Utvärdering av förbehandlingsprocessen på biogasanläggningen vid Kungsängens gård i Uppsala

Vattenförsörjnings- och Avloppsteknik Institutionen för Kemiteknik Lunds Universitet Water and Environmental Engineering Department of Chemical Engineering Lund University, Sweden Utvärdering av förbehandlingsprocessen på biogasanläggningen vid Kungsängens gård i Uppsala Evaluation of the pre-treatment process at the biogas plant at Kungsängens gård in Uppsala Examensarbete nummer: 2011-07 av Linn Malmquist Vattenförsörjnings- och Avloppsteknik Institutionen för kemiteknik Lunds Universitet December 2011 Handledare: Doktorand Anna Bernstad Biträdande handledare: Fredrik Christensson, WSP Examinator: Professor Jes la Cour Jansen Bild på framsida: Rejekmaterial, flaskor till utrötningsförsök, råslurrymaterial. Foto av Linn Malmquist Postadress Besöksadress Telefon Box 124 Getingevägen 60 +46 46-222 82 85 221 00 Lund, Sweden +46 46-222 00 00 Webadress Fax www.vateknik.lth.se +46 46-222 45 26

ii

Förord Denna rapport är ett resultat av mitt examensarbete som jag utfört våren och sommaren 2011. Arbetet avslutar mina studier på civilingenjörsprogrammet i ekosystemteknik på Lunds Tekniska Högskola. Examensarbetet har utförts på Vattenförsörjnings- och Avloppsteknik, Institutionen för Kemiteknik, LTH, i samarbete med WSP Samhällsbyggnad. Ett stort tack till min handledare Anna Bernstad på VA-teknik och till biträdande handledare Fredrik Christensson på WSP, för att jag fick möjligheten att genomföra detta examensarbete, och för att ni varit stöttande, öppna och delat med er av er kunskap under arbetets gång. Tack också till examinator Jes la Cour Jansen. Tack också till Gunnar Hagsköld på Uppsala Vatten för att jag fick besöka er biogasanläggning och för all övrig hjälp jag har fått från dig, och till Peter Malmros för de data jag fått av dig. Jag vill även tacka Gertrud Persson för all hjälp i, och utanför, laboratoriet på VA-teknik. Tack till Åsa Davidsson på VA-teknik för att du har bidragit med din stora kunskap om biogasprocessen. Utan er hade arbetet inte varit möjligt. Tack till WSP i Helsingborg för att jag har fått möjlighet att sitta där emellanåt och för att era medarbetare varit trevliga och tillmötesgående. Linn Malmquist Lund, december 2011 iii

iv

Sammanfattning I Sverige är det sedan 2005 förbjudet att deponera organiskt avfall. Biologisk behandling, däribland rötning, är en alternativ behandlingsmetod. Vid rötning utvinns biogas som kan användas som fordonsbränsle eller till produktion av el och värme. Rötresten kan användas som biogödsel och näringsämnena i avfallet kan på så sätt tas tillvara. Innan avfallet kan rötas måste det förbehandlas, av olika skäl. I detta examensarbete har förbehandlingen vid Uppsala Vattens biogasanläggning vid Kungsängens gård utvärderats. Förbehandlingen består där bland annat av en dispergeringsmaskin, som finfördelar avfallet. Förbehandlingssteget dispergering har tillsammans med i processen efterföljande silgaller utvärderats med avseende på några parametrar i ingående (råslurry) och utgående (slurry och processrejekt) strömmar. Resultaten har sedan jämförts med två liknande studier av förbehandlingstekniken skruvpress, som används på NSR i Helsingborg och SYSAV i Malmö. Analysen av partikelstorlek i de olika fraktionerna visade att dispergeringen finfördelade materialet och att silgallret avskilde materialet med större partikelstorlek till processrejektet. Det finns indikationer på att med skruvpress fås en slurry med lägre partikelstorlek än i slurryn från dispergering. Utifrån skruvpressens uppbyggnad borde den också ge en säkrare avskiljning av material med liten partikelstorlek till slurryn, eftersom material med en partikelstorlek större än hålstorleken i skruvpressens inre cylinder inte släpps genom. Metanpotentialen i råslurry, slurry och processrejekt har uppmätts till 563, 630 och 409 Nm 3 CH 4 /ton VS. Det visar att förbehandlingen ökar metanpotentialen i avfallet, men att mycket potentiellt rötbart material ändå avskiljs till rejektet i silgallret. Metanpotentialen i råslurryn är 89 % av den i slurryn. Jämförelsen med skruvpress visar att motsvarande siffra på NSR är 94 %. Massbalansen över förbehandlingen visade att av totalt utgående mängd torrsubstans fördelas 88 % till slurryn och 12 % till de två rejektfraktionerna från förbehandlingen. Av totalt utgående organiskt material fördelas 86 % till slurryn och 14 % till rejekten. På SYSAV och NSR fördelas cirka 63 % av både torrsubstans och organiskt material till slurryn, och resterande 37 % till rejektet. Trots att mer organiskt material separeras till slurryn med dispergering och silgaller än med skruvpress finns indikationer om att den rötbara fraktionen av det organiska materialet effektivare separeras till slurryn med skruvpressen än med dispergering och silgaller. Om alla strömmar ut från förbehandlingen går till rötning kan potentiellt 10,2 GWh/år utvinnas. Förbehandlingen kräver 0,97 GWh el/år vilket är 9,5 % av den energi som potentiellt kan fås från rötning om alla de tre utgående fraktionerna rötas. Förbränns istället rejektfraktionerna medan slurryn rötas kan potentiellt 11,6 GWh/år utvinnas. Energibalansen över förbehandlingen visade att förbehandlingsprocesserna med skruvpress använder mindre elenergi än i den med dispergering. Det ger ett högre nettoenergiutbyte i anläggningarna med skruvpress, sett till energi in och energi ut. Den potentiella energi som årligen kan utvinnas från de utgående fraktionerna, per ton till respektive anläggning inkommande avfall, ligger lika för de olika förbehandlingsteknikerna. v

Det är svårt att säga vilken förbehandlingsteknik som är den bästa av skruvpressteknik och dispergeringsteknik, de är olika bra i olika avseenden. Svårigheterna att avgöra vilken som är den mest optimala förbehandlingstekniken av de två beror delvis på att ingående material är olika, då avfallet från hushåll till anläggningen i Uppsala kommer i plastpåsar. En förbättringsmöjlighet på anläggningen i Uppsala skulle just kunna vara att undersöka möjligheterna för att samla in avfallet i papperspåsar istället för plastpåsar. Det skulle troligen innebära en lägre energiförbrukning i förbehandlingen, mindre förluster av rötbart material och en renare rötrest. Insamling av matavfall i papperspåsar tros också öka chansen för en lyckad eventuell torrötning av rejekten från förbehandlingsprocessen. vi

