| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste |

Basisdokumentation for biogaspotentialet i organisk dagrenovation

5 Konklusion

Kildesorteret organisk dagrenovation fra fælles og individuelle skraldespande fra kildesorteringsordningerne i Grindsted, Hovedstadsområdet, Kolding, Vejle og Aalborg er over en 11 måneders periode hver to gange blevet behandlet på forskellige forbehandlingsanlæg: neddeling + magnetseparering, rullesigte og skrueseparator. I enkelte tilfælde er den tidsmæssige variation belyst med 6 prøver over perioden. Det forbehandlede affald (kaldet biomassen) og rejektet er karakteriseret fysisk og kemisk og metanpotentialet er målt i laboratoriet over 50 døgn. I 14 tilfælde er biomassen blevet bioforgasset på et pilot-biogasanlæg, idet metanudbyttet er bestemt efter stabil drift er opnået. Den afgassede biomasse er endvidere karakteriseret med hensyn til kemisk sammensætning og restmetanpotentiale.

5.1 Den kildesorterede organiske dagrenovation

Den kildesorterede organiske dagrenovations sammensætning varierer mellem de undersøgte geografiske områder, men forskellene synes forklarlige udfra forskelle i kildesorteringsvejledning og i poser anvendt til indsamlingen: Kattegrus, potteplanter og lignende inkluderet i den grønne fraktion synes at øget askeindholdet i den kildesorterede organiske dagrenovation, og anvendelsen af plastposer i indsamlingen øger indholdet af plast, også udover den plastmængde, der skyldes selve indsamlingsposerne. I enkelte tilfælde har indholdet af plast været meget højt (>10%). Set i forhold til det organiske stof (målt som glødetab minus plast) er der ingen systematiske forskelle mellem affaldet fra fælles og individuelle skraldespande, fra forskellige kildesorteringsordninger eller fra forskellige indsamlingssystemer. Det bør dog bemærkes at der er væsentlig variation i sammensætningen af det organiske stof.

5.2 Forbehandling

Af forbehandlingsteknologierne udmærker neddeling + magnetseparering sig ved i alle tilfælde at give de højeste andele af alle parametre i biomassen, idet rejektets vægt er mindre end 1 %. Neddeling + magnetseparering er dog kun mulig på meget rent kildesorteret organisk dagrenovation og har kun kunnet gennemføres for affald fra Grindsted og Hovedstadsområdet. Til sammenligning giver rullesigten i gennemsnit 34% rejekt og skrueseparatoren 41% målt som vådvægt. For rullesigten og skrueseparatoren var der ingen væsentlige forskelle i forbehandlingseffektiviteter mellem fælles og individuelle skraldespande. Signifikante forskelle er observeret for affald fra Hovedstadsområdet forbehandlet på rullesigte, idet biomassens andel af indholdet i den kildesorterede organiske dagrenovation her er størst for vådvægt, tørvægt, tørt organisk stof og vand, sammenlignet med affald fra de øvrige geografiske områder og samtlige forbehandlinger på rullesigte og skrueseparator. At den kildesorterede dagrenovation forbehandlet på rullesigten udmærker sig sammenlignet med øvrige kombinationer af geografi og forbehandling (kun rullesigte og skrueseparator) kan skyldes, at netop affaldet fra Hovedstadsområdet var det reneste (sammenlignet med affald fra Kolding, Vejle, Aalborg) og rullesigten qua sin funktionsmåde lader mere falde gennem sigten til biomassefraktionen. Forbehandlingseffektiviteterne varierer betydeligt, med relative standardafvigelser i runde tal på 10-15%, og eventuelle øvrige, men mindre forskelle i forbehandlingseffektivitet afhængig af geografi, skraldespandssystem og forbehandlingsteknologi har ikke kunnet konstateres. Vigtigst er det at notere, at mængden af tørstof, der forbehandles til biomassen, kan variere væsentligt over tid.

Biomassen fra skrueseparatoren er meget ren om end små plaststumper visuelt kan identificeres, men vægtmæssigt er det meget lidt (skønsmæssigt < 0,5%). Rullesigten resulterer i mere plast og større stykker papir i biomassen. Rejektet består for begge forbehandlingers vedkommende primært af organisk stof; oftest 90-98 % men undtagelsesvist af kun 80-85% på grund af usædvanligt store plastmængder. Mængden af fremmedlegemer ud over plast er forsvindende (skønsmæssigt < 1%).

Forbehandlingens betydning for biomassens andel af de forskellige komponenter i den kildesorterede organiske dagrenovation afhænger i et vist omfang både af affaldets oprindelse og af forbehandlingsteknologi. Eneste generelle forskelle mellem rullesigten og skrueseparatoren er, at rullesigten massemæssigt fordeler mere P og træstof over i biomassen end skrueseparatoren gør. Massemæssigt betragtet er der dog ingen signifikante generelle forskelle mellem rullesigten og skrueseparatoren med hensyn til at fordele det nedbrydelige organiske stof målt som EFOS til biomassen. Dog er der for de enkelte geografiske områder en række særlige forhold. For affald fra Kolding og Aalborg er der kun – træstof og P undtaget - små forskelle mellem rullesigtens og skrueseparatorens fordeling af den kildesorterede dagrenovations indhold til biomassen. I runde tal havner 50-55% af alle komponenter i biomassen. For affald fra Hovedstadsområdet og fra Vejle forholder dette sig noget anderledes, idet rullesigten for en række komponenter massemæssigt her fordeler mere til biomassen på rullesigten end på skrueseparatoren: det drejer sig i begge tilfælde om protein, EFOS, K, P, N, C, H og brændværdi. En god forklaring herpå haves ikke.

