mindre metan än den ursprungliga rötresten kan det vara en bra idé att sedimentera för att få bort vatten och på så vis minska volymen som ska återcirkuleras. Resultaten visar att en stor del av mikroorganismerna och kvarvarande rötbart material ändå följer med i bottenfasen. Det går även att se detta i klarfasens produktion, då den är lägst talar det för att den största delen av mikroorganismer befinner sig i bottenfasen. Vi förväntade oss mest produktion initialt i bottenfasen vilket inte kan utläsas från resultaten. För att få en ännu tydligare bild av hur metanaktiviteten i faserna skiljer sig åt behöver experimentet upprepas med större organisk belastning, det vill säga med större mängd substrat. 17
REFERENSER Borås Energi och Miljö (2018a). Sobackens miljöanläggning. http://www.borasem.se/webb/omborasenergiochmiljo/varaanlaggningar/sobacken.4.3e4533f2 154149006c87549b.html [2018-05-17] Borås Energi och Miljö (2018b). Kontrollsystem för produktion och leverans av biogas som fordonsbränsle enligt Energimyndighetens föreskrift om hållbarhetskriterier för biodrivmedel [internt material]. Borås: Borås Energi och Miljö. Carlsson, M., Schnürer, A. (2011). Handbok metanpotential (Rapport SGC 237). Svenskt Gastekniskt Center AB. Energigas Sverige, Statistik om fordonsgas (2018). http://www.energigas.se/fakta-om-gas/fordonsgas-och-gasbilar/statistik-om-fordonsgas/ [2018-05-16] Energigas Sverige, Vad är biogas? (2017). http://www.energigas.se/fakta-om-gas/biogas/vadaer-biogas/ [2018-05-16] Jordbruksverket, Biogasanläggning (2017). http://www.jordbruksverket.se/amnesomraden/djur/produkterfrandjur/anlaggningochverksam het/biogasanlaggning.4.6f9b86741329df6fab48000850.html [2018-06-05] Linné, M. & Persson, E. (2017). Kvarvarande biogaspotential i befintliga biogasanläggningar (Rapport 2017:360). Energiforsk AB. https://energiforskmedia.blob.core.windows.net/media/22371/kvarvarande-biogaspotential-ibefintliga-biogasanlaggningar-energiforskrapport-2017-360.pdf Lüdtke, M., Berg, M., Berg, S., Baresel, C., Söhr, S., Bengtsson, L. & Levlin, E. (2016). Rötning med integrerad slamförtjockning för ökad biogasproduktion (Rapport 2016-06). Bromma: Svenskt Vatten AB. http://vav.griffel.net/filer/svu-rapport_2016-06.pdf Nationalencyklopedin, sedimentation (2018). http://www.ne.se/uppslagsverk/encyklopedi/lång/sedimentation [2018-04-12] Simonsen, F. (2005). Analysteknik: Instrument och metoder. Lund: Studentlitteratur AB. Svenskt Gastekniskt Center, Avfall Sverige (2009). Mikrobiologisk handbok för biogasanläggningar (Rapport U2009:03). Malmö: Svenskt Gastekniskt Center, Avfall Sverige.
BILAGOR Bilaga 1 Flödesschema Sobackens biogasproduktion Bilaga 2 Tabeller och beräkningar, försök 1 Bilaga 3 Tabeller och beräkningar, försök 2
Bilaga 1 Flödesschema Sobackens biogasproduktion Figur 13. Flödesschema Sobackens biogasproduktion. Källa: Borås Energi och Miljö (2018b)
Bilaga 2 Tabeller och beräkningar, försök 1 TS och VS Tabell 3. TS och VS, samt beräkningar för tillsats av substrat. Försök 1 Rötrest Substrat 1A 1B 1C 2A 2B 2C massa analyt (g) 5,2678 5,2709 4,8232 5,1881 5,8988 5,0883 massa torrsubstans (g) 0,1737 0,173 0,1599 0,5554 0,6306 0,5461 massa glödförlust (g) 0,0888 0,1114 0,0746 0,4988 0,564 0,4905 TS (%) 3,297392 3,282172 3,315226 10,70527 10,69031 10,73246 VS (%) 1,685713 2,113491 1,546691 9,61431 9,561267 9,639762 Klarfas Bottenfas 3A 3B 3C 4A 4B 4C massa analyt (g) 5,1085 5,0908 4,9098 4,747 5,2328 5,0985 