Resultatet av systemanalysen visar att det krävs ytterligare analyser framförallt kopplade till vätskefasen och den avvattnade gödseln, då osäkerheten kring fasernas emissionsegenskaper samt påverkan på systemens totala klimatpåverkan idag är hög. Biogas baserad på avvattnad gödsel skulle dock kunna öka klimatnyttan. Nedan presenteras ett par olika rekommendationer om vidare studier:
● Utförligare analyser kring systemens klimatpåverkan med större fokus på systemens bidrag till andra miljöeffekter som till exempel försurning (acidification potential, AP), övergödning (eutrophication potential, EP) samt partiklar i luften. Systemens bidrag till försurning och övergödning är intressant att undersöka då en ökning av dessa kan bidra till bland annat biologisk utarmning samt bottendöd medan systemens bidrag av partiklar i luften bör undersökas då exponering av dessa anses hälsoskadligt även vid låga nivåer och kan leda till hjärt- och kärlsjukdomar samt ökad risk för cancer.
● Utförligare analys där reducerade växthusgasemissioner vid ersättning av mineralgödsel inkluderas i en systemutvidgning för att undersöka om
109
biogassystem, som rötar avvattnad gödsel, kan få ökad klimatnytta. Detta då näringsämnena blir mer växttillgängliga vid rötning och behovet av mineralgödsel minskar. Även biogassystemens påverkan på markkolet bör undersökas.
● Fullständig analys och jämförelse med Europa Direktivets standardvärde för fossila bränslen där alla delprocesser inkluderas, då denna systemstudie endast kunde ges en indikation på om systemens biogas klassades som hållbart bränsle. ● Att praktiskt undersöka separationsfasernas emissioner vid lagring och spridning
då det i denna systemstudie antogs att faserna hade samma emissionsfaktorer som flyt- och fastgödsel.
● Ytterligare analyser som jämför olika tekniker för biogasproduktion där avvattnad gödsel används. I denna systemstudie ligger systemen med avvattnad gödsel nära varandra och det går inte att med säkerhet säga vilket alternativ som är mest fördelaktigt utan ytterligare undersökningar och ökad kunskap.
10 Slutsats
Under projektets gång utvärderades avvattnad gödsel som substrat vid biogasproduktion genom praktiska experiment (försök i labskala) samt en systemstudie (teoretiskt baserad).
De labskaliga experimenten utfördes med två olika tekniker - kontinuerlig våtrötning samt satsvis torrötning där den sistnämnda tekniken avsåg att simulera så kallad garagerötning. Det kontinuerliga våtrötningsförsöket genomfördes med stabil process och producerade i medeltal 246 Nml CH4/g VS. Det var ett bra resultat som var inom rimligt intervall för välfungerande metanproduktion från gödselblandningen (200-300 Nml CH4/g VS). Vidare visade det satsvisa torrötningsförsöket varierat resultat beroende på val av ympsort samt mängd mikroorganismer per liter. Försöket testade två olika mikrobiella kulturer från välfungerande anläggningar (Nykvarns reningsverk samt Tekniska verkens samrötningsanläggning i Åby) där ympen från reningsverket var avvattnad. Separeringen kan ha lett till förlust av näringsämnen och mikroorganismer vilket kan ha påverkat resultatet med denna ympsort. Simulering av garagerötning gav bäst resultat med användning av ymp från Åby. Genomsnitt av fyra replikat motsvarade 222±8,6 Nml CH4/g VS (inblandning av 5 % VS ymp) respektive 236±10,8 Nml CH4/g VS (inblandning av 10 % VS ymp). Resultatet var inom rimligt intervall för metanproduktion (200-300 Nml CH4/g VS).
