Ökad biogas produktion från flytgödsel

Sammanfattning av slutrapport
För att göra gödselrötningen på gårdsskala mer kostnadseffektiv måste nya systemlösningar utvecklas som leder till ökad energiproduktion samt minskat inköp av handelsgödselkväve. Gödsel består dock av organiskt material som till stor del är svårt att omvandla till biogas.
I projektet undersöktes möjligheten att öka gasproduktionen och bildningen av ammoniumkväve från gödsel i en tvåstegsrötning enligt följande: a) konventionell rötning av flytgödsel från nötkreatur i ett första steg med uppehållstid på ca 20 dygn där lättomsättbar organisk substans omvandlas till biogas, b) sedimentation med polymertillsats till rötad gödsel, c) avskilt sediment och svämtäcke rötas i ett andra steg efter CaO-tillsats med uppehållstid på 50-100 dygn. Resultaten visade att förtjockning och efterrötning av rötad flytgödsel gav 20-30% mer metan än traditionell ettstegsrötning. Beräkningar gällande ammoniumängderna i olika delar av efterrötningssystemet indikerar relativt stora ammoniakemissioner kopplat till försöket. Efterrötkammarens volym måste minskas till att ge uppehållstider på 50 dygn eller mindre för att få konkurrenskraftiga produktionskostnader av biogas/el.

Populärvetenskaplig sammanfattning
Gödsel består av organiskt material som till stor del är svårt att omvandlas till biogas därför dagens konventionella teknik för gödselrötning behöver effektiviseras eftersom en relativt liten del av dess energiinnehåll utvinns i form av biogas och för att andelen ammoniumkväve (som växterna kan ta upp direkt) inte påtagligt förändras. För att göra gödselrötningen på gårdsskala mer kostnadseffektiv måste nya systemlösningar utvecklas som leder till ökad energiproduktion för egenanvändning eller försäljning samt minskat inköp av handelsgödselkväve.
Det finns flera sätt att öka metanpotentialen från gödsel: a) förlängning av uppehållstiden, b) koncentrering och efterrötning av rötresten genom avvattning, c) förbehandling av det svårnedbrytbar organisk material i rötresten mha kemikalier som kalk.
Projektet ville prova att öka gasproduktionen och kvävemineraliseringen från gödsel i en tvåstegsrötning enligt följande:
1. Konventionell rötning av flytgödsel från nötkreatur i det första steget med uppehållstid på ca 20 dagar där lättomsättbar organisk substans omvandlas till biogas.
2. Sedimentation mha. polymertillsats av rötad gödsel. Avskilt sediment och svämtäcke där merparten av den organiskt svåromsättbara substansen återfinns rötas i det andra steget efter CaO tillsats (en kontroll utan kalktillsatts också inkluderades).
3. Rötning i det andra steget med uppehållstid på 50-100 dagar.
Vidare effekten av följande tillsatsmedel studerades: a) tillsats av flockningsmedel till sedimentationsbehållaren för att förbättra avskiljningen av organiskt material till den förtjockade fasen; b) tillsats av kalk till den förtjockade fasen för att öka dess nedbrytbarhet.
Syftet med arbetet är att i laboratorieskala undersöka hur fasseparation genom sedimentering samt behandling av den förtjockade fasen med CaO påverkar a) gasproduktionen och b) nettomineraliseringen av kväve jämfört med rötning i ett konventionellt två-stegsförfarande.
Baserat på gasutbytena från de två kontinuerliga efterrötningsreaktorerna och massbalanskalkyler utgående från analysdata har följande beräknats fram:
• Efterrötning av den icke förbehandlat förtjockade fraktionen medför en ökad gasproduktion från flytgödseln med 20% jämfört mot om efterrötning saknas.
• Efterrötning av kalkförbehandlat förtjockade fraktionen medför en ökad gasproduktion från flytgödseln med 30% jämfört mot om efterrötning saknas.
• Det har visat sig vara betydligt svårare att beräkna fram hur mängden ammoniumkväve förändras vid den 2-stegsrötning som genomfördes i detta försök. För att få fram denna förändring detta värde har massbalansberäkningar genomfört för hela rötningssystemet vad det gäller både ammoniumkväve och organsikt bundet kväve. Utgående från detta kan det konstateras att ökningen i ammoniumkväve blev väsentligt mindre än minskningen av organiskt bundet kväve. Orsaken till detta kan förklaras av flera orsaker som analysosäkerhet och ammoniakförluster vid dels rötningen, dels vid silning och flockning med efterföljande kalkbehandling.
Den ekonomiska studien visade att för 3 st. av studerade 5 alternativ med efterrötning så var produktionskostanden för biogas och elektricitet i nivå med en biogasanläggning som saknar efterrötningssteg. Dock gav det efterrötningsalternativet som producerade den största mängden biogas en produktionskostand för biogas/el som var väsentligt högre jämfört mot en biogas-anläggning som saknar efterrötningssteg.