Summary Since 2005 there is a ban in Sweden regarding the use of landfill as a method of treating organic waste. Biological treatment, e.g. anaerobic digestion, is an alternative method of treatment for organic (more correctly, biological) wastes. From anaerobic digestion, biogas can be produced. Biogas can be used as a fuel for vehicles or for production of electricity and heat. The digestion sludge can be used as biological fertilizer, which means a recycling of the nutrients in the biological waste. Prior to the anaerobic digestion the waste must go through some sort of pre-treatment. In this master thesis the pre-treatment process at the biogas plant at Kungsängens gård in Uppsala, owned by Uppsala Vatten, has been evaluated. Among other steps, the pre-treatment consists of a dispersion machine. The machine disperses the incoming waste into a slurry with small particle size. The pretreatment steps of the dispersion machine and the subsequent separation step sieve grid have been evaluated regarding some chosen parameters in the incoming (raw slurry) and outgoing (slurry and process reject) flows. The results have then been compared to the results from two similar studies of the pre-treatment method of screw press, used at NSR in Helsingborg and SYSAV in Malmö. The determination of the particle size in the different fractions showed that the dispersion decreased the particle size and that the sieve grid separated material with larger particle size to the process reject. There are indications of that when using a screw press, the slurry has a lower particle size than when using a dispersion machine. Also seeing to the construction of the screw press, it ought to give a safer separation of material with low particle size to the slurry, since the material with a particle size larger than of the holes in the inner cylinder is not let through. The methane potential in the raw slurry, slurry and process reject have been determined to 563, 630 and 409 Nm 3 CH 4 /ton VS. This shows that the pre-treatment increases the methane potential in the waste, but that a lot of the digestible material however is separated to the process reject. The methane potential in the raw slurry is 89 % of the methane potential in the slurry. The corresponding number at NSR is 94 %, according to the comparison. The mass balance of the pre-treatment process showed that of the total outgoing dry matter, 88 % is distributed to the slurry and 12 % to the two reject fractions from the pre-treatment process. Of the total outgoing organic material, 86 % is distributed to the slurry and 14 % to the rejects. At SYSAV and NSR, about 63 % of both the dry matter and organic material is distributed to the slurry, and 37 % to the reject. Despite the fact that more organic material is separated to the slurry when using dispersion technology than when using screw press, there are indications that the digestible part of the organic material is separated more efficiently to the slurry with the screw press than with dispersion and sieve grid. If all fractions going out from the pre-treatment process are treated with anaerobic digestion, potentially 10.2 GWh/year could be produced. The pre-treatment requires 0.97 GWh/year, which is 9.5 % of the energy that potentially can be produced if all outgoing fractions are treated with anaerobic digestion. If the reject fractions are incinerated and the slurry treated with anaerobic digestion, potentially 11.6 GWh/year can be produced. The energy balances of the pre-treatment vii

showed that the processes using screw press use a lesser amount of electricity than the process with dispersion. This gives a higher net energy exchange in the processes with screw press. The potential energy that annually can be produced from the outgoing fractions, per ton incoming waste, is at the same level for the two pre-treatment techniques. It is hard to say which one of the pre-treatment methods screw press and dispersion is the best. They are both good in different ways. The difficulties in deciding which pre-treatment technique is the best of dispersion and screw press, are partly due to the fact that the incoming material is different, as the organic fraction of the household waste is collected in plastic bags in Uppsala. A possible improvement to be made regarding the Uppsala plant could be to review the possibility of collecting the waste in paper bags instead. This would probably mean a smaller use of electricity in the pre-treatment process, smaller losses of digestible material and cleaner digestion sludge. Collection of the waste in paper bags may also increase the chances of a successful, potential dry anaerobic digestion of the rejects from the pre-treatment process. viii

Definitioner Biogas Gas bestående huvudsakligen av metan (ca 65 %) och koldioxid (ca 35 %), men även mindre mängder kväve, svavelväte och ammoniak Biologisk behandling Biologiskt avfall Dispergering Förbehandling När hummus, näring och/eller energi återvinns ur biologiskt avfall genom aerob eller anaerob behandling Den del av det organiska avfallet som på begränsad tid kan brytas ner av biologiska processer, t ex mat- och trädgårdsavfall (bioavfall) Förbehandlingsteknik med syfte att sönderdela substratet till en liten partikelstorlek, genom att substratet går in i maskinen som består av roterande skivor med tänder som finfördelar materialet Behandling av ett substrat innan detta rötas i en rötkammare Förpackat matavfall Här; matavfall som kommer förpackat i påsar, samt i förpackningar från livsmedelsbutiker och liknande Hygienisering Matavfall Metanpotential Metanutbyte Organiskt avfall Rejekt Råslurry Slurry Skruvpress Materialet värms upp innan rötning för att avdöda eventuellt smittsamma bakterier, vanligast 70 C under 1 h Livsmedelsavfall från hushåll, restauranger, storkök, butiker och livsmedelsindustrin som inte gått till konsumtion Den maximala mängden metan som kan bildas ur ett material, det vill säga den mängd metan som bildas då allt nedbrytbart material är nedbrutet Producerad mängd metan per inmatad mängd organiskt material Avfall som innehåller organiskt kol, t ex biologiskt avfall och plastavfall Fraktion som avskiljs i förbehandlingsprocessen då detta material inte är önskvärt i biogasprocessen I denna fallstudie: fraktionen till dispergeringsmaskinen i förbehandlingsprocessen, samt fraktionen till skruvpress Fraktionen från förbehandlingen till rötkammare Förbehandlingsteknik med syfte att separera material med liten partikelstorlek från material med större partikelstorlek, genom att substratet skruvas in i en cylinder med hål (med önskvärd hålstorlek) på mantelytan och ix

material med partikelstorlek mindre än hålen pressas ut genom dessa, och material med större partikelstorlek fortsätter rakt fram genom cylindern Substrat SS TS VS VSS Här; det material som mikroorganismerna i biogasprocessen använder som tillväxtkälla och -medium, till exempel matavfall eller slam Suspended solids, anger hur mycket suspenderat material (partiklar) det finns i ett vatten Total solids, torrsubstans, anger hur mycket föreningar det finns kvar i substratet när vatteninnehållet indunstats vid 105 C Volatile solids, på svenska glödförlust, anger halten organiskt material i substratet, det vill säga torrsubstans (TS) minus askan som finns kvar efter förbränning av substratet vid 550 C under 1 h Volatile suspended solids, anger hur mycket av det i ett vatten suspenderade materialet som är organiskt x

