Förbehandling av matavfall Workshop med Biogas Syd i Malmö den 17 januari 2012 Johan Yngvesson Jag har arbetat på SP sedan 2008 Jobbar med kvalitetssäkring av biogödsel och kompost (SPCR 120 & 152) Utbildad i avfallsåtervinning och resurshantering Om SP • Ledande institut inom Energi- och miljöteknik • Tillämpad forskning • Starka forsknings och innovationsmiljöer – kompetensplattform SP Biofuels • 30-talet medarbetare i koncernen arbetar med biogasrelaterade tjänster & forskning Varför förbehandla matavfall? • Homogenisering • Optimera TS halt • Separera bort oönskat material • Sönderfördela • Hygienisera • Underlätta hydrolys • Fler anledningar? Vilka metoder finns? • Mekaniska • Termiska • Kemiska • Biologiska • Ultraljud • Elektroporation • Kombinationer av ovanstående m.fl. Vilka krav finns kopplade till förbehandling? Animaliska biproduktförordningen, SPCR 120 Biogödsel Interna krav • Hygienisering: • Funktionell exempelvis 12 mm, 70 °C, 1 timma andra metoder möjliga men måste valideras • Tillsatsämnen ej listade tillsatsämnen måste godkännas i styrgrupp • Synliga föroreningar >2 mm får ej överstiga 0,5 vikt-% av TS • Rena substrat från livsmedelskedjan inklusive matavfall • Låg investeringskostnad • Energieffektiv • Låga underhållskostnader • Driftsäkert / hög tillgänglighet • Övrigt? Förbehandlingens möjligheter => bättre lönsamhet Bättre utrötning ⇒ Högre metanutbyte ⇒ Bättre lönsamhet Ökad tillgänglighet ⇒ högre kapacitet ⇒ Bättre lönsamhet Minskade drift- och underhållskostnader ⇒ Bättre lönsamhet Förbättrad slutprodukt ⇒ Ökad acceptans ⇒ Minskade kostnader för avsättning ⇒Bättre lönsamhet Mekanisk förbehandling • Många tekniker • Blandade erfarenheter • Efterfrågas jämförande studier av olika utrustningar Termisk behandling (inkl. hygienisering) • Hygienisering – Patsörisering inkl sönderdelning – Autoklavering – Termofil rötning, satsvis • Högtemperaturbehandling – Med fjärrvärme • Uppvärmning påvisat ökning av metanproduktion – Direktuppvärmning material eller vatten – vvx spillvärme/fjärrvärme – Lokal gaspanna • CAMBI – Ånga, 165-170 *C och 8-9 bar • Ångexplosion – Ånga, högt tryck och temperatur – Hastigt tryckfall exploderar materialet och trasar sönder komplexa molekyler • Energibehovet mindre än utvunnen energi • Beläggningsproblem i vvx? • Förbrukad kraftånga => minskar elproduktion & ökar mv behovet Ångexplosion, “Steam explosion” • Metoden har visat ge en fördubbling av metanutbytet från papper. • Energibalans beräkningar visar även att ångexplosion kan var ett fördelaktigt alternativ till hygienisering • Testats på papper, apelsinskal, halm mm Ångexplosion – pilotanläggning i Borås • Reaktorvolymen är 10 liter • Klarar material upp mot TS 10% • Substratet kan behandlas med ånga 28 bar 230 °C • Flushtank med bottenventil för uppsamling av prov • Det behandlade materialet kan sedan analyseras, t.ex. avseende metanutbyte genom rötningsförsök Kemisk behandling • NMMO – miljövänligt lösningsmedel Återvinningsbart med 98% effektivitet Testats på halm och granflis (WR12). Upp till 6 respektive 25 ggr metanproduktion Fjäderavfall. Fördubblad metanproduktion Behandlingstid samt partikelstorlek påvisad betydelse • NaOH vanligt förekommande i olika studier på förbehandling. • Kemisk förbehandling kombineras ofta med en termisk metod Biologisk behandling • Tillsätter enzymer för att hydrolysera / spjälka materialet till mindre beståndsdelar, ex. cellulosa till mindre molekyler • Tillämpas på flera anläggningar • Snabba upp hydrolyseringen • Nya material som fjäder och halm • Fungerar bäst på homogena material • Fungerar bäst i förhydrolys? • Eventuellt högt pris? Fasseparerad process • Omfattande litteraturstudie över separerat hydrolyssteg • Sex olika fullskaleanläggningar i Sverige (3 st.), Tyskland (1 st.) och USA (2 st.) har identifierats som drivs, eller gjort försök, med biologisk förhydrolys. • Samtliga anläggningar har erhållit betydande processfördelar vid rötning