|
Miljøprojekt nr. 925, 2004 Udvikling af metoder til udnyttelse af animalsk affald i biogas og udvinding af fosfor fra kød- og benmelsforbrændingIndholdsfortegnelse2 Kortlægning af affaldsmængder
Bilag A Resultater af udrådningsforsøg ForordNærværende rapport er udført for Miljøstyrelsen under ordningen for Renere Produkter - MST journal nr. 3288-0008. Rapporten er sammenskrevet af Reto M. Hummelshøj (sammenfatning, kortlægning, modtagekapacitet, biologisk behandling og forbrænding) og Kirsten Sandberg Bloch (termisk behandling og fosforudnyttelse), begge fra COWI, på basis af input fra Slagteriernes Forskningsinstitut (SFI), EnergiGruppen Jylland (EGJ), Per Eichner Consult (PEC); Daka; Biomassegruppen AUC Esbjerg, Lunds Tekniske Högskola, Elsam, Kemira, Vestforbrændingen, Gascon og Green Farm Energy m.fl. Følgende personer har bidraget til rapporten: Projektgruppe:
Ekspertpanel:
Faglig Følgegruppe:
Henvendelser vedr. denne rapport kan ske til: COWI A/S Att.: Reto M. Hummelshøj Tlf. nr.: 45 97 22 11 Web: www.cowi.com Forside foto: Ansvarsbegrænsning: Sammenfatning og konklusionerAnimalsk affald kan omsættes i biogasanlæg Baggrund og formål EU reglerne om animalske biprodukter (1774/2002):
Der er nu indført et generelt forbud mod anvendelse af animalske biprodukter til foderfremstilling for husdyr (dyr til produktion med undtagelse af pelsdyr og kæledyr). Der er endvidere forbud mod anvendelse af animalske biprodukter som organiske gødningsstoffer og jordforbedringsmidler, bortset fra husdyrgødning på græsningsarealer. Der skal nu benyttes termisk eller biologisk behandling afhængigt af den aktuelle affaldstype. Tabel 0.1 Forenklet oversigt over opdeling og mulig anvendelse.
Specificeret risiko materiale (SRM) vil stadig skulle forbrændes fx i cementovne godkendt til formålet, eller i dertil godkendte forbrændingsanlæg med kontrolleret deponering af asken. Undersøgelsen Ud over den del af affaldet, der kan tilføres biogasanlæg er det undersøgt hvordan aske fra forbrænding af svineknogler vil kunne anvendes som råvare til gødningsproduktion. Hovedkonklusioner
Nedenfor gives forslag til en prioriteret disponering: Foder til kæledyr mv.
Biogas og genanvendelse af næringsstoffer
Forbrænding og genanvendelse af aske
Sammensætning og oprindelse af slagteriaffald (Kat 2.) til biogasanlæg skal være deklareret. Materialet skal tryksteriliseres og vil i praksis hovedsagligt bestå af finthakket svinepulp med højt fedtindhold. Det er vigtigt at knoglerester er frasorteret da et for højt fosforindhold kan give problemer med slutdisponering på landbrugsareal. Hvis den deklarerede biogaspulp kan fordeles relativt jævnt til landets biogasanlæg er der på kortere sigt balance mellem produceret mængde, modtagekapacitet og slutdisponering på landbrugsjord. På længere sigt vil der med øgede mængder dog blive behov for flere biogasanlæg til behandling af affaldsressourcen eller væsentlige ombygninger på eksisterende anlæg, så de kan modtage en større mængde pulp. Projektet konkluderer at anvendelse af aske fra forbrænding af benmel som råvare i gødningsproduktion er teknisk farbar, men økonomisk vanskelig uden lovbestemte ændringer i omkostningsstruktur mv. Projektresultater
Tidligere forsøg har vist at tilførsel af kødbenmel til biogasanlæg giver driftsproblemer og dårligt gasudbytte. Til de nye forsøg er derimod anvendt en særlig biogaspulp leveret fra Daka's fabrik i Løsning som er produceret af hakket svin neddelt og blendet til en meget homogen blanding. Materialet er tryksteriliseret og delvist inddampet. Pulpen er en af de varianter, der forventes at blive udbudt til som standardvare fra virksomheden, og har følgende specifikationer (procent af total vægt):
Forsøgsresultater Figur 0.2 Gasproduktion i ml/kg ved forsøg over 18 dage.
Omtrentlige mængder angivet som råvarer i tons 2002 før afvanding og inddampning. Figur 0.3 Mulig fremtidig disponering af animalske biprodukter.
Udnyttelsen af fosfor ressourcen Markedsforholdene og nyttevirkningen af undersøgelsen for gødningsindustrien er faktorer, man må tage hensyn til, og på denne baggrund er der foretaget en nærmere vurdering af gødningsproduktion med salpetersyre, der er den eneste syre, som gødningsindustrien i dag selv producerer i Danmark. Anbefaling til videre arbejde med fosforudnyttelse Når myndighedernes accept af asken foreligger, kan man formentlig få sat skub i den tekniske udvikling af processerne. Her kan nævnes en række af de tekniske faktorer, som vi anbefaler, at der arbejdes videre med:
Summary and conclusionsAs part of the programme for development of cleaner products, the Danish Environmental Protection Agency under the Danish Ministry of Environment has financed the project: Development of Methods for Utilisation of Animal Waste in Biogas Plants and Extraction of Phosphorus from Incineration of Meat and Bone Meal. The project reference number is M 3288-0008. The project report is written in Danish. The project was carried out by COWI (consulting engineers) in collaboration with SFI (Danish Meat Research Institute), EnergiGruppen Jylland (municipal works) and P.E. Consult (phosphorus chemistry). Scope of the project With background in the conditions in Denmark, the present report maps the amounts of animal by-products of various origin and category, with data characteristics of the different waste types in relation to European Community Regulation 1774/2002 (health rules concerning animal by-products not intended for human consumption). The report describes different ways of treating this waste, e.g. biological treatment in biogas plants, rendering, incineration, co-incineration and use of phosphorus from ash as feedstock for production of artificial fertilisers. The report anticipates improved work flow and sorting at the abattoirs. Possible methods of disposal have been evaluated, among these the questions of fractions and how much can be used in biogas plants have been considered. The biogas route has been investigated in depth, supported by tests of co-fermentation of meat pulp together with manure and other organic industrial wastes. The report also describes how to deal with possible problems that may occur if too much meat pulp is added to biogas plants. Besides investigating the material that can be added to biogas plants, it has been investigated how ashes from incineration of bones from pigs can be used as phosphorus feedstock in the production of artificial fertiliser. Main conclusions In Denmark, the annual meat production presently amounts to about 24 million pigs and 0.6 million cattle. The total amount of waste covered by the EU Regulation 1774/2004 is about 1 million tonnes per year. The main conclusion is that with a better sorting of the waste, it is possible to find suitable disposal routes for the waste generated in Denmark, and, further, that:
The project suggests the following prioritisation in the disposal of animal waste: Fodder
Biogas and reuse of nutrients
Incineration and reuse of ashes
For further information contact Project Manager Mr. Reto M. Hummelshøj on rmh@cowi.dk. 1 Indledning1.1 Historisk tilbageblikAnimalske biprodukter, som ikke kunne anvendes til konsum, er tidligere i vid udstrækning blevet anvendt til foder. Fremkomsten af BSE (Bovine Spongiform Encephalopathi også kaldet kogalskab) har imidlertid skabt tvivl hos forbrugerne om fødevarernes sikkerhed, og den manglende forbrugertillid til oksekød fik salget af oksekød til at falde kraftigt. For at genoprette fødevaresikkerheden og forbrugernes tillid samt minimere risikoen for tilfælde af BSE og udbrud af mund og klovsyge samt spredning af andre smitsomme dyresygdomme som f.eks. svinepest, har EU besluttet at stramme op omkring de veterinære bestemmelser om anvendelse af organisk affald i jordbrug og til foder. Dette har ført til nogle nye affaldsstrømme af animalsk affald, som skal håndteres og behandles enten termisk og/eller biologisk afhængigt af den aktuelle affaldstype. Det historiske tilbageblik er følgende: I 1986 findes de første tilfælde af køer med BSE i UK. I 1990 forbydes brugen af kødmel med drøvtyggerprotein til køer i Danmark. Forbudet blev gennemført på landbrugets initiativ. I 1994 forbydes al brug af proteiner fra pattedyr i foderet til kvæg i EU. DK undtages fra dette forbud frem til januar 1997. I 1996 konstateres der i UK en sammenhæng mellem BSE og den nye variant af Creutzfeldt-Jakob sygdommen hos mennesker. I 1997 indgås frivillig aftale i landbruget om ikke at benytte animalsk fedt i kvægfoder i Danmark. Den 28. februar 2000 blev det første tilfælde af BSE hos en dansk født ko fundet i Danmark. Prioner kan forekomme i nervevæv hos køer. Derfor betragtes kraniet med hjerne og øjne, rygmarv, mandler og tarmen efter maven (fra tolvfingertarm til endetarm) inklusive tarmkrøs som Specificeret Risiko Materiale (SRM). Med virkning fra 1. marts 2000 blev der påbudt fjernelse af SRM ved slagtning af drøvtyggere i Danmark, samt gennemført regler for bortskaffelse af SRM EU's Landbrugsministerråd besluttede den 4. december 2000 at forbyde animalske proteiner i foderet til alle levnedsmiddelproducerende dyr (svin, heste, kreaturer, fjerkræ, fisk osv.) såvel inden for EU som til eksport i en periode på 6 måneder, der senere er blevet forlænget. Den 1. marts 2001 blev det også forbudt at benytte fedt fra selvdøde dyr i foder. Den 1. april 2001 blev også rygsøjlen en del af SRM fraktionen. Indtil udgangen af 2003 er der kun fundet 12 tilfælde af BSE smitte i Danmark. 1.2 Lovgivningsmæssige forholdI dag gælder følgende regelsæt for håndtering af animalsk affald:
Et veterinært overvågningsprogram sikrer, at alt kvæg over 30 måneder, der slagtes, skal testes for BSE (Bovine Spongiform Encephalopathi). EU forordningen om animalske biprodukter (1774/2002):
Der er generelt forbud mod anvendelse af animalske biprodukter til foderfremstilling for husdyr (dyr til produktion med undtagelse af pelsdyr). Der er forbud i henhold til (EF) 1234/2003 [60] mod anvendelse af animalske biprodukter bortset fra gylle/gødning på græsningsarealer, hvilket er problematisk i sammenhæng med biogasfællesanlæg. Der arbejdes på at indføre en karenstid i stedet. Anlæg, der forbrænder kød- og kødbenmel, forventes at skulle VVM screenes. Anlæggene betragtes som affaldsforbrændingsanlæg og skal miljøgodkendes. Endvidere skal de veterinære myndigheder vurdere valg af forbrændingsløsning, ligesom der vil blive stillet krav til egenkontrol af tilført brændsel. Ud over at stille krav til behandling og anvendelse åbner EU forordningen op for, at man igen kan anvende visse animalske biprodukter til foder. Det er et krav, at råvarerne er lavet af godkendte dele fra godkendte dyr. Endelig skal det bemærkes, at der er nu er nye veterinære regler om opdeling i ren og uren zone på biogasanlæg afhængig af type tilført animalske affald. 1.3 Projektets formålDet er dette projekts formål at undersøge og udvikle
samt undersøge og udvikle
2 Kortlægning af affaldsmængder
2.1 Kategorisering2.1.1 Kategorisering af animalske biprodukter iht. EU-forordningAnimalske biprodukter opdeles i følgende kategorier: Tabel 2.1 Opdeling af animalske biprodukter (ikke 100% udtømmende i forhold til biproduktforordningen).
*) SRM = Specificeret Risiko Materiale; fx tarme inkl. tarmkrøs fra kreaturer uanset alder, samt kranium med hjerne og øjne, rygmarv, rygsøjle og mandler fra drøvtyggende dyr over 12 måneder Anvendelserne af kategorierne er som følger (forenklet opstilling): Tabel 2.2 Mulig anvendelse af animalske biprodukter.
Tryksterilisering skal ske under kontrollerede tid- og temperaturforhold, og med materialet skal følge et handelsdokument. 2.1.2 Affald med prionrisiko (Kat. 1)Prioner er fejldrejede proteiner kan medføre sygdomme i centralnervesystemet som BSE (kogalskab) hos kvæg, CWD (Chronic Wasting Disease) hos hjort og elg, Scrapie hos får og geder samt FSE (Felins syge)hos kat. Meget tyder på, at BSE ved indtagelse af risikoprodukter kan overføres til mennesker, hvor den medfører en sygdom hos mennesker, vCJD, der minder om CJD (Creutzfeldt Jacobs Disease). Der er tale om en sygdom der - i modsætning til tidligere set - angriber forholdsvis unge mennesker, men med en lang inkubationstid (tiden fra man smittes til sygdommen bryder ud er betydelig). Det er vigtigt at notere sig, at risiko for overførsel af BSE-prioner alene er forbundet med affald forbundet med kvæg, mens øvrige drøvtyggere (f.eks. hjort, elg, lam og ged) er under observation. Risikoen er relateret til SRM materiale dvs. hjerne, rygmarv, kirtler, tarme inklusive krøs mv., som fjernes i slagteprocessen. Der er derfor indført krav om, at alt Kat. 1 materiale skal destrueres. Forarbejdningen af SRM og andet Kat. 1 materiale er hidtil sket på Daka i Randers. 2.1.3 Affald uden prionrisiko (Kat. 2 og 3)Animalsk affald fra rene svine- og fjerkræslagterier er ikke forbundet med risiko for overførsel af BSE-fremkaldende prioner. Materialet fra svine- og fjerkræslagterier kan dog indeholde andre sygdomsfremkaldende smitstoffer (bakterier, vira, parasitter) f.eks. svinepest eller New-Castle Disease, og det seneste udbrud af mund- og klovsyge i England skete, fordi dyr blev foderet med ubehandlet madaffald. Tryksterilisering inaktiverer dog smitstofferne. Et af de mest termostabile smitstoffer er porcint parvovirus, men dette inaktiveres i biogasanlæg under de nye proces- og hygiejniseringskrav, som er anført i den nye forordning. Kat. 3 materiale vil kunne anvendes til foderbrug i overensstemmelse med (EF) 1234/2003 (fodringsforbudet). 2.2 SlagteriaffaldNår der i dette projekt refereres til animalsk affald, menes der affald fra slagterier, idet disse leverandører tegner sig for langt størstedelen af det animalske affald. Anvendelse af madaffald fra storkøkkener og detailleddet behandles i et selvstændigt projekt under Miljøstyrelsens program for renere produkter. Definitioner for betegnelser i den efterfølgende tabel:
Mængderne er opgjort som omtrentlige totale mængder af animalske biprodukter. Der er ikke taget stilling til, hvilke varer der kan/vil blive tilført biogasanlæg. Mængder er opgjort for svin, kreaturer og fjerkræ. Antallet af lamme- og fåreslagtninger i Danmark er i denne sammenhæng helt ubetydeligt. Svineslagterier Tabel 2.3 Animalske biprodukter fra svineslagterier.
Mindre slagtehuse Tabel 2.4 Antal årlige slagtninger på mindre slagtehuse.
Kreaturslagterier Tabel 2.5 Animalske biprodukter fra kreaturslagterier.
Lam og geder Fjerkræ Mulige fraktioner ved optimal opdeling på slagteriet: Tabel 2.6 animalske biprodukter fra fjerkræslagterier.
*) Heraf leveres i dag ca. 75% som Kat. 2 og 25% som Kat. 3. 2.2.1 UdviklingstendensBlandt andet som følge af BSE er forbruget af oksekød i EU faldet. Forbruget faldt i 1996, genvandt det meste indtil 1999, hvorefter forbruget igen faldt kraftigt. Forringet økonomi i mælkeproduktionen og dårligere afsætning af oksekød har bevirket et fald i de samlede antal slagtninger af kvæg i Danmark. Tabel 2.7 Udviklingen i kreaturslagtninger.
Modsat er antallet af svin steget, og der slagtes i 2002 ca. 22 millioner svin, hvor der i 1990 kun slagtedes ca. 16 millioner svin. Tabel 2.8 Udviklingen i svineslagtninger.
Ovenstående opgørelse refererer til antal slagtninger på Danske Slagteriers medlemsvirksomheder. Dertil kommer ca. 800.000, svin som slagtes på mindre virksomheder. Kødfoderfabrikker Tabel 2.9 råveretilførsel til kødfoderfabrikker (Daka).
*) Ikke oplyst Hertil kommer 128.000 tons per år fra Kambas, som nu er overtaget af Daka. Variation i råvaretilførsel skyldes primært forskelle i hvor høj grad biprodukter udnyttes på slagterierne, hvilket igen er afhængigt af markedspriserne. I 1999/00 var starten på indsamling af SRM-materiale, og flere ting er ændret siden, blandt andet reglerne angående tarmsættet, og i dag ligger tilførslen af SRM-materiale fra slagterierne på omkring 30.000 t. Hertil kommer blandet materiale, selvdøde dyr fra husdyrbestande og kæledyr samt forsøgsdyr, så den samlede mængde SRM-materiale bliver væsentligt større. 2.3 Animalsk affald fra andre kilderFølgende andre varer indgår i "animalske biprodukter" og skal bortskaffes i henhold til EU-forordningen. Tabel 2.10 Andre animalske biprodukter.
*) Tidligere del af 'spise til grise' ordningen, som ikke forventes forlænget Ud over de animalske biprodukter fra slagterier, som nærværende projekt fokuserer på, er der en skønsmæssigt følgende mængder øvrigt organisk (animalsk) affald: Tabel 2.11 Øvrigt organisk affald.
*) Heraf sorteres 100.000 tons i dag og forventet 150.000 tons i 2004. 2.4 Karakterisering / sammensætningRåvarer Tabel 2.12 Typisk råvaresammensætning (oplyst fra Daka).
Rent svinefedt benyttes som foder og til tekniske formål og er en normal handelsvare med stor efterspørgsel (og er derfor ikke medtaget som biprodukt). Råvarens indhold af N og P er typisk: Tabel 2.13 N og P indhold oplyst fra Daka.
I ben/knogler er calciumindholdet ca. 1,5-2 gange fosforindholdet. Det ses, at blod og specielt kødbenmel har et højt nitrogenindhold pr. ton råvare, som vil virke hæmmende på en eventuel omsætning i et biogasanlæg. Dette følger af et højt proteinindhold, som endvidere erfaringsmæssigt giver problemer med skumning. Kødbenmel Kødmel - 1 Kødbenmel -2 Kødbenmel -3 Benmel med limvand - 4 Benmel, hvor limvand ikke er tilbageført - 5 Kemisk sammensætning: Tabel 2.14 Sammensætning af fem typer benmel.
Indholdet af tungmetaller for de oplyste værdier er langt under slambekendtgørelsens grænseværdier (som pr. kg tørstof udgør: 0,8 mg Cd; 0,8 mg Hg; 120 mg Pb; 30 mg Ni; 100 mg Cr; 4.000 mg Zn; 1000 mg Cu og 25 mg As). Værdier for cadmium og kviksølv er ikke oplyst. Hvor:
Knogler
Dette er et øjebliksbillede eller en stikprøve, om man vil. Den uorganiske del af knogler (askesammensætningen) består typisk af:
Det ses, at knogleaske har et højt indhold af fosfor, som gør den interessant i gødskningssammenhæng specielt i udlandet. I Danmark er der dog problemer med at finde landbrugsarealer, hvor der på grund af de nuværende harmonikrav (forhold mellem dyreenheder og udbringsningsareal) kan tilføres mere fosfor. Calciumfosfat er endvidere svært tilgængelig for planter. Daka har tidligere estimeret fosfor ressourcen i animalske biprodukter til ca. 12.000 ton per år. I udlandet benyttes ben også til gelatineproduktion. Blodmel
2.5 Mulig ændret håndtering på slagterierSvineslagterier Tabel 2.15 Fraktionering af svineprodukter.
*) Leveres i dag til biogasanlæg Kreaturslagterier Tabel 2.16 Fraktionering af kreaturprodukter **).