massa torrsubstans (g) 0,0921 0,0916 0,0888 0,2232 0,2432 0,2408 massa glödförlust (g) 0,0554 0,0547 0,0527 0,1276 0,1341 0,1421 TS (%) 1,802878 1,799324 1,808628 4,701917 4,647607 4,722958 VS (%) 1,084467 1,074487 1,073363 2,688013 2,562682 2,787094 medelvärde VS rötrest (%) 1,781965 medelvärde VS substrat (%) 9,605113 m 20 ml rötrest (g) 19,86 19,78 19,74 densitet rötrest (g/20 ml) 19,79333 m VS i rötrest (g) 0,35271 m önskad VS sub (1:2) 0,176355 m 20 ml substrat (g) 19,86 19,68 19,81 densitet substrat (g/ml) 0,989167 önskad volym VS sub (ml) 0,178287 volym substrat (ml) 1,856163 använd volym substrat (ml) 1,83 Metanmätning i GC nn(rrrrrrrrrrrrrr) = AA(pppppppp) VV(gggggggggggggggggggg) nn(ssssssssssss) AA(ssssssssssssssss) VV(ssssssssssss) VV mm = 22,40 mmmm/mmmmmmmm VV(gggggggggggggggggggg) = 96,17 mmmm VV(ssssssssssss) = 0,25 mmmm AAAAAAAAAA CCCC 4 ii ssssssssssssssss = 0,99
Tabell 4. Rådata för metanmätning i GC, samt beräknad substansmängd i reaktorer. Försök 1 Före tryckutj. Efter tryckutj. Före tryckutj. Efter tryckuj. Prod./dag Total prod. tid (dagar) area area n (mmol) n (mmol) n (mmol) n (mmol) Standard 1 93 885,21 2 95 838,25 3 101 197,90 6 90 214,87 Reaktor 1 0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Rötrest 1 52 693,29 29 610,96 2,39 1,34 2,39 2,39 2 77 054,94 47 098,70 3,42 2,09 2,08 4,46 3 70 051,96 53 822,72 2,94 2,26 0,85 5,32 6 71 073,77 3,35 1,09 6,40 Reaktor 2 0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Rötrest 1 58 462,69 31 560,49 2,65 1,43 2,65 2,65 2 76 517,89 50 295,68 3,39 2,23 1,96 4,61 3 68 710,39 55 629,29 2,89 2,34 0,66 5,27 6 76 472,04 3,60 1,27 6,53 Reaktor 3 0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Rötrest 1 62 274,92 32 099,80 2,82 1,45 2,82 2,82 2 75 696,91 47 906,19 3,36 2,12 1,90 4,72 3 68 655,50 57 971,42 2,88 2,43 0,76 5,48 6 84 730,36 3,99 1,56 7,04 Reaktor 4 0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Bottenfas 1 55 658,79 30 915,21 2,52 1,40 2,52 2,52 2 83 198,22 50 013,18 3,69 2,22 2,29 4,81 3 70 421,63 57 885,86 2,96 2,43 0,74 5,55 6 81 140,53 3,82 1,39 6,94 Reaktor 5 0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Bottenfas 1 56 039,53 30 748,66 2,54 1,39 2,54 2,54 2 80 982,23 47 528,73 3,59 2,11 2,20 4,74 3 67 483,69 56 690,36 2,83 2,38 0,73 5,46 6 79 149,88 3,73 1,35 6,81 Reaktor 6 0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Bottenfas 1 60 722,90 32 295,82 2,75 1,46 2,75 2,75 2 81 816,64 49 325,47 3,63 2,19 2,17 4,92 3 69 955,54 60 422,85 2,94 2,54 0,75 5,67 6 82 549,98 3,89 1,35 7,02 Reaktor 7 0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Klarfas 1 38 555,91 23 600,58 1,75 1,07 1,75 1,75 2 65 109,10 41 230,24 2,89 1,83 1,82 3,56 3 72 043,49 57 332,94 3,03 2,41 1,20 4,76
6 70 379,54 3,32 0,91 5,67 Reaktor 8 0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Klarfas 1 36 453,44 23 062,64 1,65 1,04 1,65 1,65 2 58 528,93 38 966,45 2,60 1,73 1,55 3,20 3 76 669,23 56 176,17 3,22 2,36 1,49 4,69 6 71 106,44 3,35 0,99 5,68 Reaktor 9 0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Klarfas 1 39 826,04 24 245,77 1,80 1,10 1,80 1,80 2 60 104,39 45 715,22 2,67 2,03 1,57 3,37 3 72 340,95 57 562,46 3,04 2,42 1,01 4,38 6 74 798,51 3,52 1,11 5,49 Reaktor 10 0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Blank rötrest 1 14 859,01 12 287,20 0,67 0,56 0,67 0,67 2 20 690,32 19 658,78 0,92 0,87 0,36 1,03 3 26 289,81 23 893,36 1,10 1,00 0,23 1,27 6 32 458,44 1,53 0,53 1,79 Reaktor 11 