5.3 Sammensætning af biomasse og rejekt

Sammensætningen af biomassen for et givet system (geografi, indsamlingssystem, forbehandling) varierer over tid og variationen er forskellig for forskellige parametre. Den største variation ses for stivelse og sukker, som er let omsættelige komponenter og derfor formentlig også påvirkes af affaldets alder og opbevaringstemperatur. Også P og Cl, der begge forekommer i relative lave indhold, udviser store variationer. Den relative standardafvigelse er af størrelsen 30-40%. For de øvrige parametre er den tidsmæssige variation væsentlig mindre og for centrale parametre som tørstof, glødetab og EFOS kun 3-10%. Kvaliteten af de benyttede prøvetagningsprocedurer og analyseprocedurer, som er evaluerede hver for sig, synes at stå i fornuftigt forhold til den tidsmæssige variation af biomassens sammensætning.

Biomassens sammensætning varierer mellem de geografiske områder, idet den konstaterede forskel i askeindhold i den kildesorterede organiske dagrenovation for de forskellige geografiske områder også genfindes i biomassen: Askeindholdet er størst i biomasse fra Kolding og Vejle (15,0-16,7%) og mindst i Hovedstads-området (6,5-11,2%) og Grindsted (10,0%) og ikke signifikant påvirket af forbehandlingen. Bortset fra denne forskel i askeindholdet er der, hvad angår det geografiske udgangspunkt ikke konstateret signifikante forskelle i sammensætningen af biomassen. Biomassen består typisk af 22-32% tørstof, heraf 83-93% organisk stof (VS), 10-14% fedt, 13-15% protein, 10-16% stivelse, 4-10% sukker og 16-24% træstof. De målte komponenter udgør i snit 80% af det organiske stof, idet resten beskrives som "andre kulhydrater".

De væsentligste forskelle i biomassens sammensætning skyldes forbehandlingen. Forskellen mellem neddeling + magnetseparering og rullesigtning er med hensyn til den resulterende biomasses sammensætning marginal. Den væsentligste forskel findes mellem biomasse fra rullesigte og fra skrueseparator. Generelt kan det siges, at biomasse fra skrueseparator, sammenlignet med biomasse fra rullesigte, indeholder mere vand (relativt 7-20% mindre TS), mere fedt (relativt 10-20% mere), mindre træstof (relativt 22-40% mindre) og mere EFOS (EFOS er 97,3-99,3 % af VS for skrueseparatoren sammenlignet med 87-94% af VS for rullesigten) samt mindre P (relativt 50% lavere).

Det organiske stof i rejektet er overordnet set ikke væsentligt forskelligt fra det organiske stof i biomassen. Mindre forskelle ses dog med hensyn til fedt og EFOS, hvor koncentrationerne i rejektet er lavere end i biomassen, og med hensyn til træstof, hvor koncentrationerne i rejektet er højere end i biomassen, især for rejekt fra skrueseparatoren

5.4 Metanpotentialet

Målinger af metanpotentialet i laboratoriet over 50 døgn viser, at det organiske stof i biomassen fra forbehandlet kildesorteret organisk dagrenovation har et metan-potentiale på 465 Nml CH₄/g VS. Målingerne udviser nogen variation, men der er ingen systematiske forskelle mellem geografiske områder, fælles og individuelle skraldespande og ej heller forbehandling. Metanpotentialer beregnet enten udfra komponentsammensætningen eller ud fra grundstofsammensætningen viser som forventet noget højere værdier end de faktisk målte, men der er ingen korrelation mellem beregnede og målte værdier. Betragtes organisk stof med meget varierende sammensætning, for eksempel rent fedt og rent sukker, er der en klar korrelation mellem beregnede og målte værdier. For biomasse fra forbehandlet organisk dagrenovation er variationen imidlertid så lille at den overskygges af variationen i den biologiske måling af metanpotentialet. Det kan ikke ud fra de gennemførte forsøg afgøres om måling eller beregning giver de mest brugbare estimater på metanpotentialet.

Rejektets organiske del (uden plast) udviser også et væsentligt metanpotentiale, på VS-basis dog 25-40% mindre end potentialet i biomassen. Dette indikerer at fordeling af en større mængde af det organiske stof til biomasse frem for til rejektet også vil øge metanpotentialet i biomassen målt i forhold til den kildesorterede organiske dagrenovation, om end der ikke vil være fuld linearitet.