*) Leveres allerede i dag for størstedelen (ca. 16.000 tons) til biogasanlæg/ landbrug. Mulig optimering Denne optimering fordrer mindre sammenblanding af Kat. 2 materiale. Det vurderes dog ikke som interessant at gøre en særlig indsats for udnyttelse af Kat. 3 kvægmateriale (skæreben), ud over de ben der går fra til hundefoder i detailled. Biprodukter fra kreaturer forventes ikke at kunne afsættes til foder, i hvert fald ikke de næste mange år. Investeringer Opdelingen i henhold til kategorierne i EU forordning 1774 vil blandt andet medføre behov for ændring/udbygning af opsamlings- og opbevaringsfaciliteterne for biprodukter. Investeringerne vedrører ekstra udstyr til opsamling og intern transport, så sammenblanding af de forskellige kategorier kan undgås. For svineslagterierne er det gennemsnitlige investeringsbehov vurderet nedenfor: Størst mulig opdeling mellem Kat. 2 og 3 kræver i gennemsnit en investering pr. slagteri på ca. 4.300.000 kr. ekskl. moms. (kilde: SFI). Hvis frasortering og behandling af slagtefejlskasserede tarmsæt udelades, bliver den gennemsnitlige investering pr. slagteri på ca. 3.500.000 kr. ekskl. moms. Dette bidrager kun med ca. 0,3 kg per svin. Der er endvidere nogle uafklarede punkter med hensyn til behandling af slam, sigtegods og gødning. Investeringer vedrørende dette er ikke medtaget i ovenstående skøn. Udvalgte kreaturslagterier er ligeledes gennemgået for at vurdere mulighederne for opdeling. Investeringsbehov er ikke vurderet. Den interne transport og opsamling af biprodukter er ikke automatiseret, og ændringer vil derfor være mindre komplicerede og mindre dyre end for svin. Hovedparten af investeringerne vil blive i form af en silo eller container til opsamling/opbevaring og bør kunne udføres indenfor 1-2 millioner pr. slagteri. Veterinært er der et ønske om ikke at opsplitte kvægaffald i Kat. 1 -3, idet dette øger risici for prionspredning. For de slagterier, som både slagter svin og kreaturer, vil det blive nødvendigt med en opdeling af kloaksystemet for at undgå, at sigtegods og slam skal behandles som SRM/Kat. 1. Denne investering er ikke beregnet, men undersøgelser er sat i gang i branchen. 2.6 Overblik over hovedkategorier og mængderEt overblik over de i dette kapitel kortlagte mængder er søgt illustreret i følgende figur og tabeller. En mulig fremtidig disponering af animalske biprodukter i Danmark er illustreret i efterfølgende figur, der forudsætter en optimal håndtering på slagterier og kødbenmelsfabrikker. Ved en mindre optimal håndtering vil mængden af pulp til biogas blive reduceret, og mængden af kødbenmel, der skal bortskaffes ved forbrænding, vil stige. Den totale mængde, der skal behandles årligt og som tilføres Daka m.fl., er ca. 800.000 tons (heraf 50.000 tons til Danpo/ Rose Poultry). Daka forventer, at 40% fremadrettet kan anvendes til foder. Efter omdannelse til blodmel og kødbenmel er der tale om mindre end 50.000 tons pr. år svarende til godt det dobbelte af det nuværende markede for foder til selskabsdyr i Danmark. Ud over de mængder, der også i dag tilføres biogasanlæg, kan der udtages op til ekstra 141.000 tons Kat. 2 materiale, der efter tryksterilisering, men uden total afvanding, vil kunne tilføres biogasanlæg. Materialet består af 65.000 tons svinepulp (ca. 30% TS), 3.000 tons kyllingeaffald og 73.000 tons hakkede selvdøde svin (ca. 30% TS). Da dette materiale hos Daka forventes inddampet til 65% TS, reduceres de forventede maks. 141.000 tons råvarer til omkring 65.000 tons pr. år der kan tilføres biogasanlæg. Hertil kommer 70.000 tons med ca. 10% TS Kat. 3 fedt & flotationsslam fra svine- og fjerkræsslagterier, som med fordel og høj prioritet kan tilføres biogas efter hygiejnisering. Af de 171.000 tons kvæg og risikomateriale mv. er de ca. 111.000 tons SRM materiale og 46.000 tons øvrigt kvægmateriale, som formodentlig fremover vil blive behandlet sammen. Hertil kommer 2.000 tons lam-/gedemateriale og 12.000 tons Kat. 2 materiale, der ikke føres til biogas eller landbrug. I det omfang der ikke udtages den mulige Kat. 2 mængde til biogas og Kat. 3 mængde til foder, vil disse mængder skulle omdannes til kødbenmel og forbrændes som i dag. Om dette vil ske for mængden der kan gå til biogas afhænger af hvilken behandlingspris markedets interessenter kan blive enige om. Tabet af Kat. 3 materiale ved utilstrækkelig sortering vil formodentlig kun udgøre omkring 10.000 ton pr år på kort sigt, da det økonomiske incitament for produktion af foder til fiske- og kyllingefoder og pet food er stort.
Omtrentlige mængder angivet som råvarer i tons 2002 før afvanding og inddampning. Figur 2.17 Mulig fremtidig disponering af animalske biprodukter. Kreaturslagterier Tabel 2.18 Kreaturaffald opdelt på kategorier.
Af de ovenfor nævnte mængde vil Kat. 2 gødning kunne gå til biogasanlæg plus eventuelt ca. 22.000 tons Kat. 2 materiale svarende ca. 6.600 tons TS. Svin og fjerkræ Tabel 2.19 Svineaffald opdelt på kategorier.
Af de ovenfor nævnte mængder vil Kat. 2 gødning kunne gå til biogasanlæg plus eventuelt ca. 151.000 tons Kat. 2 materiale svarende ca. 45.000 tons TS. Det kan dog overvejes, hvorvidt de selvdøde dyr bør medtages, selvom de under alle omstændigheder skal tryksteriliseres først (Sverige har sagt nej til at anvende selvdøde dyr i biogasanlæg). Bløde Kat. 3 varer samt tarmsæt fra kyllinger kunne også tilføres biogas svarende til 54.200 tons eller ca. 16.000 tons TS, hvis denne fraktion ikke kan finde anden anvendelse til dyrefoder eller lignende. Andet affald Tabel 2.20 Andet organisk affald opdelt på kategorier.
*) Tørstofindholdet kan være meget varierende helt ned til 5% TS. Om fedt- og flotationsslam er Kat 2. eller Kat. 3 materiale afhænger af sigtning. Efter forsigtning til <6 mm betragtes det som værende udenfor biproduktforordningen og håndteres under slambekendtgørelsen med lignende hygiejniseringskrav som for Kat.3 materiale. 3 Modtagekapacitet3.1 DakaDaka og det tidligere Kambas er i 2002 fusioneret under navnet Daka. Daka er det altdominerende selskab, der håndterer animalsk affald i Danmark. Det animalske affald håndteres på en række fabrikker i Danmark, hvor fabrikken i Randers og Ortved alene forarbejder Kat.1 og 2. På fabrikken i Løsning håndteres kat. 3 affald fra svineslagterier. På fabrikken i Lunderskov håndteres blod fra svineslagterier. Det tidligere Kambas med fabrik i Ortved dækker det sjællandske område og håndterer ca. 25% af det animalske Kat. 1 og 2 affald i Danmark. Daka's ejerkreds består af 22 andelshavere, der repræsenterer langt den overvejende del af den danske kødindustri, samt det svenske slagteri "Swedish Meat". Daka består i dag af 9 fabrikker:
Daka's primære opgave er, under størst hensyntagen til miljøet og beboerne i lokalområdet omkring Daka's fabrikker, at fjerne og miljømæssigt pacificere de biprodukter fra slagteri- og kødindustrien, der ikke anvendes til levnedsmidler. Hertil kommer afhentning af selvdøde dyr og indsamling af madaffald. Daka's rolle er at sikre, at animalske biprodukter kan udnyttes eller bortskaffes uden smittefare og at gøre materialet lagerstabilt (kødbenmel) indtil slutdisponering kan finde sted. Produkter:
Nøgletal Tabel 3.1 Fordeling af råvarer og produkter.
Tallene er eksklusive 128.000 tons fra det gamle Kambas. I 01/02 var den totale tilførte mængde 785.000 tons. Fra sommeren 2003 forarbejdes kyllingeaffald på særskilt virksomhed ejet af Danpo, Rose Poultry og BHJ-gruppen. Sammen med Daka's opdeling af fabrikker kan der nu leveres artspecifikke foderprodukter. Råvarer På Daka's fabrikker læsses råvarerne af i et silosystem, der tillader en opdeling af råvarerne afhængig af oprindelse. Herefter forarbejdes råvarerne i en kontinuerlig proces. Produktionsprocesser
Tørsmelteprocessen
Vådpresseprocessen
Spray-tørring
Hydrolyse
Pulpproces
Figur 3.2 Vådpresseprocessen
Figur 3.3 Spraytørringsprocessen
Figur 3.4 Spray-tørring blodprodukter
Figur 3.5 Hydrolyseprocessen Tabel 3.6 Daka's ugentlige produktion i 2001 udgjorde ca:
*) Fedt inklusive SRM kan sælges som affaldsbrændsel til kedler, der dog skal opfylde EU direktivets krav om 0,5 sek. opholdstid ved 1100°C og overholde krav vedrørende maksimalt tilladte emissioner fra affalds-forbrændingsanlæg. Markedet for kæledyrsfoder er ca. 350-500 tons per uge. På grund af manglende aftag og forbudet mod at anvende kødbenmel til foder ligger der store mængder animalsk affald på lager. I efteråret 2001 var denne mængde 65.000 tons SRM mel, 47.000 tons kødbenmel til forbrænding og 17.500 tons SRM fedt. Med udgangen af 2003 var mængden af SRM mel 80.000 tons og 25.000 tons Kat. 2 kødbenmel. I resten af Europa ligger der også meget store mængder på lager specielt i England, Frankrig, Italien og Spanien. Der skal søges alternative anvendelses- eller bortskaffelsesmuligheder for ca. 200.000 tons kødbenmel om året i Danmark. 3.1.1 DanpoDanpo sælger fjerkræspulp til pelsdyrfoder efter oparbejdning på en særlig fabrik i Løgstør. 3.2 BiogasanlægI Danmark er der ca. 20 biogasfællesanlæg, som modtager en blanding af gylle og andet affald, som pr. måned typisk udgør: Tabel 3.7 Tilført materiale og biogasproduktion på danske biogasanlæg*).
*) Sorteret efter reaktorstørrelse. Dansk BioEnergi febr. 2003. Det organiske affald udgør ca. 16% af det omsatte materiale. For at kunne sprede det afgassede materiale efter husdyrbekendtgørelsen må den afgassede gylle fra biogasanlæggene højst indeholde 25% affald (på tørstofbasis), ellers skal det spredes efter slambekendtgørelsen, som er mere restriktiv og bl.a. sætter en grænse for fosfortilførslen. På det seneste er der opstået stor interesse for etablering af gårdbiogasanlæg. Der er i dag 25 gårdanlæg medtaget i biogas statistikken, og flere anlæg er på vej. Disse anlæg behandler 200.000 - 300.000 tons gylle pr. år plus affald, hvilket primært er vegetabilsk olie. Hvis der forudsættes en optimal fordeling af affald til alle de nuværende biogasanlæg, vil der være plads til yderligere ca. 200.000 tons affald. Der er altså behov for en fortsat udbygning med biogasanlæg for at få plads til yderligere affaldsmængder. Mink 3.3 ForbrændingsanlægSRM mel skal forbrændes, men der er mangel på anlæg i Danmark med godkendelse til forbrænding heraf og økonomien er ikke attraktiv. Forbrænding af såvel SRM mel som almindelig kødbenmel kræver at anlægget (kraftværket) er godkendt som affaldsforbrændingsanlæg. Ikke SRM mel forbrændes med dispensation for affaldsafgift på enkelte kraftværksanlæg. SRM materiale er fritaget for affaldsforbrændingsafgift ligesom øvrigt kød og benmel, der ikke kan genanvendes til foderformål. På grund af høje behandlingsafgifter i Danmark eksporteres kød- og benmel i dag i stor stil til Tyskland, hvor det anvendes i cementindustrien og på kraftværker godkendt hertil. I Danmark er Aalborg Portland aktiv og afbrændte i 2002 omkring 24.000-32.000 tons pr. år. Fra efteråret 2003 vil de have kapacitet til at modtage 49.000-56.000 tons pr. år. I dag er det primært SRM materiale, som afbrændes. Kødbenmel erstatter en del af den stenkul, koks og olie, som bruges til fremstilling af cement og er i den sammenhæng CO2-neutral. Askerestens indhold af CaO erstatter desuden en beskeden mængde kridt. Mængden, der kan modtages, er begrænset på grund af indholdet af klorid og fosfor, idet disse stoffer påvirker egenskaberne for den færdige cement. Ud over Ålborg Portland er der nogle enkelte andre roterovnsanlæg i Danmark, som får tilført kødbenmel, bl.a. Leca (letklinkeprodukter til byggeindustrien), der tidligere har modtaget materiale og Optirock (mineraluldsprodukter), der nu aftager få tusinde tons pr. år. I/S Vestforbrændingen har kørt forsøg med forbrænding af Kat. 2 og Kat. 3 kødbenmel. Kødbenmelet brænder fint og kan tilsættes med op til 10% af anlæggets samlede kapacitet på 500.000 ton affald pr. år. Der køres nu fast med en tilsætning på 5% (25.000 tons pr. år), indtil de store overskudslagre af kødbenmel er bortskaffet. Behandlingsomkostningen er kun 210 kr./ton ekskl. moms. leveret i småsække og er fritaget for øvrige statsafgifter. Tilsvarende forbrænding sker i mindre målestok på en række øvrige affaldsforbrændings-anlæg, idet der for tiden er overskud af forbrændingskapacitet på de danske affaldsforbrændingsanlæg. Fynsværket har på blok 3 er godkendt til forbrænding af Kat. 2 og Kat. 3 materiale og forventer en 100.000 tons pr. år Kat.1 SRM klassificering. Anlægget har brændt en del materiale; men gør det ikke længere, da det er økonomisk uinteressant, bl.a. fordi de ikke modtager CO2-tilskud. Der er endvidere udført forsøg på fluidbed kedlen på Grenåværket. I skrivende stund har Elsam dog ikke videre planer om forbrænding af kødbenmel, da omkostningerne med den nuværende afgifts- og tilskudsstruktur er for store i forhold til anvendelse i cementindustrien i Tyskland. Med ovennævnte danske anlæg ville der dog være tilstrækkelig kapacitet til at bortskaffe den årlige kødbenmelsproduktion. Tilbage står pulpen og blodprodukter. Daka planlægger at etablere et fluidbedanlæg, hvor slagteriaffald (pressekage) brændes uden forudgående produktion af kødbenmel. Prisniveauet for et anlæg med kapacitet på 100.000 tons pr. år er 200-250 millioner kr. En dedikeret forbrænding muliggør genanvendelse af aske, billigere håndtering og færre miljøgener. 4 Biologisk behandling
4.1 Egnede råvarer og håndtering4.1.1 Situation i dagKort beskrivelse vedrørende de væsentligste problemstillinger ved behandling af forskellige typer animalsk affald i biogasanlæg, herunder nuværende hygiejniseringspraksis og modtagekrav på biogasanlæg. Godt 4% af den danske husdyrgødning eller ca. 1,5 mio. tons hovedsageligt som gylle tilføres i dag til biogasfællesanlæg, resten udbringes direkte på mark. I Energi 21 er det målet, at andelen, der behandles i biogasanlæg, skal stige til 25% i år 2030. Desuden behandles ca. 300.000 tons organisk affald fra industrier, rensningsanlæg og husholdninger i biogasfællesanlæggene. Alle biogasanlæg modtager i dag affaldsstoffer for at øge gasproduktionen. Det er nødvendigt for at gøre anlæggene rentable. Den største enkeltoperatør er EnergiGruppen Jylland A/S, som ejer og driver 3 biogasanlæg, der i størrelse variere fra 880 til 6.000 m³ reaktorvolumen. Til anlæggene tilføres dagligt en mængde organisk affald, der opblandes med husdyrgødning inden tilførsel til reaktorerne, hvor udrådningen finder sted under termofile procesbetingelser. Ringkøbing Amt er tilsynsmyndighed for disse biogasanlæg, og der stilles herfra krav om forudgående godkendelse af materialer, der tilføres og udbringes fra anlægget, ligesom der i anlæggenes miljøgodkendelse er en række krav til håndtering af materialer, emissionsparametre og beredskabsplaner i tilfælde af hændelser, der kan resultere i forurening af det omliggende miljø. Som et eksempel på miljøgodkendelsen krav kan nævnes, at af- og pålæsning af materialer skal ske i lukkede systemer, således at risikoen for lugtgener minimeres. I forbindelse med materialeflowet i anlægget gennemløbes et procestrin, i hvilket materialerne er sikret en opholdstid på 4 timer ved 52°C. I den nuværende situation er opretholdelsen af denne garanterede opholdstid tilstrækkelig til at efterleve de veterinære krav, der stilles til anlæggene. På en række andre biogasfællesanlæg er der etableret en forhygiejniseringsbeholder, der sikrer en batchvis hygiejnisering ved 70°C i 1 time. Med "EU forordning 1774 om sundhedsbestemmelser for animalske biprodukter, som ikke er bestemt for konsum", åbnes der mulighed for at tilføre nogle typer affald, der tidligere er blevet udnyttet til foder eller nyttiggjort ved forbrænding. Såfremt denne mulighed ønskes benyttet, stilles imidlertid en række skærpede krav til behandlingsprocessen og til administrative procedurer. Af disse kan nævnes:
EU's formålet med at stille krav om disse tiltag er at sikre en tilfredsstillende og høj forbrugerbeskyttelse gennem god fødevarekvalitet kombineret med i ressourcemæssig henseende mere fordelagtige behandlingsmetoder f.x. biogas kombineret med næringsstofudnyttelse og energiudnyttelse fra forbrænding enten af biogassen eller fra direkte forbrænding af affaldet. Ved vådt affald er tilførsel til biogasanlæg overlegen i forhold til forbrænding, men der er snævre grænser for hvilket materiale og hvor store mængder, der kan tilføres. For affald med højt TS er biogasvejen i stærk konkurrence med direkte forbrænding med kraftvarmeproduktion. De skærpede myndighedskrav vil medføre en ændring i de daglige praktiske og administrative rutiner forbundet med driften af biogasanlæggene, samt et indledende arbejde af større eller mindre omfang med henblik på implementering af egenkontrolsystemet og de hermed tilknyttede procedurer. Desuden vil det kunne blive aktuelt, at der skal investeres i ombygning af anlæggene for opfyldelse af krav til procesparametre. Hos EnergiGruppen Jylland A/S er det konkret vurderet, at en eventuel behandling af animalsk affald udelukkende skal finde sted på ét af de tre biogasanlæg, idet omkostningerne forbundet med anlægstilpasninger og opgaverne vedrørende indførelse og drift af egenkontrolsystemet herved minimeres. 4.2 BiogaspotentialeDet organiske materiale bestående af kulhydrater, fedtstoffer og proteiner kan omsættes til biogas. Biogas består af omkring 65% metan og inerte gasser hovedsageligt kuldioxid. Det forventede gasudbytte for forskellige råvarer er (i praksis opnået værdi): Tabel 4.1 Biogaspotentiale for diverse produkter.
