RVF Utveckling 2005:07

Metoder att mäta och reducera emissioner från system med rötning och uppgradering av biogas RVF Utveckling 2005:07 En rapport från BUS-projektet

BUS-projektet uppföljning och utvärdering av storskaliga system för kompostering och rötning av källsorterat bioavfall Delprojekt 1: Utvärdering av storskaliga system för kompostering och rötning av källsorterat bioavfall (RVF Utveckling rapport nr 2005:06) Delprojekt 2: Metoder att mäta och reducera emissioner från system med rötning och uppgradering av biogas (RVF Utveckling rapport nr 2005:07) Delprojekt 3: Driftdatainsamling via webben (ingen rapport) Delprojekt 4: Innsamling av bioavfall fra flerfamiliehus løsninger og virkemidler for store fellesløsninger (RVF Utveckling rapport nr 2005:08) Delprojekt 5: Tips och råd med kvalitetsarbetet vid insamling av källsorterat bioavfall (RVF Utveckling rapport nr 2005:09) Delprojekt 6: Användning av biogödsel (RVF Utveckling rapport nr 2005:10) Delprojekt 7: Smittspridning via kompost och biogödsel från behandling av organiskt avfall litteratursammanställning och riskhantering (RVF Utveckling rapport nr 2005:11) Delprojekt 8: Organiske forurensninger i kompost og biorest (RVF Utveckling rapport nr 2005:12) Delprojekt 9: Emisjoner fra kompostering (RVF Utveckling rapport nr 2005:13) Delprojekt 10: Biologisk avfallsbehandling i Sverige och Norge: Vad fungerar bra och vad kan fungera bättre? En syntesstudie av de nio delprojekten (RVF Utveckling rapport nr 2005:14) Projektet är finansierat av: RVF Svenska Renhållningsverksföreningen Naturvårdsverket Energimyndigheten NRF Norsk renholdsverksforening VA-Forsk Reforsk RVF Utveckling2005:07 RVF Service AB

Förord Betydande investeringar i system för biologisk avfallsbehandling har gjorts under senare år. Samtidigt är tekniken som används vid anläggningarna ny och befinner sig i en utvecklingsfas. Det finns därför starka skäl för att utvärdera befintliga anläggningar. Genom att samla drifterfarenheter och göra dem tillgängliga, kan nya system konstrueras och byggas på ett säkrare och mer tillförlitligt sätt. Detta är huvudmotivet för den serie av utvärderingar som samlats under arbetsnamnet BUS. I dess första etapp har erfarenheter och driftdata från alla delar i kedjan avfallsinsamling, process och produktanvändning dokumenterats på ett enhetligt sätt i ett utvärderingsprogram. Föreliggande rapport utgör en delrapport i projektserien. Samtliga delrapporter finns tillgängliga i elektronisk form. Hela ramprogrammet har sammanfattats i en avslutande syntesrapport. Projektserien har genomförts och finansierats i ett samarbete mellan Energimyndigheten, Norsk renholdsverksforening (NRF), Naturvårdsverket, RVF Utveckling, Stiftelsen Reforsk samt VA- Forsk. April 2005 Håkan Rylander Ordf. RVFs Utvecklingskommitté Weine Wiqvist VD RVF

3 FÖRFATTARNAS FÖRORD Det krävs tillförlitliga mätmetoder för att kunna kartlägga system för rötning och uppgradering av biogas med avseende på emissioner. Att genom mätningar identifiera utsläppskällor är också en förutsättning för att i nästa steg kunna reducera emissionerna. SwedPower AB har på uppdrag av BUS-projektet inventerat, testat och rekommenderat metoder att mäta och reducera emissioner från både biogas- och uppgraderingsanläggningar. Fyra anläggningars emissioner har därför kartlagts med hjälp av mätningar. SwedPower vill rikta ett stort tack till de anläggningsägare och driftansvariga som bistått med sina anläggningar, kunskaper och intresse under dessa mätningar. De personer från SwedPower AB som medverkat i detta projekt är: Ingemar Gunnarsson Viktoria von Hoffman Magnus Holmgren Ingemar Kristensson Stefan Liljemark Anna Pettersson Medverkat har även Leif Lindow, Biosystem AB.

4 SAMMANFATTNING Syftet med studien är att utvärdera och testa olika instrument och metoder att mäta emissioner från system med rötning och uppgradering av biogas. Vidare är syftet att genom mätningar få en uppfattning om storleksordningen på emissionerna och var i anläggningarna de uppstår samt att ge förslag på hur dessa emissioner kan reduceras. Uppdragsgivare är BUS med Renhållningsverksföreningen som projektledare. Fem typer av instrument testades och utvärderades: Konventionell läcksökare, Laser Pointer, FID, FTIR samt påsprover analyserade med gaskromatografi. Mätningarna utfördes på två biogasanläggningar och tre uppgraderingsanläggningar. Samtliga anläggningar använder sig av olika tekniker och råvaror i sin verksamhet och anses representativa för anläggningarna i Sverige. Mätningarna är stickprov, men indikerar att de största metanläckagen härrör från uppgraderingsanläggningarna och att storleken på dessa utsläpp varierar kraftigt med uppgraderingsteknik. På biogasanläggningarna har förutom metan även bland annat lustgas, alkoholer och svavelföreningar detekterats. Lustgas och svavelföreningar förmodas uppstå framförallt vid hygieniseringen. Det finns dock god potential att kunna reducera förlusterna av emissioner på både biogas- och uppgraderingsanläggningar. Exempel på åtgärder som reducerar emissioner från system med rötning och uppgradering av biogas är att: Eftersträva att ha anläggningarna inomhus, särskilt vid öppen hantering av organiskt avfall, för att kunna övervaka och behandla emissioner i ventilationsluften. Upphetta det organiska avfallet så snabbt som möjligt till 70 C vid hygieniseringen för att minska bildningen av lustgas och svavelföreningar. Rondera anläggningarna regelbundet med läcksökare för att upptäcka och åtgärda diffusa läckage, både av miljö- och säkerhetsskäl. Kontinuerligt mäta metanhalten i restgasflödet från uppgraderingsanläggningarna för att optimera driften med hänsyn till metanförluster. Omhänderta restgasen för att destruera metanslipen. Detta görs genom att oxidera/förbränna metanet t.ex. termiskt eller katalytiskt.

