Nya sätt att förbehandla ska ge mer biogas

I Sverige finns det ca 280 biogasanläggningar som totalt producerar 1,9 terawattimmar (TWh) biogas. De senaste åren har biogasproduktionen i Sverige ökat med 5–7 procent om året, huvudsakligen tack vare en ökat utsortering av matavfall. En ökande efterfrågan på biogas som fordonsbränsle har lett till att uppgraderingen av biogas till fordonsgaskvalitet ökat med cirka 100 gigawattimmar (GWh) per år och var 2015 uppe på cirka 1,2 TWh, det vill säga mer än hälften av den producerade biogasen.

Samtidigt ska man komma ihåg att biogasen som teknikområde inte är färdigutvecklat. Genom fortsatt teknikutveckling kan utbytet från traditionella substrat öka, det vill säga hur mycket biogas som kan produceras med samma mängd substrat. Nya substrat kan också introduceras. Även senare i kedjan vid distribution och användning finns en tydlig effektiviseringspotential.

Tack vare stöd från Energimyndigheten i en särskild satsning som pågått mellan 2010 och 2016 har 31 projekt vågat investera i för svenska förhållanden ny och oprövad biogasteknik. Projekten spänner över hela biogassystemet från förbehandling och produktion till slutanvändning och biogödselförädling. Energimyndigheten har stöttat dessa projekt med sammanlagt 178 miljoner kronor.

Förbehandling av substrat

Det första steget innan substratet kan matas in i rötkammaren för att brytas ned och bli biogas är att behandla det. Det finns olika sätt för att påskynda rötningen och för att undvika olika driftproblem. Behovet av förbehandling varierar med substrattyp och val av rötningsprocess. Vanligen sönderdelas substratet och föroreningar avskiljs. Sönderdelning av substratet gör att rötningsprocessen går fortare och ibland kan även biogasutbytet öka. Mängden substrat som tillförs till rötkammaren kan då ökas och mer biogas produceras. En rad olika processer kan användas för att sönderdela substratet och valet av process beror i hög grad på substratets egenskaper. Biogasanläggningar som använder sig av animaliska biprodukter såsom matavfall och slakteriavfall brukar även hygienisera substratet innan det går in i rötkammaren. Att hygienisera substratet innebär att sjukdomsframkallande mikroorganismer dödas så att substratresterna efter biogastillverkningen säkert kan användas inom lantbruk som biogödsel.

Projekten visar att det även inom etablerade substrat som slam, matavfall och grödor finns en tydlig potential att öka biogasproduktionen med effektivare förbehandlingsmetoder. Ökningen av biogasproduktionen har varit uppemot 15 procent i de olika projekten, vilket innebär att det bör finnas en potential att öka biogasproduktionen i Sverige med 100 till 150 GWh per år från redan befintliga substrat. Den stora ökningen ligger dock i alla de outnyttjade substrat som genom effektiva förbehandlingsmetoder kan bli aktuella för biogasproduktion. Vidare kan vissa metoder ge ett renare substrat in i rötkammaren vilket ökar kvalitén på biogödseln.

Extrudering i Karlskoga krossar vallen

Vid Mosserud biogasanläggning i Karlskoga matas biogasanläggningen med en stor andel gräs och klöver så kallad vallgröda. Biogasanläggningen är först i Sverige med att installera en extruder för att hacka och trasa sönder vallgrödan.

 
Foto: Biogasbolaget AB

Tack vare behandlingen har pumpbarheten förbättrats och risken för att det uppstår ett flytslamtäcke överst i rötkammaren har minimerats. Sedan start har inga problem med vare sig pumpning eller flytslam upptäckts. En eventuell effekt på utbytet av biogas har ännu inte kunnat mätas. Driftansvariga menar att det även bör vara möjligt att
ta in våtmarksgräs till anläggningen tack vare extrudern, vilket skulle vara
gynnsamt för naturvårdsarbetet i området.

Kontaktperson: Fredrik Dufin, driftchef Biogasbolaget AB

Termisk hydrolys i Växjö ger plats för matavfallet

Sundets reningsverk i Växjö har satsat på en anläggning för termisk hydrolys av slam. Tekniken innebär att slammet hettas upp till cirka 150–180 grader under tryck varefter trycket snabbt sänks. Substratet trasas då sönder och blir enklare för mikroorganismerna att bryta ner. Detta har gett en ökad gasproduktion på 15–20 procent. Behandlingen har medfört att belastningen har kunnat öka markant till rötkammaren, torrsubstanshalten genom hela processen har ökat och mängden rötrest har minskat. Hushållens biologiskt behandlingsbara avfall som började samlas in 2012 i Växjö kan tack vare anläggningen behandlas i reningsverkets befintliga rötkammare. Genom den termiska hydrolysen hygieniseras substratet och det behövs därför inte någon separat hygieniseringsanläggning för matavfallet. Preliminära resultat visar att energianvändningen för den termiska hydrolysen är likvärdig med traditionell hygienisering.