Innehållsförteckning Sammanfattning...v Summary...vii Definitioner...ix Innehållsförteckning...xi 1 Inledning...1 1.1 Bakgrund...1 1.2 Mål...2 1.3 Syfte...2 1.4 Frågeställningar...2 1.5 Metod...2 1.6 Avgränsningar...3 1.7 Rapportens upplägg...3 2 Rötning...5 2.1 Matavfall till rötning...5 2.1.1 Sortering...5 2.1.2 Insamling...6 2.1.3 Bestämning av metanpotential...6 2.2 Rötningsprocessen...6 2.3 Rötningsteknik...7 2.3.1 Våt- eller torrötning...7 2.3.2 Satsvis eller kontinuerlig process...8 2.3.3 En- eller tvåstegsprocess...8 2.3.4 Temperatur...8 2.3.5 Uppstart...9 2.3.6 Omrörning...9 2.4 Processparametrar...9 2.4.1 Kol/kväve-kvot...9 2.4.2 ph...10 2.4.3 Alkalinitet...10 2.4.4 VFA...10 xi

2.4.5 TS och VS...10 2.5 Rötningsprodukter...10 2.5.1 Biogas...10 2.5.2 Rötrest...11 2.6 Miljöpåverkan...12 3 Förbehandling av matavfall...13 3.1 Behovet av förbehandling...13 3.2 Förbehandlingsteknik...13 3.2.1 Sönderdelning...13 3.2.2 Separering...14 3.2.3 Hygienisering...15 3.2.4 Förbehandling för ökad metanpotential...15 3.3 Effekter av förbehandling...15 3.3.1 Effekt av förbehandling för ökad metanpotential...16 3.4 Förbehandling i Norge...17 3.4.1 Mjøsanlegget, Lillehammer...17 3.4.2 Ecopro, Verdal...17 3.4.3 Lindum Ressurs og Gjenvinning, Drammen...18 3.4.4 IATA IKS, Treungen/Telemark...18 3.4.5 HRA, Jevnaker...18 4 Fallstudie: Förbehandling på biogasanläggningen vid Kungsängens gård i Uppsala...19 4.1 Matavfall till anläggningen...19 4.2 Anläggningsbeskrivning...19 4.3 Metod...22 4.3.1 Materialanalys...23 4.3.2 Utrötningsförsök...23 4.3.3 Massbalans...24 4.3.4 Energibalans...25 4.4 Resultat och analys...25 4.4.1 Materialanalys...25 4.4.2 Utrötningsförsök...29 4.4.3 Massbalans...32 xii

4.4.4 Energibalans...35 5 Diskussion...41 5.1 Materialanalys...42 5.1.1 Förbehandlingen på biogasanläggningen vid Kungsängens gård...42 5.1.2 Jämförelse med skruvpress...43 5.2 Utrötningsförsök...44 5.2.1 Förbehandlingen på biogasanläggningen vid Kungsängens gård...44 5.2.2 Jämförelse med skruvpress...45 5.3 Massbalans...46 5.3.1 Förbehandlingen på biogasanläggningen vid Kungsängens gård...46 5.3.2 Jämförelse med skruvpress...47 5.4 Energibalans...48 5.4.1 Förbehandlingen på biogasanläggningen vid Kungsängens gård...48 5.4.2 Jämförelse med skruvpress...49 5.5 Sammanfattande diskussion av jämförelsen mellan dispergerings- och skruvpressteknik...51 5.6 Förbättringsmöjligheter i förbehandlingen på biogasanläggningen vid Kungsängens gård...52 6 Slutsatser...55 7 Fortsatta studier...57 Källförteckning...59 Bilaga 1: Avfallshantering i Sverige...65 Bilaga 2: Massbalans...69 Bilaga 3: Utrötningsförsök...79 Bilaga 4: Energibalans...83 xiii

xiv

1 Inledning 1.1 Bakgrund Enligt förordning (2001:512) om deponering av avfall är det från år 2005 förbjudet att använda deponering som behandlingsmetod för organiskt avfall. Deponiförbudet bygger dels på faktumet att biologiskt avfall bryts ned när det läggs på deponi. Om nedbrytningsprocessen sker under anaeroba förhållanden bildas den starka växthusgasen metan som, om den inte samlas upp, släpps ut i atmosfären där den bidrar till den globala uppvärmningen. Förbränning av organiskt avfall är ett alternativ men då organiskt avfall ofta har en hög vattenhalt är detta inte heller optimalt. Vid förbränning tillvaratas inte heller de näringsämnen som finns i biologiskt avfall. En alternativ metod är rötning av avfallet där energi i form av biogas samt en rötrest erhålls. Biogasen kan användas till el- och värmeproduktion eller efter uppgradering som fordonsbränsle. Om rötresten håller tillräcklig kvalitet kan denna användas som gödsel och därmed ersätta mineralgödsel eller naturgödsel, båda med miljövinst (Lantz m fl., 2009). En annan behandlingsmetod för organiskt avfall är kompostering där det efter behandling fås en kompost som kan användas som jordförbättrare. Vid kompostering bildas energi i form av värme, och denna tillvaratas vanligtvis inte. I båda metoderna kan alltså näringsämnena i avfallet bevaras men vid rötning tas även den producerade energin om hand. Till följd av deponiförbudet sattes det upp nationellt mål om att 35 % av matavfallet från hushåll, restauranger, storkök och butiker som uppstår inom Sverige skulle sorteras ut och behandlas biologiskt senast år 2010 (Miljömålsportalen, 2010). Detta mål uppfylldes dock inte enligt branschorganisationen Avfall Sverige återvanns 21 % av matavfallet biologiskt år 2009. Förslag på ett nytt delmål har lämnats till regeringen av miljömålsberedningen, där 40 % av matavfallet från hushåll, restauranger, storkök och butiker ska behandlas biologiskt med tillvaratagande av energi och växtnäring till 2015 (Avfall Sverige, 2011). Utsorterat matavfall kräver någon typ av förbehandling innan det kan rötas i en biogasanläggning, av flera anledningar. En är att de påsar, av papper, plast eller bio-plast, som avfallet samlas in i behöver avskiljas. Förbehandling kan också öka metanutbytet från substratet (Bernstad och Jansen, 2010). Det kan som kommun eller annan beslutsfattare vara svårt att avgöra vilken typ av förbehandling man ska välja vid byggandet av en ny anläggning då det är många olika parametrar som behöver beaktas. Vid förbehandling av matavfall genereras en del med lägre TS som går till en biogasanläggning, och en torrare del, ett rejekt. Rejektet går idag oftast till energiåtervinning i form av förbränning alternativt till deponering (Bernstad och Jansen, 2010). Undersökningar har dock visat att det oftast finns kvar en stor del organiskt material i rejektet (Hansen m fl., 2007, Truedsson, 2010, Eriksson och Holmström, 2010), vilket väcker frågor om hur förbehandlingsprocessen påverkar sammansättningen av de utgående strömmarna. 1

