Miljøprojekt, 1002 – Kombineret bioforgasning og kompostering af kildesorteret organisk dagrenovation i batch-anlæg

Kombineret bioforgasning og kompostering af kildesorteret organisk dagrenovation i batch-anlæg

Projektartikel

Ny metode til kombineret bioforgasning og kompostering af organisk affald

Det er velkendt at bioforgasning er den behandlingsløsning, der har det største potentiale for udnyttelse af energien i vådorganisk affald, hvorimod kompostering er mere attraktiv i relation til produktion af jordforbedringsmidler. Miljøstyrelsen har med projektet ”Kombineret bioforgasning og kompostering af kildesorteret organisk dagrenovation i batch-anlæg” støttet udviklingen af et behandlingskoncept, der fokuserer på både udnyttelse af energien i affaldet og produktion af kompost. Behandlingsløsningen har på såvel laboratorie-, pilotskala- og fuldskalaniveau vist sig at have et højt energiudbytte samtidig med, at der kan produceres kompost af god kvalitet. Behandlingsløsningen anvender robuste og driftssikre løsninger, som vurderes prismæssigt at være konkurrencedygtig med andre typer af behandling.

Baggrund og formål

Selv om genanvendelse af kildesorteret organisk dagrenovation (KOD) er oplagt ud fra et miljømæssigt perspektiv, vanskeliggøres processen af, at affaldet ofte indeholder urenheder i form af f.eks. plastik, glas og metal. Før bioforgasning af KOD er det derfor sædvanligvis nødvendigt, at forbehandle affaldet med henblik på frasortering af ikke biologisk materiale. Forbehandlingen skal sikre, at affaldet ikke forårsager driftsproblemer på anlægget samt, at der opnås en rådnerest, der kan bringes ud på landbrugsjord. Forbehandling af KOD har dog flere ulemper. I miljøøkonomisk perspektiv er forbehandling ofte omkostnings- og energikrævende, hvilket giver et dårligt miljøøkonomisk regnskab. Samtidig produceres en restfraktion, der ikke egner sig til biologisk behandling, selvom den ofte er rig på biologisk materiale. Det forringer udbyttet af kildesorteringen.

I dette projekt fokuseres på udvikling og evaluering af en ny robust behandlingsløsning. Udgangspunktet for teknologien er, at processen skal være så robust, at KOD af normal kvalitet kan behandles uden forudgående frasortering af urenheder. Herved reduceres omkostningerne til forbehandling, og der produceres ikke en restfraktion med et højt indhold af biologisk omsætteligt materiale. Urenheder fjernes først fra komposten efter den biologiske proces, hvorved energien i affaldet udnyttes bedre, da alt organisk materiale gennemgår en biologisk behandling. Samtidig udgør sigteresten en mindre fraktion med et højere tørstofindhold og er derfor mere forbrændingsegnet.

Undersøgelsen

Den biologiske proces, som blev evalueret i projektet, var en to-faset udrådning efterfulgt af kompostering. Neddelt KOD blandet med strukturmateriale blev overført til en betonbeholder (procesmodul), hvorefter råmaterialet blev hydrolyseret ved at overrisle med væske under anaerobe forhold. Løbende blev produkterne af hydrolysen, i form af opløst organisk stof i væsken, overført fra procesmodulet til en reaktor, hvor biogassen blev produceret. Efter biogasprocessen blev råmaterialet komposteret i procesmodulet.

Klik her for at se illustration af biogasproces

Processens biogaspotentiale blev indledningsvist undersøgt på laboratorie- og pilotskalaniveau, mens den samlede proces blev evalueret i et nyopført fuldskalaanlæg.

Hovedkonklusioner

I projektperioden blev det vist, at det er muligt at behandle KOD vha. kombineret bioforgasning og kompostering på det nyetablerede fuldskalaanlæg, samt at behandlingsmetoden er meget stabil. Evaluering af processen resulterede i et netto-energiudbytte på 4241 MJ per ton behandlet KOD med strukturmateriale. Processens nettoenergiudbytte er dermed sammenligneligt med energiudbyttet ved traditionel udrådning i biogasfællesanlæg eller forbrænding direkte på affaldsforbrændingsanlæg. Herudover blev der pr ton produceret 341 kg kompost samt 198 kg strukturmateriale, der kunne genbruges i processen.

