För att testa metanpotentialen i det lagrade matavfallet utfördes satsvisa utrötningsför- sök. Tre körningar gjordes med triplikat för varje substrat.
3.3.1 Experimentuppställning
AMTPS II kallades det system som användes i projektet och var ett system skapat av Bioprocess Control Sweden AB för satsvisa utrötningsförsök. Systemet ( gur3.2) bestod av tre enheter som var sammankopplade med slangar. Metanproduktionen övervakades av en dator som var kopplad till systemet. Två uppställningar av det beskrivna systemt fanns att tillgå på Tekniska verkens biogaslaboratorium.
Figur 3.2: AMTPS II-system för satsvisa utrötningsförsök. Enhet A består av ett vattenbad med sats askor där rötning sker. Koldioxidfällan i enhet B fångar koldioxid
och gasvolymmätaren i enhet C mäter den producerade gasen.
Enhet A (Sats askor i vattenbad)
Enhet A bestod av ett tempererat vattenbad innehållande 15 stycken 500ml glas askor i vilka substrat och mikroorganismer tillsattes. ( gur3.2) Flaskorna var tillslutna i toppen
med en gummitätning med tre genomföringar. Den första genomföringen användes för att kunna kvävgasspola och ta prover. I den andra genomföringen satt en gastät mekanisk omrörare som höll materialet i askorna blandat. Genom den tredje genomföringen gick den biogas som producerats vid rötningen och fortsatte vidare till enhet B ( gur 3.2). Enhet B (Koldioxidfälla)
Biogasen, innehållande mestadels metan och koldioxid, som producerades i askorna i enhet A leddes till de mindre askorna innehållandes lut i enhet B. Vid kontakt med luten löste sig koldioxiden snabbt och bildade natriumkarbonat och vatten. Ut ur koldi- oxidfällan ödade sedan ren metan.
Enhet C (Gasvolymmätare)
Den metan som lämnade koldioxidfällan gick vidare till enhet C där volymen gas mättes. Gasvolymmätaren byggde på deplacementsprincipen som räknade antal gånger (slag) som en känd volym metangas undanträngde en känd mängd vatten. Varje slag registre- rades av en dator.
3.3.2 Omrörning
Varje prov aska hade en egen mekanisk omrörare som bestod av en stav som via en genomföring i askans kork höll provvätskan i rörelse. Varje omrörare var sedan seri- ekopplad med styrning från en dator. Omrörningen skedde i intervall där den växlade mellan att vara påslagen i 20 minuter och avstängd i 2 minuter.
3.3.3 Temperatur
Prov askorna som användes till de satsvisa utrötningsförsöken stod nedsänkta i ett vat- tenbad med temperaturen 38,0◦C. Det var samma temperatur som i rötningsanläggning-
en i Åby där mikroorganismerna togs ifrån. Vattenbadet kontrollerades av en termostat som höll temperaturen på inställd nivå. Vattennivån i vattenbadet övervakades och vatten fylldes på vid behov.