1.2 Mål I examensarbetet undersöks en förbehandlingsanläggning i Sverige som använder sig av dispergeringsteknik. Vidare jämförs resultaten från undersökningen med resultaten från två redan utförda examensarbeten där två olika förbehandlingsanläggningar som använder skruvpress undersöktes. Dessutom ingår en litteraturstudie om rötningsprocessen och förbehandlingstekniker. Målet med examensarbetet är att få en jämförande studie mellan två förbehandlingstekniker för att få en kunskap om hur vald förbehandlingsteknik påverkar olika parametrar i in- och utgående avfallsströmmar. 1.3 Syfte Syftet med examensarbetet är att utvärdera en anläggning där dispergeringsteknik används vid förbehandling av matavfall, samt ge en jämförande överblick av dispergerings- och skruvpressteknik som ska kunna vara beslutsfattare till hjälp vid framtida val av förbehandlingsteknik. 1.4 Frågeställningar Frågor om den valda anläggningen: - Hur stor är metanpotentialen i råslurry, slurry och rejekt? Ökar dispergeringen metanpotentialen i avfallet? - Hur stor andel av våtvikt, torrsubstans och organiskt material fördelas till slurry respektive rejekt? - Hur mycket energi kan årligen potentiellt utvinnas från anläggningen? - Hur stor andel av den potentiella energin som kan utvinnas går åt till själva förbehandlingen? - Uppfyller biogödseln kraven för certifiering enligt SPCR 120? - Hur mycket näringsämnen kan årligen erhållas via slurryn? Övriga frågor: Hur fungerar dispergering jämfört med skruvpress, med avseende på: - metanpotential före och efter dispergerings- respektive skruvpressteget? - avskiljning av torrsubstans och organiskt material till slurry och rejekt? - energiutbyte per ton inkommande avfall och energiinsats/energiutbyte? 1.5 Metod Undersökningen av den aktuella förbehandlingsanläggningen består av att i råslurry, slurry och rejekt bestämma metanpotentialen, genom satsvisa utrötningsförsök. I delströmmarna analyseras även innehåll av TS, VS, näringsämnen och tungmetaller samt partikelstorlek. För rejektfraktionen bestäms dessutom värmevärdet. Utifrån angivna mängder görs massbalanser på våtvikts-, TS- och VS-basis, och utifrån dessa även energibalanser. 2

1.6 Avgränsningar Fler än två omgångar med utrötningsförsök på material från den undersökta anläggningen är inte möjligt av praktiska skäl, då anläggningen ligger i Uppsala och examensarbetet utförs i Lund. Inte heller egna mätningar av massflöden i anläggningen är möjligt av samma skäl. Ekonomiska frågor inkluderas inte i studien av tidsmässiga skäl. 1.7 Rapportens upplägg Inledningsvis i rapporten återfinns en teoretisk genomgång av rötning (kapitel 2) och förbehandling av matavfall (kapitel 3), samt en översikt av hur förbehandling av matavfall ser ut i Norge (kapitel 3.4). Efter det kommer fallstudien (kapitel 4) med metod (4.3) och resultat och analys (4.4) från undersökningen av en förbehandlingsanläggning med dispergeringsteknik samt diskussion och jämförelse med skruvpress (kapitel 5). I bilaga 1 återfinns en översikt av avfallshanteringen i Sverige. I övriga bilagor (2-4) ligger beräkningar och tabeller. 3

4

2 Rötning Rötning av biologiskt material innebär att detta bryts ner av mikroorganismer i frånvaro av syre. I Sverige har rötning länge använts som metod för att behandla bland annat slam från avloppsreningsverk, huvudsakligen för att stabilisera slammet så att det blir möjligt att till exempel sprida det som gödsel. Volymreduktion är en annan anledning till att röta avloppsslam (Gillberg m fl., 2003). Totalt fanns 230 rötningsanläggningar i Sverige år 2009, där avloppsreningsverk är den vanligaste typen (Energimyndigheten, 2009). Vilka typer av rötningsanläggningar som finns och hur många de är kan ses i Tabell 2.1. Tabell 2.1: Typer av rötningsanläggningar i Sverige år 2009 (Energimyndigheten, 2009). Antal Avloppsreningsverk 136 Deponi 57 Samrötningsanläggning 21 Gårdsanläggning 12 Industrianläggningar 4 Totalt 230 I en samrötningsanläggning rötas olika typer av substrat såsom slakteriavfall, källsorterat matavfall, avfall från livs- och fodermedelsindustrin och gödsel (Schnürer och Jarvis, 2009). Samrötning av substrat ger ofta ett högre biogasutbyte än rötning av enbart ett av dessa substrat. Detta eftersom förutsättningarna är större att blandade substrat innehåller de element som är nödvändiga för mikroorganismerna, än bara ett substrat (Schnürer och Jarvis, 2009). I en studie av Parawira m fl. (2008) undersöktes rötning av potatisavfall och sockerbetsblad var för sig samt samrötning av dessa. Försöken av dessa substrat visade att samrötning gav 60 % högre biogasutbyte än rötning av enbart ett av substraten. 2.1 Matavfall till rötning År 2009 samlades matavfall in från hushåll i 132 svenska kommuner. Totalt innebar det 617 680 ton avfall som gick till biologisk behandling (Avfall Sverige, 2010), det vill säga till både rötning och kompostering. Av de samrötningsanläggningar där matavfall rötas är det 15 anläggningar som behandlar matavfall från hushåll (Avfall Sverige, 2010). 2.1.1 Sortering Vad som ska sorteras till den organiska fraktionen i hushållen bestäms av respektive kommun. I grunden handlar det om det avfall som uppstår i köket, exempelvis vid matlagning. Mellan kommuner kan det skilja lite åt vad som ska sorteras till den organiska fraktionen men generellt är sorteringsreglerna ganska lika. Det kan dock skilja sig mer åt beroende på om matavfallet ska rötas 5