5 ABSTRACT The aim of this study is to evaluate and test different instruments and methods to measure emissions from systems with digestion and upgrading. Further, the purpose is to estimate the magnitude of these emissions and to understand where in the plants they arise, which will be made through measurements. Finally suggestions will be made about how to reduce the emissions. The study is commissioned by BUS with Renhållningsverksföreningen as project manager. Five types of instruments were tested and evaluated: Conventional leak detector, Laser Pointer, FID, FTIR and samples analysed with gas chromatography. The measurements took place on two biogas plants and three upgrading plants in Sweden. Every plant uses a different technology and have different raw material for their activity, which is assumed to make them a representative selection of the Swedish plants. The measurements are random samples but indicate that the largest leakages of methane originate from the upgrading plants and that the size of these discharges strongly varies with upgrading technology. Except for methane, laughing gas, alcohols and sulphur compounds among others, have been detected on digestion plants. Laughing gas and sulphur compounds are assumed to be formed in the hygienisation. There is a good potential though, to reduce the emissions on both biogas and upgrading plants. Examples of measures which reduce the emissions from systems of digestion and upgrading of biogas is: Strive for having as much as possible of the plants indoors, to be able to survey and treat the emissions in the ventilation air. Make the heating period as short as possible in the hygienisation, in order to reduce the formation of laughing gas and sulphur compounds. Use leak detectors regularly on the plants to discover and attend to diffusive leakages, for both environmental and security reasons. Continuously measure the content of methane in the gas flow leaving the plant to atmosphere. This gives the possibility to optimise the operation regarding to the losses of methane. Destruct the methane in the gas leaving the plant to atmosphere by oxidizing/combusting it, e.g. thermically or catalytically.

6 1 INLEDNING... 9 2 BAKGRUND OCH FÖRUTSÄTTNINGAR... 10 2.1 Behandling av organiskt material... 10 2.2 Förutsättningar och avgränsningar... 11 3 EMISSIONER TILL LUFT... 13 3.1 Typer av emissioner... 13 3.2 Teoretisk uppskattning av möjliga utsläppsobjekt... 15 4 MÄT- OCH ANALYSMETODER SAMT MÄTINSTRUMENT... 19 4.1 Allmänt... 19 4.2 Angreppssätt för bedömning av emissioner... 19 4.3 Mätning av emissioner i omgivningsluften... 21 4.4 Läcksökningsinstrument... 22 4.5 Gasanalyser... 25 4.6 Analystekniker... 26 4.7 Val av mätmetoder och instrument för denna studie... 28 5 UTVALDA ANLÄGGNINGAR... 32 5.1 TRAAB:s biogasanläggning vid Heljestorp, Vänersborg... 32 5.2 Trollhättans uppgraderingsanläggning vid Arvidstorp, Trollhättan... 34 5.3 Borås kommuns uppgraderingsanläggning för biogas vid avloppsreningsverket vid Gässlösa, Borås... 35 5.4 NSR:s biogas- och uppgraderingsanläggning vid Filborna, Helsingborg... 36 6 PLANERING OCH GENOMFÖRANDE AV MÄTNINGAR... 40 6.1 Planering... 40 6.2 Genomförande... 40 7 ANALYS AV MÄTRESULTAT OCH MÄTINSTRUMENT... 42 7.1 Sammanställning av mätresultaten... 42 7.2 Uppgraderingsanläggningarna... 45 7.3 Biogasanläggningarna... 45 7.4 Mätinstrumenten... 47 8 SLUTSATSER... 50 8.1 Anläggningsägarens prioriteringar... 50 8.2 Allmänna iakttagelser och slutsatser:... 51 8.3 Föreslaget tillvägagångssätt vid mätning... 53 9 REKOMMENDERADE ÅTGÄRDER FÖR ATT MINSKA EMISSIONERNA FRÅN BIOGASANLÄGGNINGAR... 54

7 SVENSK-NORSK ORDLISTA BUS 2... 56 REFERENSLISTA... 57 Om emissioner, biogas, rötning och uppgradering, allmänt... 57 Om mätning och mätteknik:... 59 Om mätinstrument och återförsäljare... 61

8

9 1 Inledning Vid rötning av organiskt avfall och uppgradering av biogas uppkommer gasformiga emissioner inom olika delar av processen. Det är av största vikt att dessa emissioner kan minimeras och ett första steg i det arbetet är att kunna mäta emissionerna på ett tillförlitligt sätt. Emissionerna kan delas in i tre grupper efter de problem de orsakar: 1. Under senare tid har den globala miljöpåverkan diskuterats flitigt i massmedia. Det är utsläppen av växthusgaser, främst metan, som har hamnat i fokus. 2. För den enskilde anläggningsägaren är det främst miljön för de anställda och närboende som tar den största uppmärksamheten. Luktproblemen har drabbat de flesta biogasanläggningarna i en eller annan form. 3. Slutligen får säkerhetsaspekterna inte glömmas bort. Biogasanläggningarna är relativt komplicerade processanläggningar som ställer höga krav på kvalitet i konstruktion och skötsel. Okontrollerade utsläpp av metan är en riskfaktor att ta på allvar. För att finna metoder för att begränsa risken för och konsekvenserna av emissioner krävs mer kunskap om vilka emissionerna är och var i processen de uppkommer och vilken storleksordning de har. Dessutom krävs en bättre kunskap om metoder för att mäta dessa utsläpp. Denna studie syftar till att ge svar på ovanstående frågeställningar så att man vid planering, byggnation och drift av denna typ av anläggningar kan undvika onödiga utsläpp och minska miljöpåverkan. Med hänsyn till uppgiftens omfattning och spännvidd har vi valt att studera ett antal representativa exempel på biogas- och uppgraderingsanläggningar där vi också har utfört praktiska mätningar, i form av stickprov. Främsta syftet med mätningarna är att testa mätmetoder för olika tillämpningar, men också att få en uppfattning om storleksordningen på utsläppen från olika biogasanläggningar. Slutligen sammanställs några förslag till hur man kan minska emissionerna från olika biogasanläggningar. Denna studie ger inte ett heltäckande svar på frågan hur man mäter och undviker utsläpp från biogasanläggningar. Däremot för vi fram nytt faktaunderlag och konstruktiva förslag till utvecklingen av biogastekniken så att den blir både säkrare och vänligare för miljön.

10 2 Bakgrund och förutsättningar 2.1 Behandling av organiskt material Rester från olika verksamheter i samhället, i form av organiskt material, har tidigare deponerats i relativt stor omfattning. Deponeringen har därmed gett upphov till ett okontrollerat utsläpp av bland annat metan, men också en rad andra organiska och oorganiska ämnen till både atmosfär, mark och vatten. Så kallad deponigasutvinning är ett sätt att ta hand om den gas som annars skulle läcka ut till atmosfären och i stället göra något nyttigt av den. Idag är deponering av organiskt avfall inte längre ett alternativ i Sverige utan vi vill istället utnyttja det biologiska materialet som en resurs. Det finns huvudsakligen tre möjligheter: Kompostering Rötning Förbränning Vid kompostering frigörs i första hand koldioxid men det är svårt att undvika att även en del metan frigörs till atmosfären i samband med nedbrytning av det biologiska materialet. Det fasta materialet används i första hand som jordförbättring om kvalitén på råvaran är tillräckligt hög och det finns avsättning för produkten. På senare tid har rötning av det biologiska materialet blivit alltmer aktuellt, främst beroende på ett ökat intresse för att utnyttja den bildade metangasen som bränsle för fordon, samt för el- och värmeproduktion. Det finns flera fördelar med att utnyttja metangasen som fordonsbränsle vid många anläggningar, men denna användning ställer också höga krav vad det gäller gasens kvalitet och renhet. Om man har haft kvalitetskontroll på hela kedjan från råvara till slutprodukt, kan det resterande fasta (flytande) materialet utnyttjas som ett kväverikt gödningsmedel på böndernas åkrar. Förbränning av biologiskt material är det tredje alternativet, vilket är bäst lämpat för torra, fasta material med högt värmevärde. Vid avfallsförbränning utnyttjas bränslets värmevärde men samtidigt ställs höga krav på rökgasrening och omhändertagande av flygaska och bottenaska som kan innehålla många föroreningar. Flera studier har gjorts av ovanstående miljöpåverkan. Eventuella läckage av metan och övriga flyktiga organiska ämnen (VOC) vid rötning och uppgradering av biogas är ett viktigt område att beakta. I dagsläget är det mättekniska underlaget begränsat, varför behovet av denna studie är uppenbart i arbetet att avgöra om detta läckage är ett litet eller stort problem, och hur det bäst elimineras.

