|
Miljøteknologi på affaldsområdet - Danske styrkepositioner og potentialer Bilag 1 Affaldsteknologier i det biologiske kredsløb1. Kompostering
Teknik Teknikken til kompostering af organisk affald (aerob behandling) kan variere. Anlægstyperne spænder eksempelvis over simple mile-og madraskomposteringsanlæg, med eller uden tvungen ventilation over mere komplicerede tunnel/reaktorkomposteringsanlæg af forskellig type, eksempelvis batch- eller kontinuert type til mere højteknologiske tromlekompostering, eksempelvis DANO tromle eller lignende kontinuerligt anlæg. Fælles for alle typer anlæg er, at affaldet omsættes under tilgang af atmosfærisk luft og at omsætningen derfor sker af iltkrævende mikroorganismer. Fælles er også, at omsætningen ikke sker fuldstændigt, da kun det lettere nedbrydelige materiale omsættes, mens det cellulose- og ligninholdige materiale kun langsomt nedbrydes. Dette udgør således restproduktet fra processen (sammen med eventuelle urenheder og andre affaldsfraktioner, som er til stede i råvaren/komposten). Forud for selve komposteringsprocessen forbehandles råmaterialet ved neddeling og eventuelt blanding med andre materialer. For organisk dagrenovation vil der eksempelvis altid skulle ske en blanding med grovere strukturmateriale. Dette sikrer, at luften får tilgang til hele materialet. I modsat fald kan der ske en iltfattig omsætning med lugtgener til følge. I de simple anlæg udlægges det forbehandlede materiale i miler eller bunker, som enten vendes regelmæssigt eller som beluftes med mekaniske blæsere. Kort efter sætningen af milerne vil temperaturen i materialet stige kraftigt som følge af den mikrobiologiske aktivitet. Denne temperaturstigning skyldes mikroorganismernes stofomsætning og der skal altså ikke tilføres energi til processen i form af varme. Med en hensigtsmæssig processtyring og regelmæssig vending kan det sikres, at hele massen har været opvarmet i et passende tidsrum, således at komposten bliver fri for sygdomsfremkaldende organismer, ligesom ukrudtsfrø og lignende dræbes. Efter et vist tidsrum (op til nogle måneder) vil omsætningshastigheden aftage stærkt, hvorfor det ikke kan svare sig at beholde materialet i selv anlægget. Det lægges derfor til eftermodning på en separat plads. Denne eftermodning kan også vare op til nogle måneder og stabiliserer yderligere materialet, hvorefter det kan afsættes til jordbrugsanvendelse. Den grundlæggende proces er den samme i mere komplicerede anlæg. I reaktoranlæg af forskellig type er der foretaget en indkapsling af materialet, hvorfor procesparametrene bedre og mere præcist kan styres, herunder fugtighed, temperatur, pH, CN-værdi, etc.. I reaktoranlæg kan processen som oftest accelereres i forhold til åbne anlæg, men det sker på bekostning af større anlægs- og driftsinvestering. Til gengæld kan gener som lugt og andre emissioner lettere kontrolleres. I princippet er der mulighed for udnyttelse af procesvarmen i lukkede anlæg, men da temperaturniveauet er lavt, kan der i praksis ikke udvindes meget varme. Ingen anlæg har så vidt vides udnyttet muligheden. Der kan – afhængig af råvarernes kvalitet – være miljømæssige hindringer for anvendelse af den færdige kompost. Der kan ligeledes være økonomiske, strukturelle og organisatoriske hindringer herfor. Råvarer Udgangsmaterialet for komposteringsprocessen kan være fast husdyrgødning, andre vegetabilske restprodukter fra landbrug og gartneri, kildesorteret organisk dagrenovation, have- parkaffald, med mere. Råvarepotentialet er stort. Teknologisk niveau Teknologien er gammelkendt og velafprøvet. Der er etableret en række komposteringsanlæg i Danmark til behandling af have- og parkaffald, men kun enkle til andre affaldsfraktioner. I udlandet findes en række anlæg, der også behandler organisk husholdningsaffald og andre affaldsprodukter. Især i forbindelse med etablering af MBT-anlæg (mekaniske-biologiske behandlingsanlæg) er der etableret mange anlæg særligt i Spanien, Italien, Tyskland. Danske producenter Der findes mange danske og udenlandske virksomheder, der kan levere materiel til eller komplette anlæg på kommercielle vilkår. 2. Bioforgasning