eller komposteras. Plockanalyser kan utföras av kommunerna eller avfallsbolagen för att se vad som faktiskt sorteras till de olika avfallsfraktionerna. 2.1.2 Insamling Det vanligaste insamlingssättet är att det utsorterade matavfallet slängs i papperspåsar som sedan kastas i en separat insamlingstunna, ofta brun eller grön. Ett annat alternativ är att matavfallet samlas in i plast- eller bioplastpåsar. Olika typer av avfall kan då samlas in i påsar med olika färger som sedan sorteras optiskt på avfallsanläggningen. Det finns också ett insamlingssystem, främst för enfamiljshus, med tunnor som har flera fack, två mindre och två större, där hushållen kan källsortera förpackningar och matavfall (Avfall Sverige, 2010b). 2.1.3 Bestämning av metanpotential Innan en kommun börjar med insamling av matavfall för produktion av biogas kan det vara rekommenderbart att de undersöker metanpotentialen i matavfallet, det vill säga hur mycket metan, och därmed biogas, de kan räkna med att producera. Metanpotentialen kan också vara ett verktyg vid utredning av vad för typ av förbehandling man ska ha, för att ta reda på vilken förbehandling som är den optimala för det aktuella substratet. För att få kunskap om hur mycket metan som kan utvinnas ut ett substrat kan en analys av materialets sammansättning göras. Utifrån detta kan den teoretiska metanpotentialen beräknas. Som ett alternativ eller komplement kan satsvisa utrötningsförsök sättas upp där den metanpotentialen hos substratet bestäms experimentellt. I försök av Hansen m fl. (2007) undersöktes metanpotentialen av det utsorterade matavfallet från hushåll i fem danska städer. I studien uppnåddes 85-90 % av den teoretiska metanpotentialen i de satsvisa utrötningsförsöken av materialet. 2.2 Rötningsprocessen Rötningsprocessen kan delas in i fyra efterföljande steg: hydrolys, fermentering, anaerob oxidation samt metanbildning, något som kräver närvaro av ett stort antal olika grupper av mikroorganismer och samarbete mellan dessa (Schnürer och Jarvis, 2009). Processen visas i Figur 2.1. I hydrolyssteget spjälkas större organiska molekyler som protein, fett och socker (polysackarider) till sina beståndsdelar aminosyror, fettsyror och monosackarider samt till vissa alkoholer. De större molekylerna behöver sönderdelas för att bli tillgängliga för mikroorganismerna, och detta sker genom att olika mikroorganismer utsöndrar olika typer av spjälkande enzym. Hydrolysen sker med olika hastighet beroende på hur substratet ser ut. Till exempel bryts proteiner ner i snabbare takt än cellulosa. I nästa steg, fermenteringen, omvandlas hydrolysprodukterna, fettsyror undantaget, till huvudsakligen olika organiska syror, alkoholer, ammoniak, koldioxid och vätgas. Dessa, samt en del av hydrolysprodukterna, bryts sedan ner i olika anaeroba oxidationsreaktioner till vätgas, koldioxid och acetat. Detta steg kräver ett nära samarbete med processens följande steg, då den anaeroba oxidationen hämmas om det bildas för mycket vätgas som inte konsumeras vidare (Schnürer och Jarvis, 2009). 6

Komplext organiskt material (proteiner, fett, polysackarider) Hydrolys Mono- och oligomerer (aminosyror, monosackarider etc.) Fermentering Mono- och oligomerer (organiska syror, alkoholer etc.) Anaerob oxidation H 2 +CO 2 Acetat Metanbildning CH 4 +CO 2 Figur 2.1: Rötningsprocessen (efter Schnürer och Jarvis, 2009). I nästa steg, metanbildningen, förbrukas vätgas vilket gör att vätgasnivån hålls relativt konstant om samarbetet fungerar väl. Förutom vätgas använder mikroorganismerna koldioxid och acetat för produktion av metan. Metanbildningen är ofta det för processen hastighetsbegränsande steget då de mikroorganismer som bildar metan i allmänhet växer långsamt (Schnürer och Jarvis, 2009). Metanbildningen kan också begränsas om hydrolysen går för snabbt, syrakoncentrationen stiger och ph sjunker under 7 vilket kan vara hämmande för metanbildarna (Weiland, 2010). Även hydrolyssteget kan vara hastighetsbegränsande då, som redan nämnts, olika komponenter bryts ner med olika hastighet (Nordberg och Nordberg, 2007). 2.3 Rötningsteknik 2.3.1 Våt- eller torrötning Den metod som idag konventionellt används för att röta substrat i Sverige är så kallad våtrötning. Våtrötning innebär att materialet som rötas har ett relativt högt vatteninnehåll, en TS-halt på mindre än 20 % men ofta under 10 %. Det innebär att det inkommande materialet måste spädas innan det kan rötas för att få önskad TS-halt. En annan typ av rötning är torrötning, vilket är rötning av staplingsbara substrat med en TS-halt på 20-35 % (Nordberg och Nordberg, 2007). Substraten är 7

alltså inte torra, men torrare än vid våtrötning. Med staplingsbara menas att de ska kunna tas upp utan att spridas över en större yta. Det finns idag inga storskaliga anläggningar i Sverige som utför torrötning. I andra delar av Europa är det dock mer vanligt förekommande, till exempel i Schweiz och Tyskland (Jansen och Svärd, 2002). En vanlig torrötningsmetod går ut på att låta vatten perkolera genom materialet, och på så sätt förhoppningsvis ta med sig organiskt, rötbart, material, och sedan utvinna biogas ur denna vätska. I Sverige finns emellertid småskaliga torrötningslösningar anpassade till enskilda lantbrukare. Ett exempel på en sådan lösning är Flinga Biogas AB:s anläggning för substrat med TS-halt 10-70 %. Anläggningen bygger på principen att vatten sköljs över substratet i en kammare och leds sedan vidare till en annan kammare där rötning av vätskan sker och biogas utvinns. Torrötning av rejektfraktionen från förbehandling av matavfall är något som i nuläget utreds av NSR. De rötar rejektet i en tvåstegsprocess i en 10 m 3 stor försöksanläggning, och rötresten komposteras. De vill utvärdera om det går att ta till vara på både energin och näringsämnena även i rejektfraktionen. Om denna typ av lösning visar sig ge ett bra resultat och att det går att få ut mer energi än vad som konsumeras i processen, kan den anses vara den optimala behandlingen av rejekt från förbehandling av matavfall sett till både energiutvinning och återcirkulering av näringsämnen. 2.3.2 Satsvis eller kontinuerlig process Vidare kan både våt- och torrötning ske som satsvis eller kontinuerlig process. I en satsvis process är rötkammaren tom både före och efter rötning, det vill säga allt material rötas på en gång. Detta kan innebära att mängden biogas som bildas varierar under processens gång. Även biogasens kvalitet kan komma att variera. Detta kan lösas genom att flera reaktorer körs parallellt men med olika startpunkt för rötningsprocessen, vilket därmed ger en jämnare gasproduktion (Nordberg, 2006). En kontinuerlig process innebär istället att en viss mängd substrat fylls på och att samma mängd rötrest tas ut, under processens gång, för att skapa ett jämt flöde av material (Nordberg, 2006) men också av producerad gas (Schnürer och Jarvis, 2009). I en satsvis process rötas substratet ut, det vill säga processen pågår till allt nedbrytbart organiskt material är nedbrutet. I en kontinuerlig process hinner inte allt material brytas ner fullständigt vilket också ger ett lägre metanutbyte per mängd inmatat organiskt material. Metanutbytet i en kontinuerlig process kan nå upp till 90 % av utbytet i en satsvis process (Carlsson och Schnürer, 2011). 2.3.3 En- eller tvåstegsprocess Rötningsprocessen kan ske som en- eller tvåstegsprocess. I en enstegsprocess sker alla steg i samma rötkammare (Nordberg och Nordberg, 2007). I en tvåstegsprocess sker i huvudsak hydrolys och fermentering i en tank och metanbildning i en annan. När stegen sker i olika reaktorer kan processerna i en reaktor optimeras utan att detta stör processerna i den andra reaktorn. Vid tvåstegsprocess kan den totala uppehållstiden för substratet i rötkammaren teoretiskt bli kortare än vid enstegsprocess (Nordberg, 2006). 2.3.4 Temperatur Naturligt sker anaerob nedbrytning i tre temperaturintervall; psykrofilt (0-20 C), mesofilt (15-45 C) och termofilt (45-75 C) (Nordberg, 2006). Vid kontrollerad anaerob nedbrytning i 8

