Pretreatment technologies to increase the methane yields by anaerobic digestion in relation to cost efficiency of substrate transportation

Abstract: Med ett växande energibehov i världen, sinande energikällor i form av fossila bränslen och en miljö som vi under en längre tid har förorenat behövs det nya energiformer som är mer långsiktiga och framförallt miljövänliga. En sådan energiform är biogas. Biogasprocessen är dock inte helt optimerad. Flera av de substrat som används idag tar lång tid att röta och bryts bara ner till viss del i processen eller innehåller onödigt mycket vatten, vilket ger höga transportkostnader. Med syfte att göra biogasprocessen mer ekonomisk lönsam utvärderas i denna rapport på uppdrag från E.ON några olika förbehandlingstekniker: Ångexplosion, extrusion, avvattning och kalkbehandling. Förhoppningen är att dessa ska kunna öka lönsamheten för storskalig biogasproduktion och kanske möjliggöra biogasproduktion från tidigare obrukbara substrat som fjädrar och halm.  För att jämföra och utvärdera förbehandlingsteknikerna utfördes batchrötningsförsök i 330 ml flaskor med obehandlade och förbehandlade substrat. De flesta förbehandle substraten gav snabbare nedbrytning och några gav även högre metanutbyte än de obehandlade. Fjädrar och halm, som från början hade ett lågt utbyte, påverkades mest av förbehandlingen. Ångexploderade fjädrar gav efter 44 dagars rötning 141% högre metanutbyte och extruderad halm gav 22% högre metanutbyte än obehandlad.  För ekonomiska beräkningarna användes en referensanläggning med en förutbestämd substratmix: 12500 ton majs och 11500 ton hästgödsel. Att tillgå för referensanläggningen finns dessutom fjädrar. Cambis THP-anläggning för ångexplosion visade sig vara alldeles för dyr för referensanläggningen. En THP-anläggning kräver en större biogasanläggning där en större mängd svårnedbrytbara substrat rötas för att bli lönsam. En extruder skulle kunna vara lönsam för för refernsanläggningen om hästgödseln som de har tillgång till innehåller halm som strömaterial. En investering i en extruder bara för att förbehandla majsensilage visade sig inte lönsam.  Avvattning av gödsel gav signifikant lägre utbyte av biogas per torrvikt men signifikant högre utbyte per våtvikt. Avvattningsutrustningen från Splitvision, som testades, var för dyr för att bli lönsam. Först när gården låg 4 mil från biogasanläggningen blev det billigare att avvattna gödsel och transportera den jämfört med att transportera den obehandlad. Andra avvattningsutrustningar i studien var billigare i drift så det finns möjligheter att tekniken kan bli lönsam med någon av dessa.