*) Brændværdi af affaldsstrøm. Til sammenligning har fuelolie en brændværdi på ca. 40 MJ/kg. Procestemperatur og opholdstid er typisk 35°C og 21 dage for mesofile anlæg eller 52°C og 14 dage for termofile anlæg. Normalt opnås kun en omsætningsgrad på ca. 90% af det teoretiske udbytte. Transport og procesenergiforbruget udgør typisk ca. 16% af energiindholdet i biogassen heraf ca. 3% til transport. For at få den maksimale biogasproduktion er det vigtigt at materialet neddeles og blandes godt med andet materiale på biogasanlægget. Mesofile anlæg er mere processtabile end termofile biogasanlæg. Til forbedring af gasproduktionen i biogasanlæg kan der bl.a. produceres svinepulp (Kat. 2 og Kat. 3 materiale fra svin) og madpulp (tryksteriliseret madaffald fra storkøkkener). Ved omsætning af svinepulp var det forventede gaspotentiale ved fuld omsætning ca. 300 Nm3 biogas pr. ton TS i råvare [44]. Heraf udgør metan ca. 65%. Ved forgasning af madpulp produceres til sammenligning ca. 180 Nm3 biogas pr. ton TS, hvor indholdet af metan ligeledes udgør ca. 65%. En del svinepulp afsættes på nuværende tidspunkt i flydende, tryksteriliseret form til pelsdyrfoderfabrikker. Dakas biogaspulp (særlig behandlet og deklereret svinepulp) består af friskt slagteriaffald udelukkende fra svin, der hakkes/pulpes og tryksteriliseres, hvorefter produktet inddampes til op til 65% TS og en organisk tørstofprocent på >50% VS. Inden levering stabiliseres den fremstillede pulp med eddikesyre. Pulpen er pumpbar i varm tilstand og skal derfor opbevares i en "termotank". Denne pulp forventes fremover at blive produceret af Kat. 2 materiale på fabrikkerne i Randers og Ortved. Biogaspulpen vil med fordel kunne anvendes i biogasanlæg pga. det høje organiske tørstofindhold (50% VS), hvoraf en stor del er animalsk fedt (36% af total tørstofindhold eller 23,3% af total vægt). Dette animalske fedt er kendt for at give en øget gasproduktion, idet fedtet giver en stor mængde gas pr. ton råvare grundet de langkædede fedtsyrer. Fedt omsættes dog bedst i lavt belastede anlæg. 4.3 HygiejniseringI modsætning til biogasgårdanlæg har de fleste biogasfællesanlæg i dag ofte en forhygiejnisering ved 70°C i en time, hvilket ifølge EU forordningen er tilstrækkeligt til, at der kan tilføres Kat. 3 materiale. Denne forhygiejnisering er imidlertid ikke tilstrækkelig for tilførsel af Kat. 2 materiale, som udgør den største potentielle mængde, der kan tilføres biogasanlæg, da meget Kat. 3 materiale kan finde anden anvendelse. Proceskravene ved anvendelse i biogasanlæg i henhold til EU-forordning (1774/2002) er i hovedtræk som følger: Tabel 4.2 Krav til de forskellige kategorier.
Der henvises til de nye veterinære regler fra Fødevaredirektoratet bl.a. om opdeling af rene og urene zoner på biogasanlæg, når disse tilføres animalsk affald. Da det i praksis bliver vanskeligt at opretholde disse kommende krav på biogasanlæggene, betyder det reelt, at det animalske materiale fra centralt hold skal være hygiejniseret/tryksteriliseret, før det tilføres biogasanlægget. På gårdbiogasanlæg er der forbud mod at tilføre tryksteriliseret Kat. 2 materiale på husdyrbedrifter uden en klar adskillelse mellem biogasanlæg og bedrift. Endelig er der forbud mod at udbringe afgasset gylle med animalske biprodukter på græsningsarealer. De danske myndigheder argumenterer i EU kraftigt for også at tillade udbringning på græsningsarealer, der afgræsses efter en karantæneperiode på 3 uger. Forholdet vil bl.a. blive taget op i EU's videnskabelige komité [45]. 4.4 Procesmæssige problemer4.4.1 HæmningHovedproblemet ved anvendelse af pulp i biogasanlæg er, at disse har en begrænset kapacitet, og at de animalske biprodukter har et højt indhold af kvælstof, hvilket reducerer de gasproducerende bakteriers levedygtighed (ammonium hæmning). Biogas kan ikke produceres på animalske biprodukter alene, da kvælstofindholdet er for højt. Ved total-N omkring 5,5 g N/l går biogasprocessen ofte helt i stå. Dette kan undgås ved at fortynde de animalske biprodukter med andet materiale, typisk gylle. Nedenstående tabel viser en typisk sammensætning af gylle før iblanding af affald. Tabel 4.3 Karakteristika for gylle før og efter afgasning.
Det er vigtigt at bemærke, at:
Ved tilsætning af proteinholdigt animalsk affald til biogasanlæg øges kvælstofindholdet væsentligt. Men det høje indhold af kvælstof har som tidligere nævnt den ulempe at være inhiberende for biogasbakterierne i koncentrationer over 4 g/l. Processerne kan tilvendes et højere niveau, men vil så også være mere følsomme i omsætningen. Niveauet i kødbenmel er alt for højt til at kunne tilføres direkte, der skal nødvendigvis fjernes kvælstof fra processen. Husdyrgødning specielt fra svin har i sig selv et indhold af kvælstof i nærheden af niveauet for inhibering, og der kan derfor ikke blandes så meget animalsk affald i biogasanlæggene, før det vil have en effekt på processen og produktionen af biogas. Effekten af ammoniumhæmning fremgår af nedenstående figur [37], hvoraf det ses, at inihibering ved pH 8,5 er markant ved over 4 g/l NH4+ eller 0,5 g/l NH3. Ved lavere pH sker hæmningen tidligere.
Figur 4.4 Influens af NH4+ og NH3 på metan produktionsrate ved varierende pH [37]. Til belysning af mulig anvendelse af deklareret, steriliseret svinepulp fra Daka i danske biogasanlæg er der udført en undersøgelse af muligheden for at afsætte svinepulpen til de danske biogasanlæg [44]. For at kortlægge, i hvor stort omfang der kan afsættes svinepulp i de eksisterende biogasanlæg, er der indsamlet oplysninger om den afgassede gylle. Fra biogasanlæggene er der indsamlet oplysninger om følgende parametre.
Desuden er antallet af prøver samt det anvendte analyselaboratorium oplyst. Oplysningerne er angivet i de nedenstående tabeller. Tabellerne indeholder data for de 16 største anlæg, der er medlem af Foreningen for Dansk Biogas, som består af 20 anlæg. Tabel 4.5 Typiske data for indhold total N, NH4-N/NH3 og P i afgasset gylle fra 14 anlæg i Foreningen for Dansk Biogas.
Desuden er de adspurgte anlæg blevet bedt om at angive dato for prøveudtagning, antallet af prøver, som ligger til grund for analyseresultatet, dato for analyse og det analyselaboratorium, som har analyseret prøverne. Tabel 4.6 Data med hensyn til prøveudtagnings- og analysedato samt antal prøver og anvendt analyselaboratorium for 14 anlæg i Foreningen for Dansk Biogas.
Noter til tabellen: Der er indsamlet næringsstofværdier for 14 af de i alt 20 anlæg, der er medlem af Foreningen for Dansk Biogas. Der er stor variation i proceduren og hyppigheden af prøvetagning og analyse til bestemmelse af næringsstofværdier for de enkelte anlæg. Nogle anlæg udtager prøver hver uge, mens andre udtager med måneders mellemrum. Ved indsamlingen af resultaterne er der bedt om resultater for den afgassede gylle. Det antages derfor, at anlæggene har indsendt disse data, men flere anlæg har angivet flere data, og disse er medtaget i rapporten. Der kan både være tale om prøver, som er udtaget i lagertanke inden afgasning, prøver udtaget i selve biogasanlægget og prøver som er udtaget af den afgassede gylle. Ved de anlæg hvor det vides, hvor prøven er udtaget, er dette angivet. Værdierne svarer til et omtrentligt slutniveau i reaktoren. Den laveste værdi for total N på 2,6 kg/ton ses i denne opgørelse for anlægget i Sinding-Ørre, mens højeste værdi på 6,3 kg/ton er fra Vester Hjermitslev. For NH4-N/NH3 er den laveste værdi 2,2 kg/ton og den højeste 5,1 kg/ton for henholdsvis Sinding-Ørre og Vester Hjermitslev. Værdierne for fosfor ligger i intervallet 0,56 kg/ton til 1,3 kg/ton, hvor den laveste værdi er for anlægget i Vester Hjermitslev, mens den højeste værdi ses ved anlæggene i Snertinge og Lintrup. Gennemsnittene for total N, NH4-N/NH3 og P ligger på henholdsvis 4,74 kg/ton, 3,5 kg/ton og 0,98 kg/ton. Gennemsnittene er beregnet på grundlag af alle værdier i tabel 4.5. En tidligere undersøgelse udført på DTU viser følgende typiske koncentrationer af ammonium i gylle fra udvalgte anlæg i Danmark. Det ses, at NH3/NH4-N niveauet er lidt lavere i reaktoren end efter endt udrådning. Tabel 4.7 Typisk koncentration af ammonium i gylle.
Kilde: Restgaspotentialet i afgasset gylle - DTU [26]. Heraf ses et lidt lavere niveau af ammonium-N i biogasfællesanlæggene. Det ses også, at rådnetanke på Grindsted renseanlæg har et væsentligt lavere indhold af NH3/NH4+-N. Antages det, at der er plads til at øge ammoniumkoncentrationen 1 g/l ved gradvis tilvænning af bakteriekulturen, hvilket er realistisk, vil biogasanlæggene kunne modtage yderligere ca. 2000 tons ekstra kvælstof målt som NH3/NH4-N. Hvilket svarer til tilførsel af ca. 50.000 tons Daka bio-svinepulp pr. år med 65% TS (50% VS). Dette er 77% af den potentielle ressource af biogaspulp til biogasanlæg på 65.000 tons pr. år med 65% TS. De potentielt resterende 15.000 tons vil indeholde ca. 600 tons kvælstof, som ikke er udnyttet, og som må finde andre veje f.eks. til rådnetanke på renseanlæg eller eventuelt transport til Sverige, alternativt omdannes til kødbenmel og forbrændes. Endelig vil en øget etablering af biogasanlæg svarende til en øget modtagekapacitet på 20-25% i forhold til 2003-niveauet løse problemet. Øges svineproduktionen i Danmark, øges behovet yderligere, herunder behov for udbygning med separationsanlæg og anden håndtering af næringsstofferne. 4.5 Udenlandske erfaringerI Sverige, bl.a. i Linköping, drives biogasanlæg med tilsætning af tryksteriliseret (133°C, 20 min, 3 bar, 5 mm) animalsk affald (sigteaffald fra slagteri) blandet med gylle og spildevandsslam. De sterile animalske biprodukter tilføres uden beregning til biogasanlægget ved hjælp af en rørledning direkte fra slagteriet (røde linie). Biogassens methanindhold svarer energimæssigt til brændværdien i materialet. Biogas renses, komprimeres og benyttes som brændsel til bybusser. Restproduktet indeholder 3-4% TS med højt ammoniumindhold. Slutproduktet vil kunne benyttes på landbrugsjord som jordforbedring. Tabel 4.8 Svenske anlæg der modtager slagteriaffald.
Data for april 1998. Kilde: Jes la Cour Jansen. Lunds Tekniska Högskola 4.6 "Katalog" over mulige behandlingsmetoderDer er en række tekniske muligheder for at løse de procesmæssige problemer på de enkelte anlæg, som vil blive belyst efterfølgende. Det virker dog omsonst at behandle symptomer i en hæmmet/overbelastet proces, hvis det er muligt at udelukke årsagen hertil ved en mere hensigtsmæssig fraktionering af de animalske biprodukter, således at der kan produceres en deklareret biogaspulp, som er velegnet og attraktiv at tilføre biogasanlæg, og som samtidig kan aftage en væsentlig del af de animalske biprodukter, der ellers ville udgøre et bortskaffelsesproblem for slagteribranchen og kødbenmelsfabrikker. 4.6.1 Renere produkter - ændret håndteringDer er en række kvalitetskrav, der bør tages hensyn til i opskriften på en egnet "biogaspulp", der kan produceres fra centralt hold af Daka for anvendelse på biogasanlæg. Følgende punkter kan fremhæves.
4.6.1.1 Direkte opblanding Da rådnetanke på spildevandsrenseanlæg har en væsentligt lavere belastning og ammoniumbyrde i forhold til biogasfælles anlæg, vil disse rådnetanke relativt kunne modtage en større andel biogaspulp (antagelig omkring 60 kg Daka svinepulp (65% TS heraf 36 % råfedt) pr. ton totalt tilført materiale). Hvor slutdisponeringen af slammet stadig er på landbrugsjord uden afvanding, vil biogaspulp derfor med fordel kunne tilføres her. Ved tilførsel af større mængder biogaspulp vil der blive behov for procestekniske ændringer på biogasanlæggene for at reducere ammoniumkoncentrationen. Nedenstående procesflowdiagram illustrerer masseflow og behandlingsmetoden: Figur 4.9 Behandlingsmetoder til biogas. 4.6.2 Procestekniske metoder4.6.2.1 Ammoniumreduktion Behandling af pulp eller andet fast materiale fra slagteaffald, døde dyr og lignende i et biogasanlæg vil medføre behov for justering af tørstofindholdet for at sikre pumpbarhed. Materialets indhold af ammoniak vil kunne medføre risiko for ammoniumforgiftning af biogasprocessen. Enten skal materialet tilføres i forholdsvis små mængder, eller også skal det forbehandles, så ammonium-indholdet er tilpasset biogasanlæggets proceskrav. I det følgende tages udgangspunkt i behandling af en kødpulp med 40% TS og et meget højt N-indhold. Kødpulpen tryksteriliseres og ønskes herefter omsat i et biogasanlæg. Materialet konditioneres således, at det umiddelbart kan tilføres biogasanlægget op til de 25%, der er grænsen for husdyrbekendtgørelsen. Pulpen er ikke umiddelbart pump- eller omrørbar og må forudsættes opspædet til en blanding med TS på 12-13% før indpumpning i biogasreaktor. Ved tilførsel af 10.000 tons materiale kræves en vandtilførsel på ca. 27.000 tons pr. år, og det er derfor oplagt, om denne væskemængde kan tilvejebringes ved separering af den afgassede biomasse. Den afgassede biomasse vil indeholde store mængder NH4+-N, og risikoen for ammonium-forgiftning af processen er dermed betydelig. Stripning af NH3 gas fra en NH4+ holdig vandig opløsning er teknisk velkendt; men har ikke inden for spildevandsrensning haft noget stort gennembrud i sin anvendelse. Teknikken er ligeledes afprøvet helt tilbage fra gylleproblematikkens/biogasteknologiens egentlige politiske erkendelse omkring midten af 1980erne og er ofte bragt i forslag uden nogen gennemslagskraft. I den aktuelt fornyede interesse for gylleseparering er ammoniakstripning af flere firmaer igen bragt på banen [46]: Ammoniakstripning fordrer tekniske installationer, der har såvel kapital- som driftsomkostninger. Da NH3 gassen videre skal bindes, går op mod ¾ af driftsomkostningerne til indkøb af kemikalier f.eks. i størrelsesordenen 3 kg svovlsyre eller 5 kg gips pr. kg ammoniak. Denne støkiometriske nødvendighed er en væsentlig økonomiske ulempe. Stripningens effektivitet er meget temperatur- og pH-afhængig. I nedenstående beregning er massebalancen for en separation med efterfølgende stripning skitseret ud fra erfaringstal fra Krügers rapport: "Opkoncentrering af næringsstoffer i afgasset biomasse" [46]. Da tilsætning af affald udgør over 25% af TS kan udbringning ikke ske iht. husdyrbekendtgørelsen, men skal opfylde slambekendtgørelsen. Tabel 4.10 Processkema for ammoniumreduktion.
Rapportens sigte var at frembringe et højværdigt gødningsprodukt ud fra afgasset gylle, men den skitserede teknologi er den samme ved nedbringelse af N-indholdet i den recirkulerede væskefraktion. Den strippede fraktion, der anvendes til recirkulation, har et indhold af næringsstoffer svarende til rågylle, men uden dennes gaspotentiale. Det kan således bedre svare sig at tilspæde rågylle. Endvidere fremgår det, at det resulterende indhold af total N vil ligge på 7,74 kg/ton tilført materiale til biogasreaktoren, hvilket er højt i forhold til en stabil proces. I stripper/skrubber trinnet uddrives ammoniakken fra vandfasen i et strippertårn og omsættes efterfølgende med svovlsyre i skrubberen til ammoniumsulfat. Strippereffektiviteten er som tidligere nævnt stærkt pH+ og temperaturafhængig op til kogepunktet, hvor al ammoniak uddrives. I et kontinuert procesforløb vil tilførsel af overskudsvarme være en fordel. Der skla endvidere arbejdes med et ikke ubetydeligt overskud af svovlsyre. Det resulterende ammoniumsulfat er letopløseligt i vand (koldt vand 75 g/ml) og ikke umiddelbart anvendeligt som gødningsprodukt – dog eventuelt ved en simpel blanding med den faste fraktion, hvormed en del af syreoverskuddet kan udnyttes. For ammoniakstripning er tekniske løsninger på markedet i afprøvet form. Forudsættes en indgående ammoniumkoncentration svarende til 5 kg/ton og byggende på, at ¾ af totalkvælstof er på ammoniumform, må det antages, at ammoniumkoncentrationen i afgasset materiale herefter vil andrage omkring 6 kg/ton (6000 ppm). Såfremt afgasset materiale behandles i et inddampningsanlæg, hvor destillatet ønskes som "vand med lav ammoniumkoncentration" til recirkulering som procesvand for at gøre tilført materiale med 40% tørstof pumpbart til biogasomsætning, vil faststoffraktionen være fri for ammoniumkvælstof, men indeholde det organisk bundne restkvælstof og formentlig have et tørstofindhold på 85-90%. Produktet vil indeholde 5-7 kg organisk bundet kvælstof per ton (0,5-0,7 %). Det vil ikke besidde nogen egentlig gødningsværdi til landbrugsformål og vil formodentlig blive belastet med udbringnings- og modtagegebyrer som f.eks. spildevandsslam. Destillatet vil blive en 0,7 til 1,0% ammoniakopløsning – mætningspunkt for ammoniaks vandopløselighed ~ 30-35%. Selv med et behov for spædevand på 120 kg/ton afgasset vil procesvandet relativt hurtigt blive mættet, hvilket vil være proceshæmmende og medføre løbende ammoniakafkast fra et inddampningsanlæg. Ved et inddampningsanlæg kan ammoniakken i gasform opfanges. Den kan herefter lades reagere med svovlsyre (2NH3 + H2SO4 → (NH4)2SO4 + varme). Det støkiometriske forbrug af 100% syre andrager 2,9 kg/kg NH3. En fuldstændig ammoniakfjernelse fra 1 ton afgasset materiale kræver således ca. 18 kg 100% svovlsyre. Med en svovlsyrepris på 1,5 kr./kg andrager de rene marginale omkostninger til syrekøb således 27 kr./ton afgasset materiale. Denne velkendte svovlsyreproces er ikke bundet af nogen form for patenter. Ammoniumsulfat er et højværdigt gødningsprodukt med 21% kvælstof. Reaktionsopløsningen kan f.eks. blandes med den faste fraktion fra inddampningsanlægget og som resultant give et produkt med egentlig gødningsværdi. Det vil være rent gætteri at begynde med prisforudsætninger for et sådant produkt, der fortsat vil henhøre under affaldsbekendtgørelsen og ikke loven om gødningsstoffer – henholdsvis Miljøministeriet og Fødevareministeriet – selv om der kemisk set måtte være tale om identiske stoffer. Det økonomiske holdepunkt i den forbindelse må være, at en gennemsnitsgødskning med 90 N og 13 P/ha i foråret 2003 kostede landmanden 900 kr. – uden eget arbejde, altså udbragt på jorden, men inklusive noget K. Der er ca. 2 millioner ha i Danmark, der får en sådan gennemsnitsgødskning årligt, så markedsøkonomisk er det af stor volumen. Der vil kunne anvendes en ret uren svovlsyre fra f.eks. svovlfjernelse på kraftværker (Haldor Topsøe processen) – også et affaldsprodukt uden for almindelig prisdannelsesteori - men efterhånden har gipsprocesserne fået overvægt på kraftværkerne. Ammoniumsulfat fra svovlsyre er en ret ubehagelig og kraftig exoterm proces, og det kunne være nemmere at bruge gips. Det kan eventuelt være muligt at komme til en pumpbar opslemning af ammoniumsulfat og calciumcarbonat ud fra gips under samtidig fjernelse af kuldioxid fra biogassen: CaSO4,2H2O + 2NH3 + CO2 → 2NH4+ + SO4- - + CaCO3 + H2O Finmalet gips kan behandles med (slemmes op i) ammoniakvand og biogas sendes igennem opslemningen. CH4 er uopløselig og samles op igen. Ved normal syntese vil man frafiltrere CaCO3 og inddampe filtratet til krystallisation. Imidlertid har både ammoniumsulfat og calciumcarbonat landbrugsrelevans og opslemningen med calciumcarbonat må kunne udbringes direkte som kvælstofgødning med indbygget reaktionstalkompensation – ammoniumsulfat er en meget sur gødning, der sænker jordens reaktionstal eller pH. En sidegevinst her kan være reduktion af biogassens kuldioxidindhold. Det støkiometriske gipsforbrug vil være 5 kg/kg NH3 , der samtidig binder 1,3 kg CO2. Processen kan i bestemte sammenhænge være patentdækket, men er ellers velkendt. Ammoniak i gasform fra et inddampningsanlæg kan med sigte på gødningsformål bindes på anden måde. En proces, der med sikkerhed vides dækket af international patentret, er oparbejdning til hexamethylentetramin (C6H12N4) i en vakuumsyntese. Hexamethylentetramin er et hvidt vandopløseligt stof, der ligner handelsgødning og indeholder 40% kvælstof. Gødningsmæssigt kan det udbringes overfladisk med høj virkningsgrad selvom der med reference til urea (CO(NH2)2) er tale om kvælstof på amidform. Problemet med ikke juridisk set at være et gødningsstof til fri markedsføring er dog stadig ikke løst, men dispensation vil måske lettere kunne fås her end for syre/gips produkterne. Processen må antages alene at kunne hænge økonomisk sammen, hvis hexamethylentetramin kan sælges til fuld markedspris – altså blive løftet ud af affaldsbekendtgørelsen – men selv da vil den blive dyr og man kan betvivle efterspørgslen i konkurrence med mere gængs handelsgødningskvælstof. En niche kunne tænkes, hvis dette højværdige produkt blev fritaget for en eventuel kommende kvælstofafgift, men dette vil jo så også blive tilfældet for syre-/gipsprodukterne, og distancen skal alene stås på koncentrationen. I Tyskland er fra affaldsstoffer genvundne plantenæringsstoffer efter de af firmaet Seaborne EPM AG udviklede og patentdækkede processer blevet anerkendt som handelsgødning – herunder også C6H12N4. Ved katalytiske fremskridt er ammoniaksyntesen over årene blevet meget effektiv, men stadig meget energikrævende. Der er ingen uoverstigelige tekniske problemer ved genvinding af ammoniak fra organiske affaldsprodukter, men alene politisk betingede omkostningsspørgsmål, og det vil stedse forblive meget billigere at producere nyt ammoniakkvælstof til gødningsformål eller andet end at genvinde samme mængde fra affaldsprodukter. Vedrørende "politisk betingede omkostningsspørgsmål" bør udfaldet for det hollandske kæmpeanlæg i Helmond haves i erindring – teknisk perfekt, men lukket da den hollandske stat af EU konkurrencehensyn ikke måtte subsidiere behandlingsprisen for gylle ned til, hvad svineproducenterne ville/kunne betale. Uden et inddampningsanlæg kunne f.eks. tænkes i en proces som følger:
Resultanter:
Der er forsøgsmæssigt belæg for – uden hensyntagen til ovennævnte teoretiske gødningsværdi - i fuldskala (biogasanlæg 500 m3 gylle daglig) at estimere omkostningerne til ca. 15 kr./m3 afgasset materiale - 12 kr. til drift og 3 kr. til kapital, af driften udgør udgift til køb af kemikalier syre og brændt kalk 70%. Faststoffraktionens teoretiske gødningsværdi er så høj, at den mindst burde være omkostningsneutral selv ved betydelig transportafstand. Et regneeksempel for et anlæg på 500 tons/dag er vist nedenstående. Tabel 4.11 Udgifter ved ammoniumreduktion.
