JTI Institutet för jordbruks- och miljöteknik Fastgödsel kring Östersjön: Tillgång problem och möjligheter Sötåsen den 7 november 2013
Samrötning av fast- och flytgödsel ökar kvävetillgängligheten! Kan få igång en konvertering av fastgödsel till flytgödsel utan vattentillsats. Högre precision vid flytgödselspridning. Kan påtagligt öka innehållet ammoniumkväve och därmed få en högre kvävetillgänglighet vid gödsling av gröda Kan komma åt den bioenergi som finns bunden i fastgödseln och som det idag inte finns beprövad rötningsteknik för att utvinna
Bakgrund Östersjöproblematik Östersjön mår dåligt
Nettobelastning av kväve och fosfor till Östersjön 2009 - Sverige Enskilda avlopp, 3% Kväve Dagvatten, 1% Dagvatten, 5% Fosfor Industri, 9% Jordbruk, 33% Enskilda avlopp, 14% Kommunala reningsverk, 32% Industri, 25% Jordbruk, 39% Nederbörd, 17% Skogsmark/ hyggen, 5% Kommunala reningsverk, 16% Skogsmark/ hyggen, 1% Källa: SMED Rapport Nr 56, 2011
Östersjöprojekt Baltic Manure Baltic forum for innovative technologies for sustainable manure management SYFTE: En länk mellan ekonomisk tillväxt och förbättrad havsmiljö i syfte att öka välfärden på landsbygden genom uthållig hantering av stallgödsel
Baltic Manure: Projektinformation Projektledare MTT Finland 18 partners från alla EU länder (8 länder) runt Östersjön, projekttid år 2011 2013 JTI deltar i tre olika arbetspaket:
Stor variation på stallgödselns sammansättning Flytgödsel, mjölkprod. Kycklinggödsel Djupströgödsel TS 9 66 28 % av våtvikt N tot 3 30 Ca 7 Kg/ton P 0,6 10 Ca 2 Kg/ton Metan Ca 12 Ca 127 Ca 44 Nm 3 /ton Kommentar CSTR CSTR CSTR CSTR: Metanproduktionen gäller vid kontinuerlig våt rötning
Steg 1: Beräkning av stallgödselns bruttopotential för Sverige Statistik, antalet djur. Steg 2: Beräkning av Tekno-Ekonomisk Potential (TEP) för Sverige Fler än 100 djurenheter vid animalieproduktion..
Östersjöländernas biogaspotential från gödsel Biogaspotential, gödsel i BSR: Brutto: 38-74 TWh biogas/år TEP: 17-35 TWh biogas/år Jämförelse i BSR: Tot. energianv. (2010): 6800 TWh/år varav förnybar 880 TWh/år Elproduktion från biogas i Tyskland: 14 TWh/år A) Tyskland, BSR: Enbart 2 st. delstater: Mecklenburg-Vorpommern & Schleswig Holstein. B) Källa: Luostarinen et. al, 2013.
Fastgödselns andel i TEP för östersjöländerna BSR: Länder som ingår i östersjöregionen Källa: Luostarinen et. al, 2013.
Sveriges biogaspotential vid gödselrötning Beräknad brutto-gödselmängd: 22 miljoner ton/år kan generera 3,4 7,0 TWh biogas/år. 104 kton N + 23 kton P. Beräknad TEP-gödselmängd: 8 miljoner ton/år kan generera 1,3 2,8 TWh biogas/år, dvs 38% av brutto. 41 kton N, 11 kton P Jämförelse Idag rötas 0,3-0,4 miljoner ton gödsel/år i Sverige (totalt i BSR över 4 miljoner ton gödsel/år) Handelsgödsel, Sverige (2009): 156 kton N, 10 kton P 1,3 TWh gas driver ca 2000 bussar & lastbilar + 39 000 bilar Källa: Luostarinen et. al, 2013.