biogasanläggningar sker processen vanligtvis runt 37 C eller runt 55 C. Vid dessa temperaturer har mikroorganismerna den högsta tillväxten inom det mesofila respektive termofila temperaturintervallet (Svenska Gasföreningen m fl., 2008). Vid termofil rötning är reaktionshastigheten nästan den dubbla jämfört med mesofil, vilket betyder att kortare uppehållstid i kammaren samt mindre kammarvolym är möjligt. Den högre temperaturen ger dessutom en viss hygienisering av rötresten (Nordberg, 2006). Å andra sidan är den termofila processen mer känslig för temperaturvariationer och störande ämnen än den mesofila, samt att den kräver mer energi vilket ger en risk för lågt nettoenergiutbyte (Nordberg, 2006). Oavsett vid vilken temperatur processen sker är det viktigt att temperaturen hålls jämn under processens gång (Nordberg, 2006). Vid rötning bildas inte några större mängder energi i form av värme, till skillnad mot vid kompostering där all energi bildas som värme. Det är därför nödvändigt att värme tillförs rötningsprocessen, samt att processen sker i en välisolerad kammare (Svenska Gasföreningen m fl., 2008). År 2009 var det några fler av samrötningsanläggningarna i Sverige som hade mesofila processer än termofila. Majoriteten av rötningsprocesserna på avloppsreningsverken är mesofila (Energimyndigheten, 2009). 2.3.5 Uppstart För att starta upp en process i en rötkammare krävs att rätt kultur av mikroorganismer finns tillgängliga. Detta kan lösas med att material från redan fungerande rötningsprocesser tillsätts en ny rötningsprocess, som så kallat ympmaterial. Man kan också använda till exempel kogödsel som ymp då anaerob nedbrytning sker naturligt i idisslande djur (Schnürer och Jarvis, 2009). 2.3.6 Omrörning För att substratet i rötkammaren ska komma i kontinuerlig kontakt med mikroorganismerna kan det krävas omrörning i av materialet (Nordberg, 2006). Omrörningen hjälper även till att hålla en jämn temperatur i kammaren. Dock kan för kraftig omrörning påverka mikroorganismerna negativt då dessa ofta aggregerar sig för att bättre kunna samarbeta och aggregaten då riskerar att störas (Schnürer och Jarvis, 2009). 2.4 Processparametrar Under biogasprocessens gång kan man övervaka processen genom kontroll av olika parametrar. 2.4.1 Kol/kväve-kvot Kol/kväve-kvoten är intressant att analysera hos rötbara substrat. Kolet är mikroorganismernas energikälla och kvävet påverkar deras tillväxthastighet. Ett överskott på kväve (C/N <10-15) betyder att ammonium har ackumulerats, som leder till att ph stiger, vilket kan vara skadligt för mikroorganismerna (Carlsson och Uldal, 2009). För lite kväve innebär en långsam tillväxt, detta vid en kvot på över 30. Optimalt bör kvoten ligga runt 20 (Carlsson och Uldal, 2009). Dock är det olika från substrat till substrat vad kvoten optimalt ligger på. Kol kan till exempel finnas tillgängligt som mer eller mindre lättnedbrytbart (exempelvis socker och lignin). 9

2.4.2 ph Mätning av ph hos substratet kan ge en indikation om huruvida processen fortlöper optimalt. De olika mikroorganismerna i biogasprocessen trivs bäst vid ph 6,6 7,2 (Gerardi, 2003). Dock kan processen fungera både vid högre och lägre ph, men utanför intervallet är risken högre att vissa mikroorganismer dör. ph är temperaturberoende och därför bör även den aktuella temperaturen noteras vid mätning av ph i en reaktor. 2.4.3 Alkalinitet Alkalinitet är ett mått på substratets förmåga att tåla syror utan att sänka ph. De ämnen i substratet som bidrar till alkaliniteten fungerar alltså som en buffer som förhindrar snabba ändringar i ph (Gerardi, 2003), och ser till att ph inte sjunker för lågt. Total alkalinitet beräknas enligt standard (SS- EN ISO 9963-1) utifrån mätning av hur mycket syra man kan tillsätta provblandningen till det att ph blir 4,5. 2.4.4 VFA VFA, volatile fatty acids eller lättflyktiga fettsyror, bildas i biogasprocessen. Vid hydrolys av fett bildas bland annat propionat. I fermenteringen bildas bland annat acetat, av hydrolysprodukterna. Acetat är huvudsubstratet för metanbildarna. Analys av innehål av VFA kan göras i materialet för att se om, vilka och i vilken utsträckning olika fettsyror har bildats och på så sätt göra en bedömning om processen fungerar som den ska. Då det är svårt att säga exakta värden för vad både VFA och alkalinitet ska ligga på i en stabil process, det kan variera från anläggning till anläggning, kan man se till kvoten VFA/alkalinitet (VFA som koncentration ättiksyra och alkalinitet som koncentration kalciumkarbonat). Är kvoten större än 0,5 tyder detta ofta på att processen är instabil (Gerardi, 2003). 2.4.5 TS och VS Analys av TS (torrsubstans) och VS (glödförlust) kan göras vid olika tillfällen, både före, under och efter processen. Enligt standard (VAV, 1984) bestäms TS genom att substratet torkas i 105 C under 24 h. TS-halten är andelen substrat som finns kvar efter torkning på viktsbasis i förhållande till våtvikten. VS är ett mått på andelen organiskt material i substratet, det vill säga torrsubstans minus aska. VS bestäms enligt standard (VAV, 1984) genom att substratet bränns i en muffelugn vid 550 C under 1 h. VS-halten beräknas som andelen material som förloras vid glödgning. Vanligtvis mäts TS och VS före och efter processen, och utifrån detta kan till exempel utrötningsgraden beräknas som är ett mått på hur stor andel av det organiska materialet som brutits ner i rötkammaren. 2.5 Rötningsprodukter 2.5.1 Biogas Huvudprodukten vid rötning är biogas. Biogas från rötningsprocessen består huvudsakligen av metan (60-70 vol-%) och koldioxid (30-40 vol-%) men också av spårämnen som kväve (0,2 vol-%), svavelväte (0-4000 ppm) och ammoniak (~100 ppm) (Petersson, 2011). Totalt producerades 1 363 GWh biogas i Sverige 2009. Jämfört med året innan var den producerade mängden ungefär lika stor, men mer gas producerades 2010 från samrötningsanläggningar och 10