11 Rötning av slam från reningsverk har en lång tradition i både Sverige, Norge och utomlands. Anläggningarnas huvuduppgift har varit att minska slamvolymen men man har också dragit nytta av metanproduktionen. Under senare år har ett 20-tal nya anläggningar för rötning och produktion av uppgraderad biogas (biogas där koldioxiden har avskiljts) byggts i Sverige och Norge. Råvaran varierar mellan i huvudsak följande: Reningsverksslam Sorterat hushållsavfall Samrötning av organiskt avfall från industri och jordbruk. Uppbyggnaden av dessa anläggningar varierar beroende på vilken typ av råvara man utnyttjar och vilken uppgraderingsteknik som används för gasen. Mät- och analysmetoder kommer att behöva anpassas till den aktuella anläggningens tekniska lösning. 2.2 Förutsättningar och avgränsningar Denna studie diskuterar först kortfattat olika typer av emissioner från olika biogas- och uppgraderingsanläggningar, för att sedan specifikt studera emissioner från några utvalda anläggningar. Bedömningarna har gjorts genom specifika mätningar, varvid olika mättekniker har prövats. I studien görs en generell analys utifrån de specifika anläggningar som studerats. Nedanstående principskiss, figur 1, visar en typisk biogasanläggning med uppgradering av biogas där systemgränsen för denna studie är markerad. Avsikten är alltså att studera alla processer innanför staketet det vill säga från inkommande organiskt material till att biogödsel och den renade gasen lämnar anläggningen. Däremot behandlas ej utsläpp vid gasanvändningen eller transport, lagring och spridning av biogödsel. Avsikten är alltså att studera allt som finns inne på området/anläggningen, såsom mottagning och sortering av det organiska materialet, hygienisering, rötning, lagring av biogödsel, deponirest o.s.v., avvattning, eventuell biogaspanna, gasrum, kompostfilter, anläggningen där biogasen uppgraderas, högtryckskomprimering, propandosering och tankningsstation. Det som inte har studerats är då det organiska materialet transporteras till och från anläggningen eller då biogödsel lagras på bondgårdar innan spridning. Tankningsstationen ingår, dock ej utsläpp i samband med själva tankningen eller från fordonens drift.

12 Panna Fackla Uppgraderings- anläggning Gaslager Kompression Tankstation Avfall Typ 1 Sortering Påsöppnare BIOGAS Propandosering Rötrestcontainer Såll Bufferttank Rejekttank Biogödsel Avvattning Avfall Typ 2 Mottagningstank Hygienisering Rötkammare Rötresttank Figur 1. Projektets systemgräns. Följande färgkoder gäller för alla figurer i rapporten som beskriver en biogas-eller uppgraderingsanläggning: Organiskt avfall Biogas Uppgraderingsprocessen Uppgraderad biogas Restprodukt Ventilationsflöde

13 3 Emissioner till luft 3.1 Typer av emissioner Oönskade emissioner av ämnen kan uppkomma inom hantering och behandling av biologiskt material, såsom exempelvis vid: Transporter, speciellt vid lastning och lossning. Sortering och beredning. Biogasanläggningar. Komposteringsanläggningar. Uppgraderingsanläggningar. Hantering av biogödsel. Deponier. De vanligast uppkommande emissionerna till luft, förutom koldioxid som inte behandlas här, är: Växthusgaser, såsom metan och lustgas. Försurande gaser såsom ammoniak, svaveldioxid och svavelväte. Övergödande ämnen såsom ammoniak och andra kväveföreningar. Gaser som bidrar till bildandet av marknära ozon såsom VOC. Luktframkallande ämnen såsom ammoniak, svavelföreningar, organiska syror. Andra luftförorenande gaser såsom organiska syror, aldehyder, aceton, ketoner, haloföreningar. Damm och mikroorganismer såsom bakterier, mögelsvamp och parasiter. Av dessa är de vanligast förekommande metan, lustgas, svavelföreningar och ammoniak, och det finns effektiva metoder att begränsa dem. Många av de andra föroreningarna uppträder endast om anläggningarna inte hanteras på rätt sätt eller om åtgärder att eliminera dem inte sätts in. De emissioner som kan uppträda beskrivs närmare i följande stycken.

14 3.1.1 Metan, CH 4 Metan är en växthusgas som bidrar 20-25 gånger mer till växthuseffekten än vad motsvarande volym koldioxid gör. Metangasens relativa bidrag till växthuseffekten är 9 % varav cirka 3 % kommer från biologisk hantering (jämför koldioxid som bidrar med 80 % och fluorföreningarna som bidrar med cirka 1 %, [1]). Metanemissioner är vanliga främst i rötningsprocessen, i uppgraderingsanläggningar och i deponier. Emissioner förekommer även vid förbehandling, lagring och kompostering av biologiskt material [2]. 3.1.2 Lustgas, N 2 O Lustgas är en växthusgas som är cirka 300 gånger starkare än koldioxid. Trots att utsläppet kvantitativt är relativt ringa bidrar det därför kraftigt till växthuseffekten, med så mycket som 10 %. Det mesta av lustgasemissionerna kommer inte från hantering av biologiskt material utan framförallt från bilavgaser och från jordbruk. Mindre utsläpp kan dock förekomma vid förbehandling och lagring av livsmedelsrelaterat biologiskt material, vid kompostering samt efterbehandling av kompost och rötrest, framför allt om det uppstår syrebrist, se [1] och [2]. 3.1.3 Ammoniak, NH 3 Arbetsmiljöproblem kan uppkomma eftersom ammoniak har en starkt stickande lukt och verkar irriterande på ögon, hud och luftvägar. Ammoniak har en låg lukttröskel vilket gör att emissioner ofta orsakar luktproblem. Ammoniak är också en starkt försurande och övergödande förening. Den försurande effekten uppkommer då ammoniumjoner (vattenlöst ammoniak) omvandlas till nitrat av mikroorganismer i marken, en så kallad nitrifikation. Denna reaktion har en försurande verkan på mark och vatten, vilket förstärks då det omvandlade nitratet läcker ut till yt- eller grundvatten. 3.1.4 Svavelföreningar I denna grupp finns bland annat svaveldioxid SO 2, svavelväte H 2 S och merkaptaner. Dessa gaser är starkt försurande och några av de mest illaluktande ämnen som finns. Svavelväte är dessutom starkt giftigt. Att svavelföreningarna har stark lukt har medfört att de också används som indikatorer och luktvarning på brännbara gaser. 3.1.5 Organiska syror Här finns fettsyror, myrsyra och ättiksyra med flera. De här syrorna kan förekomma i låga halter vid beredning, så som t.ex. hygienisering, av organiskt material. Ättiksyra har stickande lukt.

