Basisdokumentation for biogaspotentialet i organisk dagrenovation
1 Indledning
| 1.1 | Undersøgelsens baggrund |
| 1.2 | Undersøgelsens formål og indhold |
| 1.3 | Rapportens opbygning |
Denne rapport er primært en teknisk opgørelse af, hvor meget næringsstof der kan genanvendes, og hvor meget energi der kan spares, ved kildesortering og bioforgasning af organisk dagrenovation.
1.1 Undersøgelsens baggrund
I Danmark er der i de senere år blevet igangsat en række projekter med henblik på at etablere det faglige og økonomiske grundlag for en eventuel gennemførelse af kildesortering og bioforgasning af organisk dagrenovation. Grundlaget er et teknisk system, hvor den kildesorterede organiske dagrenovation forbehandles med henblik på at forbedre dets kvalitet, inden det bioforgasses, oftest i biogasfællesanlæg som primært baserer sig på gylle og industrielt affald. Det afgassede materiale afsættes via de etablerede systemer til jordbrugsanvendelse, mens rejektet fra forbehandlingen tilføres et forbrændingsanlæg. Ideen er, at dette system både genanvender næringsstofferne i affaldet og producerer energi, dels ved udnyttelse af biogassen, dels ved forbrænding af rejektet. Centrale spørgsmål i denne sammenhæng er, hvor meget næringsstof der genanvendes, og hvor meget biogas der kan udvindes af kildesorteret organisk dagrenovation. Udnyttelsen af biogassen har betydning for besparelse af både primærenergi og emissionen af drivhusgasser.
Kildesorteringsordningerne for organisk dagrenovation, hvor af nogle er permanente og andre er forsøg i stor skala, varierer med hensyn til indsamlingssystemet samt mængder og kvalitet af det indsamlede materiale. Kriterierne for kildesorteringen varierer kun lidt fra ordning til ordning, men karakteren og omfanget af information til beboerne kan variere væsentligt. Indsamlingssystemerne varierer med hensyn til, hvilken type pose der benyttes til opsamlingen i køkkenet (papir/plast), indsamlingsmateriellet (sæk/plastbeholder) samt frekvensen for indsamlingen (hver uge/hver anden uge) Mængden og kvaliteten af den indsamlede organiske dagrenovation vil, udover den potentielle mængde til stede, afhænge af beboernes indsats, som igen vil afhænge af sociale forhold, miljøbevidsthed, plads i køkkenet, sanktionsmuligheder samt informationsmaterialet fra kommunen. Der kan således potentielt være forskelle mellem kildesorteringsordningernes funktion både med hensyn til geografisk område og boligtype (fælles eller individuel opsamlingsordning).
Forbehandling af den kildesorterede organiske dagrenovation indgår i alle eksisterende tekniske systemer. De væsentligste metoder er rullesigte, skrueseparator og en kombineret neddeling og magnetseparering. De tekniske udformninger kan dog variere betydeligt. Både rullesigten og skrueseparatoren resulterer i væsentlige mængder rejekt, som typisk tilføres et forbrændingsanlæg, mens neddeling og magnetseparering kun giver en lille rejektmængde, især bestående af jern med vedhængende materialer. På selve biogasanlægget kan der ske både yderligere forbehandling og efterbehandling af affaldet.
Bioforgasningen sker i det væsentligste i blanding med andet affald og gylle. Bioforgasningen sker typisk enten ved 35° C (mesofilt) eller ved 50-56° C (termofilt) og opholdstiderne varierer fra 14 til 20 døgn (længst ved mesofile processer). I nogle systemer efterafgasser affaldet i lukkede tanke og biogassen opsamles, mens andre systemer opbevarer det afgassede materiale i gyllebeholdere eller i lagertanke hos den enkelte landmand. Biogassen opsamlet på biogasanlægget udnyttes enten til opvarmning, el-produktion eller til begge formål. På de danske biogasanlæg udgør den kildesorterede organiske dagrenovation kun nogle få procent af det affald, der tilføres, og det har derfor ikke været muligt at dokumentere, hvor meget biogas der produceres af den kildesorterede organiske dagrenovation i fuld skala ved normal drift.
1.2 Undersøgelsens formål og indhold
Nærværende undersøgelses overordnede formål er at etablere den grundliggende dokumentation for, hvor meget næringsstof der genindvindes og hvor meget energi der spares ved bioforgasning af kildesorteret organisk dagrenovation afhængig af, hvilket system der benyttes. Undersøgelsen tager udgangspunkt i eksisterende danske kildesorteringsordninger og fokuserer på den kildesorterede organiske dagrenovation efter indsamling, idet aspekterne omkring indsamlingssystemernes indretning, organiseringen og de indsamlede mængder belyses i andre projekter.