3.3.4 Ymp
För att få med mikroorganismer som skulle sköta den anaeroba nedbrytningen av sub- stratet togs ymp från en fungerande rötningsprocess. Till detta projekt hämtades ymp från Tekniska verkens samrötningsanläggning vid Åby i Linköping. Ympen kunde skilja sig en aning åt från gång till gång med avseende på innehåll av vatten och organiskt material. Därför var det viktigt att mäta det organiska innehållet på samma sätt som för substratet med TS/VS(torrsubstans/organiskt innehåll)-mätningar. Detta genomförs också för att kunna dimensionera försöken så att förhållandet mellan ymp och substrat blev samma i alla försök. Målbelastningen i detta försök var ett förhållande mellan ymp och substrat på 2:1 på VS-basis. Erfarenheten med den ymp som användes på Tekniska verken har visat att belastning av ymp på 12 g VS/L substrat fungerar bra för att uppnå hög mätnoggrannhet och stabil process i AMPTS II. För att kunna dimensionera försöken gjordes en TS/VS-analys på ympen. Ympen hämtades till laboratoriet två dagar innan själva försöket skulle startas för utförande av TS- och VS-analyser. Detta gjordes även för att hinna avgasa ympen så att den skulle ge så lite bidrag till gasproduktionen som möjligt och den förvarades därför under omrörning vid 38◦C i en rötförsöksreaktor.[7]
3.3.5 Referens och internkontroll
Två triplikat som var med vid varje körning var referensserien och internkontrollen. För att få reda på hur mycket metan som producerades av själva ympen så kördes en provserie kallad referens där inget substrat tillsattes till röt askorna. Den gasproduktionen identi - erades som bakgrundsproduktion som inte hade något med nedbrytningen av substrat att göra. Resultatet från denna referensserie drogs därför bort från totala gasproduktionen i prov askor innehållandes substrat. [40]
För att kontrollera att allt var normalt med ympaktiviteten och näringsmedium användes en så kallad internkontroll. Den bestod av ett enhetligt substrat innehållandes cellulosa, olja, gelatin samt ymp och näringsmedium. Genom att sedan jämföra metangaspotenti- alen för internkontrollen med internkontroller från tidigare försök så var det möjligt att upptäcka avvikelser i ympens aktivitet eller andra fel i själva försöket. [40]
3.3.6 Uppstart
Dagen innan uppstart av de satsvisa utrötningsförsöken bereddes en fosfatbuertlösning med salt, vitaminer och spårämnen. Receptet på denna lösning var baserat på en tidigare studie av Karlsson et al.(1999) [41] Substraten hade under lagringsförfarandet redan karaktäriserats med avseende på TS och VS och med hjälp av dessa värden räknades sedan mängden substrat som skulle vägas upp ut. Alla prover förvarades i frys fram tills en dag innan användning då de togs fram för att tina långsamt över natten. Till koldioxidfällorna i enhet B tillreddes lut med koncentrationen 3M innehållandes pH- indikatorn thymolphtalein. Indikatorn visade med färgomslag då så mycket koldioxid löst sig i luten att upptagningsförmågan blev begränsad.
Samma dag som uppstarten skedde tillreddes internkontrollen genom beräkning och in- vägning av de fyra ingredienserna, stärkelse, cellulosa, gelatin och rapsolja. Förhållandet mellan dem var 1:1:1:1 på VS-basis med en förutbestämd belastning, 6 g VS/liter. Hur mycket som skulle vägas upp i varje aska beräknades utifrån TS- och VS-värdena hos ymp och substrat. Uppvägningen skedde med en noggrannhet på 0,1g. Det första som vägdes in var avgasat vatten samt buertlösning. Viktigt var att ymp tillsattes sist för att undvika att gasproduktionen skulle starta innan askorna förslutits. När ymp tillsatts och askorna förslutits spolades luft ut ur slangar och askor med hjälp av kvävgas, därigenom skapades en anaerob miljö. Efter kvävgasspolningen sattes askorna ner i 38◦C vattenbad i enhet A där slangar och omrörare kopplades in. Då allt var färdigt
startades omrörning och mätning av metanproduktionen. 3.3.7 Avslut
Utrötningsförsöket avslutades då metanproduktionen från matavfallet hade avstannat helt. Det vill säga då satserna med substrat inte längre avgav mer metan än referensserien som endast innehöll ymp och näringsmedium. Bedömning om när detta var uppnått gjordes utifrån metanproduktionskurvorna (appendixC.1).
3.3.8 Beräkningar
För att kunna jämföra resultaten från de satsvisa utrötningsförsöken beräknades gas- produktionen på två sätt. Från de satsvisa utrötningsförsöken beräknades resultatet i ml metan per g VS. Mängden VS beräknades ur matavfallsslurryns vikt multiplicerat med analysvärdena för TS och VS. Multiplikation mellan mängden VS och mängd me- tan dividerat med 1000g gav sedan total metanproduktion per kilo färskt matavfall från början.
Multiplikation mellan mängden VS (okompenserat) och mängd producerad metan di- viderat med vikten på påsen efter lagring gav istället total metanproduktion per kilo matavfall då det kommer fram till biogasanläggningen. För beräkningar och rådata se appendix C.