Sammenfatning og konklusioner, Miljøstyrelsen

Basisdokumentation for biogaspotentialet i organisk dagrenovation

Sammenfatning og konklusioner

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.

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 øge askeindholdet og anvendelsen af plastposer i indsamlingen øger indholdet af plast, dog 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.

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 som eneste forbehandling 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. Forbehandlingseffektiviteterne varierer betydeligt, med relative standardafvigelser i runde tal på 10-15%. 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 varierer væsentligt og afhænger i et vist omfang både af affaldets oprindelse og af forbehandlingsteknologi. Massemæssigt betragtet er der dog ingen signifikante generelle forskelle mellem rullesigten og skrueseparatoren med hensyn til at fordele det nedbrydelige organiske stof 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.

Sammensætningen af biomassen for et givet system (geografi, indsamlingssystem, forbehandling) varierer over tid og variationen er forskellig for forskellige parametre. For de væsentligste parametre er den tidsmæssige variation udtrykt som relativ standardafvigelse 3-15%. Biomassens sammensætning varierer mellem de geografiske områder kun hvad angår askeindholdet, idet 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%). Biomassen består typisk af 22-32% tørstof, 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. 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: Enzym-fordøjeligt organisk stof er 97,3-99,3 % af VS for skrueseparatoren sammenlignet med 87-94% af VS for rullesigten) samt mindre P (relativt 50% lavere).

Målinger af metanpotentialet i laboratoriet over 50 døgn viser, at det organiske stof i biomassen fra forbehandlet kildesorteret organisk dagrenovation i middel har et metanpotentiale 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.

Det organiske stof i rejektet er overordnet set ikke væsentligt forskellig fra det organiske stof i biomassen og udviser også et væsentligt metanpotentiale, på VS-basis dog 25-40% mindre end potentialet i biomassen.

Metanudbyttet for biomasse fra kildesorteret organisk dagrenovation bestemt for 14 prøver ved bioforgasning i pilot-biogasanlæg varierede i det væsentlige mellem 300- 400 Nml CH₄/g VS, med et gennemsnit på 340 Nml CH₄/g VS og et metanindhold på 62%. Variationen kan 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. Nedbrydningsgraden i pilot-biogasanlægget var 74 - 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.

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 signifikant forskellig fra forbrænding af den organiske dagrenovation for Grindsted, Hovedstadsområdet, Kolding og Vejle, mens der er en lille fordel (ca. 9%) i Aalborg.

Bioforgasningen af biomassen og forbrændingen af rejektet bidrager stort set med lige stor produktion af energi. Den største samlede energiproduktion fås, når mest tørstof går i rejektet og mest vand i biomassen. Energibesparelsen ved at substituere kunstgødning og energiforbruget til indsamling og transport af affaldet udgør hver for sig kun ca. 10% af energien. 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 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.

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 Hovedstadsområdet, Kolding, Vejle og Aalborg. I Grindsted, hvor affaldet er meget rent og kun forbehandles ved neddeling og magnetseparering er besparelse pr. ton knap 100% større, da rejektmængden her er forsvindende.

Der er i undersøgelserne konstateret store lokale og tidsmæssige variationer både i affaldets sammensætning, forbehandlingens effektivitet, i metanpotentialer og delvist også i pilot-biogasanlæggets metanudbytte. Men da projektet har omfattet mange prøvetagninger, karakteriseringer og forsøg vurderes det, at de gennemførte gennemsnitsbetragtninger bygger på et godt grundlag og derfor på rimelig vis repræsenterer danske forhold hvad angår bioforgasning af kildesorteret organisk dagrenovation.