5.5 Realiserbart metanpotentiale: metanudbytte

Bioforgasningen i pilot-biogasanlægget omsatte mellem 74 og 89 % af VS-indholdet i biomassen med et gennemsnit omkring 80%. Den afgassede biomasse har et potentiale for yderligere at danne 40-50 Nml CH₄/g VS oprindeligt tilført pilot-biogasanlægget svarende til yderligere 10-15% metan.

Metanudbyttet for biomasse fra kildesorteret organisk dagrenovation blev bestemt for 14 prøver ved bioforgasning i pilot-biogasanlæg. Potentialerne varierede i det væsentlige mellem 300-400 Nml CH₄/g VS, med et gennemsnit på 340 Nml CH₄/g VS. Variationen kunne ikke henføres til forskelle i geografisk område, fælles og individuelle skraldespande og ej heller til forbehandlingsteknologien. De målte metanudbytter korrelerede ikke med målte biogaspotentialer og heller ikke på brugbar måde med beregnede biogaspotentialer. Metanudbyttet kan derfor bedst og nemmest relateres til VS i biomassen, når det drejer sig om forbehandlet organisk dagrenovation. Biogasudbyttet er i intervallet 300- 400 Nml CH₄/g VS delvist korreleret med EFOS (enzym-fordøjeligt organisk stof) i biomassen; jo højere den enzymfordøjelige del er, des større metanudbytte synes sandsynlig. Korrelationen bygger dog kun på få målinger og må kun opfattes som en indikation.

Metan udgjorde 59-66% (gennemsnit 62%) af den dannede biogas, hvilket indikerer at et metanudbytte på 340 Nml CH₄/g VS svarer til en biogasmængde på 515-575 Nml/g VS.

Metanudbyttet svarer til ca. 75-80% omsætning og reflekterer et termofilt biogasanlæg med en opholdstid på ca. 15 døgn. Metanudbyttet er bestemt efter stabil drift er etableret og det er næppe sandsynligt, at et væsentligt højere metanudbytte kan opnås i fuldskala-anlæg.

5.6 Energi, drivhusgasser og næringsstoffer

Modelberegninger af besparelser i energi, drivhusgasemission og næringsstoffer er gennemført for kildesorteret organisk dagrenovation for forskellige scenarier med hensyn til kildesorteringskriterier, indsamlingssystem, forbehandling og bioforgasning samt forbrænding af rejektet. Tilsvarende besparelser er også beregnet for direkte forbrænding af den organiske dagrenovation. I beregningerne indgår transport, procesenergi, energiproduktion samt substitution af kunstgødning.

Energibesparelsen ved bioforgasning af den organiske dagrenovation er den samme om forbehandlingen sker på rullesigte eller skrueseparator og er i øvrigt ikke væsentligt forskellig fra forbrænding af den organiske dagrenovation for Grindsted, Hovedstadsområdet, Kolding og Vejle, mens der er en lille fordel (ca. 9%) i Aalborg.

For drivhusgasserne er besparelsen ens ved bioforgasning og forbrænding for alle de undersøgte scenarier. Dog opnås der ca. 12 % mindre besparelse i drivhusgasemission ved bioforgasning frem for forbrænding i Grindsted. Dette skyldes udslip af metan.

Bioforgasningen af biomassen og forbrændingen af rejektet bidrager stort set med lige stor produktion af energi. Forskellene, der observeres i nogle af tilfældene, afhænger af fordelingen af tørstof og vand ved forbehandlingen. Den største samlede energiproduktion fås, når mest tørstof går i rejektet og mest vand i biomassen. Energibesparelsen ved at substituere kunstgødning har samme størrelse som energiforbruget til indsamling og transport af affaldet. Hver for sig - dog med modsat fortegn - udgør de dog kun ca. 10% af den samlede energiproduktion ved bioforgasning af biomassen og forbrænding af rejektet. Dette indikerer, at optimering af energibesparelsen ved bioforgasning bør fokusere på optimering af gasproduktionen, gasudnyttelsen og forbrændingen af rejektet.

Den samlede energibesparelse er meget robust over for ændringer i det teknologiske system, idet ændringerne i energibesparelsen er lille ved en rejektmængde på 7 % frem for på normalt på 30–44 % (+7%), ved en halvering af energiforbruget til indsamling af kildesorteret affald (+5%), ved en øget køreafstand fra 25 km til 150 km til forbehandlingsstedet (-9%) og ved en 13 % forøgelse af biogasproduktion pr. tons (+9%). Dog vil en ændring i det teknologiske system hvad angår energiudnyttelsen have væsentlige konsekvenser, idet et biogasanlæg med en gasmotor, hvor varmen køles væk vil give en reduktion i energibesparelsen på 23 % (-23%).

For drivhusgasserne er besparelsen ens for alle tilfælde.

Besparelsen i N, P og K forekommer ikke ved forbrænding og er pr. ton våd kildesorteret organisk dagrenovation ca. 5-7 kg N, 0,5-1 kg P og 1,5-2 kg K for bioforgasning af kildesorteret organisk dagrenovation fra Hovedstadsområdet, Kolding, Vejle og Aalborg. I Grindsted, hvor affaldet er meget rent og kun forbehandles ved neddeling og magnetseparering er besparelse knap 100 % større, da rejektmængden her er forsvindende.

| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste | | Top |