Laborationsförsöket visade att kontinuerlig våtrötning var relativt likt en storskalig process, om än med optimala förhållanden i labskala. Torrötningsförsöket med garage- konceptet var däremot långt från en fullskalig lösning och det är därför önskvärt att utveckla metoden med fler noggranna försök. Förslagsvis genom att skapa förutsättning för återföring av vätska så att simuleringen blir mer lik en verklig anläggning. Experimentet visade att det var viktigt att använda en funktionell ymp i tillräcklig mängd för att få ett bra metanutbyte. Trots vissa brister kunde det satsvisa utrötningsförsöket ge en grov indikation på användning av avvattnad gödsel som substrat vid torrötning. Systemanalysen indikerade att biogassystem som använder avvattnad gödsel för produktion av biogas är fördelaktigt ur ett miljöperspektiv jämfört med konventionell gödselhantering om den producerade biogasen kan ersätta fossila bränslen. I denna typ av biogassystem var det den vätskefas som bildas vid separation av gödsel som hade störst påverkan på systemens totala klimatpåverkan. Resultatet indikerade dock att klimatnyttan för denna typ av system kan förbättras avsevärt om vätskefasens emissioner kan reduceras. En reducering av vätskefasens emissioner skulle kunna innebära en högre
111
positiv effekt på miljön jämfört med biogassystem som tillämpar våtrötning av flytgödsel. Osäkerhetsanalysen visade dessutom att resultatet varierade vid förändring av de undersökta parametrarna, där antagandena kring metankonverteringsfaktorn hade störst påverkan på resultatet. Transportavståndet hade däremot en väldigt liten påverkan på resultatet. För att minska osäkerheten, speciellt för system 3A och 3B som hade en högre osäkerhet jämfört med referenssystemet och system 2, krävs det att ytterligare studier utförs.
Systemanalysens resultat visade även att biogassystem som använder avvattnad gödsel som substrat, antingen genom våt- eller torrötning, har en snarlik klimatpåverkan. För att kunna avgöra vilken tekniktyp som är att föredra krävs det att ytterligare studier utförs som jämför dessa tekniker mer noggrant med avseende på rötning av avvattnad gödsel.
11 Referenser
Ahlberg Eliasson, K. 2015. Slutrapport Utvärdering av biogasanläggningar på
gårdsnivå. Hushållningssällskapens Förbund. Stockholm, maj 2015.
Ahlberg Eliasson, K., Nadeau, E., Levén, L. och Schnürer, A. 2017. Production efficiency
of Swedish farm-scale biogas plants. Biomass and Bioenergy 97 (2017), s. 27-37.
Amon, T., Amon, B., Kryvoruchko, V., Zollitsch, W., Mayes, K. och Gruber, L. 2007.
Biogas production from maize and dairy cattle manure - Influence of biomass composition on the methane yield. Agriculture, Ecosystems and Environment 118
(2007) 173-182. ScienceDirect.
André, L., Ndiaye, M., Lespinard, O., Pauss, A., Lamy, E. och Ribeiro, T. 2016. Methane
production improvement by modulation of solid phase immersion in dry batch anaerobic digestion process: Dynamic of methanogen populations. Bioresource
Technology 207 (2016), s. 353-360.
Appels, L., Baeyens, J., Degréve, J., och Dewil, R. 2008. Principles and potential of the
anaerobic digestion of waste-activated sludge. Progress in Energy and Combustion
Science, 34(6), 755–781.
Avfall Sverige. 2015. Sammanställning av resultat från försök med biogödsel i norra
Europa. Avfall Sverige.
Avfall Sverige. 2017. Certifieringsregler för biogödsel SPCR 120, version 2017. Avfall Sverige, Malmö.
Baltic Deal. 2011. Slurry Separation. [Online] Hämtad 2017-09-23 från http://www.balticdeal.eu/measure/slurry-separation/
Bauer, A., Mayr, H., Hopfner-Sixt, K. och Amon, T. 2008. Detailed monitoring of two
biogas plants and mechanical solid-liquid separation of fermentation residues. Journal
of Biotechnology 142 (2009) 56-63
Baumann, H., och Tillman, A.-M. 2004. The Hitch Hiker´s Guide to LCA. 1:7 uppl. Studentlitteratur.