0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Blank rötrest 1 16 674,82 13 512,17 0,75 0,61 0,75 0,75 2 22 193,29 19 849,81 0,98 0,88 0,37 1,13 3 27 667,04 25 885,77 1,16 1,09 0,28 1,41 6 32 933,76 1,55 0,46 1,87 Reaktor 12 0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Blank rötrest 1 17 224,50 14 008,23 0,78 0,63 0,78 0,78 2 22 231,64 21 013,15 0,99 0,93 0,35 1,13 3 26 213,15 28 710,05 1,10 1,21 0,17 1,30 6 33 090,42 1,56 0,35 1,65 Reaktor 13 0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Blank bottenfas 1 17 801,44 16 416,24 0,81 0,74 0,81 0,81 2 26 508,05 23 696,06 1,18 1,05 0,43 1,24 3 33 373,40 29 565,93 1,40 1,24 0,35 1,59 6 38 609,22 1,82 0,58 2,17 Reaktor 14 0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Blank bottenfas 1 20 389,63 16 442,16 0,92 0,74 0,92 0,92 2 25 523,62 23 174,38 1,13 1,03 0,39 1,31 3 30 895,75 28 712,49 1,30 1,21 0,27 1,58 6 40 362,70 1,90 0,70 2,28 Reaktor 15 0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Blank bottenfas 1 20 073,53 15 945,32 0,91 0,72 0,91 0,91 2 25 506,23 23 259,10 1,13 1,03 0,41 1,32 3 32 162,28 29 010,32 1,35 1,22 0,32 1,64 6 37 209,05 1,75 0,53 2,17 Reaktor 16 0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Blank klarfas 1 7 761,72 6 995,77 0,35 0,32 0,35 0,35
2 13 506,84 12 465,54 0,60 0,55 0,28 0,63 3 18 399,65 18 105,80 0,77 0,76 0,22 0,85 6 23 880,66 1,13 0,36 1,22 Reaktor 17 0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Blank klarfas 1 8 468,40 7 323,00 0,38 0,33 0,38 0,38 2 13 382,53 12 766,58 0,59 0,57 0,26 0,65 3 18 120,65 17 331,13 0,76 0,73 0,19 0,84 6 23 486,98 1,11 0,38 1,22 Reaktor 18 0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Blank klarfas 1 8 334,65 7 399,38 0,38 0,33 0,38 0,38 2 13 782,12 12 593,62 0,61 0,56 0,28 0,65 3 17 739,84 17 151,94 0,75 0,72 0,19 0,84 6 23 265,81 1,10 0,38 1,22
Bilaga 3 Tabeller och beräkningar, försök 2 TS och VS Tabell 5. TS och VS, samt beräkningar för tillsats av substrat. Försök 2 Rötrest Substrat 1A 1B 1C 2A 2B 2C massa analyt (g) 31,8145 30,7233 31,797 31,8459 31,9935 31,2837 massa torrsubstans (g) 1,027 1,0232 1,0463 4,0704 4,0897 3,9998 massa glödförlust (g) 0,649 0,6361 0,6602 3,5532 3,5511 3,6278 TS (%) 3,228088 3,330371 3,290562 12,78155 12,78291 12,78557 VS (%) 2,03995 2,070416 2,076297 11,15748 11,09944 11,59645 medelvärde VS rötrest (%) 2,062221 medelvärde VS substrat (%) 11,28446 m 20 ml rötrest (g) 19,48 19,66 19,6 densitet rötrest (g/20 ml) 19,58 m VS i rötrest (g) 0,403783 m önskad VS sub (1:2) 0,201891 m 20 ml substrat (g) 20,3 20,08 20,17 densitet substrat (g/ml) 1,009167 önskad volym VS sub (ml) 0,200058 volym substrat (ml) 1,772859 använd volym substrat (ml) 1,9 Metanmätning i GC nn(rrrrrrrrrrrrrr) = AA(pppppppp) VV(gggggggggggggggggggg) nn(ssssssssssss) AA(ssssssssssssssss) VV(ssssssssssss) VV mm = 22,40 mmmm/mmmmmmmm VV(gggggggggggggggggggg) = 96,10 mmmm VV(ssssssssssss) = 0,25 mmmm AAAAAAAAAA CCCC 4 ii ssssssssssssssss = 0,99 Tabell 6. Rådata för metanmätning i GC, samt beräknad substansmängd i reaktorer. Försök 2 Före tryckutj. Efter tryckutj. Före tryckutj. Efter tryckutj. Prod./dag Total prod. tid (dagar) Area Area n (mmol) n (mmol) n (mmol) n (mmol) Standard 1 94 549,65 2 89 567,76 3 95 580,28 6 96 007,34 Reaktor 19 0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Rötrest 1 39 996,65 23 948,28 1,80 1,08 1,80 1,80