*) svarer til en behandlingsudgift på 16,3 kr. pr. ton afgasset materiale. Der er regnet med følgende forudsætninger:
Vedrørende faststoffraktionen skal der yderligere tilføres lidt calciumcarbonat, da syreoverskuddet i ammoniumsulfatopløsningen er større end, hvad der svarer til ammoniakindholdet i dens vandfase. Blandingen af faststoffraktion og ammoniumsulfatopløsning vil være lagerstabil, men skal opbevares under tag, da ammoniumsulfat er vandopløseligt. Det bør kunne opbevares i overdækkede markstakke, da tørstofkravet er opfyldt, jfr. både husdyrgødnings- og affaldsbekendtgørelser. For at mindske ammoniumlasten i en indgående masse (bedre C/N forhold) kunne der tænkes en blanding med affaldsfraktioner med lavt/lavere kvælstofindhold som f.eks. organiske husholdningsaffald. En anden mulighed er affald fra landbrug som råddent halm og sen afpudsning fra brakmarker. Sådant affald kan eventuelt blot køres sammen i dynger og bruges over året med det regnvand, det måtte have opsuget. Konklusioner Inddampningsanlæg rummer nogle procesmuligheder for en fuldstændig ammoniakfjernelse. Det må dog anses for urealistisk at komme under procesomkostninger svarende til 25 kr./ton afgasset, og prisen kan meget vel blive op til 4 gange højere, afhængig af opgraderingsgraden for genvunden NH3. Fungi oplyser behandlingsomkostninger på omkring 100 kr./ton afgasset. Med udgangspunkt i en omkostning på 25 kr./ton afgasset og omregnet til tilført mængde pulp, kommer procesomkostningen let op på 200-300 kr./ton pulp tilført, hvilket er mere end værdien af gasproduktionen fra den tilførte pulp. Der bliver således tale om at beregne en behandlingsomkostning for at modtage svinepulpen på biogasanlæggene, hvis mængden skal overstige, hvad anlægget umiddelbart kan modtage jf. afsnit 6.2.2.1. Behandlingsomkostningen ved 'overdosering' vil markedsmæssigt skulle konkurrere med produktion af kødbenmel og efterfølgende forbrænding. Forslag til videre arbejde De basale procesparametre er velkendte, og større selvstændige forsøg vil være både kostbare og usikre uden involvering af specifikke procesleverandørinteresser med henblik på efterfølgende garantistillelse. Skal man videre ad den vej, bør der gennemføres en prækvalifikation og for et konkret anlæg udarbejdes et specifikt funktionsudbud via uafhængige rådgivere. Mulige procesleverandører vil i mange tilfælde selv være i stand til at gennemføre større forsøg på aktuelt substrat, hvor referenceanalyser og massebalancer igen må vurderes.
Figur 4.12 Proces til afprøvning i forsøg En mindre anlægsændring på biogasanlæg, som kan have en vis effekt, kunne være at forsyne en mindre lagertank med overdækning og belufte den afgassede gylle, hvilket vil give en vis ammonium uddrivning, hvorefter den afgassede gylle kan recirkuleres og fortynde koncentrationen i biogasreaktoren til et mere acceptabelt niveau. Den uddrevne ammoniak vil, som ovenfor beskrevet, kunne fanges i et vasketrin og genanvendes til gødskning. Nedenfor er vist et af de nye anlægskoncepter, der er demonstreret i fuldskala og for tiden søges markedsført. I konceptet, i dette tilfælde fra Green Farm Energy, indgår en højtemperatur hydrolyse og damp-ammoniak stripning samt opdeling af materialet i flere næringsstoffraktioner som væsentlige elementer. Slutprodukterne er en 25% NH4-N opløsning, en P-holdig fiberfraktion og eventuelt en K-fraktion, samt vand, der er så rent, at det kan benyttes til skyllevand i stalde eller markvanding. Resultater og tal for driftsøkonomi fra langtidsdrift vurderet af uafhængig instans er endnu ikke tilgængelige, men konceptet ser lovende ud for fremtidige anlæg, når markedet for udbringning af gylle går i mætning, og næringsstoffraktionerne kan transporteres over længere afstand og doseres efter og hvor der er behov herfor.
Figur 4.13 Forenklet procesdiagram for GFE-processen 4.6.2.2 Reduktion af skumning Det er dog konstateret, at hæmning forekommer forud for skumning, således at skumning ved tilførsel af deklareret svinepulp ikke skulle give problemer. Udrådningsforsøg udført hos gårdejer Kent Skaaning i Sdr. Vium ved Ølgod med tilsætning af 5% biogaspulp, i alt 200 tons, i gårdbiogasanlæg bekræfter dette. Det er endvidere erfaret, at tilsætning af CaOH kan benyttes til at dæmpe eventuelle lejlighedsvis opståede skumproblemer. I dag tilføres visse steder en mindre mængde kemisk inaktivt silikoneolie som skumdæmpende middel i biogasreaktorer (typisk 0,5 l pr. dag pr. 100 m3 reaktorvolumen under normal drift eller 5 l pr. 100 m3 reaktorvolumen, hvis skum skal slås ned). Metoden blev udviklet tilbage i 1994 med forsøg på Lintrup og Sinding biogasanlæg. Skumdannelse skyldes, at overfladeaktive stoffer, herunder fedtsyrer C10-C20 og rester fra proteinnedbrydning, vokser under nedbrydningen af lange molekyler. Disse stoffer ophobes ved overfladen i skumfasen, hvor de ikke er tilgængelige for bakterierne. Silikoneolien spreder sig over skumlamellerne og fortrænger de overfladeaktive molekyler, som opretholder skummets stabilitet, hvorved skummet kollapser, og en stabil gasproduktion retableres. En anden mulighed for skumreduktion kunne være at vaske (bruse) overfladen med en bakteriekulturholdigt slam fra reaktoren, så bakterierne får bedre kontakt med skummet og kan nedbryde det. 4.6.2.3 Sigtning og neddeling For at fedt og floationsslam, skal der - jf. EU forordningen - på slagteriet fortages en sigtning til mindre end 6 mm forud for udskilning af fedt og flotationsslam. En sådan sigtning bør også foretages for biogaspulp, idet ben og bruskdele kan give problemer med tilstopninger i biogasanlægget og vil bundfælde i fortanke og biogasreaktor. For at forbedre neddelingen og opblandingen på biogasanlægget kan der etableres en maceratorpumpe på biogasanlægges fortank, der modtager animalsk affald. 4.6.2.4 Fosforreduktion Reduktion af fosforindholdet kan opnås på 2 principielle måder:
Ad. a) Da fosforen hovedsageligt findes i knoglemateriale, foretages fosforreduktion lettest ved, at skæreben fra slagtede svin frasorteres på slagteriet, og på Daka ved at pulp fra hele dyr hakkes i to trin med mellemliggende sigtning, således at størstedelen af ben og bruskrester tilbageholdes. Ad. b) Da fosforen for en stor del findes i fiberfraktionen i det udrådnede materiale, kan fosforindholdet i udrådnet gylle til landbrugsjord nedbringes i en dekantercentrifuge, som vil kunne frasortere en væsentlig del af fibrene. Det er således muligt at frasortere omkring 80% af fosforen og udbringe den adskilt fra den vandige fraktion. Kvælstof og kalium for langt størstedelen i den vandige fraktion, således bliver tabet ved udtag af fiberfraktionen begrænset. Prisniveauet for en dekantercentrifuge starter i omegnen af 300.000 kr. og driftsomkostningerne er ikke unbetydelige. Det er derfor vigtigt at have gennemtænkt afsætningsmulighederne før man investerer i et separeringsanlæg. Fiberfraktionen kan, hvis fosforen ikke kan afsættes, f.eks. blandes med snittet halm og presses til kiks med over 60% tørstof, hvorefter den teknisk set kunne benyttes som brændsel på biobrændselsanlæg. Asken herfra vil indeholde de gødningsstoffer, der var bundet i fiberfraktionen. Det er ikke tilladt at afbrænde fiberfraktionen som biomasseaffald - fiberfraktionen fra et gylle separeringsanlæg er stadig husdyrgødning og skal genanvendes. Hvis det brændes er det affald og skal brændes i et affaldsforbrændingsanlæg... Økonomi i biogasanlæg Den vægtede pris for produceret biogas, gældende for kombineret el- og fjernvarmeproduktion, er typisk på 2,5 kr./Nm3, forudsat at biogasanlæggene og gasmotorer har den fornødne kapacitet, og der er afsætning for den producerede varme. En typisk omkostningsstruktur i pr. m3 total behandlet biomasse for et biogasanlæg er:
*) Affald udgør kun en mindre del af den totale behandlede biomasse. Da biogasanlæggene ikke giver overskud, men hviler økonomisk i sig selv, bør tilførsel af eksempelvis svinepulp som minimum være økonomisk neutralt for biogasanlæggene, før denne behandlingsvej vil kunne finde sted. Et naturligt prisleje for markedets parter kunne være midtvejs mellem omkostningen ved tilførsel til biogasanlæg og en alternativbortskaffelse ved forbrænding. Prisen bør afspejle omkostninger ved eventuelt behov for fosforseparation. 4.7 Forsøgsresultater4.7.1 Tidligere udførte forsøgEnergiGruppen Jylland har tidligere udført forsøg med udrådning af svinepulp og kødbenmelsfraktioner fra Daka. Der blev tilsat 1,4% svinepulp med lavt fedtindhold, som var fortyndet 1/5 med vand. Der blev opnået en biogasproduktion på 300 l/kg VS eller 60-70% af det beregnede potentiale på grund af en kraftig hæmning (ca. 50%) af den samlede biogasproduktion. Ved tilsætning af halvt så meget kødbenmel blev forholdene ikke bedre. Dertil kom kraftig skumdannelse og bundfald fra kødbenmelet. Resultaterne var nedslående og viste, at enten måtte der kun tilføres meget små mængder, eller også skulle pulpens sammensættes, så den blev egnet for behandling i biogasanlæg, herunder have et højt fedtindhold. Direkte tilsætning af kødbenmel blev vurderet som urealistisk at arbejde videre med, samtidig med at en forædling til tørt kødbenmel synes i modstrid med, at der i biogasanlæg arbejdes med våde materialer, eneste plus var at kødbenmelet var lagerstabilt. 4.7.2 Nye forsøgDer er i under nærværende projekt gjort mange tanker om at få isoleret velegnede materialefraktioner, jf. tidligere kapitler, og få defineret opskriften på en biogaspulp, som er velegnet til at tilføre biogasanlæg generelt. Der er herefter på basis heraf udført en række batch udrådningsforsøg med Daka biogaspulp som tilsætningssubstrat. Forsøgene er udført i laboratorium på Studsgård biogasanlæg ved Herning. Forsøgene er udført som termofile batch-forsøg i omrørt reaktor med en konstant temperatur på 50°C med 1000 ml afgasset blandingsprodukt fra biogasreaktor som podemateriale og med en forinkubering på 1 døgn forud for substrattilsætning. Fra Daka pulpen og nedfrossen podemateriale er udtaget materiale til laboratorieanalyser ved DLG's centrallaboratorier, AUC Esbjerg ved biogasgruppen, Eurofins og EGJ Biogas. Daka pulpen er leveret fra Daka's fabrik i Løsning og er produceret af hakket svin neddelt og formodentlig blendet til en meget homogen blanding. Materialet er tryksteriliseret og delvist inddampet. Pulpen er en af de varianter, der forventes at blive udbudt til som standardvare fra virksomheden, og har følgende specifikationer:
Figur 4.14 Foto af den tilførte Daka biogaspulp, materialet fremstår som en meget findelt homogen brungrå masse med konsistens som fedtet grød. Det benyttede podemateriale (udrådnet blandingsbiomasse fra Studsgård biogasanlæg) havde følgende data:
Omregnes til indgående materiale til biogasanlæg, har C/N-indholdet været omkring 8,5-9 altså svarende til C/N-forholdet i Daka pulpen. Forsøgene er udført som 3 tidsmæssigt adskilte forsøgsrækker i serier af 3 dobbelt bestemmelse pr. parametervariation og i alt 7 batches pr. forsøg - dvs. 2 serier og 1 kontroludrådning af podematerialet.
Figur 4.15 Foto af forsøgsopstilling i biogaslaboratoriet. Der er udført følgende forsøg:
pH er ved de udførte forsøg holdt på omkring 7,8. Rapsolien har et C-indhold på 74%. Resultat af forsøg 1:
Figur 4.16 Specifikt gasudbytte for forsøg 1. Substrat: Daka pulp høj belastning, samlet TS i reaktor var 7,3%. Forsøget varede 29 dage.
Det ses af figur 4.16, at biogasudbyttet pr. ton Daka substrat ligger mellem 210 og 240 l/kg substrat efter 29 dage. Omsættes til en standardværdi efter 16 dage, opnås i begge serier en gennemsnitsværdi for biogasproduktionen på 181 Nm3/ton substrat. Af figur 4.17 ses, at der er tegn på hæmning i starten af forløbet efter ca. 3 dage. Ved analyse af ammoniumindholdet efter afsluttet forsøg kunne det konstateres at slut ammoniumindholdet er steget fra 3,05 til ca. 4-4,3 g/l NH4-N, hvilket er lige i overkanten for at processen kan køre stabilt. Total N er målt til ca. (6,7 g/l) som slutværdi. Det lave gasudbytte af referencematerialet skyldes, at det allerede er udrådnet før det er brugt som podemateriale. Det kan konkluderes, at den tilsatte mængde substrat ligger på grænsen af, hvad der kan tilføres på et veldrevet biogasanlæg. Resultat af forsøg 2:
Figur 4.18 Specifikt gasudbytte for forsøg 2. Substrat: 2/3 Daka pulp + 1/3 rapsolie, samlet TS i reaktor var 6,1 - 6,7%. Det ses, at biogasudbyttet for de 2 serier efter 16 dage udgør henholdsvis 140 og 115 Nm3/ton substrat.