Berglund, M. 2014. Utsläpp från lagring av gödselbaserad rötrest – rapport i projektet
113
Berglund, M. och Börjesson, P. 2003. Energianalys av biogassystem. Miljö- och energisystem, LTH, Lunds Universitet
Berglund, P. 2010. Biogödselhandbok - Biogödsel från storskaliga bio-
gasanläggningar. Avfall Sverige Utveckling U2010:11 ISSN 1103-4092.
Bioenergiportalen. 2012. Elproduktion av biogas. [Online] Hämtad 2017-09-26 från http://www.bioenergiportalen.se/?p=1461&m=1642
Bioenergiportalen. 2013. Näringsämnen och sammansättning mellan substrat och
biogödsel. [Online] Hämtad 2017-08-06 från http://bioenergiportalen.se/?p=7014
Biogasbranchen. Anden biogasproduktion. [Online] Hämtad 2017-10-07 från http://www.biogasbranchen.dk/om-biogas/gaardanlaeg
Bioprocess Control Sweden AB, 2016. Bioprocess Control. [Online]. Hämtad 2017-09- 06 från http://www.bioprocesscontrol.com/media/1511/bioprocess-control- manual-ampts-ii-ampts-ii-light.pdf
Björkmalm, J. 2013. Kartläggning av tekniska och processrelaterade problem och dess
utvecklingsmöjligheter vid biogasanläggningar. Linköpings universitet, Institution för
tema. Linköpings universitet.
Borén, H. och Jonsson, S. 2002. Analysis of mono- and digesters of o-phtalic acid by
solid-phase extractions with polystyrene-divinylbenzene-based polymers. Journal of
chromatography A, 963, s. 393-400.
BRC [Biogas Research Center]. Sektorer. BRC. Hämtat 2017-05-02 från http://www.biogasresearchcenter.se/forskning/sektorer/
Börjesson, P. och Berglund, M. 2003. Miljöanalys av biogassystem. Miljö- och energisystem, LTH, Lunds Universitet
Börjesson, P. och Berglund, M. 2006. Enviromental systems analysis of biogas systems -
Part II: The envirometal impact of replacing various reference systems. Miljö- och
energisystem, LTH, Lunds Universitet
Carlsson, B. och Nordström, A. 2013. Handbok vid hantering av substrat och rötrest
vid biogasanläggningar. Hushållningssällskapet.
Carlsson, M. och Uldal, M. 2009. Substrathandboken för biogasproduktion. Svenskt Gastekniskt Center.
Chen, D. Zheng, G. Liu, L. Deng, Y. Long och Z. Fan. 2015. Continuous dry fermentation
Chiumenti, F. d. Borso och S. Limina. 2017. Dry anaerobic digestion of cow manure
and agricultural products in a full-scale plant: efficiency and comparison with wet fermentation. Waste Management.
del Pilar Castillo, M., Ascue, J., Edström, M. och Rogstrand, G. 2013. Satsvis och
kontinuerlig rötning av biogassubstratblandningar. Ett projekt utfört på uppdrag av Strängnäs Biogas AB. JTI - Institutet för jordbruks- och miljöteknik 2013.
EcoInvent. The ecoinvent Database. [Online] Hämtad 2017-11-07 från http://www.ecoinvent.org/home.html
Edström, M., och Nordberg, Å. 2004. Producera biogas på gården - gödsel, avfall och
energigrödor blir värme och el. JTI.
Ek, F. 2007. Produktion av biogas på gården. Helsingfors: Svenska lantbrukssällskapens förbund.
Energigas Sverige. 2015. Nationell biogasstrategi. Energigas Sverige.
Energigas Sverige. 2016. Produktion och användning av biogas och rötrester år 2015. Energimyndigheten. ES 2016:04.
Energigas Sverige. 2017. Produktion och användning av biogas och rötrester år 2016. Energimyndigheten. ES 2017:07.
