Fler substrat kan bli biogas med nya rötningstekniker

Rötningsteknik

Flera olika typer av mikroorganismer är inblandade i biogasprocessen där substrat stegvis bryts ner till huvudsakligen metan och koldioxid. Frånvaro av syre, värme och vatten i lagom mängd samt tillgång till näringsämnen är grundläggande faktorer för att få mikroorganismerna att trivas. En rad olika biogaslösningar har tagits fram genom åren för att möta mikroorganismernas behov och samtidigt leva upp till krav på energieffektivitet, materialbeständighet och en rimlig arbetsinsats för personalen. Biologiska processer kan ibland spåra ur och processen avstannar, så anläggningen måste vara robust och även ha teknik för att övervaka processen.

Våtrötning vanligt i Sverige

I Sverige har den totalomrörda tankreaktorn länge varit dominerande för våtrötning. Lösningen är robust men kräver att substratet går att pumpa och röra om. Det innebär att lösningen är bäst för substrat med en torrsubstanshalt mellan 5–15 procent. Riktigt blöta substrat riskerar att skölja ur den aktiva mikrobkulturen i reaktorn medan torra substrat kräver spädning för att kunna hanteras i en totalomrörd tankreaktor.

Nya rötningstekniker på ingång

Under senare år har teknik utvecklats i flera länder för att röta substrat med hög respektive låg torrsubstanshalt. I Biogasutlysningen har Energimyndigheten gett stöd till fem projekt. Fyra projekt har valt att satsa på anläggningar som kan röta relativt torra substrat, och ett projekt som rötar ett betydligt blötare substrat.

Anläggningarna för torra substrat utgörs av liggande cylindrar eller avlånga metallådor där substratet matas fram med hjälp av paddlar. Substratet matas fram lite i taget i form av en plugg och reaktorerna kallas vanligen för pluggflödesreaktorer. Eftersom substratet inte behöver spädas är behovet av uppvärmning av substratet lågt och biogödseln blir mer koncentrerad. Då substratet hanteras som ett fast material elimineras risken att materialet i rötkammaren skiktas i ett flyttäcke och i ett sediment. Dessa anläggningar är relativt okänsliga för föroreningar i substratet som till exempel plast, bestick, grus och glas. Förbehandlingen av avfallet kan därmed förenklas. Anläggningarna är de första fullskaliga pluggflödesreaktorerna i Sverige.

Första torrötningsanläggningen i Sverige

Den första installationen av en torrötningsanläggning i Sverige gjordes i Mörrum i västra Blekinge år 2013. Här rötas årligen 15 000 ton matavfall i en termofil process vid cirka 55 graders drifttemperatur. Rötningen av matavfallet ger 24 gigawattimmar (GWh) fordonsgas per år.

Under driften har en del problem uppenbarats som företaget nu jobbar för att lösa. Främmande föremål har orsakat stopp i mekanisk utrustning före och efter rötkamrarna. Åtgärder för att avlägsna främmande föremål planeras, bland annat en installation av magnetavskiljare. Korrosion upptäcktes i rötkammaren inte långt efter anläggningens driftstart men har nu åtgärdats genom elektrisk isolering. Slutligen har proteinrika substrat orsakat ammoniakhämning av processen. Ammoniakhämning kan leda till att mikroorganismerna dör och produktionen av biogas avstannar. Under våren 2017 planeras olika fullskaliga driftförsök för att kunna anpassa processen till proteinrika substrat.

Kontaktperson: Robert Lundgren, Västblekinge Miljö AB

Småskalig torrötningsanläggning i Finspång

Vid Axsäters reningsverk i Finspång har en nyutvecklad pluggflödesreaktor installerats under 2016. Byggnationen av anläggningen startades våren 2015 och igångkörningen skedde under våren 2016.

Foto: Finspångs tekniska verk

Ett antal problem med värmeväxlare, inkörningsproblem med föravvattnare, inkörning av avvattnare och gassystem har åtgärdats under uppstartsfasen och anläggningen har nu en stabil drift. Anläggningen är kompakt och kräver relativt lite tillförd energi för att producera biogas. Anläggningen förväntas producera ca 1,5 GWh biogas per år och passar därmed större lantbruk och mindre reningsverk.