15 3.1.6 VOC (Volatile Organic Compound) VOC är samlingsnamnet på flyktiga organiska föreningar. I denna grupp ingår olika lätta kolväten som i normala fall är flyktiga. Metan räknas dock inte till VOC trots att det är ett lättflyktigt kolväte. VOC orsakar fotokemisk oxidation och bidrar till bildandet av marknära ozon, som kan ge skador på människor, växter och material. Växterna skadas genom att ozonet orsakar klorofyllförlust som hämmar fotosyntesen. Hos människor kan irritation uppstå i ögon, slemhinnor och andningsorgan. 3.1.7 Övriga luftföroreningar Här finner man ämnen som kan bildas i mindre mängd: aldehyder, ketoner, estrar, alkoholer, haloföreningar samt damm innehållande mikroorganismer som bakterier, mögelsvampar och parasiter. 3.2 Teoretisk uppskattning av möjliga utsläppsobjekt Nedan följer en sammanställning, baserad på diskussion, av de teoretiska utsläppsobjekt som kan finnas på en biogasanläggning. Diskussionen, som baseras på mångårig erfarenhet av dessa anläggningar, gäller en befintlig biogasanläggning som anses vara representativ. På biogasanläggningar kan man förvänta sig ett stort antal olika emissioner och det finns många möjliga utsläppskällor, vilket gör att det är en mycket komplex anläggning att kartlägga vad gäller emissioner. På uppgraderingsanlägggningar däremot är emissionerna koncentrerade till metan, som framför allt förväntas återfinnas i den så kallade restgasen som lämnar anläggningen. Detta är anledningen till att en teoretisk uppskattning endast gjorts för biogasanläggningarna. Ventilation från byggnaden Utsläppet från den samlade ventilationen på taket till byggnaden där hanteringen av avfallet sker. Utrustningen som är ansluten till ventilationssystemet är bland annat mottagningsfickorna, transportband, påsöppnare, såll, hygieniseringstankar och bufferttanken. Eftersom större delen av hanteringen sker i denna byggnad kommer också en samlad bild av utsläppen att fås. Det som vi kan förväntas upptäcka är en mindre del metan och eventuellt andra kolväten, ammoniak, flyktiga syror och svavelväte. Mängderna kan vara svåra att uppskatta beroende på utspädningsvolymerna av luft. Gaskoncentrationerna uppskattas till ppb i luft. Mottagningsfickor Inne i byggnaden finns mottagningsfickor där lastbilarna tippar avfallet. Här räknar vi med att kunna mäta flyktiga syror, svavelväte och ammoniak. Eftersom mängden i fickorna varierar kommer också mängderna av gaser här ifrån att också variera. Eftersom tippning inte sker kontinuerligt kan avgången av gaser ske stötvis vid tippning. Gaskoncentrationerna uppskattas till ppb i luft. Transportband Transportbanden är till största delen öppna, vilket gör att gaser kommer att avgå

16 från det oförpackade avfallet som transporteras där. Gaserna är som tidigare flyktiga syror, svavelväte och ammoniak. Gaskoncentrationerna uppskattas till ppb i luft. Påsöppnare och såll I mottagningsdelen finns också en påsöppnare och ett antal såll. Förmodligen har rötningsprocessen redan startat i påsarna i insamlingsskedet. Utrustningen är ansluten direkt till utsugningssystemet. Det kanske skulle vara möjligt att mäta direkt i dessa utsug för att få varje dels bidrag till utsläppen. Gaserna är som tidigare flyktiga syror, svavelväte och ammoniak med tillägg av lustgas. Gaskoncentrationerna uppskattas till ppm i luft. Mottagningstank Utanför byggnaden står en mottagningstank för flytande substrat. Här räknar vi med att kunna mäta flyktiga syror, svavelväte, ammoniak och lustgas. Eftersom mängden i fickorna varierar kommer också mängderna av gaser härifrån att också variera. Om hett fettrikt substrat pumpas in i tanken finns det risk för vätgasbildning. Gaskoncentrationerna uppskattas till ppm i luft. Hygieniseringstankar Mätning bör göras i avluftningen från hygieniseringstankarna. Substratet pumpas in i batcher, vilket innebär att vid någon tidpunkt i hygieniseringsprocessen kan rötningsprocessen startas med gasbildning som följd. Rötningsprocessen har lättare att starta om rejektvatten används som spädvatten. Gaserna som vi kan förvänta oss här är ammoniak, flyktiga syror, lustgas, eventuellt svavelväte och metan. Gaskoncentrationerna uppskattas till ppm i luft. Bufferttank Efter hygieniseringstankarna fortsätter substratet till bufferttanken. Mätningen görs vid avluftningen. Här kan vi mäta i princip samma gaser som i de föregående tankarna. Eventuellt kan rötningsprocessen ha startat vilket kan innebära att vi också kan träffa på metangas här. Gaskoncentrationerna uppskattas till ppm i luft. Rötkammare Nästa ställe i kedjan är rötkamrarna. Läckageställena på rötkamrarna är bräddavloppen, omrörarens axeltätning och säkerhetskärlets utloppsledning. De två senare ska i princip inte läcka, men vanligtvis brukar något litet utsläpp kunna noteras. De ämnen som kan detekteras här är metan, koldioxid, vätgas, ammoniak, flyktiga syror och eventuellt lustgas. Gaskoncentrationen i och närmast bräddavloppen uppskattas till tiondels procent. Rötresttank Efter rötkamrarna kommer substratet till rötresttanken. Här är tanken att rötresten ska svalna och gasa av. Rötresttanken är ansluten till biogassystemet och har därmed samma gaskoncentration och tryck som rötkamrarna. Upplägget blir därför det samma som på rötkamrarna.