Eriksson, L. och Runvevad, D. 2016. Evaluating digestate processing methods at
Linköping biogas plant. Linköpings Universitet, Institution för ekonomiska och
industriell utveckling, Industriell miljöteknik.
Europaparlamentet. Directive 2009/28/EC of the European Parliament and of the Council of 23 April 2009 on the promotion of the use of energy from renewable sources and amending and subsequently repealing Directives 2001/77/EC and 2003/30/EC. [Online] Hämtad 2017-10-02 från
http://data.europa.eu/eli/dir/2009/28/oj
Feiz, R., Svensson, N. och Eklund, M. 2016. Life-cycle Assessment and Uncertainty
Analysis of Producin Biogas from Food Waste - A Case Study of the First Dry-Process Biogas Plant in Sweden. Industriell miljöteknik. Linköpings universitet, Tekniska
fakulteten.
FNR. Bioenergy - Biogas. [Online] Hämtad 171007 från https://factsandfigures.fnr.de/bioenergie/biogas/
115
Ford, M. och Fleming, R. 2002. Mechanical Solids-Liquid Separation of Livestock
Manure Literature Review. Ridgetown College, Guelph Universitet.
Gerardi, M. H. 2003. The microbiology of anaerobic digesters. Wileyinterscience. Gilkinson, S. och Frost, P. 2007. Evaluation of mechanical separation of pig and cattle
slurries by a decanting centrifuge and a brushed screen separator. Agri-Food and
Biosciences Institute, Hillsborough, Northern Ireland.
Greppa Näringen. 2015. Vad är en livscykelanalys, LCA?. Greppa Näringen. Hansen, K. H., Angelidaki, I. och Ahring B. K. 1998. Anaerobic digestion of swine
manure; inhibition by ammonia. Water Research, vol. 32, nr 1, s. 5–12.
Hjort, M., Christensen, K.V., Christenson, M.L. och Sommer, S.G. 2009. Solid-liquid
separation of animal slurry in theory and practice – a review. Agron. Sustain. Dev. 30
(210) 153-180
Höjgård, S. och Wilhelmsson, F. 2012. Biogas Production from Manure. AgriFood. IEA. 2011. Technology Roadmap - Biofuels for Transport. IEA. Frankrike.
IPCC [The International Governmental Panel on Climate Change]. 2006. IPCC
Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories. Prepared by the National
Greenhouse Gas Inventories Programme. Institute for Global Environmental Strategies, Japan.
Jansson, L.-G. 2008. Biogas på gården - en introduktion. LRF.
Jarvis, Å. och Schnürer, A. 2009. Mikrobiologisk handbok för biogasproduktion. Svenskt Gastekniskt Center.
Jensen, L.M. Biogas in Denmark. [Online] Hämtad 171007 från https://ens.dk/en/our-responsibilities/bioenergy/biogas-denmark
Jordbruksverket. 2016. Stallgödsel - växtnäringsinnehåll och långtidsverkan. [Online] Hämtad 2017-09-11 från
http://www.jordbruksverket.se/amnesomraden/odling/jordbruksgrodor/vete/vaxt naring/stallgodsel/tabellerstallgodsel.4.3229365112c8a099bd980001803.html. Sidan senast uppdaterad 2016-12-09.
Jordbruksverket. 2017a. Gödselgasstöd. [Online] Hämtad 2017-08-30 från
http://www.jordbruksverket.se/amnesomraden/stod/andrastod/godselgasstod.4.a c526c214a28250ac23333e.html
Jordbruksverket. 2017b. Husdjur i juni 2016. Jordbruksverket.
Karlsson, S. och Rodhe, L. Översyn av Statistiska Centralbyråns beräkning av
ammoniakavgången i jordbruket – emissionsfaktorer för ammoniak vid lagring och spridning av stallgödsel. 2002. JTI – Institutet för jordbruks- och miljöteknik, Uppsala.