gårdsanläggningar, och mindre från deponier. Detta är en följd av deponeringsförbudet av organiskt material från 2005 (Biogasportalen, 2011). Hur den producerade biogasen i Sverige användes år 2009 visas i Tabell 2.2. Den producerade värmen används antingen av kunder eller av själva anläggningsägaren för att värma rötningsprocesserna. 36 % av den producerade gasen uppgraderas och av denna användes 85 % som fordonsgas, resten brukades till värme eller facklades (Energimyndigheten, 2009). Uppgradering av biogas innebär att koldioxiden separeras från gasen för att höja energiinnehållet. Det krävs också rening av gasen där korrosiva element, som svavelväten, samt vatten och partiklar avskiljs (Persson, 2003). Tabell 2.2: Användning av producerad biogas i Sverige 2009 (Energimyndigheten, 2009). Användning (GWh) Fördelning Värme 667 48,9 El 63,6 4,7 Uppgradering 488 35,9 Fackling 135 10,0 Saknad data 8,7 0,6 Totalt 1 363 100 2.5.2 Rötrest De växtnärings- och spårämnen som substratet innehöll när det kom in i biogasanläggningen finns kvar i restmaterialet (rötrest och rejekt) efter processen. Rötresten från avloppsreningsverk kallas rötslam och ska inte förväxlas med resten från de övriga anläggningarna, som kallas rötrest (Baky m fl., 2006) eller biogödsel (Energimyndigheten, 2009). Rötresten kan vara fast eller flytande beroende på hur mycket vatten som tillsatts i biogasprocessen. Dess kvävehalt kan jämföras med den hos svingödsel men fosfor- och kaliumhalten är lägre (Baky m fl., 2006). Rötresten kan användas som substitut för handelsgödsel inom jordbruket. Det finns ett certifieringssystem för att certifiera rötresten från biogasanläggningar, SPCR 120 (Energimyndigheten, 2009). Systemet innebär att hela förloppet från råvara till slutprodukt är dokumenterad, och särskilda krav ska uppfyllas såsom krav på tungmetallinnehåll och smittskydd. Certifierad rötrest får bära märket Certifierad återvinning (Baky m fl., 2006). Kraven som ställs på tungmetallhalter i biogödsel visas tillsammans med resultaten från analysen av tungmetallinnehåll i fallstudiens substrat, i kapitel 4.4.1. Biogödsel kan också certifieras av KRAV (Avfall Sverige, 2009). Även rötslam kan användas för spridning på åkrar. Dock kan för högt innehåll av tungmetaller begränsa spridningen (Energimyndigheten, 2009), vilket även gäller för både rötslam och rötrest. Rötslam kan certifieras enligt systemet REVAQ (Svenskt Vatten, 2011). (%) 11

2.6 Miljöpåverkan Eftersom biogas produceras av förnyelsebara substrat räknas det som en förnybar energikälla. Biogasen kan ersätta icke-förnybara energikällor vid produktion av el och värme och som fordonsbränsle. Börjesson m fl. (2010) utförde en livscykelanalys av svenska biodrivmedel där bland annat biogas ingick. De kom i studien fram till att biogas från organiskt hushållsavfall ger en klimatnytta, det vill säga en minskning i utsläpp av växthusgaser under bränslets livscykel, på 103 % jämfört med fossila bränslen (här bensin och diesel med växthusgasutsläpp om 83,8 g CO 2 per MJ). Nyttan kan överstiga 100 % eftersom rötresten utnyttjas som gödsel. Den största nyttan från detta är att utsläpp av metan och lustgas från lagring av konventionell flytgödsel undviks. Dock kan utnyttjandet av rötresten leda till ökade förluster av ämnen som leder till försurning och övergödning, jämfört med om traditionell gödsel används (Börjesson m fl., 2010). I en livscykelanalys av Söderåsens biogasanläggning utförd av Lantz m fl. (2009) stod det klart att utsläppen av växthusgaser från biogas var 16 g CO 2 -ekvivalenter/kwh cirka 95 % lägre jämfört med bensin. Denna miljöpåverkan härstammar främst från metanläckaget vid uppgradering av gasen och reducerade lustgasutsläpp när biogödsel ersätter mineralgödsel samt de antaganden som gjorts med avseende på hur den elektricitet som används har producerats. Avfall Sverige har startat ett frivilligt åtagande för biogas- och uppgraderingsanläggningar att förbinda sig till att kartlägga sina metanutsläpp och på så sätt arbeta med att få ned dessa (Persson m fl., 2007). Störande lukt från produktionen av biogas kan upplevas som ett problem för boende och verksamma i området kring biogasanläggningen. Det handlar främst om svavelväten och ammoniak, vilka bildas under rötningsprocessen, som har stark lukt. Även under förbehandlingen kan lukt uppstå eftersom avfallet då rörs om och flyttas runt (Rönnols och Jonerholm, 2007). Rönnols och Jonerholm (2007) menar att hanteringen av bioavfall aldrig kan bli fullständigt luktfri men att det finns metoder för att uppkomst av lukt ska minska. 12

3 Förbehandling av matavfall 3.1 Behovet av förbehandling Innan insamlat matavfall går in i rötkammaren måste det av olika anledningar förbehandlas. Man kan dela upp syftet med förbehandling i två delar. Dels behöver substratet förbehandlas så att det blir mekaniskt hanterbart i anläggningen och inte orsakar driftsproblem, och för att rötresten ska bli ren från föroreningar. Dels förbehandlas substratet för att öka biogasutbytet när det rötas (Carlsson, 2010). Matavfall från hushåll samlas huvudsakligen in i papperspåsar men även plastpåsar och påsar av biobaserad plast förekommer (Bernstad och Jansen, 2010). Dessa bör avlägsnas innan matavfallet går in i rötkammaren. Plast bryts inte ner vid rötning och kan istället fastna på omrörare eller annan utrustning och skapa driftsproblem (Svärd och Jansen, 2003). Papper är visserligen ett biologiskt material men är inte lättnedbrytbart då det innehåller mycket cellulosa, som bryts ner långsamt, och ibland lignin, som inte bryts ner anaerobt (Carlsson och Uldal, 2009). Vidare behövs separering för att avlägsna ämnen som har blivit felsorterade, så som metall eller plast, eller oönskat organiskt material som benbitar. Borttagning av felsorterat material och påsmaterialet är också viktigt för att få en ren rötrest om denna ska användas som biogödsel. I förbehandlingsprocessen späds substratet till den TS-halt som är önskvärd i rötningsprocessen (Bernstad och Jansen, 2010), åtminstone i våta processer. Detta görs dels för att biogasprocessen ska fungera optimalt, och dels för att göra substratet pumpbart. Hygienisering av materialet är av vikt för att döda av eventuellt smittsamma organismer (Schnürer och Jarvis, 2009). Vissa förbehandlingstekniker ökar biogasutbytet hos substrat. Sönderdelning av material gör så att partikelstorleken minskar och att den totala partikelytan ökar. Eftersom kemiska reaktioner sker på ytan av material ökar nedbrytningshastigheten av substratet om partikelytan ökar (Hartmann och Ahring, 2006). I en studie med sisal fiber kom man fram till att en partikelstorlek på 2 mm ökar metanproduktionen från rötningsprocessen i våtrötning med cirka 23 % jämfört med obehandlat fiber (Mshandete m fl., 2006). Sönderdelning av substratet gör det också mer homogent och mekaniskt hanterbart. 3.2 Förbehandlingsteknik För att förbehandlingen ska uppnå sina mål går matavfallet genom olika faser i förbehandlingen. 3.2.1 Sönderdelning Bernstad och Jansen (2010) genomförde en studie för att undersöka vilka typer av förbehandling av matavfall som används på 16 förbehandlingsanläggningar i Sverige. Någon form av sönderdelning så som krossning, strimling och malning av avfallet, görs på i princip alla undersökta anläggningar. På en del anläggningar i Sverige använder man sig av dispergeringsteknik, bland annat i Jönköping och Uppsala. Dispergering av material innebär att materialet finfördelas av stora, kraftfulla kvarnar 13