Kontaktperson: Jan Petersson, Finspångs tekniska verk

Övriga två anläggningar med pluggflödesteknik finns i Härnösand och Gävle. Dessa anläggningar är fortfarande under uppförande eller har inte varit i drift tillräckligt länge för att kunna leverera drifterfarenheter.

Kontaktpersoner:
Pär Marklund, Härnösand Energi & Miljö AB
Anders Winqvist, Gästrike Ekogas AB

Anläggningen i Härnösand. Foto: Rickard Olsson

Biogas från industriavlopp

Vid Fiskeby kartongbruk produceras kartong från insamlade pappersförpackningar. Avloppsvattnet från processen har tidigare enbart behandlats aerobt, vilket innebär att luft blåses in i vattnet för att våtkompostera det organiska materialet i vattnet.

Under 2015 installerades en biogasanläggning som kan röta avloppsvatten med torrsubstanshalt under en procent. Ett års drift har visat att effektiviteten är bättre än leverantörens garantier, metanhalten i rågasen (cirka 80 procent) ligger nära det teoretiskt möjliga och mängden restslam i den aeroba reningen har halverats. Även mängden kemikalier som används vid ordinarie rening av avloppsvattnet har halverats. För närvarande pågår arbetet med att bestämma hur den producerade biogasen ska användas på bästa sätt.

Foto: Fiskeby Board AB

Anläggningstypen kallas EGSB vilket uttyds expanded granular sludge blanket. I reaktorn bildar mikroorganismerna tre till fem millimeter stora kulor (så kallade granuler) som sedimenterar. Dessa kulor hålls svävande i reaktorn med hjälp av flödeshastigheten på avloppsvattnet och bryter därmed ner det organiska materialet på ett effektivt sätt.

Kontaktperson: Rickard Stark, Fiskeby Board AB

Hygienisering – viktigt men energikrävande

Många substrat såsom slakteriavfall och stallgödsel kan innehålla sjukdomsframkallande mikroorganismer. I samband med rötningen kan substratet behöva hygieniseras, det vill säga döda oönskade mikroorganismer. Detta görs för att eliminera risken att sprida smitta via rötresten. Den vanliga metoden att hygienisera substrat är upphettning till 70 grader under en timme. Metoden är energikrävande och det pågår utveckling för att hitta alternativa, mindre energikrävande hygieniseringsmetoder.

Vid reningsverket i Skövde har en tillfredsställande hygieniserande effekt uppnåtts genom att röta slammet vid termofil temperatur i 56 grader och med en tillräckligt lång exponeringstid för att döda skadliga mikroorganismer. Anläggningen har två rötkammare och inpumpning sker en gång per dygn till respektive rötkammare. Inpumpning sker från den ena rötkammaren medan utpumpning sker från den andra. På så sätt kan värme återvinnas. Efter inpumpning kvarhålls hela rötkammarinnehållet i minst 8 timmar under termofila förhållanden varvid och de sjukdomsframkallande mikroorganismerna dör. Projektet har förutom hygieniseringen resulterat i en ökad biogasproduktion, minskade mängder rötat slam som dessutom är mer lättavvattnat.

Kontaktperson: Annika Holmén, Skövde kommun

Elektropores är en annan metod som det ställs hopp till för en energieffektiv hygienisering.  I artikeln Nya sätt att förbehandla ska ge mer biogas beskrivs installationen av en elektroporesanläggning för förbehandling av slam på reningsverket i Klippan. Här har man dock än så länge inte uppnått ett tillfredsställande resultat med avseende på hygieniseringen.

Slutsats

De nya rötningstekniker som introducerats i Sverige genom investeringsstödet breddar substratbasen eftersom både torrare substrat (djupströbäddar, etc.) och blötare substrat (avloppsvatten, etc.) nu kan rötas effektivt. Biogaspotentialen ökar därmed samtidigt som behovet av resurskrävande reningsinsatser minskar. Projektet i Skövde har även demonstrerat att rötning och hygienisering kan integreras, vilket sammantaget ger en resurseffektiv systemlösning.