Kemira. Biogas boosting. [Online] Hämtad 171007 från
http://www.kemira.com/en/industries-applications/pages/biogas-boosting.aspx Kothari, R., Pandey, A.K., Kumar, S., Tyagi, V.V. och Tyagi, S.K. 2014. Different aspects
of dry anaerobic digestion for bio-energy: An overview. Renewable and Sustainable
Energy Reviews 39, s.174-195.
Lantz, M. och Björnsson, L. 2016. Emissioner av växthusgaser vid produktion och
användning av biogas från gödsel. Miljö- och energisystem, LTH, Lunds Universitet.
Lantz, M., Ekman, A. och Börjesson, P. 2009. Systemoptimerad produktion av
fordonsgas – En miljö- och energisystemsanalys av Söderåsens biogasanläggning.
Miljö- och energisystem, Lunds Universitet.
Li, J., Jha, A. K. och Bajracharya T. R.. 2014. Dry anaerobic co-digestion of cow dung
with pig manure for methane production. Applied Biochemistry and Biotechnology,
vol. 173, nr 6, s. 1537–1552.
Linné, M., Ekstrandh, A., Englesson, R., Persson, E., Björnsson, L. och Lantz, M. 2008.
Den svenska biogaspotentialen från inhemska råvaror. Malmö: Avfall Sverige
utveckling, Rapport 2008:02.
Linné, M., Hallmer, M., Truedsson, C. och Ekvall, K. 2013. Teknisk beskrivning -
biogasanläggning. Biomil AB.
Lü, F., Zhou, Q., Wu, D., Wang, T., Shao, L., och He, P. (2015). Dewaterability of
anaerobic digestate from food waste: Relationship with extracellular polymeric substances. Chemical Engineering Journal, 262932–938.
Malgeryd, J. och Persson, T. 2013. Hästgödsel - en naturlig resurs. Jordbruksverket. Meers, E., De Keulenaere, B., Pflüger, S. och Stambasky, J. 2015. Cop 21 - Anaerobic
digestion’s and gasification’s contribution to reduced emissions in EU’s transport, agricultural and energy sectors. European Biogas Association.
Mes, T. d., Stams, A., Reith, J., och Zeeman, G. 2003. Methane production by anaerobic digestion of wastewater and solid wastes. i J. M. Wijffels R, Bio-methane & Bio-
hydrogen. Status and perspectives of biological methane and hydrogen production.
117
Moestedt, J., Nilsson Påledal, S., Schnürer, A. och Nordell, E. 2013. Biogas Production
from Thin Stillage on an Industrial Scale-Experience and Optimisation. Energies 2013,
6, 5642-5655; doi: 10.3390/en6115642.
Møller H.B., Lund, I. och Sommer, S.G. 2000. Solid-liquid separation of livestock slurry:
efficiency and cost. Bioresource Technology 74 (2000) 223-229.
Naturvårdsverket. 2012. Biogas ur gödsel, avfall och restprodukter. Naturvårdsverket. Naturvårdsverket. 2013. Potentialen för hållbar återföring av fosfor från stallgödsel,
slam, och enskilda avlopp. Naturvårdsverket.
Naturvårdsverket. 2017. National Inventory Report Sweden 2017. Naturvårdsverket. Niemi Hjulfors, L. och Edström, F. 2017. Utvärdering av gödselgasstödet 2015-2016. Jordbruksverket
Nordberg, U., och Nordberg, Å. 2007. Torrötning - kunskapssammanställning och
bedömning av utvecklingsbehov. JTI.
Nordberg, Ulf. 2006. Biogas - Nuläge och framtida potential. Värmeforsk. Nordell, E. och Rönnberg, J. 2015. Torrötning av avvattnat rötslam vid termofil
temperatur. Rapport Nr 2015-05. Svenskt Vatten Utveckling.