Figur 4.19 Gasproduktion ved forsøg 2 over 15 dage. Det ses, at der er en kraftig hæmning, hvilket skyldes for høj belastning, som bakterierne dog måske kan vendes til over tid. Ved en normal opholdstid på 16 dage vil en pæn del uomsat materiale således passere anlægget. VFA (Volatile Fatty Acids) blev målt ved forsøgets slutning og viste et niveau på stigende fra 500 mg/l 1700 mg/l, syretallet er altså ikke kritisk, da 2000 ppm normalt ikke giver problemer - syretallet kan dog ikke stå alene som vurderingsparameter, og det kan have været væsentlig større i starten af forsøget. Forsøgene peger ikke på, at et bedre C/N forhold (i dette tilfælde omkring C/N=20), vil kompensere for ammoniumhæmning, hvis denne overhovedet optræder. Resultatet peger snarer på, at kraftig øget C-dosering virker modsat på grund af for høj belastning. Det tyder på, at fedt fortrinsvis bør tilføres lavt belastede biogasanlæg. Resultat af forsøg 3:
Figur 4.20 Specifikt gasudbytte ved forsøg 3. Substrat: Daka pulp ved lav belastning, samlet TS i reaktor var 5-5,2%. Opholdstiden var 18 dage. Det ses, at biogasudbyttet pr. ton Daka substrat ligger ret konstant. Biogasudbyttet efter 16 dage er henholdsvis 243 og 223 l/kg substrat (hvis der ses bort fra batch 2). CH4 indholdet var >65%. Der er ingen tegn på hæmning og slut ammonium indholdet ligger på ca. 3,5 g/l NH4-N. Total N er ca. 8,8 g/l. Syretallet (VFA) lå ved forsøgets slutning på ca. 200 ppm svarende til gode driftsbetingelser. Gasudviklingskurven er flot og uforstyrret:
Figur 4.21 Gasproduktion ved forsøg 3 over 18 dage. 4.8 Anvendelse af slutproduktAfgasset gylle er velegnet til gødskning, da gyllen er mere tyndtflydende og mindre lugtende og har et højere indhold af plantetilgængeligt kvælstof på ammoniumform. Da kvælstof på ammoniumform let fordamper, er det vigtigt, at gyllen nedfældes umiddelbart i forbindelse udbringningen. I øvrigt er P- og K-indholdet uændret efter afgasningen og tilnærmelsesvis også total-N. Mængden af smittekim og spiredygtige ukrudtsfrø er ved afgasningen reduceret til nær nul. Forholdet mellem fosfor og kalium er typisk 1:3, hvilket passer med et sædskifte med f.eks. korn og raps, hvor behovet ofte er 20 kg fosfor og 60 kg kalium pr. ha. Hvor sædskiftet er domineret af grovfoder, er der behov for ekstra kalium f.eks. fra tilsætning af halmaske. Efter omsætningen i biogasanlæggene vil kvælstoffet i det animalske affald fra at være bundet i proteiner og andre organiske forbindelser som tidligere nævnt frigøres som ammonium. Omkring 75% vil frigøres til ammoniumformen. Ammonium er vandopløselig, meget mobil og let tilgængelig for planterne. Efter behandling på et biogasanlæg kan man derfor opnå en meget høj udnyttelse af kvælstoffet i marken, omkring 60 til 75% afhængig af tidspunktet for spredningen og metoden til udbringning, samt af hvilken afgrøde gødningen tildeles. Efter lovgivningen skal det kun indregnes med en udnyttelsesprocent på 30 i gødningsregnskaberne. Fosfor er meget stærkt bundet i forskellige kemiske strukturer og er ikke særligt tilgængelig for planterne. Men det er generelt for fosfor, hvorfor det i mange jorder naturligt er en begrænsende faktor for udbyttet, dog ikke i Danmark, fordi de gennem mange år er opgødsket med fosfor, så der i dag faktisk er overskud af fosfor. Fosfor tilføres med foder, hvor fosforen ved hjælp af enzymer gøres opløselig og optagelig. En del passerer dog direkte gennem tarmene og ender i gødningen. Almindeligvis har foder et (for) højt indhold af fosfor for at sikre, at dyrene optager nok til at dække behovet. Derfor har husdyrgødning et højt fosforindhold. Der er to puljer af fosfor i jorden, en organisk pulje med fosfor bundet i humus, planterester og mikrobielt, samt en uorganisk pulje af primært uopløselige calcium og jern forbindelser. I almindelige jorder er der 40-60% i hver pulje. 1-2% findes i den mikrobielle del og 0,1 promille som direkte plantetilgængeligt. Fra hver pulje sker frigørelsen til en for planterne tilgængelig fosforform meget langsomt. Selv ved tildeling af mineralsk gødning er fosforen ofte utilgængeligt for planterne, eller den bliver det i jorden. Fosfor reagerer med mange mineraler og er tungtopløselig. Ofte sker det sammen med calcium, der findes i rigelige mængder i jorden. De ikke-tilgængelige fosforforbindelser kan være i form af apatit (calciumfosfat) bundet med calciumflurid, calciumcarbonat eller calciumhydroxid. Andre former kan være monocalcium eller dicalciumfosfat. Biogasanlæg er normalt beliggende i husdyrtætte områder, hvor landmændene på grund af restriktioner i gødskningen (harmonikravene) kan have vanskeligt ved at udbringe en ekstra mængde tilført fosfor på et givent jordtilliggende. Det fremgår af den tidligere råvareopgørelse over de animalske biprodukter, at den mængde, der fremover forventes at kunne gå til biogas, udgøres af fiske- og mejeriaffald (69.000 tons), mave- og tarmindhold (144.000 tons), fedt og flotationsslam (70.000 tons) og tryksteriliseret Kat. 2 materiale (141.000 tons). Nedenstående tabel redegør for indholdet af kvælstof og fosfor i disse strømme. Tabel 4.22 Fordeling af N & P i animalske affald.
1) Der er kun fundet oplysninger for fiskeaffald, og det antages forenklet, at mejeriaffaldet har samme tørstofindhold samt N- og P-indhold. Tørstofindholdet i fiskeaffald er i gennemsnit på 12%. Antagelsen om mejeriaffaldet er ikke signifikant i den større sammenhæng. De gældende regler for udbringningsareal med hensyn til kvælstof og fosfor er ifølge Slambekendtgørelsen [56] maks. 170 kg N/ha og maks. 30 kg P/ha. N- og P-strømmene i de ovenfor skitserede animalske biprodukter kræver derfor minimum et udbringningsareal på 38.038 ha, for at kravet for N er overholdt, og minimum 107.167 ha for at kravet for P er overholdt. Det ses, at de animalske produkters indhold af fosfor er det mest kritiske med hensyn til udbringningsareal og frasortering af den fosforholdige benfraktion har derfor en væsentlig betydning i forhold til bestemmelse af det nødvendige areal. Det opdyrkede areal i Danmark udgør ca. 2,6 mio. ha. På ca. halvdelen af arealet spredes husdyrgødning, og 0,5 mio. ha bruges til at sprede forskellige affaldsstoffer og aske fra halmforbrænding. Det overskydende markareal, der f.eks. kan bruges til udbringning af Kat. 2 og Kat. 3 materiale, udgjorde i 2002: 852.947 ha, og forventes i 2010 skønsmæssigt at udgøre 462.577 ha (Kilde [27]: Afsætning af bioforgasset organisk affald, Hedeselskabet 2003). Arealerne ligger primært i det østlige Jylland og på Sjælland. Det skal på denne baggrund vurderes, at der – både nu og fremover – vil være tilstrækkeligt med udbringningsarealer til at afsætte de ekstra mængder restprodukter, der vil opstå, ved at tilføre Kat. 2 og Kat. 3 materiale til biogasanlæggene i de anførte mængder, dvs. efter frasortering af svinebensfraktionen. Anvendelse af mindre fosfor i foder synes at være en oplagt vej til at opnå bedre balance mellem jordtilliggende og dyrehold, forudsat at de nuværende regler om husdyrenheder erstattes af reelt målte værdier på fosfor. Det påpeges dog, at der i beregningerne af det overskydende markareal ikke tages hensyn til, om de pågældende landmænd, der ejer jorden, ønsker at modtage disse restprodukter fra biogasanlæggene. Ligeledes kan der være arealer, hvor der er specielle krav til de affaldsprodukter, der afsættes på arealet, eller som ikke er velegnet eller udlagt til udbringning af restprodukterne. Samlet set vil det reelle overskydende udbringningsareal altså være mindre end det teoretiske; men der synes at være god margin ned til det nødvendige areal for udbringning set for Danmark som helhed. Lokalt kan der selvfølgelig opstå knaphed på udbringningsjord specielt i Jylland (Viborg, Ringkøbing, Ribe og Sønderjyllands amter). Specielt hvis den udrådnede biomasse ikke må udbringes på arealer anvendt til græsning efter en karantæneperiode. Det forventes dog, at EU vil dispensere herfra, når sagen er endeligt behandlet. Benmel er ikke brugt som gødningsstof i Danmark, da det tidligere var en dyr form for gødning. Det er også tungt opløseligt og langsomt tilgængeligt i jorden for planterne. Myndighederne ønsker ikke at give tilladelse til denne anvendelse af frygt for at en del af benmelet vil finde vej til foderbrug, som ikke er tilladt. I varmebehandlet benmel opvarmet til høj temperatur findes fosfor som tricalciumfosfat, hvor 25-30% er tilgængeligt fosfat. Tricalciumfosfat er uopløseligt og skal behandles med svovlsyre for at blive vandopløseligt som CaHPO4. Forbrænding er nødvendig som forbehandling for at sikre fjernelse af organisk stof. Det kan herefter igen behandles med ammoniak, hvorved der dannes ammoniumfosfat. Alternativt kan anvendes salpetersyre, hvorved der dannes nitrofosfat. De samme former for behandling anvendes af gødningsindustrien for at gøre stenfosforen, som man graver op af jorden, tilgængelig for planterne. Efter behandlingen kan fosforen indgå i mineralgødninger, som de kendes til gødskning af markerne, f.eks. som superfosfat. Metoderne forbundet hermed er beskrevet i efterfølgende kapitler. 5 Termisk behandling
5.1 Termisk behandlingTermisk behandling af animalsk affald med sigte på energiudnyttelse og bortskaffelse og herefter med sigte på udnyttelse af fosforressourcen i asken består af flere trin, hvoraf den første normalt er tryksterilisation og afvanding efterfulgt af (sam-)forbrænding og eventuel efterbehandling, hvorefter asken kan benyttes i gødningsproducerende processer. Ved samforbrænding forstås forbrænding af kødbenmel og fedt sammen med andet brændsel på varme- eller kraftværkskedler. Der findes således en række forskellige metoder for termisk behandling af animalsk affald:
5.2 TryksterilisationVed tryksterilisering foretages en opvarmning til 133°C ved 3 bar(o) i 20 minutter. Da råvarerne ikke kan lagres ret længe, uden at de går i forrådnelse, benyttes våd sterilisering og afvanding/fedtudskilning ofte til at gøre materialet lagerstabilt, indtil det kan brændes. Denne behandling er utilstrækkelig som behandling af Kat. 1 materiale; men kan benyttes som forbehandlingsmetode. 5.3 ForbrændingTeoretisk kan de våde animalske biprodukter forbrændes direkte; men vandet kan forstyrre forbrændingsprocessen, og det er nødvendigt først at afdampe vandet for herefter at opvarme dampen til forbrændingstemperaturen for senere eventuelt at udkondensere vandet fra røggassen. I praksis er dette ikke nødvendigvis uhensigtsmæssigt, og det kræver en egnet kedelkonstruktion. Den eneste konstruktion, der er velegnet hertil i mindre skala (omkring 10-30 MW), er kedler, der benytter sig af fluidbed princippet. De øvrige kedeltyper kræver tørre animalske biprodukter. Affaldskedler vil dog også kunne forbrænde "vådt" materiale. Ved tilførsel af animalsk affald for eksempel kødbenmel til en kedel, vil denne skulle overholde EU's affaldsforbrændingsdirektiv (2000/76/EU). Ved samforbrænding med andet brændsel, lægges vægtstangsreglen til grund for vurdering af de tilladelige emissioner (dvs. en forholdsmæssig vægtning af tilladte emissioner i forhold til mængden af affald og basisbrændsel). På grund af kødbenmels høje nitrogenindhold giver forbrændingen relativt høje emissioner af NOx som yderligere kan forværres af forbrændingsbetingelserne især ved høje temperaturer. Ved samforbrænding ses en reduktion i NOX da N findes på en form, der reagerer med NOX til N2 formentlig amin-forbindelser. 5.4 Fluidbed forbrænding / forgasningVed forbrænding af animalsk affald (Kat. 2 og 3 materiale) i en fluidbed kedel, skal materialet neddeles til <8 mm og eventuelt opblandes med andet brændsel for eksempel træflis eller tørv. I visse tilfælde kompakteres blandingen til piller, før den ledes gennem en fluidbed forbrændingsovn eller forgasser. Udviklingstendensen går dog mod direkte tilførsel af hakket pulp i fluidbed forbrændingsovne. En hver forbrænding består af 4 efter hinanden følgende delprocesser, nemlig tørring, pyrolyse, termisk forgasning og forbrænding. Ved termisk forgasning tilføres luft i underskud sammen med vanddamp. Luftmængden er ikke tilstrækkelig til forbrænding hvorved brændbare gasser uddrives af affaldet samtidig med at fast kulstof omsættes med vandamp til H2 og CO, der også er brændbare gasser. Alt organisk materiale er nu på gasform og den producerede gas kan efter mere eller mindre kompliceret rensning - afhængig af den valgte proces - anvendes til at drive forbrændingsmotorer, der kan give højere el/varme forhold end traditionelle dampturbineanlæg. Teknologien er dog stadig på demonstrationsstadet og der foreligger meget få driftserfaringer med større anlæg. Forbrændings- / forgasningstemperaturen er typisk 800-900°C. Direkte indfyring af kødbenmel i en cirkulerende fluidbed reaktor kan medføre, at en del af materialet passerer gennem kedlen uden at være tilstrækkeligt udbrændt. Dette problem kan næppe være stort i en boblende fluidbed, designet til formålet. Fluidbedforbrænding har i øvrigt den fordel, at der ikke er ristegennemfald. På Grenå Kraftvarmeværk er der udført forsøg med samfyring af kul og kødbenmel i en 80 MWt fluidbed kedel. Kødbenmel kan erstatte halmen, men blandingen kul/halm/kødbenmel er begrænset pga. overhederbelægninger. I [17] beskrives en forbrænding af kød-/benmel i en "fluidized bed combustor". Kødbenmel blandes med tørv, og af blandingen dannes brændselspiller ved kompaktering, hvorefter pillerne forbrændes. På denne metode kan forbrændes piller med op til 35% kødbenmel. Ved højere andel af kødbenmel har pillerne en tendens til at falde fra hinanden. Ved højere andel af kødbenmel kan der desuden opstå problemer med sintring af asken, som kan medføre, at der skal tilsættes et antislaggemiddel til brændslet. I henhold til SEP i Sverige er det dog bedre at anvende flis som samforbrændingsmiddel, idet tørv indeholder forholdsvis store mængder af tungmetaller. I Tyskland brændes kødbenmel på fluidbedanlæg sammen med kul. Her blandes op til 25% i anlæggene. I Sverige har Daka's søsterselskab udført forsøg med forbrænding af hakket pulp sammen med flis og affaldspiller i en 12 MW fluid-bed, med gode erfaringer. Her er begrænsningen i tilførslen dog blandingens brændværdi. I England har man afprøvet anlæg til forbrænding af hakket pulp uden samfyring. I Sverige er et sådan anlæg endnu ikke opført, men man mener, at det er muligt. Asken fra fluidbedforbrænding af hakket pulp indeholder muligvis mere pyrofosfat end ortofosfat, som er ønsket. Dette kan medføre en længere opløsningstid og eventuelt lavere udnyttelse af P fra asken. Af kedelleverandører med erfaring med fluidbed forbrænding af kødbenmel i mindre skala kan bl.a. nævnes Wykes (UK), Seghers / BioSolidAir (B), Lurgi (D) og Kvaerner (N), Ebara (J), Foster Wheeler (SF). 5.5 Forbrænding på kraftværkskedlerBrugen af kødbenmel på kraftværkskedler er ved kraftvarmedrift den mest energieffektive måde at udnytte energiindholdet på, samtidig med at effektiv røggasrensning er til stede. På kraftværkskedler kan en mindre mængde kødbenmel blandes med kul. Kødbenmelsasken blandes herved med kulaske og vil efterfølgende kunne deponeres eller indgå i cementproduktion, såfremt modtagekriterierne herfor overholdes. Blandingsasken vil dog næppe være velegnet som råmateriale til gødningsproduktion. På ristefyrede anlæg vil der ved forbrænding af kødbenmel normalt konstateres ristegennemfald, som ikke er tilstrækkeligt udbrændt. Brændes kødbenmel sammen med n-gas i en multibrændselsenhed, fås en ren flyveaske, som kan benyttes som råmateriale for udvinding af fosforgødning. Elsam har gode erfaringer hermed fra forbrænding af kødbenmel på Fynsværket blok 3 (269 MWe). Denne kedel, der er fra 1974, fyrer med såvel kulstøv i suspension som n-gas afhængig af driftsform og belastning. Forbrændingstemperaturen er over 1000°C. Der er udført en række forsøg siden 2001. Forsøgene viser, at der ved samforbrænding med kødbenmel forekommer en øget korrosion, og der er konstateret slaggedannelse. Da der i slaggen kan være indlejret prionrester ved forbrænding af Kat. 1 materiale, udtages og formales slaggen i en særlig mølle, hvorefter den genindfyres. Dette betyder, at al aske udtages som flyveaske. Der er ikke detekteret proteinrester i denne flyveaske. Fortiden har Elsam kun ét anlæg med naturgasfyring godkendt til forbrænding af kødbenmel. Såfremt der kun brændes kødbenmel baseret på materiale fra ikke klovbærende dyr, er overførsel af BSE fremkaldende prioner udelukket. 5.6 Forbrænding i cementovnKødbenmel eller aske herfra kan tilføres cementproduktion opblandet med de øvrige råvarer, der tilføres roterovnen til cementproduktionen. På grund af de høje temperaturer heri sker der en fuldstændig destruktion af eventuelle prion-rester fra forbrænding af Kat. 1 materiale. Det maximale kødbenmelindhold, som kan tilføres en cementproduktion, er begrænset af tilførslen af fosfor og klorid. Begrænsningen afhænger af, hvilke øvrige råvarer, der benyttes til cementproduktionen. Det høje nitrogenindhold i kødbenmel betyder, at der kan blive problemer med for høj emission af kvælstofilter, NOx. Ved indarbejdningen af kødbenmel i cement opnår man ikke en genanvendelse af fosforkilden. 5.7 EfteropvarmningKødbenmel eller aske herfra kan efteropvarmes i en roterovn uden specifik tilknytning til cementindustrien. Herved vil der ske en fuldstændig destruktion af eventuelle prionrester, idet temperatur og opholdstid kan vælges således at alt materiale med sikkerhed opvarmes over 1000°C. En sådan opvarmning vil primært have til formål at sikre en fuldstændig destruktion af eventuelle prioner fra slagteriaffaldet. 5.8 ProcesdiagrammerHåndteringen af animalsk affald kan illustreres i nedenstående procesflowdiagrammer. Heri illustreres hele procesforløbet fra det våde slagteriaffald til produktion af flyveaske: Figur 5.1 Procesflow for håndtering af slagteriaffald via kødbenmel til aske. Figur 5.2 Procesflow for håndtering af SRM-affald mm. via kødbenmel til aske. Tilsvarende viser figur 5.2 et procesflowdiagram for SRM-fraktionen samt øvrige fraktioner, som ikke er egnede til produktion af gødning eller biogas. 5.9 Økonomi for forbrændingsanlægFluidbed forbrænding
Forudsættes en investering på 250 millioner kr., en forrentning på 5% og en afskrivning på 5 år, samt løn til én ekstra ansat, bliver prisen for afbrænding ca. 400 kr./t slagteriaffald. Forudsat en brændværdi på 7,8 MJ/kg slagteriaffald (halvdelen af brændværdien for kødbenmel), kan brændværdien erstatte ca. 210 l olie pr. ton slagteriaffald. Ved små anlæg belaster affaldsdirektivets krav til måleudstyr og dokumentation af udledte emissioner økonomien uforholdsmæssigt. Forbrænding på kraftværkskedler I Ingeniøren [50] er der i 2001 nævnt en pris på ca. 1000 kr./t for forbrænding på kraftværker. I henhold til Elsam er denne pris for høj, men Elsam kan ikke konkurrere med nedenstående pris, som opnås ved afsætning til cementfabrikker. Forbrænding i roterovn Oplagring i depot 5.10 Anbefalinger og videre arbejde for termiske metoderTryksterilisering og afvanding synes at være en nødvendig proces for langt de fleste affaldstyper for at opnå et lagerstabilt og holdbart produkt. Processen udføres normalt på landets kødbenmel fabrikker. Efter tryksterilisering og afvanding er man nødt til at skelne mellem anvendelsesmuligheder for Kat. 2 affald / Kat. 3 affald og anvendelsesmuligheder for Kat. 1 affald. Kat. 2 affald og Kat. 3 affald kan anvendes:
Anvendelsen af kødbenmel eller benmel som gødning på marken er forladt af landbruget for mange år siden. Projektet skønner, at afsætningen af materialerne til sådant brug vil være yderst begrænset under Danske forhold, hvorfor der under dette projekt ikke mere vil blive arbejdet med denne mulighed. Hovedinteressen samler sig derfor om anvendelse af materialerne som brændsel med tilhørende askeproduktion, hvor vi har kommenteret to metoder:
Det skal bemærkes, at der i det følgende kun i mindre omfang er vurderet på brændselsøkonomien, men i højere grad er fokuseret på processernes praktiske gennemførlighed. De fleste fluidbed-processer, der hidtil er betragtet, synes at kræve, at kødbenmelet sambrændes med et andet brændsel, hvilket fører til en blandingsaske, som ikke er egnet til brug i gødningsindustrien. Endvidere synes der at være sintringsproblemer forbundet med asken. Det har ikke været muligt at fremskaffe analyser af asken fra disse fluidbed forsøg. Analyser fra engelske anlæg har vist, at de engelske krav til restindhold af aminosyrer kan overholdes og 4 anlæg kører med rent kødbenmel. Førend det kan vurderes, om asken fra fluidbed anlæg kan anvendes til gødningsproduktion, udestår en lang række forsøg både hos anlægsproducenterne og hos en eventuel modtager af asken. Ved forbrænding af kødbenmel på kraftværkskedler kan man sambrænde med naturgas, hvilket efterlader en aske, som næsten kun hidrører fra kødbenmelet. Forbrændingen af kødbenmel synes at give anledning til en vis korrosion af kraftværkskedlerne på grund af alkaliklorider, som sublimerer ved de høje temperaturer. Dette problem kan være særdeles alvorligt og må antages at blive fulgt omhyggeligt af kraftværket. Vi kan skelne imellem:
Eftersom vi her kun betragter forbrænding af Kat. 2 og Kat. 3 materialer, som ikke kan indeholde prioner, ville det være muligt at gennemføre forbrændingen med et vist ristegennemfald, som på affaldsforbrændingsanlæg. For Kat. 1 materiale eksisterer der i dagens Danmark følgende muligheder:
Elsams metode til forbrænding af kødbenmel med naturgas og genindfyring af ristegennemfaldet eller fluidbed forbrænding synes at medføre så høje temperaturer, at eventuelle prioner destrueres, hvorfor metoderne også burde være anvendelige til behandling af Kat. 1 materiale. Problemet er imidlertid, at processerne først må have "det blå stempel" fra en ansvarlig offentlig myndighed, og her er det nok et problem, at der endnu ikke findes danske regler, anvisninger og krav til kontrol af forbrændingens kvalitet. Projektet anbefaler derfor, at arbejdet med en godkendelsesprocedure fremmes mest muligt, for uden rimelig dokumentation for, at Elsam's metode fører til en prionfri aske, skal man næppe vente, at gødningsindustrien vil aftage aske hidrørende fra Kat. 1 materialer. 6 Udnyttelse af fosfor
6.1 Gødningsproducerende processerI det følgende er beskrevet en mulig genanvendelse af aske fra kødbenmelsforbrænding som råstof til gødningsproducerende processer. Det er vurderet at der realistisk vil kunne tilføres 25.000 ton aske fra forbrænding af svineben til gødningsproduktion, idet det ikke forventes at gødningsindustrien vil modtage aske fra forbrænding af SRM materiale og at en stor del af svinematerialet vil finde andre veje til forbrænding, som ikke kan levere en tilstrækkelig ren aske af en kvalitet, der kan indgå i de gødningsproducerende processer. 6.2 Produktion af gødning ved syreoplukningDet er et fællestræk for den del af gødningsindustrien, der bruger råfosfat som et udgangsmateriale til fremstilling af fosforholdige gødninger, at processen starter med en oplukningsproces under anvendelse af en syre i den hensigt at gøre fosfatet vandopløseligt eller citratopløseligt. Man kan derfor systematisere screeningsprocessen ved at betragte råfosfatets (eller askens) forhold, når dette behandles med de syrer, som er gængse i gødningsindustrien. Disse syrer er:
Disse syrer benyttes, som basis for screeningsprocessen for udnyttelse af fosfor. De efterfølgende beskrivelser er baseret på anvendelse af råfosfat. Med henblik på udnyttelse af fosfor fra slagteriaffald, skal råfosfat i beskrivelserne blot erstattes af aske. Se i øvrigt afsnit 6.8.1 og 6.8.2. 6.3 Oplukning med salpetersyreSalpetersyre indeholder som bekendt nitrat, som er et vigtigt gødningsstof. Salpetersyre til gødningsformål produceres i reglen med en koncentration på 60-62% HNO3. Ved opløsning af råfosfat i salpetersyre er den principielle reaktion: Ca3(PO4)2 +6 HNO3 = 3 Ca(NO3)2 + 2 H3PO4 Under oplukningen udvikles gas indeholdende NOx eller fluorforbindelser, hvorfor gassen renses i en særlig vaskesektion. Normalt udføres oplukningsprocessen med et lille overskud af syre, således at man efter endt reaktion vil have en opløsning, som hovedsagelig indeholder calciumnitrat, fosforsyre og salpetersyre. Hertil kommer en "syreuopløselig rest" (bestående af sand, ureageret råfosfat etc.), som skilles fra reaktionsopløsningen, inden den behandles videre. Efter oplukningen med salpetersyre kan oparbejdningen af reaktionsopløsningen til færdige produkter følge forskellige metoder, hvoraf tre nævnes herunder:
Kun de to sidstnævnte metoder anvendes i Danmark. 6.3.1 NitrofosfatmetodeProcessen starter med opløsning af råfosfat i salpetersyre i en særlig oplukningssektion. Processen fører til en opløsning bestående af fosforsyre og calciumnitrat, hvori der er suspenderet forskellige faste partikler, som dog for hovedsagens vedkommende består af sand. Sandet frasepareres, vaskes og kan anvendes af bygningsindustrien. Den således rensede opløsning sendes nu til et antal krystallisatorer, som først køles med vand og senere med flydende ammoniak til krystallisationstemperaturen hvor calciumnitrat udkrystalliseres som Ca(NO3)2, 4H2O. Det dannede salt fjernes ved hjælp af centrifuger, tromlefiltre eller båndfiltre og vaskes fri for moderopløsningen. Den således fremstillede nitrofosfatopløsning (NP-opløsning) udgør startmaterialet til fremstilling af en lang række NPK-gødninger. Calciumnitrathydratet kan granuleres og sælges som gødning, men kan også omdannes til calciumkarbonat og ammoniumnitrat ved en behandling med ammoniumkarbonat: Ca(NO3)2 + (NH4)2CO3 = CaCO3 + 2 (NH4)NO3 hvorefter calciumcarbonat og ammoniumnitrat kan anvendes til fremstilling af CAN (Calcium Ammonium Nitrat), der også er en vigtig gødning. 6.3.2 Mixed acidProcessen er meget fleksibel og kan producere gødninger med varierende grader af vandopløseligt fosfat. Efter oplukningsprocessen med salpetersyre tilføjes andre råmaterialer såsom fosforsyre, svovlsyre, salpetersyre og ammoniumnitratopløsning: Dette er en eksoterm proces. Den sure slurry ammoniseres nu med luftformig ammoniak, og efter neutralisationen kan tilføjes andre stoffer såsom ammoniumfosfater, superfosfater, ammoniumsulfat eller forbindelser, der indeholder kalium og magnesium. De fleste af disse materialer kan også tilsættes før neutralisationen, men hvis råmaterialerne indeholder klorid, skal pH i reaktionsblandingen være 5-6 for at undgå dannelsen af klorbrinte. 6.3.3 Kemira-metodenKemira-metoden er af en lidt speciel karakter, idet den medtager en "ionbytningsproces" i procesforløbet: Den rensede opløsning fra oplukningsprocessen sendes ind på en kolonne indeholdende en kat-ion-bytter (resin) på kaliumform (KR). Herved optager resinen Ca++-ioner og H+-ioner samtidig med, at resinen frigiver K+-ioner til opløsningen: Ca++ + K2R = CaR + 2 K+ og Det skal bemærkes, at talrige metal-ioner, der er til stede som urenheder, også optages af resinen. Fra kolonnen kommer der derfor en opløsning, som er fattigere på calcium og rigere på kalium, hvilket betyder, at opløsningen er velegnet til fremstilling af gødninger med et relativt højt indhold af vandopløseligt P2O5. Efter udvaskning af kolonnen regenereres den ved hjælp af en kaliumklorid-opløsning, som uddriver Ca++-ioner, H+-ioner og diverse metal-ioner. Processerne, angivet ved de to reaktionsligninger ovenfor, forløber nu fra venstre mod højre. Afløbet fra kolonnen under regeneration består således hovedsageligt af calciumklorid og saltsyre samt små mængder af nitrat, fosfat og urenheder. Calciumkloridafløbet bliver neutraliseret med kalk, således at fosfat og metalforureninger fjernes, inden opløsningen ledes til det offentlige renseanlæg. Ionbytningsprocessen betyder altså, at der indføres et nyttigt plantenæringsstof (kalium), medens der samtidigt fjernes stoffer (calcium mv.), som planterne ikke har behov for. I stedet for at anvende produktafløbet fra ionbytningsanlægget til fremstilling af NPK-gødninger kan man også anvende afløbet til fremstilling af specialprodukter såsom dicalciumfosfat (DCP) og kaliumnitrat (KNO3). 6.4 Oplukning med svovlsyreSvovlsyre anvendes fortrinsvist ved fremstilling af
Superfosfat Fosforsyre Ca3PO4 + 3 H2SO4 + 6 H2O = H3PO4 + 3 Ca(SO4),2H2O Den udfældede gips adskilles fra fosforsyreopløsningen ved filtrering. Fosforsyreopløsningen vil typisk indeholde cirka 28% P2O5. Opløsningen kan inddampes til for eksempel 52% P2O5 (eller mere). 6.5 Oplukning med fosforsyreBehandler man råfosfat med fosforsyre, kan man som hovedprodukt få dannet monocalciumfosfat efter nedenstående reaktionsligning: Ca3(PO4)2 + 4 H3PO4 = 3 Ca(H2PO4)2 Som for det normale superfosfat er blanding af råfosfat og fosforsyre kortvarigt flydende, hvorefter blandingen størkner til en masse, som må findeles. Efter lagring (hvor de kemiske processer fortsætter) og fornyet findeling har et produkt med typisk 45 % P2O5, som kaldes "beriget superfosfat" eller "triple superfosfat". 6.6 Oplukning med saltsyreSaltsyre er kun sjældent anvendt her i landet til fremstilling af gødning. Saltsyre indeholder – i modsætning til svovlsyre, salpetersyre og fosforsyre – ingen stoffer af væsentlig betydning for planternes ernæring. Forsøger man at fremstille et produkt svarende til superfosfat, får man et produkt, som er stærkt hygroskopisk (vandsugende) på grund af CaCl2-indholdet. En sådan egenskab er i høj grad uønsket. Opløser man råfosfat i en passende mængde saltsyre får man: Ca3(PO4)2 + 6 HCl = 2 H3PO4 + 3 CaCl2 Neutraliserer man herefter reaktionsopløsningen med calciumhydroxyd eller calciumcarbonat, kan man få udfældet dicalciumfosfat, Ca(HPO4),2H2O efter: H3PO4 + Ca(OH)2 = Ca(HPO4),2H2O og Neutralisationen må formodentlig udføres, som en "brudt neutralisation", idet der under neutralisationens første del udfældes en del urenheder (for eksempel calciumfluorid). Når "urenhederne" er fjernet ved filtrering, fortsætter neutraliseringen, og dicalciumfosfatet udfældes. De udfældede urenheder kan udgøre et problem, hvis man ikke kan tilbageføre dem til andre dele af produktionen. Efter fældningen af dicalciumfosfatet er der en opløsning af calciumklorid tilbage. Heraf kan calciumklorid vindes i krystallinsk form ved inddampning og krystallisering. Dicalciumfosfatet (DCP) kan anvendes som gødning, for selv om stoffet er praktisk taget vanduopløseligt, er det citratopløseligt og kan som sådant udnyttes af planterne. Ofte anvendes DCP som tilsætning til dyrefoder som P-kilde. En vigtig parameter ved vurderingen af DCP's egnethed hertil er fluoridindholdet, som ikke må overstige 200 ppm. Aske har formodentligt et væsentligt lavere F-indhold end råfosfat, så det kan ikke udelukkes, at aske vil være en bedre kilde til fremstilling af DCP til animalsk brug end råfosfat. 6.7 Gødning på basis af kødbenmelDet er hensigtsmæssigt at skelne mellem:
Kød-/benmel indeholder meget organisk materiale fra kød og organisk materiale, som er til stede i benenes matrice. Benmel indeholder udover selve benet det organiske materiale, som er til stede i benenes matrice. 6.7.1 Kød-/benmelKød-/benmel har indtil BSE-epidemiens start været brugt som et værdifuldt tilskud til dyrefoder, og det er især solgt på basis af indholdet af fordøjeligt protein. Materialet var for kostbart til at anvendes som gødningsstof, men i dag hvor materialet kun i begrænset omfang kan anvendes som foder, kunne man forestille sig, at materialet blev anvendt som en "organisk gødning" direkte på marken. Kvælstofindholdet ville blive gjort tilgængeligt ved mikroorganismernes nedbrydning af det organiske stof, og fosforindholdet er citratopløseligt og derfor tilgængeligt for planterne. Landcenteret i Skejby har udført forsøg for Daka [39] af kød-/benmels egnethed som gødning, men i Danmark er bruget og erfaringerne hermed er meget begrænsede. 6.7.2 BenmelBenmel indeholder i princippet kun det organiske stof, som indgår i benmatricen. Benmel har tidligere været almindeligt anvendt som gødningsstof, idet P-indholdet er citratopløseligt. Allerede den berømte engelske kemiker Humphry Davy skrev i 1813: "Bones are much used as manure in the nabourhood of London . The more divided they are, the more powerful are the effects". Benmelet mistede efterhånden sin betydning i takt med at superfosfatet vandt indpas, men måske kan benmelet få fornyet interesse i visse lande, nu hvor markedssituationen er ændret. Anvendelsen af både kød-/benmel og benmel til gødningsbrug kræver, at materialerne er fremstillede på basis af Kat. 2 eller Kat. 3 materiale, idet Kat. 1 materiale ikke må anvendes på grund af smittefaren fra prioner. Hverken kød-/benmel eller benmel er egnede som P-kilder for den moderne gødningsindustri. Det organiske stof vil reducere salpetersyre således, at man får både et øget syreforbrug og en øget udvikling af kvælstofoxider (NOx). Endvidere er organisk stof ikke tilladt i nitratholdige gødninger af sikkerhedshensyn (skal være mindre end 4 kg organisk stof (beregnet som C) per ton gødning), da der ellers er eksplosionsfare. 6.7.3 Calcineret benmel (benaske)Calcineres ben, bortbrændes benenes organiske fraktion, og tilbage har man en benaske. Gødningsvirkningen af benaske svarer til gødningsvirkningen af råfosfat, dvs. at gødningsvirkningen er meget ringe. Derimod er benaske en udmærket P-kilde til fremstilling af superfosfat, som i mere end 100 år har været gødningsindustriens vigtigste fosforholdige enkeltgødning. Fra omkring 1850 steg gødningsforbruget kraftigt og hermed efterspørgselen efter ben. Det var i det væsentlige mangelen på ben, som gjorde, at de mineralske råfosfater udkonkurrerede benasken. Markedssituationen er i dag ændret drastisk på grund af BSE-situationen, og beslutningen om at undgå kannibalisme. Der vil formodentligt være store mængder af benaske til rådighed i mange europæiske lande, hvorfor det er vigtigt, at gødningsindustrien igen interesserer sig for benaskens muligheder. Det er dog en forudsætning, at gødningsindustrien kan stole på, at den aske som modtages, er fri for prioner. 6.8 Tekniske parametre6.8.1 Krav til askeElsam har analyseret askesammensætningen fra afbrænding af kød- og benmel ved samforbrænding af naturgas. Asken er således ikke forurenet med uønskede stoffer, hvilket ville have været tilfældet ved samforbrænding med f.eks. kul. I tabel 6.1 og 6.2 er vist resultaterne af Elsams analyser af aske i en sammenligning med intervallerne for forskellige typer råfosfat, som alle anvendes i gødningsindustrien. Som det fremgår af tabel 6.1, ligger indholdet af langt de fleste makrostoffer inden for intervallerne for forskellige typer råfosfat, og fosforindholdet er tilfredsstillende højt. Tabel 6.1 Indhold af makrostoffer i aske fra Elsam og forskellige råfosfater samt Kemiras modtagekrav til råfosfater/aske.
*) Bestemt ved glødetab, kan evt. indeholde andre stoffer. Det har ikke været muligt at indhente forsøgsdata for opløseligheden og dermed udnyttelsen af P-indholdet fra aske. I [19] refereres forsøg med kalcinerede ben. Heri refereres en maksimal opløsning af P2O5 på ca. 67%. I råfosfat er tilgængeligheden af P2O5 normalt ca. 99%. Al-indholdet i asken er overraskende højt sammenlignet med Al-indholdet i råfosfaterne. Al-indholdet vil påvirke vandopløseligheden af fosfor, idet AlPO4 er tungtopløseligt i vand. Det er imidlertid citratopløseligt og dermed tilgængeligt for planterne. K- og Na-indholdet i asken er også højere end i råfosfaterne. Fra et gødningsmæssigt synspunkt er indholdet dog af underordnet betydning. Da askens F-indhold formodentligt er lavt (se nedenfor), forventes det ikke at give anledning til tekniske problemer. Derimod er et højt K- og Na- indhold uønsket i råfosfaterne, fordi indholdet i visse situationer kan give driftsmæssige problemer, idet begge metaller danner særdeles tungtopløselige forbindelser med silicium hexafluorid-ionen (der altid er til stede efter oplukning af råfosfat med syre). Hvis K2SiF6 og Na2SiF6 udkrystalliserer som "sten" i rørsystemerne, kan det give driftmæssige problemer. Fluoridindholdet i asken er ikke analyseret, men er formodentligt lavt sammenlignet med indholdet i råfosfaterne. Ifølge Marshall [18] er askens fluorindhold af størrelsesordenen 0,05%. Et lavt fluorindhold i asken kan vise sig at være en betydelig fordel, hvis asken anvendes til fremstilling af DCP til foderbrug, idet F-indholdet heri højst må være 200 ppm. Det forventede lave F-indhold må også forventes at føre til en lavere F-emission under oplukningsprocessen. Både HF og SiF4 er toksiske gasser. Silicium tetrafluorid kan give problemer i gasvaskesystemerne, idet SiF4 hydrolyseres efter: 3SiF4 + 4H2O = 2H2Si F6 + H4SiO4 Kiselsyren udfældes som et meget voluminøst bundfald i vaskevandet. Det anbefales, at der udføres analyser af askens F-indhold. Titananalysen i asken er ikke påkrævet set fra et gødningsmæssigt synspunkt. Ccarb er karbonatindholdet omregnet til elementært kulstof (C). Karbonatindholdet i råfosfaterne bliver cirka 4,8 – 7,9%. Karbonat virker syreforbrugende for eksempel: CaCO3 + 2HNO3 = Ca(NO3)2 + 2H2O + CO2 Kuldioxid undviger sammen med øvrige gasser og kan give anledning til skumproblemer. Gasudviklingen er ikke altid en ulempe. Når råfosfat anvendes til fremstillingen af superfosfat, kan gasudviklingen være en fordel, fordi superfosfatet bliver porøst af gasudviklingen og dermed langt lettere at udskære. Der er ikke udført karbonatanalyser på asken, men det anbefales. Corg er indholdet af organisk stof beregnet som elementært kulstof (C). Indholdet af organisk materiale er højest i de sedimentære råfosfater (hvor indholdet hidrører fra tidligere tiders dyre- og planteliv) og mindst i de vulkanske råfosfater. Foruden øget syreforbrug, øget NOx-udvikling og sikkerhedsproblemer kan "organisk stof" give kosmetiske problemer, idet gødningen kan blive farvet, hvad man af handelsmæssige grunde måske ønsker at undgå. Som det fremgår af tabel 6.1, er Corg lavere i den analyserede aske end i de almindelige råfosfater. Alligevel har det vist sig, at asken er forholdsvis mørk, hvilket som nævnt er uønsket. En enkelt askeanalyse fra fluidbedforbrænding af aske foretaget af Wykes i England [55] viser et indhold af organisk kulstof, som ligger inden for variationerne på Elsams analyser, alligevel fremtræder de små askeprøver, som Kemira har vurderet, lysere i farven (lysebrun i stedet for sort). Aske fra fluidbed forbrænding er således eventuelt mindre problematisk med hensyn til misfarvning. Til gengæld viser foreløbige vurderinger af aske fra fluidbed-forbrænding, at en bed-fraktion af aske tilsyneladende giver skumningsproblemer, og at en flyveaske-fraktion ved opløsning i salpetersyre bliver svær at håndtere på grund af konsistensproblemer. Ved en evt. anvendelse af Kat. 1 materiale må der desuden stilles krav som sikrer, at der ikke er prioner i asken. I en godt udbrændt aske må det organiske kulstofindhold (og det elementære kulstof) være tæt på 0%, hvis man skal have tiltro til, at eventuelle prioner er destrueret. En simpel bestemmelse af glødetabet er ikke tilstrækkelig, hvorfor det er yderst relevant, at Elsam også har ladet asken analysere for aminosyrer (se side 95). Tabel 6.2 Indhold af sporstoffer i aske fra Elsam og forskellige råfosfater samt Kemiras modtagekrav til råfosfater/aske.