Teknik Under medvirkning af forskellige typer mikroorganismer (blandt andet specialiserede metan-producerende bakterier) og under iltfrie (anaerobe) forhold kan der fra det organiske materiale i husdyrgødning og andet organisk affald dannes gasserne metan (CH4) og kuldioxid - biogas. Der findes to optimale temperaturniveauer for processen: det mesofile driftsområde (30-40 °C) og det termofile driftsområde (50-55 °C). Mesofil drift har lavere proceshastighed, men er mere robust overfor ændringer i procesparametre. Processen er ikke selvforsynende med varme, sådan som den aerobe proces, tværtimod må der tilføres energi i form af varme for at holde temperaturen på det ønskede niveau. Selve processen sker i lukkede tanke, eventuelt i flere trin. Der findes forskellige typer anlæg, herunder fuldt opblandede anlæg, ”tørre” anlæg og perkoleringsanlæg. I de fuldt opblandede anlæg holdes biomassen flydende (opslemmet i vand) og der bruges pumper til flytning af biomassen i rør. Eventuelle lugtgener opstår ved fyldning og tømning af tanke mv. I de mere tørre anlæg skal bakterierne også være i vandfase og under iltfrie forhold, men her kan opblanding ske ved mekanisk omrøring. I perkoleringsanlæg sker der en gennemstrømning af procesvand gennem det ellers tørre materiale, hvorved de aktive, biogasproducerende dele vaskes ud og frigiver gassen i en separat tank[88]. Opholdstiden for affaldet i tankene afhænger af temperaturniveauet og ønsket grad af udrådning. Sædvanligvis er opholdstiden fra en til nogle få uger. Normalt omsættes kun en lille del af det organiske materiale, hvorfor kun en del af biomassens energiindhold frigives som gas. Gassen opsamles ovenover væskeoverfladen og føres til en separat tank, eventuelt efter rensning og komprimering, afhængig af anvendelsen af gassen. Biogassen anvendes primært til kraftvarmeproduktion, eller i mindre anlæg til ren varmeproduktion. Kraftvarmeproduktionen kan ske på mange måder. Den mest simple er måske ved hjælp af en motor, der driver en el-generator. En del af kølevarmen fra motoren anvendes til opvarmning af biogasreaktoren. Den største energieffektivitet fås i forbindelse med fjernvarmeanlæg, hvor spildvarmen fra elproduktionen kan udnyttes. Som nævnt er det også muligt at rense og komprimere biogas til brug i køretøjer. En del af den producerede elektricitet skal dog i så fald bruges til at drive kompressoren, og der skal investeres i rensnings- og komprimeringsudstyr. I flere af vores nabolande gennemføres denne opgradering dog, således at man på en række tankstationer kan købe biogas. Råvarer I Danmark er husdyrgødning normalt det vigtigste råmateriale til biogasproduktion, sammen med spildevandsslam. De fleste biogasanlæg tilføres også andet organisk materiale som f.eks. kildesorteret organisk husholdningsaffald og andre affaldstyper end husdyrgødning af hensyn til forøget gasproduktion. Der tilføres også affald fra fødevareindustrien, fiskeaffald, mave-tarmindhold fra slagterier samt fedt og slam fra rensningsanlæg. Der udnyttes i dag kun ganske få procent af husdyrgødningen og næsten intet af det organiske husholdningsaffald i biogasanlæg. Derfor er potentialet betydeligt. Teknologisk niveau Teknologien er udviklet til et kommercielt stade, men der pågår stadig udviklingsarbejde med henblik på at optimere processen[89]. Husdyrgødning har et højt vandindhold. På grund af dette og på grund af den svært omsættelige ligninstruktur af gyllens fiberfraktion er udbyttet af gas relativt lavt. Fiberfraktionen indeholder 60-80 pct. af det organiske materiale i gødningen og omsætningen i et traditionelt biogasanlæg er ofte kun 30-50 pct. af potentialet. Øgningen af biogaspotentiale kan ske ved at opkoncentrere gyllens organiske biomasse og/eller ved at forøge omsætning og dermed biogasudbyttet af fibermaterialet. Opkoncentrering kan ske igennem separering af en del af den gylle, som behandles på biogasanlægget. En øget omsætning af fiberfraktionen kan opnås gennem forøgelse af den hydrauliske opholdstid af fibermateriale i reaktoren, tilbageføring heraf til processen og/eller opspaltning af fibrenes ligninstruktur ved en forbehandling ved fysiske, kemiske og biologiske metoder. Dette omfatter eksempelvis temperaturforøgelse, tilsætning af syre eller base, eller tilsætning af enten enzymer eller bestemte mikroorganismer, som er i stand til at angribe lignin eller nedbryde andre dele af biomassen[90]. Ved tilførsel af flere affaldstyper til landbrugsbaserede biogasanlæg øges også indholdet af næringsstoffer i restproduktet, hvilket medfører et behov for efterseparering heraf, med efterfølgende afsætning af fiberfraktionen til direkte afbrænding eller forgasning. Det betyder på sin side, at det kan blive afgørende for udbygningen med biogasanlæg, at der etableres kapacitet til enten forbrænding eller forgasning af fiberfraktionen. Danske producenter Der findes både danske og udenlandske virksomheder, der kan levere biogasanlæg på kommercielle vilkår. [88] Dette er blandt andet konceptet i Solums Aikan-anlæg, som er etableret som demonstrationsanlæg i hhv Norge og Danmark. [89] Fødevareøkonomisk Institut, Rapport nr. 188, Fremtidens biogasfællesanlæg. Nye anlægskoncepter og økonomisk potentiale [90] Renescience, et udviklingsprojekt mellem DONG Energy, Haldor Topsøe, Amager Forbrænding, DTU og Københavns Universitet arbejder med dette emne. Et forsøgsanlæg er opstillet på Amagerforbrænding.
|