17 Avvattningen Nästa steg för rötresten är att bli avvattnad. Från avvattningen sugs eventuella gaser ut via ett direkt ventilationssystem. Det är därför lämpligt att göra mätningar i ventilationen direkt efter utrustningen, men även runt maskinen. De gaser som vi kan förvänta oss upptäcka här är metan, koldioxid, vätgas, ammoniak, flyktiga syror och eventuellt lustgas. Gaskoncentrationerna uppskattas till tiondels procent i luft. Rötrest Den avvattnade rötresten körs ut i en container. Vid utlastningen och i containern är det också lämpligt att mäta. Gaserna blir de samma som vid avvattningen. Rejektvatten Vattnet från avvattningen släpps via ett filter till en så kallad rejekttank. Förmodligen är vissa ämnen som koldioxid, svavelväte och ammoniak lösta i rejektvattnet. Eventuellt kan dessa övergå till gasform igen i samband med att vattnet är i rörelse, till exempel vid pumpning. Kondensatdräneringar Själva biogassystemet börjar vid gasdomen på rötkammarna. Via heldragna rör leds gasen ner till gasutrustningsrummet. Här finns det ett antal komponenter som kan släppa ut gas vid dränering av kondensat. Detta är slamfällan, gasfiltret, kondensfällor före och efter gasbooster. Dräneringarna manövreras manuellt. Detta innebär att gasutsläppen minimeras. Men i princip bör mätning göras i samband med att dessa dräneras för att få ett grepp om hur mycket som släpps ut. De ämnen som vi kan förväntas oss här är metan och svavelväte. Metangaskoncentrationen vid dräneringspunkten i samband med dränering uppskattas röra sig om några volymprocent, medan svavelvätet når upp till några ppm. Säkerhetskärl I gasutrustningsrummet finns också ett säkerhetskärl. Detta släpper under normal drift inte ut någon gas. Men vid eventuellt övertryck i systemet släpps detta ut via säkerhetskärlet och dess utloppsledning. Det är tveksamt om det är relevant att göra någon mätning vid denna komponent. Gasbooster För att höja trycket i gassystemet finns det två gasboostrar i gasutrustningsrummet. En svag punkt på denna typ av maskiner brukar vara axeltätningarna. Ventilation från gasutrustningsrum Ett alternativ till att mäta på varje uppräknad komponent i gasutrustningrummet är att mäta i ventilationen. Det som talar emot ett sådant förfarande är att gasutrustningsrummet har självdrag. De ämnen som vi kan förvänta oss att upptäcka är metan och svavelväte. Absorptionstank Innan biogasen går vidare till förbrukarna passerar den en absorptionstank.

18 Denna fylls på med salt. Vid dessa manövrar släpps en viss mängd biogas ut. Utsläppsmängden kan nog beräknas med tillräcklig noggrannhet. Syremätare För att kontrollera metaninnehållet i biogasen och att det inte kommer in syre i biogasen, sitter det ett mätinstrument utanför gasutrustningsrummet. Syrgasmätaren bygger på en mätprincip som kräver att ett litet flöde av biogas strömmar genom mätcellen kontinuerligt. Detta gasflöde släpps i allmänhet fritt. Därför är det lämpligt att göra mätningar vid denna utrustning. Gaser som vi kan förväntas mäta här är metan och svavelväte. Istället för att släppa gasen fritt kan den använda gasen ledas tillbaka till gassystemet. De angivna uppskattningarna på gaskoncentrationerna är just bara uppskattningar.

19 4 Mät- och analysmetoder samt mätinstrument 4.1 Allmänt Att få en rättvisande bild av emissioner till luft från en sammansatt och omfattande anläggning, ställer krav på mätplanering. Ett av skälen till detta är att emissionerna varierar i både tid och rum beroende på faktorer som kvaliteten på det biologiska materialet, de ingående processerna, anläggningens kondition, mm. Emissionerna späds också snabbt ut i den omgivande luften och kan då vara svåra att fånga upp, speciellt om de är små. Om mätningarna inte görs på rätt ställe kan det därför vara svårt att identifiera utsläppsstället, och särskilja dem från emissioner som härrör från andra håll. En del emissioner kan också uppkomma under speciella driftsförhållanden eller under störningar. Då sådana förhållanden råder på en anläggning kan emissionerna vara högre än normalt. Man måste därför ha driftsförhållandena klara för sig när man genomför en mätning. Vid mätning av metanemissioner måste man också komma ihåg att luft naturligt innehåller 1,7 ppm metan. För en tillförlitlig mätprocedur fordras därför bland annat följande: God kunskap om anläggningen och processen. Tillgång till uppföljningsstatistik. Rätt val av och tillgång till lämplig mätmetod. Välplanerade mätpunkter. Tillräckligt lång mätperiod och upprepade mätningar. Kompensering för vindförhållanden vid mätning utomhus. Professionell analys av mätresultatet. Det är en stor fördel om det finns möjlighet att göra förberedande studier av anläggningen, inventera potentiella utsläppspunkter och studera omgivningsförhållandena. 4.2 Angreppssätt för bedömning av emissioner Emissioner kan identifieras och kvantifieras på ett säkrare sätt om man har möjlighet att använda flera olika metoder samtidigt. Teoretiska beräkningsmodeller och mätningar av olika slag kompletterar varandra. Mätning tycks ge ett mer trovärdigt resultat, men ofta ger det en ögonblicksbild begränsad i tid och rum. För att få en rättvisande bild måste ett stort antal mätningar genomföras och analyseras. Vi har utvärderat sex principiellt olika metoder att bedöma och identifiera utsläppen från gasanläggningar. De sex metoderna beskrivs och kommenteras nedan:

20 1. Genom mätning av in- och utgående flöden till den aktuella processen har vi försökt beräkna gasförlusten genom en massbalans över det aktuella systemet. Metoden är säkert möjlig i vissa applikationer om mätnoggrannheten kan säkerställas, dock är vår erfarenhet att det kan finnas stora felkällor och att metoden därför måste kompletteras med andra analyser. Bland annat är uppgifter om verkliga gasflöden inte tillräckligt noggranna för de undersökta anläggningarna, så även om man har noggranna mätningar av föroreningshalterna så är det svårt att göra en noggrann balans utan bättre indata i övrigt. 2. Mätning av föroreningshalten i atmosfären runt en gasanläggning med tekniker enligt nedanstående beskrivning har undersökts. Tekniken är en relativt dyr metod som endast kan användas vid stickprov eller återkommande kontroller av större anläggningar med diffusa utsläpp. Exempelvis utnyttjas denna typ av metoder för återkommande kontroll av raffinaderianläggningar i Göteborgsregionen. Även deponier har undersökts med denna typ av mätningar. Resultatet kan ge underlag för beräkning av utsläppt volym men lämpar sig bäst för trendanalyser det vill säga vid undersökningar av om utsläppen ökar eller minskar. 3. Systematisk läcksökning av anläggningen med olika slag av bärbar utrustning. Metoden ger i första hand en kvalitativ bedömning av anläggningen men den stora fördelen är att man snabbt kan koppla detekterade utsläpp till åtgärder för att minska eventuella läckage. Metoden som trots sin enkelhet är den mest använda inom petrokemisk processindustri bör även kunna nyttjas mer vid biogasanläggningar. Det finns många olika typer av bärbara instrument med varierande mätprincip och noggrannhet som kan användas för detta syfte. 4. Uttag av gasprov som analyseras på lab. Om man närmare vill undersöka vilka ämnen som finns närvarande i en viss punkt, och inte har tillgång till lämplig mätutrustning, kan med fördel ett prov tas ut, t.ex. i en påse, som sedan analyseras på lab med t.ex. gaskromatograf. 5. Kontinuerlig mätning av utsläpp i väl definierade avgasflöden kan användas för att upptäcka och förhindra onödiga utsläpp. Genom driftoptimering och justering av driftparametrar kan utsläppen minimeras. 6. Beräkning av utsläppen från en anläggning utgående från komponentdata och med förutsättningen att driften är normal. Metoden ger på ett relativt enkelt sätt en uppfattning om hur stora utsläppen borde vara och var de största källorna finns. Svårigheten är att ha en relevant komponentkännedom. Vi har trots svårigheten gjort några försök att uppskatta utsläppens storlek med denna metod. Det finns även modeller där metanpotentialen i det inkommande biomaterialet beräknas. När metaninnehållet i rågasen är känt upplyser en balansräkning om metanpotentialen som finns kvar för att kunna ombildas i efterföljande processer som jordförbättring, deponi och så vidare.