Tabel 6.3 Indhold af sporstoffer i aske fra Elsam i forhold til P-indhold og grænseværdier iht. "slambekendtgørelsen" og bekendtgørelse om indhold af cadmium i fosforholdig gødning.
Kloridindholdet i asken adskiller sig dog markant fra kloridindholdet i råfosfaterne, hvad der er lidt overraskende, fordi ældre analyser af ben [47] indikerer et lavt indhold af klorid (størrelsesorden 0,1% klorid). Kloridindholdet stammer formentlig hovedsageligt fra kropsvæskerne og i mindre grad fra selve knoglerne. Kloridindholdet bør være lavere end 300-400 ppm for at undgå korrosionsproblemer i det udstyr af rustfrit stål, som anvendes i gødningsindustrien. Årsagen til askens høje kloridindhold bør nøje studeres og om muligt elimineres. Det må klarlægges, hvad kloridkoncentrationen er i reaktionsopløsningen efter oplukningen. Metoder til nedbringelse af askens kloridindhold må overvejes, for eksempel vask med vand. Kviksølv og Cadmium er nok de to metaller, der har det dårligste ry i forureningsmæssig sammenhæng, og indholdet af disse stoffer i råvarerne kræves ofte bestemt. Cadmiumindholdet i asken er lavere end i råfosfaterne. Gødningsindustrien har i ganske mange år klaret kravene til Cd-indholdet i gødningerne ved at udvælge råfosfater med et lavt Cd-indhold. Her har man altså et "nyt" råstof med højt P-indhold og lavt Cd-indhold. Man kunne forestille sig, at man blandede aske og råfosfat, således at blandingen fik et lavere Cd-indhold . Arsenindholdet i asken ligger højere end i de råfosfater, som anvendes til salpetersyreprocessen, men inden for normalområdet for råfosfater. Kviksølvindholdet i asken er ikke målt, men det ligger formodentligt væsentligt under Cd-indholdet. Det anbefales, at man lader udføre nogle Hg-analyser, således at man kender niveauet. Et lavt kviksølvindhold er en fordel. Zinkindholdet i asken ligger lidt over zinkindholdet i råfosfaterne. Det har næppe betydning, idet Zn er et essentielt sporstof for planter. I råfosfaterne finder man i regelen en mængde af de naturligt forekommende radioaktive stoffer. De kan give problemer med radonudvikling i råfosfatsiloer, radiumindhold i kemi-gips til bygningsbrug eller opkoncentrering af radioaktive stoffer i udfældninger. De radioaktive stoffer udgør dog ikke noget stort sundhedsmæssigt, driftmæssigt eller gødningsmæssigt problem for gødningsindustrien. Kan det imidlertid demonstreres, at asken er stort set fri for radioaktive stoffer, må det naturligvis betragtes som en fordel. Indholdet af de radioaktive stoffer U, Sr, Y er ikke analyseret, men betydningen af disse stoffer vurderes som uden relevans. Indhold vil formentlig være mindre end i råfosfater, hvilket naturligvis er en fordel. Det foreslås derfor, at man lader asken analysere for U, Sr, Y og Ra. 6.8.2 Produktionstekniske parametreReaktivitet med syrer Marshall [18] har studeret reaktionen mellem fosfat og fosforsyre. I artiklen konkluderes, at fosforsyre reagerer mere villigt med aske fra ben og afdampet benmel end med en traditionel råfosfat. Gasemision ved oplukning Urenheder Fosforsyre er et af de vigtigste mellemprodukter i gødningsindustrien, idet næsten hele P-mængden er vandopløselig. Råfosfatets og svovlsyrens urenheder vil ved produktionen fordeles mellem gipsen og fosforsyreopløsningen. Ved oplukning med fosforsyre bliver fosforsyrens og råfosfatets urenheder i gødningsproduktet. Askeanalyser fra Elsam viser som beskrevet et indhold af tungmetaller, som ligger inden for intervallerne af indhold i råfosfater. Filtrering Restprodukter I udlandet oplagres gipsen ofte i store depoter eller ledes ud i havet. I Fredericia havde Kemira en fosforsyrefabrik, som ledte gipsen ud i Lillebælt. Fabrikken blev lukket i 1987 på grund af gipsens indhold af fosfor og tungmetaller. 6.9 SmitterisikoUdnyttelse af fosforressourcen i slagteriaffald skal ske på en sådan måde, at risiko for overførsel af sygdomme fra slagteriaffaldet bliver minimeret. Ved en evt. anvendelse af kategori 1 materiale må der derfor stilles krav som sikrer, at der ikke er prioner i asken. Omtale af smitterisiko og -reduktion i dette afsnit vedrører derfor kategori 1 materiale. Prionbårne sygdomme Det har jf. [13] og [14] vist sig, at det er overordentligt vanskeligt at inaktivere BSE prion-proteinet. Den foretrukne metode er i dag forbrænding af kødbenmelet ved så høj temperatur, at prioner destrueres. 6.9.1 Smittereduktion ved opvarmningDet er dokumenteret af Brown [15], at en foraskning af inficeret væv ved 600°C ikke er tilstrækkelig til fuldstændig destruktion af prion-proteinet, medens en foraskning ved 1000°C syntes at sikre en fuldstændig destruktion. Det er muligt, at en opvarmning til over 800°C vil have samme virkning, men indtil noget sådant er bevist, er den sikre løsning en opvarmning af asken til 1000°C. For at prioner bliver fuldstændig destrueret, må man sikre sig, at ethvert spor af både organisk og elementært kulstof i hele askemængden bortbrændes. Større partikler af kød/benmel kan beskytte eventuelt smitstof mod destruktion. I praksis kan man derfor forestille sig følgende trin i en destruktionsproces:
"UK Environmental Agency Guidelines" stiller krav om, at der ikke må være mere end 0,005% protein i asken. Fluidbed forbrænding Forbrænding på kraftværkskedler I henhold til [17] har National Power plc (UK) ved afbrænding af kødbenmel ved temperaturer mellem 1200-1500°C i 4-5 sekunder kunnet overholde kravet om, at der ikke må være mere end 0,005% protein i asken, men i prøver fra bunden af ovnen (slagge) med en opholdstid på 0,25-1 sekund har kravet ikke kunnet overholdes. Elsam har fået analyseret flyveasken fra deres forsøg med afbrænding af kød- og benmel. Ifølge Elsam er der ikke detekteret aminosyrer i denne analyse. Detektionsgrænserne ligger i intervallet 0,006-0,035 g/100 g (WT-%) og ligger derfor alle sammen over kravet i "UK Environmental Agency Guidelines". Disse analyser kan derfor ikke leve op til " UK Environmental Agency Guidelines" krav. Det er endnu ikke afklaret hvilke krav der vil blive stillet for forbrænding af kødbenmel i Danmark. Forbrænding i cementovn 6.9.2 Kemisk destruktion af prionerEt alternativ eller supplement til destruktion af prionproteinet ved hjælp af opvarmning kunne være en kemisk destruktion. Normalt er det relativt let at hydrolysere et protein med syre, men prion-proteinet er så specielt, at man ikke kan tage noget for givet. Den syrebehandling, som asken vil gennemgå, hvis den anvendes i gødningsindustrien, vil muligvis fjerne eventuelle prionrester fra Kat. 1 aske, som måtte være til stede efter en eventuel mangelfuld forbrænding, men der er ikke fundet nogen dokumentation herfor i litteraturen. Hvis aske fra Kat. 1 materiale skal anvendes af gødningsindustrien, betyder en dårlig forbrænding, at gødningsindustrien i sidste ende bliver ansvarlig for, at gødningen ikke indeholder prion-rester. Man kan ikke forvente, at gødningsindustrien vil påtage sig dette ansvar blot for at få adgang til et nyt råstof, som på enkelte punkter vil være ringere end de råfosfater, som allerede er på markedet. I henhold til [16] kan prioner inaktiveres ved en behandling med natriumhydroxyd i kombination med opvarmning. Den samme effekt har en behandling med natriumhypoklorit med et højt indhold af aktivt klor. Artiklen angiver ikke effektiviteten af denne behandlingsform. 6.9.3 BSE-situationenOverføres den eksisterende BSE-situation i UK til danske forhold, vil risikoen for, at en dansker dør af NVCJD ifølge statistikeren Bjørn Lomborg være 1:2000. Dvs. at en dansker vil dø af sygdommen for hvert 2000 tilfælde af BSE i Danmark. Indtil 2003 inkl. er der fundet 12 BSE tilfælde i Danmark. 6.10 Valg af gødningsprocesser, hvori aske kan indgåVi har gennemgået de forskellige gødningsprocesser, hvor man kan forestille sig asken anvendt som P-kilde, det vil sige at asken kan erstatte råfosfat i den oplukningsproces, som mange gødningsprocesser starter med. De nævnte processer omfatter:
Ud fra den askeanalyse, der var til rådighed, har vi skønnet, at asken kan erstatte råfosfat i samtlige processer, selv om der naturligvis må forventes visse receptkorrektioner. Det alvorligste problem, som vi har lokaliseret, synes at være askens høje klorid-indhold - et problem som må studeres nøje. Vi forventer, at asken har et lavt fluorid-indhold (selv om det ikke er bekræftet ved analyse endnu), hvilket må betragtes som en fordel set i relation til råfosfaternes ofte høje indhold af fluorid. En undersøgelse af askens egnethed som råstof i gødningsindustrien vil være omfattende, idet den som minimum kræver, at oplukningsprocesserne med forskellige syrer klarlægges, idet man forestiller sig, at råfosfat helt eller delvist erstattes af aske. Efter en sådan indledende undersøgelse, må man forestille sig, at der bliver yderligere behov for en lang række af kemiske, fysiske og tekniske undersøgelser. Det er næppe muligt for øjeblikket til at gennemføre en sådan omfattende generel undersøgelse af alle processerne, hvorfor vi må foretage et valg. Markedsforholdene og nyttevirkningen af undersøgelsen for gødningsindustrien er faktorer, man må tage hensyn til. Gødningsindustrien er formodentlig den eneste industri, som er i stand til at aftage en større askemængde og udnytte den effektivt. Indtil for relativt få år siden blev alle de nævnte produkter produceret her i landet. I dag er efterspørgslen efter P- og PK-gødninger meget beskeden, hvorfor gødningsindustrien kun producerer NP- og NPK-gødninger samt visse specielle produkter som DCP og KNO3. Salpetersyre er endvidere den eneste syre, som gødningsindustrien i dag selv producerer her i landet. Da det håbes og forventes, at gødningsindustrien vil medvirke i et undersøgelsesprogram over askens anvendelse i gødningsindustrien, er det naturligt i dag at begrænse undersøgelsen ved at vælge de metoder, der beror på, at asken opløses i salpetersyre. Resultat af screeningen af den termiske behandling kan illustreres i følgende oversigt: Figur 6.4 Screeningsparametre for termisk behandling På baggrund af notatet udarbejdet under fase 1 [23] og på basis af screening vedrørende den termiske behandling samt under behørig hensyntagen til minimering af smitterisiko konkluderes det foreløbig, at den bedste udnyttelse af fosforressourcen opnås ved at samforbrænde Kat. 2 og 3 materiale og naturgas for en efterfølgende anvendelse af asken til gødningsfremstilling. Fraktioner med smitterisiko (Kat. 1) og knogler fra blandede slagterier, hvor der alt andet lige vil være en lille risiko for sammenblanding af affald, kan man så vælge fortsat at afbrænde i cementovn, så smitterisikoen fjernes helt fra fødekæden. Resultat af screeningen af gødningsproducerende processer kan illustreres i følgende oversigt: Figur 6.5 Screeningsparametre for gødningsfremstilling Som det fremgår af ovenstående screeningsskema vedrørende de gødningsproducerende processer, er der ikke identificeret nogen forskelle i de rent gødningstekniske parametre. Det er derfor nærliggende at udvælge en proces baseret på salpetersyre som resultat af screeningen. Aske fra afbrænding af kødbenmel kan alternativt anvendes til at udnytte fosforindholdet til produktion af f.eks. vaskepulver. I dette projekt har fokus været på gødningproducerende processer. 6.11 Procesdiagrammer6.11.1 ProcesforudsætningerOplukning af råfosfat/aske med salpetersyre Vi fandt imidlertid også, at asken indeholdt et meget højt klorid-indhold (1,1% Cl), der må betegnes som ekstremt højt, set i relation til, at man normalt anser et kloridindhold i råfosfat på 0,3%, som værende meget højt. Med mindre man kan finde en løsning på klorid-problemet kan man næppe anvende asken som erstatning for råfosfat i et anlæg svarende til Kemira's anlæg i Fredericia. Desuden er det en forudsætning fra gødningsindustriens side, at man kan levere et ensartet produkt, som ikke varierer farvemæssigt fra leverance til leverance. Farveproblemet Kloridproblemet På grund af korrosion er klorid i et stærkt surt miljø særdeles skadeligt for rustfrit stål, som ofte anvendes som konstruktionsmateriale i gødningsindustrien. For Kemiras ionbytningsproces gælder endvidere, at resinens levetid nedsættes ved et højt kloridindhold i den til ionbytningssystemet tilførte slurry. Det vurderes ikke, at være muligt, at nedbringe kloridindholdet i asken gennem yderligere sortering af slagteriaffaldet, tværtimod er frasorteringen af alle svineknogler måske for optimistisk, idet knogler fra raske svin næppe vil blive kasseret. For råfosfaternes vedkommende kan kloridindholdet ofte nedsættes ved en calcinering. Dette syntes dog ikke at være tilfældet for askens vedkommende, selv om denne har været bragt op på så høje temperaturer, at alkaliklorider fordamper. Hvis kødbenmelet indeholder 0,5% klorid og har et askeindhold på 28%, ville man forvente et kloridindhold i asken på 100*0,5/28 = 1,8%, og man finder 1,1%, så tabet af klorid under "calcineringen" er kun af størrelsesordenen 0,7%. Hvis råfosfatets kloridindhold er vandopløseligt, kan man reducere kloridindholdet ved en vask med vand. Således har man ved vask med vand nedbragt kloridindholdet i et råfosfat med 0,25% Cl til 0,04% Cl (tør basis). Råfosfatet opslemmes under omrøring i vand, herefter filtreres og filterkagen vaskes med vand og tørres eventuelt. Der kræves fra 1,2-3,0 m3 vand per ton råfosfat, og vandindholdet i filterkagen vil være 20-25%. Denne teknik er anvendt i visse patenter udsted i Rumænien i 1977 [49]. Om en lignende teknik kan anvendes i forbindelse med asken afhænger først og fremmest af, om kloridindholdet er vandopløseligt, men også af aske-opslemningens filtreringsegenskaber. Alternativet til en filtrering af den vaskede aske kunne være en simpel sedimentering af denne. Sedimenteringsforsøg vil kunne afklare dette forhold. Der er grund til at tro, at kloridindholdet i asken overvejende findes som NaCl, hvilket, som bekendt, er vandopløseligt, hvorfor vaskeforsøg med vand bør udføres. Elsam har lavet indledende vaskeforsøg, som bekræfter, at kloridindholdet kan vaskes ud. Der udestår yderligere vaskeforsøg for at afklare præcis hvordan vasken skal foregå, og hvilke vandmængder der er nødvendige. En fjernelse af kloridindholdet fra asken indebærer et eller flere ekstra procestrin, som der i regelen ikke er behov for ved anvendelse af de gængse råfosfater, og sådanne procestrin vil være bekostelige, både hvad angår investering og drift. Som basis for den økonomiske vurdering af omkostningerne ved anvendelse af aske til gødningsproduktion er der taget udgangspunkt i to antagne procesløsninger, som vurderes at udgøre to økonomiske yderpunkter:
Man kan komme i den situation, at kloridfjernelsen ikke er tilstrækkeligt effektiv eller bliver for bekostelig. I så fald må man vælge en anden metode til oparbejdning af asken, for eksempel at opløse asken i saltsyre, hvor et kloridindhold i asken ikke spiller nogen rolle. Da de indledende vaskeforsøg har været positive, er denne løsningsmulighed ikke undersøgt nærmere. 6.11.2 OplukningssektionDet er i oplukningssektionen vi umiddelbart vil forvente at finde de største forskelle ved en drift baseret på aske og en drift baseret på råfosfat, hvorfor det især er denne sektion, vi vil beskæftige os med. Det betyder ikke, at der ikke kan opstå problemer ved anvendelse af aske i de øvrige sektioner. De vil dog formodentlig være ret lette at afhjælpe, og der er ikke grund til nærmere at analysere eventuelle problemer i de øvrige sektioner, så længe forholdene i oplukningssektionen ikke er fuldt klarlagte. I nedenstående figur er optegnet et procesflowdiagram for en oplukningssektion til produktion af gødning, hvor salpetersyre anvendes til oplukningen. Desuden vises det tilhørende gasskrubbersystem og setlersystem. Figur 6.6 Procesflowdiagram for oplukningssektion mm. Processen er forklaret efterfølgende: Oplukning Oplukningssektionen kan siges at bestå af tre systemer:
Reaktorsystemet Den udviklede gas (HF, HCl, SiF4, NOx, CO2) sendes til gasvaskesystemet. Til Reaktor I hører et hjælpesystem (ikke vist på flowdiagrammet), hvorfra der kan doseres et skumdæmpende middel til reaktoren. Som nævnt er der overløb fra Reaktor I til Reaktor II. Gas fra reaktor II ledes også til gasvaskesystemet. Der er yderligere to tilløb til Reaktor II, nemlig tilløbet fra gasvaskesystemets NOx-vasker og tilløbet fra vaskesetler I's overløb. Gasvaskesystemet Gasvaskesystemet består af to vaskere i serie. Vasker I fjerner fortrinsvis HCl- og F-forbindelser ved vask med vand. Der er indsprøjtning af vand gennem et arrangement af dyser. Det er en stor vandmængde, som recirkuleres over vaskeren, men normalt kun en mindre delstrøm, som udtages, og som sendes til neutralisation uden for systemet. Vasker II fjerner NOx ved en vask med en NaOH-opløsning. Der indsprøjtes NaOH-opløsning gennem et system af dyser, pH måles og reguleres. Det er en stor mængde vaskeopløsning, som recirkuleres over vaskeren, men det er normalt kun en mindre delstrøm, som udtages og sendes til Reaktor II (delstrømmen indeholder NaNO3 og NaNO2). Det bemærkes, at der i toppen i hver af de to vaskere sidder en dråbeudskiller. Gasvaskesystemet behandler endvidere gas der afsuges fra setlerne (afsugningen er ikke vist på figuren). En ventilator sørger for gastransporten gennem gasvaskesystemet til atmosfæren. Setlersystemet Fjernelsen af den "syreuopløselige rest" sker her i et setlersystem, idet reaktionsslurryen fra Reaktor II ledes til den såkaldte primærsetler, der er dimensioneret således at hovedparten af den "syreuopløselige rest" sedimenterer her. Den lille del af den syreuopløselige rest, som ikke sedimenterer, vil normalt senere afsættes i ionbytningssystemets kolonner, hvorfra den atter fjernes af ionbytningssystemets "back-wash-system". Det rensede overløb fra primærsetleren ledes til "Tank for renset slurry" og er klar til viderebehandling i ionbytningsanlægget. Underløbet fra primærsetleren – som indeholder hovedparten af den syreuopløselige rest- indeholder imidlertid også værdifulde stoffer, som må genvindes. Dette sker i tre såkaldte vaskesetlere med tilhørende blandepotter med omrøring. Underløbet fra både primærsetleren og fra vaskesetlerne udtages ikke kontinuerligt, men ved at en tidsstyret bundventil i setleren åbnes med mellemrum og tømmer en portion af underløbet ud i blandepotten. Til potte I under primærsetleren ledes overløbet fra vaskesetler II, og efter blanding sendes pottens indhold til vaskesetler I. Overløbet fra vaskesetler I sendes tilbage til reaktor II og vil indeholde de genvundne værdistoffer. Underløbet fra vaskesetler I føres til potte II, hvor det opblandes med overløbet fra vaskesetler III. Underløbet fra vaskesetler II føres til potte III, hvor der opblandes med vand, hvorefter det føres til vaskesetler III. Fra bunden af vaskesetler III fjernes den rensede "syreuopløselige rest", som kan sendes til depot eller yderligere separation eller rensning, afhængig af hvad resten skal anvendes til. Hvis mængden af den "syreuopløselige rest" er passende lille, kan den også tilbageføres gødningsproduktionen på et egnet sted. Til setlersystemet hører også hjælpesystem, som tillader, at man kan dosere et flokkuleringsmiddel til hver af de fire setlere. Flokkuleringsmidlet fremmer sedimentationen af den "syreuopløselige rest" i setleren. 6.11.3 Simpel vaskI nedenstående figur er optegnet et procesflowdiagram for en proces, som omfatter en simpel vask af asken med vand i en beholder med omrøring efterfulgt af en sedimentering i en setler før materialet ledes til forlag til eksisterende reaktor I.