med inledande hydrolyssteg jämfört med utan • Exempelvis: – ökat metanutbyte – ökad nedbrytningsgrad – ökad behandlingskapacitet – eliminering av skumningsproblem Elektroporation • Elektriska pulser genom materialet • Celler lyserar, löses upp • Ökad tillgänglighet • Påvisad ökning av metanutbytet • Energiåtgången mindre än ökningen Efterfrågat arbete • • • • • • • Långsamtgående omblandare v.s. pulper? Hur får man hög TS men låg viskositet? Bättre sandborttagning? Vilken teknik är bäst för malning? Optimering av omrörare? Hantering av glasförpackat material? Simulering av hydrolys? Vi som arbetar med biologisk behandling av avfall, biogas och biogödsel på SP Energiteknik Anneli Pettersson Några aktuella projekt Bo von Bahr • WR35 Perspektiv på framtida avfallsbehandling Christina Anderzén Hanna Hellström • WR41 Rätt slam på rätt plats Johan Yngvesson • WR43 Vittrings- och korrosionsproblem vid hantering av matavfall, Etapp III - Verifiering av metodik Magnus Holmgren • WR Mikroplaster i biogasprocessen – Förstudie Gunilla Henriksson Mikroplaster i biogasprocessen - förstudie (WR48) •Mål Förväntade resultat • Att identifiera och beskriva olika sorters plaster som passerar en biogas-anläggningen och som sedan återfinns i biogödseln och deras kända miljöeffekter • Ökad kunskap: • om mikroplaster i biogödsel • om möjligheterna och problematiken med olika förbehandlingstekniker • om lagstiftningen kring mikroplaster och ”förorenad biogödsel” • Sammanställa lagstiftningen kring mikroplaster och förorenad biogödsel • Undersöka förbehandlingsteknikens påverkan på förekomsten av mikroplaster i biogödsel Kontakt Lotta Levén; lotta.leven@jti.se telefon: 010 - 516 69 35 Waste Refinery Ett nationellt kunskapscentrum för optimalt resursutnyttjande av avfall, inrättat vid SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut. FoU i ett gemensamt kluster med representanter från näringsliv, samhälle och forskningsorganisationer. Det övergripande målet är att uppnå en effektiv resurshantering och energianvändning av avfall med avseende på både ekonomiska och miljömässiga effekter för samhället. På www.wasterefinery.se finns alla rapporter att ladda ner fritt. Man kan även anmäla sig till nyhetsbrev via wasterefinery@sp.se Parter i Waste Refinery Näringslivsparter Forskningsparter Offentliga finansiärer Några fler exempel på genomförda projekt inom biologisk behandling av avfall Handbok metanmätningar Resursoptimering hantering av matavfall till havs Smittorisk och hygien vid hantering av biogödsel SYS08-853 Högtemperaturförbehandling av biogassubstrat med fjärrvärme för utökad biogasproduktion Täckning av gödselbrunnar Verktyg för att säkerställa ett lågt kadmiuminnehåll i biogödsel Värdering och utveckling av mätmetoder för bestämning av metanemissioner från biogasanläggningar, fas 1 WR20 Förädling av rötrest från större biogasanläggningar WR26 Luktreduceringsgrad hos biofilter, fältmätningar WR27 Kartläggning av vittrings- och korrosionsskador på biologiska behandlingsanläggningar WR30 Omvärldsanalys av utvalda områden viktiga för framtidens avfallssystem; Område A: Utveckling kring termisk- och biologisk behandling - Kartläggning av aktörer och dess kompetens , Område B: Avsättning av energiprodukter från biologisk behandling - vilka frågeställningar kommer att bli aktuella? WR31 Kartläggning av utvecklingsarbete samt problem vid olika insamlingstekniker för matavfall WR33 Miljöeffekt av polymerer inom biogasbranschen – Förstudie WR34 Tätskikt på betong för minskning av vittrings- och korrosionsproblem vid hantering av matavfall WR39 Hjälpmedel för introduktion av system för insamling av källsorterat matavfall Tack för Er uppmärksamhet! Johan Yngvesson SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut Energiteknik Box 857, 501 15 Borås Tel: 010 516 50 00, (direkt) 010 516 55 26 Telefax: +46 (0)33 13 19 79 E-post: johan.yngvesson@sp.se Internet: www.sp.se ”Vi skapar värde i samverkan”