21 4.3 Mätning av emissioner i omgivningsluften Det finns ett antal mätmetoder som utnyttjas för att analysera omgivningsluften kring en anläggning (se punkt 2 i kapitel 4.2 ovan). Studier av hur halter av specifika ämnen förändras ger en upplysning om emissionens storlek från ett visst område. Ofta krävs sofistikerade modeller, som tar hänsyn till väderförhållanden, utsläpp från andra källor, mm. Nedan följer exempel på olika tekniker. 4.3.1 DOAS (Differential Optical Absorption Spectroscopy) Exempel på sådan teknik är DOAS (Differential Optical Absorption Spectroscopy) som är en väl beprövad metod för mätning av luftföroreningar. Tekniken grundar sig på att luftföroreningars molekyler absorberar ljus av olika våglängder. Eftersom varje molekyl har unika egenskaper i absorptionsspektrumet, är det möjligt att identifiera och bestämma koncentrationen av flera olika gaser samtidigt. För genomlysningen använda en ljuskälla som kan vara en stark lampa av typ xenon. Ljuset fångas upp av en mottagare och leds genom en optisk fiber till analysatorn bestående av en spektrometer, en dator och tillhörande styrelektronik. Spektrometern delar ljuset i smala våglängdsområden med hjälp av ett optiskt gitter. Med DOAS kan olika gaskoncentrationer beräknas med stor noggrannhet, och används ofta i in-situ mätningar. Göteborg Stad använder DOAS vid mätningar av luftkvaliteten, se [41], [42], [44] och [53]. Figur 2. DOAS-teknikens mätmetod. 4.3.2 SOF (Solar Occultation Flux) Den så kallade SOF-metoden baseras på FTIR-tekniken (se nedan). Solen används som ljuskälla för infrarött ljus och genom en solföljare riktas solen hela tiden mot mätinstrumentet. En FTIR-spektrometer registrerar spektrum av infallande ljus. Genom att mäta det absorberade solljuset i olika bestämda våglängder kan koncentrationen av bestämda ämnen mellan instrumentet och solen beräknas. Spektroskopin kombineras med vindmätningar som ger flödet av de emitterade ämnena. Hela instrumenteringen

22 monteras på en bil som kan köras igenom en lämpig del av området. Data som genereras kan användas för att beräkna emissionen över ett helt område i stället för i en punkt. Metoden beskrivs i [22], [23], [33] och [42]. SOF metoden har använts för mätningar av föroreningar i luft kring raffinaderier och även för mätning av föroreningshalter från vulkanisk atmosfär kring Etna, [22] och [42]. För metanmätning har den använts på prov på deponin på Filbornaanläggningen i Helsingborg [22]. Figur 3. SOF-metoden med solen som ljuskälla. 4.3.3 Spårgasmetoden TCT (Time Correlation Tracer) Här kombineras FTIR spektroskopin med en spårgas av känt flöde som släpps ut på bestämda platser i området. Man antar att spårgasen sprider sig i luften på samma sätt som det ämne man ämnar mäta. Mätningen av ämnet och spårgasen utförs under olika väderförhållanden. På så vis skapas en databas, och ur förhållandet av koncentrationen mellan emission och spårgas kan emissionen beräknas, se [22], [24] och [42]. Metoden har använts för metanmätning vid flera deponier. Spårgasmetoden används i kombination med provtagning. Proven kan analyseras med olika tekniker som t ex gaskromatografi (GC). Den mäter då emissioner punktvis, vilket gör att provtagningsställena måste väljas med omsorg. För att få en heltäckande bild av emissionerna måste ett stort antal mätningar utföras. 4.4 Läcksökningsinstrument De mätmetoder som är beskrivna i kapitel 4.3 ovan ger en uppskattning av den totala emissionen från en anläggning, och ibland även en antydan om de största emissionskällorna. Läcksökning kring dessa platser kan bekräfta var emissionerna inträffar och även ge information om hur emissionen kan minskas (se punkt 3 i kapitel

23 4.2 ovan). Oftast kan de dock inte användas för en exakt kvantifiering, utan utgör istället ett värdefullt komplement till andra mätningar. Det finns ett antal läcksökningsmetoder, och de används frekvent vid bland annat täthetsprovningar. Traditionell läcksökning har i första hand haft som syfte att upptäcka större läckage som kan medföra risker för arbetsmiljö eller personskada. Detektionsgränserna är därför oftast anpassade för detta syfte. Läcksökning för att minska miljöskadliga emissioner ställer nya krav på noggrannhet som traditionella läcksökningsinstrument kan ha svårt att leva upp till. Nedan presenteras några olika typer av läcksökare: 4.4.1 Läcksökare av typen halvledare Halvledarsensorer kan användas till över 150 olika gaser. Sensorn kan skilja sig åt både i uppbyggnad och kvalitet, beroende på leverantör och vilken gas som mäts. Sensorn består av en eller en blandning av metalloxider på en glaskropp eller ett bleck. Ett värmeelement används för att hetta upp sensorn till en specifik temperatur, eftersom gasernas känslighet är temperaturberoende och olika från gas till gas. När sensorn utsätts för gas medverkar metalloxiden till att gasen joniseras, vilket innebär att elektroner kommer i rörelse. Två olika elektroder är inbäddade i metalloxiden för att mäta en konduktivitetsförändring. Konduktivitetsförändringen uppstår när gas når sensorn och mäts som en spänningssignal, ju mer gas desto större signal ger sensorn, se [46]. Figur 4. Läcksökare av halvledartyp. Figur 5. Sensor för halvledare. 4.4.2 Läcksökare av typen katalytisk förbränning Katalytiska sensorer används för att detektera brännbara gaser, såsom t.ex. metan, propan eller andra kolväten. Det är ett bärbart, kommersiellt tillgängligt instrument vars mätmetod utvecklades på 1950-talet. Den elektriska grundfunktionen är en så kallad Wheatstone-brygga, som när instrumentet är nollkalibrerat är i balans. När en blandning av brännbar gas och luft kommer i kontakt med mätsensorn, som består av en uppvärmd spiraltråd, oxiderar gasen på den heta tråden och värmer upp denna ytterligare. Genom den förhöjda temperaturen ökar motståndet i spiralen. Ändringen av motstånd påverkar strömmen genom bryggan och denna strömändring är ett mått på gas/luftblandningens koncentration, som visas på en display, se figur 6 och [39] [46].