till en mycket finfördelad slurry. Dispergeringstekniken har sitt ursprung i pappersmassaindustrin, exempelvis när pappersavfall ska sönderdelas och bli ny pappersmassa. 3.2.2 Separering Enligt Bernstad och Jansen (2010) är de vanligast förekommande metoderna för separering av avfallsfraktioner skruvpressteknik och genom sållning men även med skivsikt. På några anläggningar används kross och magnet, för separering av metall, och på några används sandseparation och silgaller. Några av dessa tekniker beskrivs av Hansen m fl. (2007). En skruvpress (Figur 3.1) består av en metallcylinder med hål in i vilket matavfallet går. Inuti cylindern finns en skruvpress som matavfallet går genom. Det blöta, mjuka, biologiska, materialet pressas ut genom hålen i metallcylindern och samlas upp. Den torra, hårda fraktionen av matavfallet, innehållande bland annat metall, papper och plast, kommer inte genom de mindre hålen och fortsätter hela vägen genom cylindern. Det ska dock nämnas att avskiljningen inte är perfekt, det vill säga även biologiskt material hamnar i rejektet och mindre plastbitar och annat kan hamna i slurryn. Detta gäller för alla beskrivna separeringsmetoder. Avfall in Slurry Mjukt och blött avfall Rejekt Hårt och torrt avfall Figur 3.1: Skruvpress (efter Hansen m fl., 2007). En skivsikt (Figur 3.2) fungerar så att matavfall kommer in och får vandra över en bädd med roterande skivor. Små och tyngre objekt, så som det biologiska materialet, faller mellan skivorna medan större, lättare objekt går förbi hela bädden. Därmed avskiljs förhoppningsvis plast och papper från biomassan som kan bearbetas vidare. Avfall in Biomassa Små och tunga objekt (huvudsakligen biologiskt material) Rejekt Stora och lätta objekt (plast, papper) Figur 3.2: Skivsikt (efter Hansen m fl., 2007). 14

Även silgaller kan användas för separering av finare (rötbart) material från grövre (exempelvis plast). Ibland används endast en kross samt en magnet som skiljer av metaller, som separeringssteg. Eftersom plast då inte avskiljs är denna metod endast lämplig om matavfallet har samlats in i papperspåsar. 3.2.3 Hygienisering Hygienisering innebär att matavfallet upphettas till 70 C under en timme. Andra typer av hygieniseringsmetoder kan godkännas, exempelvis har två biogasanläggningar fått godkänt för att hygienisera avfallet i 52 C under 10 h (Carlsson och Uldal, 2009). Hygienisering görs för att döda eventuellt förekommande sjukdomsalstrande organismer som, om de får leva vidare, kan komma att orsaka smitta (Schnürer och Jarvis, 2009). Matavfall från hushåll är undantaget från behandlingskraven enligt den så kallade ABP-förordningen om animaliska biprodukter (Carlsson och Uldal, 2009). I förordningen ställs krav på hygienisering av bland annat slakteriavfall (Carlsson och Uldal, 2009). För matavfall från hushåll gäller istället 2003:15 Naturvårdsverkets allmänna råd för yrkesmässig lagring, rötning och kompostering av avfall (Carlsson och Uldal, 2009). Eftersom hygieniseringen generellt innebär upphettning av materialet till 70 C kan den, om den sker innan rötkammaren, förbättra hydrolysen i biogasprocessen och därmed påverka biogasutbytet i positiv riktning (Davidsson och Jansen, 2006). 3.2.4 Förbehandling för ökad metanpotential De förbehandlingssteg som beskrivs ovan hjälper delvis till att öka metanpotentialen i slurryn, men de behövs också rent mekaniskt. De stegen är nödvändiga i en förbehandlingsanläggning. Det finns vissa förbehandlingstekniker som mer eller mindre enbart används för att öka metanpotentialen i ett substrat, och inte nödvändigtvis behöver finnas i förbehandlingsanläggningen. Exempel på dessa kan vara att behandla substratet med ultraljud, uppvärmning/nedfrysning av substratet (så kallad termisk förbehandling), tillsats av enzymer eller elektroporation. 3.3 Effekter av förbehandling Efter förbehandlingen fås två fraktioner (Hansen m fl., 2007), en våtare, rötbar fraktion som går till rötning och en torrare fraktion som oftast går till förbränning eller deponering. Vilken typ av förbehandling som har använts och hur pass effektiv denna har varit påverkar hur stort biogasutbyte man vidare får i rötningsprocessen. Om mycket biologiskt material avskiljs i separeringsstegen går också en stor del av det potentiella metanutbytet till spillo. Enligt Hansen m fl. (2007) ska allt avfall som enligt de lokala avfallsreglerna tillåts sorteras till den organiska fraktionen antingen kunna rötas i biogasanläggningen eller tas bort vid förbehandlingssteget. Vidare menar Hansen m fl. att en optimering av förbehandlingen av matavfallet ofta handlar om att få så lite biologiskt material som möjligt i rejektet samtidigt som kvaliteten på slurryn inte försämras alltför mycket. Med kvalitet menas här hög biogaspotential och låg andel föroreningar. Om rötresten ska användas som gödselmedel är det särskilt viktigt att andelen föroreningar är låg. En optimal förbehandlingsprocess avskiljer också näringsämnena till slurryn i hög grad och till rejektet i låg grad. 15