publicerat_40.jpg

R 357 Torrötning - kunskapssammanställning och bedömning av utvecklingsbehov

Publikationstyp: Rapporter lantbruk och industri
Författare: Nordberg Ulf, Nordberg Åke
År: 2007
Torrötning erbjuder en rad tekniska fördelar jämfört med våtrötning när fasta, staplings­bara material ska rötas. Inom jordbruket finns en rad fasta råvaror lämpliga för rötning, t.ex. grödor, skörderester/biprodukter och gödsel (nöt, svin, fjäderfä, häst). Mot bakgrund av det stigande intresset hos svenska lantbrukare för biogas samt att det för närvarande pågår utveckling och implementering av torrötning i Tyskland har denna kunskapssammanställning gjorts med syfte att beskriva utvecklingsläget för torrötning och göra en teknisk och ekonomisk jämförelse mellan våt- och torrötning samt identifiera framtida behov av forskning, utveckling och demonstration inom området.

Rötningstekniken kan indelas i våta och torra processer. Med våt process menas generellt rötning av flytande och pumpbara substrat där TS-halten i rötkammaren är ca 2-10 viktprocent. Med torr process menas generellt rötning av stapelbara substratblandningar där TS-halten i rötkammaren är ca 20-35 viktprocent. I Tyskland finns uppskattningsvis drygt 300 torrötningsanläggningar och i Sverige finns för närvarande två anläggningar baserade på jordbruksråvaror. Beräkningar i denna studie visar att fastgödsel, skörderester och park- och trädgårdsavfall, dvs. material lämp­liga för torrötning, kan motsvara ungefär 4,6 TWh årligen. Till detta kan ytterligare mellan 2 och 4 TWh komma från energigrödor vid odling av 100 000 ha för energiändamål. Detta skulle sammantaget motsvara ungefär 6-9 TWh per år. Den sammanlagda biogasproduktionen i Sverige är för närvarande ca 1,3 TWh per år.

Genom åren har ett flertal koncept utvecklats för torrötning. Processen kan vara satsvis eller kontinuerlig och vidare kan indelning ske i undergrupper för antalet faser och reaktortyper. Kontinuerliga processer har utvecklats för avfallsbehandling, men i Tyskland är det mest tillämpade konceptet inom lantbruket satsvis perkolationsbädd i uppvärmda garageliknande rötkammare där in- och urlastning sker med traktor eller hjullastare genom en gastät port på reaktorns kortsida.

Fördelar med torrötning omfattar bl.a. att gårdens befintliga maskinpark för stapelbara material kan användas vid hantering. Vidare krävs ingen omfattande sönderdelning och inslag av eventuella störande ämnen som jord, sand, sten, trä m.m. påverkar inte hantering och materialtransport på samma sätt som vid våtrötning. De relativt små vätskemängder som cirkuleras vid torrötning kräver mindre dimensioner på rör och pumpar och lägre elåtgång. Lagring och transport av material och rötrest blir också effektivare eftersom vattenhalten är mindre än vid våtrötning.

Vid torrötning i satsvisa system sker inlastning av nytt rötningsmaterial i varje rötkammare ca en gång per månad. Arbetsinsatsen blir stor vid dessa tillfällen, medan det vid våtrötning krävs en viss daglig insats om inte automatiseringen är hög. Vid satsvis torrötning måste ymp blandas in i samband med inläggning av nytt material i rötkammaren. Mängden beror på materialets egenskaper och omsättbarhet och en väl fungerande blandning av ymp och substrat krävs för att erhålla bra förutsättningar för effektiv nedbrytning. Vid stora mängder ymp nyttjas inte rötkammarvolymen lika effektivt. Ympning kan även ske vid cirkulation av vätska via en separat rötkammare, t.ex. ett anaerobt filter.

Vid satsvis torrötning med perkolation är bäddens struktur viktig för att man ska få en god utrötning. Kanalbildning kan orsaka ojämn fördelning av värme och begränsad kontakt mellan mikrober och substrat, vilket ger ett lägre gasutbyte. Försök har dock visat att metanutbytet kan vara i samma storleksordning som vid våtrötning. Vid torrötning erhålls en fast rötrest och ett överskott av vätska som kan spridas som en flytande rötrest.

Dokumentation av driftsanläggningar med torrötning har hittills tyvärr varit knapphändig. Avsaknaden av uppföljning gör att tillförlitliga ekonomiska uppgifter är svåra att få tag i. De firmor som marknadsför torrötningsanläggningar lämnar inte gärna ifrån sig kostnadsuppgifter av konkurrensskäl. En modellkalkyl från FNR Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V, Tyskland, har använts i denna studie omfattande fyra koncept; satsvis med perkulation, satsvis med perkulation och aerob förbehandling; kontinuerlig pluggflödesrötning med cirkulation av perkolat­vätska och traditionell våtrötning. Våtrötning ger lägre produktions-kostnader än torrötning både för fastgödsel och för majsensilage.