Rodhe, L., Abubaker, J., Ascue, J., Pell, M. och Nordberg, Å. 2012a. Greenhouse gas
emissions from pig slurry during storage and after field application in northern European conditions. Biosystems Engineering, Vol 113, Issue 4, December 2012,
Pages 379-394
Rodhe, L., Ascue, J., Tersmeden, M., Willén, A. och Nordberg, Å. 2013. Växthusgaser
från rötad och orötad nötflytgödsel i lager och utspridd på mark. Rapport 413,
Lantbruk & Industri. Institution för jordbruks- och miljöteknik, Uppsala.
Rodhe, L., Baky, A., Olsson, J. och Nordberg, Å. 2012b. Växthusgaser från stallgödsel –
Litteraturgenomgång och modellberäkningar. Rapport 402, Lantbruk & Industri. JTI –
Institution för jordbruks- och miljöteknik, Uppsala.
Salomon, E. och Wivstad, M. 2013. Rötrest från biogasanläggningar - återföring av
växtnäring i ekologisk produktion. SLU - Sveriges lantbruksuniversitet, Epok -
Centrum för ekologisk produktion och konsumtion. Uppsala november 2013. SCB. 2017. Gödselmedel i jordbruket 2015/16. SCB.
Sheffield, R., Barker, J. och Rashash, D. 2000. Solids Separation of Animal Manure. North Carolina State University. Extension Specialists, Biological & Agricultural Engineering.
Tasneem, A., S.M., T., och S.A., A. 2012. Anaerobic digestion for global warming control
and energy generation - An overview. Renewable and Sustainable Energy Reviews,
16(5), s.3228–3242.
Tufvesson, L., Lantz, M. och Björnsson, L. 2013. Miljönytta och samhällsekonomiskt
värde vid produktion av biogas från gödsel. Miljö- och energisystem, LTH, Lunds
Universitet
Ward, A. J., Hobbs, P. J., Holliman, P. J., och Jones, D. L. 2008. Optimisation of the
anaerobic digestion of agricultural resources. Bioresource Technology, 99(17),
s.7928–7940.
Weiland, P. 2010. Biogas production: current state and perspectives. Applied Microbiology and Biotechnology, 85(4), s.849–860.
119
Bilaga A: Kontinuerlig våtrötning
Formler och beräkningar Beräkning av TS/VS
TS anger materialets torrsubstanshalt och beräknas enligt nedan: 𝑇𝑆 = 𝑉𝑖𝑘𝑡 𝑒𝑓𝑡𝑒𝑟 𝑣ä𝑟𝑚𝑛𝑖𝑛𝑔 𝑣𝑖𝑑 105℃
𝑉𝑖𝑘𝑡 𝑓ö𝑟𝑒 𝑣ä𝑟𝑚𝑛𝑖𝑛𝑔 ∗ 100 [%]
Beräkning av GR anger glödresten/askan efter att materialet har värmts vid 550°C under cirka två timmar. Provets organiska material har försvunnit vid värmning. GR är ett mått på provets oorganiska materialhalt:
𝐺𝑅 = 𝑉𝑖𝑘𝑡 𝑒𝑓𝑡𝑒𝑟 𝑣ä𝑟𝑚𝑛𝑖𝑛𝑔 𝑣𝑖𝑑 550℃
𝑉𝑖𝑘𝑡 𝑓ö𝑟𝑒 𝑣ä𝑟𝑚𝑛𝑖𝑛𝑔 𝑣𝑖𝑑 105℃ ∗ 100 [% 𝑎𝑣 𝑇𝑆]
VS anger den del av TS som innehåller organiskt material och inte omfattas av glödresten och beräknas enligt:
𝑉𝑆 = 100 − 𝐺𝑅 [% 𝑎𝑣 𝑇𝑆]
Beräkning av uppehållstid
𝑈𝑝𝑝𝑒ℎå𝑙𝑙𝑠𝑡𝑖𝑑 = 𝑉𝑅 𝑉𝑖𝑛