Foto: Växjö kommun

Anläggningen är den första fullskaleanläggningen i Sverige med termisk hydrolys och verkar som en demonstrationsanläggning. Anläggningen utvärderas i ett forskningsprojekt där man bland annat undersöker hur mikrobsamhället i rötkammaren påverkas av förbehandlingen.

Kontaktperson: Anneli Andersson Chan, Utvecklingschef Tekniska förvaltningen Växjö kommun

Klippan satsar på elektropores

Klippans reningsverk har satsat på ny teknik för att öka avskiljningen av slam i reningsprocessen som kan gå till rötning, och en ökad förtjockning av slammet, samt förbehandling av slamflödet med så kallad elektropores. Tekniken för ökad avskiljning och förtjockning är en relativt etablerad teknik medan apparaturen för att behandla slammet med elektropores är helt ny.

Den ökade avskiljningen sker med speciella filterdukar. Den ökade avskiljningen beräknas ge en ökad gasproduktion på 9 procent. Filterdukarna har visat sig vara känsliga för höga fetthalter i slammet och kräver en del underhåll. Förtjockningen av slammet in till rötkammaren har gett en besparing på 250.000 kilowattimmar.

Behandlingen av slammet med elektropores, ger cirka 13 procent ökning av biogasproduktionen. Behandlingen bygger på att slammet utsätts för pulser med högspänd elektricitet vilket punkterar cellstrukturer och materialets nedbrytbarhet ökar. Energianvändningen för elektropores är låg i förhållande till ökningen av biogasutbytet. Drifterfarenheterna tyder dock på att den installerade utrustningen är känslig och har en del driftsproblem. En förhoppning att elektroporesprocessen skulle kunna fungera som en hygieniserande åtgärd har ännu inte infriats. Den installerade anläggningen är att betraktas som en pilotanläggning och prestanda väntas kunna öka i framtiden.

Kontaktperson: Börje Andersson, Chef VA-avdelningen Klippans kommun

Effektiv skruvpressning i Malmö

Sysav i Malmö har byggt en förbehandlingsanläggning för källsorterat matavfall som bygger på att skruvpressar mosar materialet till en pumpbar slurry som sedan kan matas till valfri rötkammare. Tack vare stödet från Energimyndigheten satsade Sysav på att installera en extra skruvpress i serie med övriga skruvpressar. Anläggningen är den första i Sverige som pressar matavfallet två gånger och det har lett till att

• Torrhalten i slurryn har ökat från 18 procent till 20 procent
• Andelen rejekt (material som inte rötas) har minskat med 43 procent
• Mängden slurry i förhållande till mängd rejekt har fördubblats.
• Kvaliteten på slurryn har inte påverkats negativt, tvärtom har såväl kväve- som fosforhalten ökat och andelen synliga föroreningar är fortfarande under gränsvärdet.

Sammantaget leder dessa effekter till en ökad biogasproduktion på cirka 10 GWh per år.

Kontaktperson: Kjerstin Ekvall, Avdelningschef Sysav

Ökat uttag av tungfasrejekt i Linköping

Tekniska verken i Linköping är en av Sveriges största biogasproducenter och rötar idag en allt större andel matavfall. I matavfallet finns emellertid en del oönskat material såsom plastbitar och tungt material som grus och glas. Projektet kom att fokusera på grus och glas (som går under benämningen tungfasrejekt) eftersom det sliter på utrustningen och sedimenterar i rötkammaren. Det innebär att rötkammaren sakta fylls med material som inte ger någon biogas.

Efter en del testande lyckades Tekniska verken lösa problemet med grus och andra tunga partiklar med hjälp av en cyklon ursprungligen utvecklad inom skogsindustrin. Cyklonen slungar runt substratet så att tunga partiklar kan separeras. Under perioden oktober 2015 till september 2016 har 435 ton tungfasrejekt plockats ut från matavfallet i Linköping med hjälp av cyklonen. Detta har medfört minskat slitage på all utrustning på anläggningen och därmed minskade driftstopp.

Kontaktperson: Erik Nordell, utvecklingsingenjör. Johan Andersson, projektledare

Slutsats

Tack vare de genomförda projekten har möjligheten att göra informerade val av förbehandlingsteknik ökat. Nästa steg bör vara att göra en systematisk jämförelse mellan olika tekniker och dess prestanda. Inte minst är det viktigt att studera energibalansen mellan tillförd energi och den extra energi man kan få ut i form av biogas.