24 Figur 6. Sensor för katalytisk förbränning. 4.4.3 Laser Pointer Instrumentet Laser Pointer är ett portabelt läcksökningsinstrument, som är baserat på laserdiodtekniken och har utvecklats av ett internationellt konsortium där bland andra universitetet i Glasgow, Siemens, universitetet i Gävle och Italgas deltog, se figur 7. Även SGC var med under utvecklingen av Laser Pointern och har nu tillgång till en av de tre prototyperna som är framtagna. Instrumentet finns alltså idag endast som prototyp, men fältproven visar på egenskaper som gör det mycket lämplig att använda som komplement till t.ex. konventionella läcksökare och stationär utrustning för mätning av metanemissioner. Den är utvecklad specifikt för mätning av metan och är ett instrument som är lätt att använda. En stor fördel med Laser Pointern är att man kan göra mätningar på avstånd upp till 30 meter. Det betyder att man kan skanna av ett större område efter läckage och därefter söka sig närmare utsläppspunkten. Laser Pointern kan även uppmäta metanhalten genom en glasruta vilket är användbart eftersom man då inte först måste öppna en dörr för att ta sig in i ett utrymme. På så sätt undviker man att vädra ut rummet innan mätning eller kan konstatera eventuell explosiv halt utan att behöva gå in i utrymmet med åtföljande risk. Metoden beskrivs i [28], [51] och [52]. Figur 7. Laser Pointer PID Siemens Vogue.

25 4.5 Gasanalyser Genom provtagning kan luften i och kring en anläggning analyseras i ett laboratorium (punkt 4 i kapitel 4.2). För att göra detta behöver gasprover tas från de aktuella mätpunkterna. Dessa prover kan tas ut i påsar, vilka under ett kort tillfälle fylls med gas och således ger en ögonblicksbild. Proverna kan också tas ut i så kallade statiska eller dynamiska kammare, vilka framförallt används vid mätningar utomhus under längre perioder, och ger således ett medelvärde under en längre tid. För analysen av proverna finns ett antal olika tekniker tillgängliga, såsom: GC (gaskromatografi) IR (Infraröd fotoakustik) FTIR (Fourier Transfer Infra Red) spektroskopi FID (flamjonisationsdetektor) TDLAS (Tuneable Diode Absorption Spectroscopy) MS (Massspektroskopi) Dessa beskrivs i kapitel 4.6 nedan. Laboratorieanalyserna är noggranna och pålitliga, och har låg detekteringsgräns. Svårigheten här ligger i att ta representativa prover. Uppenbarligen blir det fråga om punktmätningar, så för att få en rättvisande bild krävs många prover från olika delar av anläggningen, under olika väderförhållanden och under lång tid. Proverna som tas utomhus påverkas av väderleken, framförallt temperaturen. Volymen inom kammaren kanske inte är jämnt blandad. Proverna kan också påverkas eller reagera under transporten till laboratoriet. 4.5.1 Olika typer av provtagning Då man vill göra en mätning i ett specifikt flöde, t.ex. ventilationsflöde, och inte har tillgång till ett analysinstrument på plats, kan ett gasprov tas ut i en påse och transporteras till ett lab. Detta är ett enkelt sätt att mäta specifika emissioner. Provinsamling i kammare är också en mycket väl etablerad och enkel metod, som passar för kontinuerlig långtidsmätning. Om kammaren görs automatisk är metoden inte heller arbetskrävande. De två typerna av kammare, statisk och dynamisk fungerar enligt följande: Vid provtagning i statisk kammare förses kammaren med ett ämne som absorberar den gas man vill mäta, så att dess koncentration ökar och lättare kan mätas. Kammaren placeras i fält under en tid och sänds sedan till analys. En statisk kammare ger information om hur mycket av ämnet som den kommit i kontakt med under mätperioden men eftersom flödet av gas inte är känt kan koncentrationen inte beräknas.

26 Dynamiska kammare är öppna och luften pumpas, med en vald hastighet och därmed känt flöde, igenom dem så att väderförhållanden såsom vindhastighet efterliknas. Ändringen i gaskoncentationen mäts före och efter kammaren på plats. Metoden kräver precisionsinstrument då skillnaderna i koncentration är små. Problemen med risk för förvrängning av prover på grund av transport försvinner. 4.6 Analystekniker Vid kontinuerliga mätningar i ett specifikt flöde (jämför punkt 5 i kapitel 4.2) kan ett antal noggranna analystekniker tillämpas. Dessa tekniker, som presenteras nedan, kan också användas vid specifika mätningar i flöden och på ställen där man misstänker läckage. Det är dock stationära instrument som kräver strömförsörjning och en torr plats inomhus att stå på. Följande analystekniker används även av laboratorier för analys av gasprover, se kapitel 4.5 ovan. 4.6.1 Gaskromatografi (GC) Principen baseras på registrering av gasernas upplösningsspektrum, som är karakteristiskt för varje ämne. Komponenterna i gasblandningen separeras och identifieras. Med hjälp av en detektor bestäms mängden gas. Beroende på vilken gas man vill mäta är de vanligast förekommande detektorerna: TCD (Thermal Conductivity Detector) mäter CO 2 och i speciella fall CH 4. FID (Flame Ionisation Detector) känslig för kolväten, se 4.6.5. ECD (Electron Capture Detector) används för N 2 O. Normalt används stationära installationer på laboratorium men det finns även portabla gaskromatografer som används i fält. Mätgränsen för metan kan vara under 200 ppb. 4.6.2 Infraröd fotoakustisk spektrometer (IR) Provet som är i en sluten behållare bestrålas av infrarött ljus av en våglängd specifikt avpassad att absorberas av gasen som skall mätas. Vid absorptionen ökas provets tryck och temperatur, proportionellt mot mängden av den sökta gasen vilken alltså kan bestämmas. IR-analysatorn kan mäta många olika sorters gaser, t ex SO 2, NH 3, N 2 O och kolväten. Dess känslighet för metan är halter ner till 100 ppb, se [47]. Instrumentet är portabelt och mäter i fält. Det är dock tämligen kostsamt, uppemot 250 000 kronor.