𝑉𝑅 Anger aktiv volym i rötkammaren 𝑉𝑖𝑛 Anger volym in i rötkammaren
Beräkning av belastning
𝐵𝑒𝑙𝑎𝑠𝑡𝑛𝑖𝑛𝑔 = 𝑇𝑆𝑆𝑢𝑏𝑠𝑡𝑟𝑎𝑡∗ 𝑉𝑆𝑆𝑢𝑏𝑠𝑡𝑟𝑎𝑡 𝑉𝑅
𝑉𝑅 Anger den aktiva rötkammarvolymen
Beräkning av specifik gasproduktion och specifik metanproduktion
𝑆𝑝𝑒𝑐𝑖𝑓𝑖𝑘 𝑔𝑎𝑠𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘𝑡𝑖𝑜𝑛 = 𝑉𝐺𝑎𝑠
𝑉𝑅 ∗ 𝐵𝑒𝑙𝑎𝑠𝑡𝑛𝑖𝑛𝑔 [
𝑁 𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟 𝑔 𝑉𝑆 ]
𝑉𝐺𝑎𝑠 Anger den gasvolym som produceras per dygn 𝑉𝑅 Anger den aktiva rötkammarvolymen
𝑆𝑝𝑒𝑐𝑖𝑓𝑖𝑘 𝑚𝑒𝑡𝑎𝑛𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘𝑡𝑖𝑜𝑛 = 𝑆𝑝𝑒𝑐𝑖𝑓𝑖𝑘 𝑔𝑎𝑠𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘𝑡𝑖𝑜𝑛 ∗ % 𝐶𝐻4 [𝑁 𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟 𝐶𝐻4 𝑔 𝑉𝑆 ] Beräkning av utrötningsgraden 𝑈𝑡𝑟ö𝑡𝑛𝑖𝑛𝑔𝑠𝑔𝑟𝑎𝑑 = 1 − 𝑉𝑆𝑅ö𝑡𝑟𝑒𝑠𝑡 𝑉𝑆𝑆𝑢𝑏𝑠𝑡𝑟𝑎𝑡 Analyser Metaller
Tabell A1. Analysresultat av metaller för kontrollreaktorn och experimentreaktorn för tre HRT.
Reaktor Dag Kobolt [mg/kg] Järn [mg/kg]
Kontrollreaktor 34 0,776 855 62 0,734 803 93 0,814 890 Experimentreaktor 34 0,824 822 62 0,771 860 93 0,826 942
121
Specifik produktion
Figur A1. Specifik produktion av metangas från kontrollreaktorn (svart kurva) och den experimentella
reaktorn (grön kurva).
Figur A2. Specifik biogasproduktion från gödsel. Vid dag 27 startade experimentfasen och grafen återger data för dag 0-121. Samtliga startpunkter för HRT är markerade i figuren.
Bilaga B: Satsvis torrötning
Försöksplanering värmeskåp
För att få rätt blandningsförhållande mellan ymp och substrat användes analysresultat på TS och VS. Innan resultatet fanns till hands uppskattades dessa parametervärden vilka sedan ersattes med korrekt värde då analysen var genomförd.
Vid försöksplaneringen uppskattades 3 liter biogas kunna produceras från substratet med antagandet av specifik biogasproduktion 300 Nml/g VS, vilket krävde cirka 10 g VS från gödsel. Blandningsförhållandet med hälften svingödsel och hälften avvattnad kogödsel medförde 11,70 g VS från substratet vilket bedömdes vara nära det önskade värdet på 10 g VS.
Försöket avsåg att utföras med tre nivåer av andel ymp för att utreda en lämplig mängd. Vid bestämning av låg, medel och hög nivå av VS ymp studerades redan genomförda försök som presenterades i litteratur. Liksom beskrivet i avsnitt 6.2.1. användes ett intervall för specifik biogasproduktion från Kothari m.fl. (2014) motsvarande 200-300 Nml/g VS som mål. Det var ett villkor för att få bra gasproduktion och välfungerande process. Vidare studerades blandningsförhållandet mellan ymp och substrat för de försök som producerade biogas inom ett rimligt intervall.