Gödselfördelning i TEP Fastgödselns andel av TEP: 34% av våtvikten 56% av gaspotentialen 41-43% av NPK
Hästgödselns bidrag till fastgödseln 30% av biogaspotentialen från fastgödseln (TEP) 29% av kväve i fastgödseln (TEP) 18% av fosfor i fastgödseln (TEP) 36% av kalium i fastgödseln (TEP)
Affärsmöjligheter i Sverige Minst 1,4 miljoner m 3 NY rötkammare inkl. efterrötkammare. 2,7 miljoner m 3 NY lagerkapacitet för rötad gödsel Sönderdelningskapacitet för ca 2 miljoner ton fastgödsel/år. Utrustning för att använda 1,3 2,7 TWh biogas Ca 500 nya jobb för driva biogasanläggningarna Gårdsanläggn. Stora gödselrötningsanläggn. Samrötningsanläggn. Summa Enhet Anläggningar 700 20 60 780 Stycken Medelstorlek, 1:a rötkammaren 500 9000 6000 m 3 /anläggning Investering 3,8 1,4 1,1 6,1 1000 M SEK Värde på biogas 0,2 0,5 0,3 0,6 0,2 0,3 0,7 1,4 1000 M SEK/år
Gödselrötningsprojekt 1 vid JTI Samrötning av kycklinggödsel och nötflytgödsel i lab-skala. 3 år tillsammans med SLU. 70% av biogasen från kycklinggödsel. Höga ammoniumhalter i rötkammaren! Ca 3 ggr mer NH 4 -N efter rötning!
Gödselrötningsprojekt 2 vid JTI Samrötning av kycklinggödsel/djupströgödsel/hästgödsel och nötflytgödsel på gårdsanläggning. 2,5 år tillsammans med Sötåsens naturbruksgymnasium, Hushållningssällskapet, Götene Gårdsgas, AB G. Alexandersson. 60% av biogasen från fastgödseln. Ca 2 ggr mer NH 4 -N efter rötning!
=> Det går att samröta fastgödsel med flytgödsel i sådana proportioner att hela den tekno-ekonomiska biogaspotentialen i Sverige (ca 56%) kan utvinnas med våt rötningsteknik utan vattenspädning
Förbehandling av fastgödsel Fastgödsel innehåller fibrer (lignocellulosa) som går långsamt att bryta ner och är besvärligt att hantera i en biogasanläggning (CSTR) Mekanisk (fysikalisk) Termisk Kemisk Biologisk Mekanisk sönderdelning Sönderdelning i: Ett steg Två/flera steg Våt sönderdelning Torr sönderdelning
Exempel på tekniker för våt sönderdelning One shaft grinder, Source: Planet E Macerator Source: Vogelsang Rotor disc, Source: DANETV, J.no. 1003 Investment: From 10 000-60 000 Euro Twin shaft grinder, Source: Franklin Miller Chopper manure pump, Picture: Edström
Exempel på tekniker för torr sönderdelning Kedjekvarn Extruder Knivkvarn Investment: From 30 000-200 000 Euro Hammarkvarn
Fiberstorlek efter konvertering av djupströgödsel till en slurry Frilagda fibrer efter konvertering av djupströgödsel i två steg med skärande pump följt av dubbelaxlig kvarn
Fiberstorlek, konventionell flytgödsel från mjölkkor Fiberstorlek hos flytgödsel uppdelad I 3 olika storlekar.
Mikrobiologiska och tekniska/praktiska frågeställningar studeras
Diskussion & slutsatser Över 40% av stallgödselns innehåll av kväve och fosfor finns i fastgödseln i Sverige (troligen över 60% i BSR) Konvertering av fastgödsel till flytgödsel följt av samrötning med flytgödsel kan fördubbla mängden ammoniumkväve i gödseln. Rätt hantering av den rötade gödselblandningen medför att kväveläckaget minskar. Konverteringen kan ske utan tillsats av vatten vid anläggningar som samrötar fast- och flytgödsel. Konventionell flytgödselteknik kan användas vid hantering av rötresten. Fastgödseln i TEP kan producera lika mycket biogas som från flytgödseln (Östersjöperspektiv 3-ggr så mycket som från flytgödseln).
Framtida utvecklingsmöjligheter Teknikutveckling för robust kostnadseffektiv sönderdelningsteknik av djupströgödsel. Källsortera stallgödsel och anpassa stallen så att de genererar bästa möjliga gödselråvara för rötning. Effektivisera samrötning av fast- och flytgödsel: o Höja gasutbytet från gödsel vid rötning o Öka omvandlingen av org-n till NH 4 -N vid rötning. Effektivare användning av biogas vid småskalig gödselrötning
Tack för er uppmärksamhet! Mats Edström Tfn:010-516 69 87 E-post: mats.edstrom@jti.se www.jti.se & www.balticmanure.eu