27 4.6.3 Fourier transformerad infraröd absorption spektroskopi (FTIR) Här utnyttjas molekylernas individuella förmåga att absorbera en viss våglängd. Den infraröda signalen registreras som ett så kallat interferrogram, som genom en komplicerad fouriertransformation översätts till ett vågtalsspektrum, som är unikt för varje gas. FTIR har hög känslighet och kan därför med fördel användas för mikrometeorologiska tekniker. Med hjälp av FTIR kan de flesta gaser analyseras. Instrumentet är portabelt, men känsligt för väder och vind, [24] [26] och [31]. Priset för instrumentet är dock högt, omkring 500 000 kronor. Figur 8. Interferrometerns funktion i ett FTIR-instrument. 4.6.4 Tuneable Diode Absorption Spectroscopy (TDLAS) En laserstråle, som kan ställas in efter ett ämnes specifika emissionsvåglängd, sänds genom ett gasprov, varvid karakteristiska absorptionslinjer uppstår. Gaskoncentrationen beräknas av signalens intensitet enligt Beers lag. Instrumentet är mycket känsligt för även små mängder metan på ppb nivå. Det är bärbart och användbart för mikrometeorologiska metoder. Det är dock ett relativt dyrt instrument att införskaffa. 4.6.5 Flamjonisation (FID) Provgasen leds genom en vätgaslåga varvid kolföreningarna i gasen sönderdelas och bildar joner. Mängden joner registreras som en ström mellan ett elektrodpar. För mättade kolväten är signalen i princip proportionell mot antalet organiskt bundna kolatomer i provgasen. Instrumentet mäter alltså totala mängden organiskt bundet kol, inte de olika fraktionerna separat. Metoden är användbar ner till ungefär 0,05 ppm. Ett instrument kostar omkring 100 000 kronor. Tekniken är CEN standard för mätning av emissioner från förbränningsanläggningar, se [48] och [50].

28 Figur 9. Logger till FID-instrument. Figur 10. FID-instrument. 4.6.6 Masspektroskopi (MS) I en masspektrometer beskjuts molekyler med en kraftig elektronstråle varvid en eller flera elektroner avlägsnas från molekylerna och molekyljoner (katjonradikaler) skapas. Jonerna har samma massa som ursprungsmolekylerna, eftersom elektronens massa kan försummas. Härvid överförs energi från elektronstrålen till molekyljonen, som därför dissocierar till mindre fragment som antingen är joner med positiv laddning eller radikaler. Masspektrometern mäter de olika fragmentens massa/laddning och detta fragmentmönster ger upphov till ett spektrum som är karakteristisk för molekylen. Metoden kan identifiera komplicerade molekyler bättre än en gaskromatograf. Det finns kontinuerliga masspektrometrar som kan detektera metan ned till ppt området. Dessa är dock mycket dyra och kostar cirka 1,5 miljoner kronor. Metoden har testats i ett Vattenfallprojekt. 4.7 Val av mätmetoder och instrument för denna studie För att få ut så mycket som möjligt av både mätmetodernas/instrumentens användbarhet och anläggningarnas status (mätresultat), har vi valt att utföra mätningarna med ett antal olika mätmetoder. Detta är också en förutsättning för att senare välja rätt mätmetod för långsiktig kontroll av emissionerna. Instrumenten väljs så att största möjliga antal ämnen kan detekteras. Förutom de faktiska resultaten som mätningarna ger är avsikten att jämföra instrument som har liknande tillämpningsområden samt att undersöka vilka användningsområden som är fördelaktigast för respektive instrument. Målet är att testa både bärbara instrument för återkommande läcksökning, och stationära instrument med lägre detektionsgräns, för specifika eller kontinuerliga mätningar. För den här studien har följande metoder och instrument valts:

29 Analys med FID, ägd av SwedPower. FID:en är ett robust instrument som ger en mycket stabil och tillförlitlig signal med hög repeterbarhet. Instrumentet detekterar koncentrationen av totalkolväten (halten av alla kolväten) genom att gas sugs från mätpunkten genom ett rör till instrumentet. Om man kan anta att kolväteemissionerna i huvudsak består av metan, kan mätvärdet översättas till metanekvivalenter. Instrumentet detekterar totalkolväte från endast 0,05 ppm upp till ungefär 20 % metanekvivalenter, vilket innebär att alla betydande läckage kan detekteras. Eftersom instrumentet mäter totalkolväte, är det lämpligast för mätning på ställen där total mängd kolväte i stort sett motsvarar total mängd metan, vilket antas vara fallet på uppgraderingsanläggningar. På rötgasanläggningar däremot förväntas ett stort antal ämnen finnas och metan är kanske inte alltid det dominerande kolvätet. FID-instrumentet är ett relativt stort och tungt instrument avsett för stationära mätningar. Instrumentet kräver elförsörjning, kalibrergas, vätgasförsörjning och måste stabiliseras före mätning, det vill säga har uppstartstid. Analys med FTIR genom företaget Flux Sense. FTIR-instrumentet detekterar en rad olika ämnen så som metan, koldioxid, koloxid, lustgas, alkoholer, organiska syror och kolväten med hög noggrannhet. Mätområdet varierar för respektive ämne men ligger från ungefär 10 ppb upp till procentområdet. På liknande sätt som vid mätning med FID sugs gasprover till mätinstrumentet via en slang och analyseras. Instrumentet har använts parallellt med FID dels för att kunna jämföra uppmätta metanhalter och dels för att detektera andra emissioner. Instrumentet bör vara bäst lämpat för mätningar på biogasanläggningar eftersom det där finns ett stort antal olika ämnen. FTIRinstrumentet är liksom FID:en ett stationärt instrument som behöver elförsörjning. Mätning med läcksökare (RIKEN NP-237 H), ägd av SwedPower. Läcksökaren används för att upptäcka diffusa läckage och är ett konventionellt instrument som används vid inspektion av anläggningar. Instrumentet mäter kolväten omräknat till metanekvivalenter med ett mätområde från ungefär 100 ppm upp till 100 %. Det här är det enda av de valda instrumenten som kan mäta metanhalter över 20 %. Det är ett bärbart instrument som lämpar sig mycket bra för läcksökning på både biogas- och uppgraderingsanläggningar. Det är enkelt att använda och att upptäcka läckage med överallt där man kommer åt att söka med munstycket. Mätning med Laser Pointer, lånad av SGC. Laser Pointern är ett nyutvecklat instrument (ännu på prototypstadiet) som används för läcksökning genom att metankoncentrationen mäts i laserstrålens väg genom luften. Den uppmätta halten som erhålls i ppmm (ppm meter) divideras därefter med avståndet i meter varvid mätsträckans genomsnittliga metanhalt fås i ppm. Genom att rikta laserstrålen mot olika punkter kan läckor detekteras på ett avstånd på 30 meter. En fördel jämfört med konventionella läcksökare är att man inte måste gå fram till punkten där man vill läcksöka, man kan istället skanna av ett helt område. Laser Pointern har ett mätområde mellan 10 och 3000 ppm, detektionsgränsen är alltså lägre än med vanliga läcksökare. Laser Pointern är ett bärbart instrument som är enkelt att använda och som lämpar sig för såväl biogas- som uppgraderingsanläggningar. Om man har en