Vid försök utfört av Li m.fl. (2014) producerades 32 liter biogas. Det motsvarade 267 N liter/kg VS vilket var ett rimligt värde jämfört med andra försök. Därefter studerades hur stor andel VS ymp som hade använts vid försöket som visades vara cirka 10 % (VS ymp dividerat med VS substrat). Vidare presenterade Chiumenti m.fl. (2017) resultat för en välfungerande biogasanläggning där cirka 35 % av andel VS användes vid uppstart av ny rötningsprocess. Därefter ympades nästa rötningsprocess med cirka 13 % andel VS. Vid försöksplanering observerades också försök av André m.fl. (2016) där gasproduktion inte var inom rimligt intervall då den specifika gasproduktionen var 7 N liter/kg VS. I det försöket användes cirka 6 % av andel VS från ymp.
Med bakgrund till litteratursökning, och i samråd med handledare (Sören Nilsson Påledal), beslutades att testa 5 %, 10 % och 20 % inblandad andel VS från ymp.
Till det första satsvisa utrötningsförsökets som utfördes i värmeskåp användes två olika ympsorter för att möjliggöra användning av tre nivåer med ymp. Då ympen från samrötningsanläggningen i Åby var av flytande form med låg TS-halt var 20 % VS ymp inte möjligt att blanda in med substratet eftersom att TS-halten i testflaskorna inte skulle
123
falla inom ramen för torrötning. För att nå 20 % VS (motsvarande cirka 2 g VS) krävdes det nämligen att cirka 90 g ymp blandades med 50 g gödsel (se formel 1 och 2 nedan). Andel våtvikt av ymp i förhållande till substratets våtvikt hade då utgjort 180 % (90 g ymp dividerat med 50 g gödsel) och TS-halten i testflaskorna hade varit cirka 11 %. Då ympen från Åby var så utspädd behövdes även avvattnad ymp från Nykvarns reningsverk vilket var av stapelbar karaktär och uppskattades ha hög TS-halt. Motsvarande andel våtvikt med Nykvarnsymp var vid användning av 20 % VS uppskattningsvis 25 % (12 g ymp dividerat på 50 g gödsel).
Formel (1): Vikt VS ymp som behövdes för att nå X % VS ymp 𝑔 𝑉𝑆 𝑦𝑚𝑝 = 𝑔 𝑉𝑆 𝑔ö𝑑𝑠𝑒𝑙 ∗ 𝑋 %
Formel (2): Våtvikt ymp som behövdes för att nå X % VS ymp 𝑔 𝑦𝑚𝑝 = 𝑔 𝑉𝑆 𝑦𝑚𝑝
𝑇𝑆 𝑦𝑚𝑝 ∗ 𝑉𝑆 𝑦𝑚𝑝
I tabell B1 nedan ges en detaljerad beskrivning kring invägda mängder för ymp och substrat i varje testflaska med analyserade värden av TS/VS.
Tabell B1. Beskrivning av invägda mängder i samtliga testflaskor som ingick i det satsvisa torrötningsförsöket som utfördes i värmeskåp.
Försöksplanering AMPTS II
Metoden för satsvis torrötning i AMPTS II-systemet byggde på utförande och resultat från föregående försök som utfördes i värmeskåp. Liksom då användes nu 50 g gödsel motsvarande 11,70 g VS, det vill säga antagandet att 3 liter biogas kunde produceras under försöksperioden. Vidare beslutades att använda två testserier i försöket, en låg och en hög nivå av VS ymp. Ympen var den begränsande faktorn och med hänsyn till det samt resultat från tidigare blandningsförhållanden krävdes planering för att komma till beslut om andelar VS från ymp. Ympen utgjordes av återanvänd rötrest från tidigare försök där rötrest från de bästa serierna blandades ihop. Vidare uppskattades att hälften av ingående