Figur 6.7 Procesflowdiagram for vask og sedimentering. Alternativt vil en simpel vask formentlig kunne udføres på et båndfilter, hvorfra asken ligeledes ledes til forlaget i det eksisterende anlæg.
Figur 6.8 Procesflowdiagram for vask på båndfilter. Procesparametre for ovennævnte vaskeprocesser skal afklares, før endelige kapaciteter og forbrug kan fastlægges. 6.12 Økonomi for gødningsprocesserDe procestekniske forudsætninger for at vurdere økonomien med hensyn til at anvende aske fra slagteriaffald til produktion af gødning er langt fra afklarede, idet forsøg, der skal ligge til grund for en vurdering af processen, endnu ikke er udført. Der er derfor lavet to forskellige økonomiske overslag over investeringer i forbindelse med en delvis substitution af råfosfat med aske. Resultaterne af disse to estimater kan på nuværende tidspunkt give et indtryk af behandlingsomkostningerne ved den foreslåede anvendelse. På basis af flowdiagrammet i figur 6.3 til 6.5 er der lavet økonomiske overslag over den ekstra behandlingsomkostning for gødningsproduktion med aske i stedet for råfosfat. For begge overslag er forudsat en forrentning på 5% af investering og en afskrivning på 5 år. Det er forudsat, at der ikke kræves ekstra personale eller kemikalieforbrug (kræver afklaring med forsøg). Desuden er forudsat vedligehold for 3% af investeringen pr. år samt en besparelse på 23.000 t/år råfosfat á 50 $/ton ved anvendelse af 25.000 tons aske. Anlægsinvesteringer er baseret på udstyrspriser hjemhentet for rustfrit stål 316L. For en løsning i kloridbestandigt stål er disse priser ganget med 5, idet såvel materiale som forarbejdning er dyrere. Udstyrsprisen er efterfølgende ganget med 3 for at tage højde for ingeniørarbejde, installation og herunder styring og regulering. For løsningen med vask af asken er desuden forudsat, at der anvendes 3 m3 vand/ton aske til en pris á 30 kr./m3 (køb og afledning). Simpel vask
"Behandlingsomkostningen" bliver herved ca. -150 kr./t (negativ) på grund af besparelsen på råfosfat. Som det ses, udgør de variable produktionsomkostninger en større andel end investeringsomkostningerne, hvilket afspejler, at vandforbrug og -pris har forholdsmæssig stor betydning for dette overslag. Især spildevandsprisen kan være usikker, idet kloridholdigt spildevand kan være svært at "afsætte" til almindelige spildevandsanlæg. Når der er gennemført vaskeforsøg, vil man efterfølgende kunne analysere og vurdere spildevandet. Vaskevandet betyder desuden, at asken vil være våd, og dermed vil koncentrationen af salpetersyren falde. Forsøg vil kunne afklare, om man kan justere vandbalancen ved at bruge mindre skyllevand til skylningen i setlersystemet. Hvis en sådan justering af vandbalancen ikke er mulig, vil det være nødvendigt at tørre asken, at erstatte en del af salpetersyren (60-62%) med 98-100% salpetersyre eller at fordampe ekstra vand efter ionbytningsanlægget. En løsning, hvor en del af salpetersyren erstattes med f.eks. 98% salpetersyre, vil kræve ekstra investering i en salpetersyretank samt indkøb af salpetersyre i analysekvaliteter til urealistisk høje priser. En sådan løsning er derfor ikke økonomisk rentabel. Elsam har vurderet investering i et vaskesystem inklusive tørring til 17 millioner kr. Dette svarer til ca. en fordobling af udstyrsprisen på grund af ekstra tørreudstyr samt en højere vurdering af bygningspris. Ved en investering på 17 millioner kr. bliver prisoverslaget inklusive ekstra energiforbrug til tørring af aske:
Dette svarer til en behandlingsomkostning på ca. 0 kr./ton (kostneutral). Oplukningssektion
Behandlingsomkostningen bliver herved ca. 170 kr./t. Ovennævnte resultater skal begge opfattes som tillægsomkostning for anvendelse af aske i stedet for råfosfat. Hertil skal lægges omkostninger til transport af asken fra forbrændingsanlæg til gødningsproducenten. Transportomkostninger ved transport fra Elsam til Kemira er skønsmæssigt 100 kr./t. Som det fremgår af ovenstående, er der en del usikre forudsætninger som baggrund for disse behandlingspriser, hvorfor disse skal opfattes mere som en prisindikation end som endelige priser. 6.13 Anbefalinger og videre arbejde for gødningsprocesserVi har gennemgået de forskellige gødningsprocesser, hvor man kan forestille sig asken anvendt som P-kilde, det vil sige at asken kan erstatte råfosfat i den oplukningsproces, som mange gødningsprocesser starter med. Det er vurderet, at asken kan erstatte råfosfat i samtlige processer, selv om der naturligvis må forventes visse receptkorrektioner. Markedsforholdene og nyttevirkningen af undersøgelsen for gødningsindustrien er faktorer, man må tage hensyn til, og på denne baggrund er der foretaget en nærmere vurdering af gødningsproduktion med salpetersyre, der er den eneste syre, som gødningsindustrien i dag selv producerer her i landet. Det var intentionen, at forbrændingsproces og gødningsproduktion skulle være vurderet detaljeret for at få afklaret procestekniske forudsætninger og eventuelle problemer. Problemet er imidlertid, at forbrændingsprocesserne først må have "det blå stempel" fra en ansvarlig offentlig myndighed. Her er det nok et problem, at der endnu ikke findes tilstrækkeligt med fælles europæiske regler, anvisninger og krav til kontrol af forbrændingens kvalitet. Uden myndighedernes garanti for, at asken er smittefri, har det foreløbigt vist sig umuligt at afsætte denne for en efterfølgende udnyttelse af fosforressourcen heri. Forsøg med asken har derfor ikke fået den prioritet, som det var forventet ved projektets påbegyndelse. Projektet anbefaler derfor, at arbejdet med en godkendelsesprocedure for forbrændingsprocesserne fremmes mest muligt, for uden rimelig dokumentation for, at forbrændingsprocesserne fører til en prionfri aske, skal man næppe vente, at gødningsindustrien eller andre, som kan udnytte fosforindholdet, vil aftage asken. Når myndighedernes accept af asken foreligger, kan man formentlig få sat skub i den tekniske udvikling af processerne. Her kan nævnes en række af de tekniske faktorer, som vi anbefaler, at der arbejdes videre med:
7 KonklusionAnvendelse af animalske biprodukter er i dag forbundet med omkostninger, hvor det tidligere repræsenterede en værdi som kraftfoder. I Danmark slagtes årligt over 21 millioner svin og 0,6 millioner kvæg mv. Dette giver store mængder affald. I alt producers der årligt ca. 1 millioner ton affald i Danmark omfattet af EU's regler (1774/2002). Projektets hovedkonklusion er at der ved øget omhu i opdeling af slagteriaffald relativt let kan findes fornuftige disponeringsveje for dette affald. Nedenfor gives forslag til en prioriteret disponering: Foder til kæledyr mv.
Biogas og genanvendelse af næringsstoffer
Forbrænding og genanvendelse af aske
Udnyttelse af bio-pulp Der bliver nu en opgave for markedets parter i at sætte denne disponering i system herunder at nå til en markedsbestemt behandlingsomkostning, der sandsynligvis vil ligge et sted mellem frit leveret an biogasanlæg og frit afhentet på Daka - afhængig af fedtindholdet. Markedsværdien er under de nuværende bestemmelser stærkt afhængig af harmonikravene og om alternativ bortskaffelse ved forbrænding vil være belagt med affaldsafgifter. Udnyttelsen af fosfor ressourcen Markedsforholdene og nyttevirkningen af undersøgelsen for gødningsindustrien er faktorer, man må tage hensyn til, og på denne baggrund er der foretaget en nærmere vurdering af gødningsproduktion med salpetersyre, der er den eneste syre, som gødningsindustrien i dag selv producerer her i landet. Projektet konkluderer at anvendelse af aske fra forbrænding af benmel som råvare til gødningsproduktion er teknisk farbar, men økonomisk vanskelig at gennemføre uden lovgivningsbestemte ændringer i omkostningsstruktur mv. Som situationen er ved udgangen af 2003 vil denne disponering ikke kunne konkurrere med at køre kødbenmel til tyske cementfabrikker og forbrændingsanlæg. 8 Litteraturliste[1] Miljøstyrelsen, (2002): Prioritetsplan for program for renere produkter mv. [2] Regeringen, (2003): Affaldsstrategi 2005-08. [3] EU-forordning om sundhedsbestemmelser for animalske biprodukter (1774/2002): Health rules concerning animal by-products not intended for human consumption. [4] Braungart, M., (2000): Recycling of Nutrients in Modern Livestock Production. Livscyklusvurdering over animalske proteiner. EPEA - Internationale Umweltforschung GmbH. [5] Claus Lübeck Christensen (nu COWI) universitetsprojekt, (2000), miljøgennemgang af Daka virksomheden i Løsning ved Hedensted, med kortlægning af vand- og stofstrømme. Visse af spildevandsstrømmene er desuden analyseret yderligere for inhiberende stoffer, fordi der er registreret nitrifikationshæmning på virksomhedens anlæg. [6] Landbrugets Rådgivningscenter, (1994). Seminar om spredning af smittestoffer fra husdyrgødning og organisk affald. [7] Miljøprojekt 328, (1996). Anvendelse af affaldsprodukter til jordbrugs-formål inkl. bilag (arbejdsrapport fra Miljøstyrelsen nr. 47). [8] DAKOFA-temadag (2002). Går der BSE i komposten? [9] KVL,(1999). Metoder til forøgelse af biogasudbyttet fra husdyrgødning. Inst. for Jordbrugsvidenskab. [10] Arbejdsrapport fra Miljøstyrelsen nr. 32, (1999). Afsætning af kompost og bioforgasset dagrenovation. Forundersøgelse om markedsforhold. [11] Arbejdsrapport fra Miljøstyrelsen nr. 64, (1993). Jordbrugsmæssig værdi af produkter fra organisk dagrenovation. [12] Proposal far a Regulation of the European Parliament and of the Council laying down the health rules concerning animal by-products not intended for human. Oct. 2000, KOM (2000) 574 final, 2000/0259 (COD). ANNEX 1. [13] Inactivation of the bovine spongiform encephalopathy agent by rendering procedures, D.M.Taylor, S.L. Woodgate, M.J.Atkinson, The Vetinary Record, (1995) side 137 og side 605-610. [14] Solvent extraction as an adjunct to rendering: the effect on BSE and scrapie agents of hot solvents followed by dry heat and steam, D.M.Taylor, K. Fernie, I. McConnell, C.E. Ferguson, P.J. Steele The Vetinary Record ,(1998) 143, side 6-9. [15] New studies on the heat resistance of hamster-adapted scrapie agent: Threshold survival after ashing at 600°C suggest an inorganic template of replication, P. Brown et al, Proc. Natl. Acad. Sci, USA, Vol. 97 issue 7, side 3418-3421, March 28, (2000). [16] Inactivation of the BSE agent, D. Taylor, C.R. Biologies 325, (2002), side 75-76. [17] Behavior of meat and bonemeal/peat pellets in a bench scale fluidised bed combustor, K. McDonnell et al. Energy 26, (2001), side 81-90. [18] Factors Affecting the Phosphoric Acid- Phosphate Rock Reaction, H.L Marshall, L.F., Rader, Jr., and K.D.Jacob, Industrial and Engineering Chemistry, (Nov. 1933), side 1253-1259. [19] Recovery of phosphate from calcinated bone be dissolution in hydrochloric acid solutions, Ayhan Demirbas, Yuksel Abali, Ebubekir Mert, Resources, Conservation and Recycling 26, (1999) side 251-258 . [20] Production of NPK fertilizers by the Nitrophosphate Route, Booklet No.7, EFMA, (1995). [21] Production of NPK fertilizers by the Mixed Acid Routes, Booklet No. 8, EFMA, (1995). [22] Slam og halmaske til gødning. Spildevandsforskning fra Miljøstyrelsen. Nr. 28, (1992). [23] Dokument nr. 55962-100, (2003). Arbejdsnotat vedr. kortlægning af animalske biprodukter. SFI og COWI. [24] Biogasfællesanlæg - et bidrag til bæredygtigt landbrug. Landbrugets Rådgivningscenter, Landskontoret for Planteavl (2000). [26] Restgaspotentialet i afgasset gylle - DTU, Eva Arler, Troels Hilstrøm og Søren H. Laursen (2003). [27] Afsætning af bioforgasset organisk affald. Miljøprojekt nr. 832 Hedeselskabet et al. (2003). MST j.nr.: 3277 - 0025. [28] Opinion and report on the safety of dicalcium phosphate precipitated from ruminant bones and used as an animal feed additive. Update from the SSC meeting (26-27 Oct. 2000). European Commission Health & Consumer Protection Directorate-General. [29] IPC Guidance Note S2 1.05 Amplification note No.1 Processes Subject to Integrated Pollution Control. Combustion of Meat and Bone Meal MBM, (2003). [30] Jens Dall Bentzen, personlig kommunikation med Seghers Better Technologies, (2003). [31] Chief Inspector's Guidance Note. Series 2 (S2). Prosesses Subject to Integrated Pollution Control. Fuel Production and combustion Sector (incl. Power Generation). [32] Dansk BioEnergi nr. 67, (febr. 2003), Biogasstatistik, BioPress. [33] Kommunikation med Jes La Cour Jansen, Lunds Tekniska Högskola, (2003). [34] Internationalt affaldsnyt 4 (2001), side 29 - Videncenter for affald. / UmWelt Magazin, 30 årgang, april 2001, side 68-69. [35] Anvendelse af minkaffald til biogasproduktion. Reto M. Hummelshøj, COWI. (Jan. 2002). [36] Mesophilic and thermophilic anaerobic digestion of source-sorted organic wastes: effect of ammonia on glucoses degradation and methane production. C. Gallert - J. Winther. Appl Micribiol Biotechnol, (1997) 48: side 405-410. [37] Analysis of environmental factors affecting methane production from high-solids organic waste. J.J.Lay, Y.Y.Li, T.Noike, J.Endo and S.Ishimoto. Pergamon Wat.Sci.Tech. Vol. 36, No. 6-7, side 493-500, (1997). [38] Udnyttelse af gødningsstoffer i kødbenmel efter behandling på biogas-anlæg. Henrik Ørtenblad, EnergiGruppen Jylland, (2003). [39] Gødningsvirkning af kød- og benmel med fokus på N og P. - litteratur review af Torkild Birkmose, landskontoret for Planteavl (2002). [40] Askeanalyser fra forbrænding af kødbenmel på Fynsværket blok 3. Elsam (2002). [41] Kød- og benmel bruges til cement. Ingeniøren nr. 20, (2001). [42] Prionen und der Rinderwahnsinn. Fleischwirtschaft 11,(2002), (om risici). [43] Høringsudkast til vejledning. Vejledning til Bekendtgørelse om anvendelse af affald til jordbrugsformål (Slambekendtgørelsen). Miljøstyrelsen, (juli 2003). [44] Anvendelse af svinepulp i danske biogasanlæg. Anita Lindahl, Signe Vork, og Jens Bo Holm Nielsen, Bioenergigruppen v. AUE/SDU, Esbjerg, (juli 2003). [45] Animalske biprodukter I biogasanlæg. B. Sander Nielsen (konsulent i landbrugsrådet og sekretær for Brancheforeningen for Biogas) Dansk BioEnergi nr. 68, (april 2003). [46] Opkoncentrering af næringsstoffer i afgasset biomasse, F. Teisen, K. Paamand og M. Hedegaard, (juli 2003). [47] The Nature of Bone, H. Basset jun., Journal of Chemical Society, London 111 (3), side 620-633, (1917). [48] Recovery of energy from waste, Wykes Engineering, PDM's FBC Performance, (Nov. 2000). [49] Fertilizer Acids, Proceedings of the British Sulphur Corporation's, Third International Conferences on Fertilizer, London, side 12-14. November, (1979), XV-29. [50] Store fortjenester i kogalskaben, Ingeniøren (2. febr.2001). [51] Bjerge af kød- og benmel eksporteres til Tyskland, Dansk landbrug sender mere end 200.000 ton dyreaffald fra kogalskabskrisen til udlandet, Ingeniøren (2. maj 2003). [52] Personlig kommunikation med Jes la Cour Jansen m.fl. (2003). [53] Dokument nr. 55962-202. Arbejdsnotat vedr. Screening af metoder til udnyttelse af fosfor, (2003). [54] A quantitative assessment of the BSE risk associated with the ashes and slag from the incineration of meat and bone meal in a gasfired power plant (Preliminary). L.G. Paisley and Julie Hostrup-Pedersen. Danish Veterinary Laboratory, (2003). [55] Ash Characteristics, Fax from Wykes Engineering to COWI A/S, (14. aug. 2003). [56] Miljøstyrelsen. Bekendtgørelse nr. 623 af 30. juni 2003 om anvendelse af affald til jordbrugsformål (Slambekendtgørelsen). [57] EU forordningen om grænseoverskridende transport af affald. [58] Miljøstyrelsen. Bekendtgørelse nr. 162 af 11. marts 2003 om anlæg, der forbrænder affald (Affaldsforbrændingsbekendtgørelsen). [59] Fødevareministeriet. Bekendtgørelse nr. 355 af 19. maj 2003 om bortskaffelse og forarbejdning af animalske biprodukter. [60] Europakommissionen: (EF) 1234/2003 (fodringsforbudet). Bilag A. Resultater af udrådningsforsøg
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
![Figur 4.4 Influens af NH<sub>4</sub><sup>+</sup> og NH<sub>3</sub> på metan produktionsrate ved varierende pH [37].](images/s51.gif)