Generellt gäller att med ökad produktionskapacitet minskar produktionskostnaden samt att skillnaden mellan de olika koncepten minskar. För fastgödsel och den största anläggningen (11 000 ton per år) visar grundkalkylen ett spann för produktionskostnaden på 0,31-0,48 kr/kWh. Med ett investeringsstöd på 30 % blir produktionskostnaden 0,28-0,42 öre/kWh och om man dessutom förutsätter en potential i att minska investeringskostnaden med 25 % för torrötning så blir produktionskostnaden 0,28-0,38 kr/kWh. För majsensilage blir produktionskostnaden 0,47- 0,53 kr/kWh i grundkalkylen för den största anläggningen. Enligt beräkningar baserat på uppgifter från FNR Ergebnisse des Biogas-Messprogramms (2005) är produktionskostnaden i spannet 0,15-0,52 kr/kWh. I detta fall finns även betydligt större anläggningar med, vilket ger lägre produktionskostnader.

Våtrötningstekniken har utvecklats under en betydligt längre tid jämfört med torrötning, vilket delvis kan förklara att våtrötning ger en lägre produktionskostnad. En vidareutveckling av torrötning kräver en rad olika forsknings-, utvecklings- och demonstrationsinsatser.

Förutsättningar för samverkansanläggningar, där det finns stora ekonomiska skalfördelar för hantering, rötningsanläggning och förädling av biogas, är ett område där fortsatt utrednings- och utvecklingsarbete bör ske. Vidareutveckling av ekonomiska beräkningsmodeller där hänsyn kan tas till lokala förutsättningar för att finna möjligheter till ökad lönsamhet är nödvändig. För att öka erfarenhetsbasen i Sverige skulle en samverkansanläggning för demonstration av torrötning vara mycket värdefullt. Studierna bör även omfatta ägande- och organisationsformer. Nätverkande bland aktörer inom området är viktigt och bör gynnas för att sprida kunskap och dela erfarenheter.

En kontinuerlig bevakning av utvecklingen i Tyskland som förutses fortsätta är viktigt ur ett svenskt perspektiv. Översättning av de utvärderingar och rapporter som produceras till svenskt informationsmaterial är en betydelsefull del i kunskapsspridningen om tillgänglig teknik.

Utveckling av effektiva berednings- och inblandningstekniker av ymp och substrati syfte att åstadkomma en textur och struktur med goda perkolationsegenskaper är ett viktigt moment för att få en jämn utrötning i satsvisa system. Vidare finns behov av studier kring optimala mängder ymp för olika substrat och substratblandningar samt tvåstegsrötning där inympning kan snabbas på och hydrolysen optimeras.

Aerob förbehandling är ett sätt att initialt skapa en jämn värmefördelning samt att undvika en kraftig pH-sänkning då lättomsättbara substanser omsätts. Utveckling med fokus på lämplig lufttillförsel och kontrollerbar temperaturökning bör därför ske.

Flexibla och enkla koncept, t.ex. torrötning i plastslangar, som medger låga investeringskostnader är av stort intresse för att sänka produktionskostnaden. Viktiga frågeställningar i utvecklingen av denna typ av koncept är uppvärmningssystem, isolering, gasuppsamling samt hantering av pressvätska.

Dränkta bäddar är ett system som skapar en jämn fördelning av ymp och värme men tillåter samtidigt en hög torrsubstanshalt i rötkammaren. Studier kring detta koncept kan t.ex. omfatta substrat med sämre perkolationsegenskaper samt system baserade på uppflöde av processvätska genom bädden.

Utveckling av system och driftsstrategier för att styra gasproduktionen till tider med högt behov av energi kan ge ekonomiska fördelar. Vid satsvis rötning sker rötningen sekventiellt för att åstadkomma en så jämn gasproduktion som möjligt. Beroende på vilken form av avsättning gasen har bör olika driftsstrategier kunna utvecklas för att på så sätt optimera inkomsten vid försäljning av el, värme eller gas.

Vid rötning av kväverika material (t.ex. fjäderfägödsel samt kväverika grödor som gräs/klöver) finns risk att ammoniumhalten blir hög och därmed hämmar processen. Driftsstrategier för substratblandningar samt tekniker för att avskilja ammonium från processvätskan till en lämplig form för spridning på åkern bör utvecklas.

Vid rötning av ensartade material, t.ex. enbart energigrödor, visar erfarenheten att processtörningar kan uppkomma efter en längre tids drift. Detta beror ofta på brister i näringssammansättningen och studier för att kartlägga och kunna tillföra essentiella näringsämnen är viktiga i dessa fall.

Efterbehandling av den utrötade massan kan behövas för att nå hygienise­ringseffekter samt en bra lagringsbarhet. Olika tekniker för att åstadkomma bästa miljö­mässiga och ekonomiska teknik för rötrestlagring bör studeras och hur hantering och spridning av rötrest sker på bästa sätt. Vidare bör orienterande fältförsök för bedömning av växtnäringsvärde och effekter av rötrester från torrötning utföras.

Kartläggning av emissioner av ammoniak, metan och lustgas i samband med hantering och lagring i framförallt satsvisa system bör göras. Vidare bör åtgärder för att minimera emissioner av växthusgaser studeras.

Antal: Ladda ner 911 KB

Tillbaka
Tipsa en vän
  |  
Senast uppdaterad: 2010-07-08

 

RISE, Jordbruk och Livsmedel | Box 7033 | 750 07 Uppsala - Växel: 010-516 69 00 | Fax: 018-30 09 56 | info@jti.se