Undersøgelsens formål er defineret som:
 | En kritisk gennemgang af det pr. år 2000 eksisterende danske datagrundlag vedrørende rapporterede mængder af indsamlet kildesorteret organisk dagrenovation samt mængden af biogas og kvaliteten af det afgassede materialer fra danske biogasanlæg, hvad angår kildesorteret organisk dagrenovation |
| Prøvetagning og måling af kvalitet samt biogaspotentiale af kildesorteret organisk dagrenovation fra forskellige kildesorteringsordninger og forbehandlingssystemer |
| Vurdering af mængden af genvundne næringsstoffer samt de energimæssige besparelser, udtrykt i primærenergi og drivhusgasemissioner, der opnås ved forskellige kildesorteringssystemer med forbehandling og bioforgasning af organisk dagrenovation |
Prøvetagning og måling af kvalitet samt biogaspotentiale af kildesorteret organisk dagrenovation udgør langt den største aktivitet i projektet. Ved samarbejdet med projektet "Sammenhæng mellem sortering, forbehandling og kvalitet af biomasse" /2/ blev det muligt, hvad angår prøvetagningen, at opnå prøver fra forskellige kildesorteringsordninger behandlet på forskellige forbehandlingsanlæg, således at følgende forskelle og effekter kan belyses:
| Effekt af affaldets geografiske oprindelse, idet der er undersøgt affald fra Grindsted, Hovedstadsområdet, Kolding, Vejle og Aalborg |
| Effekt af boligtype, idet områder med individuelle og fælles skraldespande er undersøgt separat |
| Effekt af forbehandling, idet affald fra samme område blev forbehandlet på forskellige forbehandlingsanlæg: rullesigte, skrueseparator og neddeling + magnetseparering |
| Effekt af variationer over året, idet prøver af samme type blev udtaget og undersøgt flere gange fordelt over året |
Ideelt skulle alle ovenstående effekter kunne belyses og kvantificeres gennem en forsøgsplan baseret på statistisk forsøgsplanlægning, hvor udvalget af prøver var bestemt af behovet for data. Men hvis alle kombinationer af ovenstående effekter skulle undersøges ville prøvetagnings- og undersøgelsesprogrammet få et meget stort omfang, der hverken økonomisk eller teknisk kunne realiseres. Samtidig er det ikke alle kombinationer af indsamlings- og forbehandlingsordninger der rent teknisk og praktisk kunne gennemføres. Den gennemførte forsøgsplan er derfor et kompromis mellem faglige ønsker, økonomi og praktiske forhold.
De indsamlede prøver, som omfatter både den forbehandlede kildesorterede organiske dagrenovation og rejektet fra forbehandlingen, blev underkastet omfattende kemisk analyse med henblik på at identificere eventuelle forskelle og etablere et grundlag for at kunne beregne biogaspotentialet. Biogaspotentialet blev ligeledes for en stor del af prøverne målt i laboratoriet og en del af prøverne blev endvidere bioforgasset på et kontinuert pilot-skala anlæg på VA-verket i Malmö.
Som supplement til prøverne fra de danske kildesorteringsordninger indgik også prøver fra kildesorteret svensk dagrenovation omfattende to systemer, som bygger på helt andre tekniske løsninger; dels et system hvor den poseindpakkede organiske dagrenovation indsamles gennem et centralsug og efterfølgende behandles i stempelseparator inden bioforgasning med spildevandsslam, dels et system hvor det organiske affald bortskaffes gennem en køkkenkværn. Affaldet opsamles her separat i et lokalt sedimentationsbassin, mens vandet ledes til kloakken. De to systemer blev først funktionsdygtige i slutningen af projektperioden og indgår kun i begrænset omfang i undersøgelsen. Materialet om disse undersøgelser afrapporteres separat.
1.3 Rapportens opbygning
Rapporten sammenfatter de gennemførte undersøgelser, idet centrale data, vurderinger og konklusioner præsenteres: Efter denne indledning (kapitel 1) gennemgås status for vidensgrundlaget år 2000 (kapitel 2), efterfølgende (kapitel 3) beskrives de gennemførte forsøg og resultaterne præsenteres med hensyn til forbehandlingseffektiviteter, fysisk og kemisk karakterisering af prøverne, biogaspotentialer samt realiserede biogasmængder i pilot-skala forsøgene. Den gennemførte vurdering af næringsstofgenvindingen samt energibesparelserne beskrives i kapitel 4 og konklusionerne drages i kapitel 5. Rapporten indeholder en række bilag hvad angår danske erfaringer med indsamling af kildesorteret organisk dagrenovation (bilag 1), danske erfaringer med bioforgasning af kildesorteret organisk dagrenovation (bilag 2), metoder til beregning af biogaspotentialer og brændværdier af affald (bilag 3) og en beskrivelse af den opstillede excell-baserede beregningsmodel samt de gennemregnede scenarier (bilag 4).
De grundlæggende data hvad angår kildesorteringsordningerne, forbehandlingen, prøvekarakteriseringen og biogaspotentialerne er præsenteret i "Datarapport om sammensætning og biogaspotentiale af kildesorteret organisk dagrenovation", i det følgende refereret til som /1/.