Fordelene ved den evaluerede teknologi er, lavere omkostninger til forbehandling af affaldet end ved anvendelse på det traditionelle biogasfællesanlæg, samt lavere anlægsomkostninger end til andre lignende behandlingsanlæg. Herudover er slutproduktet af processen kompost, som er et lagringsstabilt produkt, i stedet for flydende udrådnet biomasse fra de konventionelle biogasanlæg.

Fordelene ved biologisk genanvendelse i stedet for forbrænding er; ingen slagge og røggasrensningsprodukter, gødning og organisk stof til plantedyrkning, bevarelse af naturressourcer (fosforindvindingsområder, spagnum-indvindingsområder) samt øget bevidsthed om ressourceforbrug og genbrug.

Ud fra driftserfaringer fra fuldskalaanlægget er det beregnet, at et anlæg projekteret til en årlig kapacitet på 25.000 ton KOD kan drives for en behandlingsudgift på bare ca. 500 kr. per ton KOD, når kapaciteten udnyttes. Den evaluerede teknologi er altså en meget lovende metode til genanvendelse af organisk affald ud fra såvel en miljømæssig som en økonomisk betragtning.

Projektresultater

Energi og miljø

I projektperioden fra 1. februar 2003 til 31. december 2004 blev der behandlet ca. 20.000 ton KOD på det nyetablerede fuldskalaanlæg beliggende ved Holbæk. Processens gasudbytte blev evalueret i laboratorie-, pilotskala- og fuldskalaniveau, og resulterede i 74-80 Nm³ metan per ton KOD med strukturmateriale (blandingsforhold: 0,5 ton neddelt grenaffald til 1 ton KOD). For den aktuelle fuldskalaevaluering, resulterede processen i et netto-energiudbytte på 4241 MJ per ton behandlet KOD med strukturmateriale. Herudover blev der pr ton KOD produceret 341 kg kompost til landbrugsjord og 198 kg strukturmateriale, der kunne genbruges i processen. Af de 6,1 kg kvælstof og 0,93 kg fosfor, der blev tilført processen, blev størstedelen genfundet i kompost- og strukturfraktionerne (hhv. 81 % og 90 %), og kunne således tilbageføres til det biologiske kredsløb.

Energiudbyttet af processen kan forøges væsentligt, hvis produktion af kompost nedprioriteres. Gennem teoretiske scenarier vises således, at det absolut højeste energiudbytte opnås ved at producere biogas og efterfølgende at tørre den ikke-sigtede rådnerest med henblik på forbrænding i et affaldsforbrændingsanlæg. Denne behandling kan potentielt give et energiudbytte på 8850 MJ for 1 ton KOD og 0,5 ton strukturmateriale.

Arbejdsmiljø og lugt

Resultaterne af en arbejdsmiljø-evaluering på fuldskalaanlægget præsenteres i rapporten. Det vises, at anlægget fungerer tilfredsstillende. Herudover blev emissionen af lugt fra anlæggets biofilter målt under komposteringsprocessen. Resultatet af undersøgelsen viste et velfungerende biofilter, der gav anledning til en belastning på ca. 5 lugtenheder i en radius på op til 140 m fra filteret, hvilket er acceptabelt for et biologisk behandlingsanlæg.

Økonomi

De økonomiske overslag for anlægsomkostninger, drifts- og administrationsudgifter forbundet med behandlingsløsningen præsenteres. Et anlæg til 25.000 ton KOD per år kræver en investering på 35 mio. kr. (2004). Driftsomkostningerne anslås til 145-210 kr. per ton KOD og administrationsomkostningerne til 80-150 kr. per ton KOD. Anlægget kan hermed drives for en behandlingspris på ca. 500 kr. per ton KOD ved fuld udnyttelse af kapaciteten. Denne pris er konkurrencedygtig med andre behandlingsformer, hvilket pga. den bedre miljøpræstation gør løsningen interessant.

Andre kilder

Christensen, TH; Jansen, JC; Jørgensen, O (2003): Datarapport om sammensætning og biogaspotentiale i organisk dagrenovation. Miljøprojekt, 815.

Christensen, TH; Hansen, TL; Kirkerby, JT; Jansen, JC; Svärd, Å; Toudal, JK; Hulgaard, T; Rasmussen, HW; Gruvberger, C (2003): Basisdokumentation for biogaspotentialet i organisk dagrenovation. Miljøprojekt, 802

Miljøstyrelsen (2003): Statusredegørelse om organisk dagrenovation. Orientering fra Miljøstyrelsen, 4/2003.

Tønning, K (2003): Erfaringer med indsamling og behandling af bioaffald i Århus Kommune. Miljøprojekt, 820.