2 61 414,35 40 734,67 2,91 1,93 1,84 3,63 3 82 950,16 54 009,12 3,69 2,40 1,75 5,39 6 87 639,98 3,88 1,48 6,86 Reaktor 20 0 Undertryck Rötrest 1 2 3 6 Reaktor 21 0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Rötrest 1 47 803,70 27 341,99 2,15 1,23 2,15 2,15 2 72 794,11 44 957,78 3,45 2,13 2,22 4,37 3 81 858,74 55 165,27 3,64 2,45 1,51 5,88 6 87 471,61 3,87 1,42 7,29 Reaktor 22 0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Bottenfas 1 59 203,46 31 453,70 2,66 1,41 2,66 2,66 2 88 739,98 50 743,18 4,21 2,41 2,80 5,45 3 79 551,69 57 839,19 3,54 2,57 1,13 6,58 6 84 590,09 3,74 1,17 7,76 Reaktor 23 0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Bottenfas 1 52 837,60 28 866,88 2,37 1,30 2,37 2,37 2 82 925,82 48 455,62 3,93 2,30 2,64 5,01 3 86 075,24 58 063,40 3,82 2,58 1,53 6,54 6 86 014,92 3,81 1,23 7,76 Reaktor 24 0 Undertryck Bottenfas 1 2 3 6 Reaktor 25 0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Klarfas 1 26 519,05 17 793,47 1,19 0,80 1,19 1,19 2 38 285,81 29 674,60 1,82 1,41 1,02 2,21 3 55 865,27 41 826,83 2,48 1,86 1,08 3,28 6 99 548,15 4,40 2,55 5,83 Reaktor 26 0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Klarfas 1 25 968,63 17 420,86 1,17 0,78 1,17 1,17 2 37 773,18 29 108,08 1,79 1,38 1,01 2,18 3 55 255,64 41 577,68 2,46 1,85 1,08 3,25 6 94 840,65 4,20 2,35 5,60 Reaktor 27 0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Klarfas 1 22 324,74 15 385,56 1,00 0,69 1,00 1,00 2 30 995,20 25 663,35 1,47 1,22 0,78 1,78 3 45 793,35 36 510,44 2,03 1,62 0,82 2,60 6 99 056,95 4,38 2,76 5,36
Reaktor 28 0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Blank rötrest 1 6 117,97 5 269,69 0,27 0,24 0,27 0,27 2 10 629,03 10 164,72 0,50 0,48 0,27 0,54 3 14 636,67 14 178,84 0,65 0,63 0,17 0,71 6 25 538,93 1,13 0,50 1,21 Reaktor 29 0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Blank rötrest 1 9 638,93 8 389,15 0,43 0,38 0,43 0,43 2 16 594,80 15 248,58 0,79 0,72 0,41 0,84 3 19 670,13 18 963,84 0,87 0,84 0,15 0,99 6 26 774,18 1,18 0,34 1,34 Reaktor 30 0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Blank rötrest 1 8 433,56 7 321,04 0,38 0,33 0,38 0,38 2 15 315,42 14 237,77 0,73 0,68 0,40 0,78 3 19 471,03 18 753,99 0,87 0,83 0,19 0,97 6 27 961,25 1,24 0,40 1,37 Reaktor 31 0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Blank bottenfas 1 19 209,42 15 351,25 0,86 0,69 0,86 0,86 2 26 578,82 23 573,55 1,26 1,12 0,57 1,43 3 29 213,62 27 090,51 1,30 1,20 0,18 1,61 6 38 955,70 1,72 0,52 2,13 Reaktor 32 0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Blank bottenfas 1 17 187,50 13 796,26 0,77 0,62 0,77 0,77 2 25 552,73 22 321,30 1,21 1,06 0,59 1,36 3 28 168,88 26 526,52 1,25 1,18 0,19 1,56 6 36 727,41 1,62 0,45 2,00 Reaktor 33 0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Blank bottenfas Reaktor 34 0 Undertryck Blank klarfas 1 1 17 438,69 13 884,59 0,78 0,62 0,78 0,78 2 26 919,78 23 527,29 1,28 1,12 0,65 1,44 3 29 848,95 27 746,50 1,33 1,23 0,21 1,65 6 39 650,25 1,75 0,52 2,17 2 3 6 Reaktor 35 0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Blank klarfas 1 3 734,71 3 376,30 0,17 0,15 0,17 0,17 2 6 532,83 6 213,25 0,31 0,29 0,16 0,33 3 8 934,76 8 824,42 0,40 0,39 0,10 0,43 6 16 686,03 0,74 0,35 0,77 Reaktor 36 0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
Blank klarfas 1 3 824,94 3 350,66 0,17 0,15 0,17 0,17 2 6 724,91 6 615,90 0,32 0,31 0,17 0,34 3 9 693,52 9 545,60 0,43 0,42 0,12 0,46 6 17 464,22 0,77 0,35 0,81
Besöksadress: Allégatan 1 Postadress: 501 90 Borås Tfn: 033-435 40 00 E-post: registrator@hb.se Webb: www.hb.se