Biogass oppgradering / Bio-drivstoff

Matavfall og annet organisk materiale kan omdannes til biogass. Biogassen kan oppgraderes og brukes som biodrivstoff – helt uten å påvirke matvareproduksjonen i verden.

Biogass som ressurs har befolkningen i mange land visst å utnytte lenge, der man har laget enkle biogassanretninger for avfallet, som har gjort kjøkken selvforsynte med gass til koking.

Biogass består hovedsakelig av metan (ca 65%) og karbondioksid (ca 35%)

Energien i biogass ligger i metanet. Andelen metan i biogassen kan økes ved å fjerne de andre bestanddelene, som CO2, hydrogensulfid, vanndamp og andre små partikler så som siloksaner.

I dag er biogass en høyteknologisk løsning på klimautfordringene fra avfall og organiske restprodukter og en bidragsyter til fornybar energi og biodrivstoff uten bismak av økte matvarepriser.

Adigo oppgraderingsanlegg leveres komplett i en 20 fots container og i standard utførelsen egner den seg best for en biogass (rå-gass) produksjon på 50 – 150 Nm3/h.

2,0 Nm3 rå bio-gass med 60% metaninnhold gir ca 1.2 Nm3 bio-metan (tilsvarer ca 1,32 liter bensin)

 Noen fordeler med Adigo PSA oppgraderingsanlegg:

  • Verdiskapende inntekt ved eget bruk eller salg av ren bio-metan som drivstoff for kjøretøy.
  • Lave driftskostnader i forhold til energiforbruk og vedlikehold.
  • Ikke behov for vann i oppgraderingsprosessen.
  • Mobilt og sikkert.
  • Hurtigere avkastning på investering i forhold til sammenliknbare oppgraderingsløsninger.

PSA (Pressure Swing Adsortion)
PSA – metoden går ut på å adsorbere (“fange”) CO2 på overflaten i porene på aktivt kull eller zeolitter. Når disse har samlet opp en viss mengde CO2 avtar effekten slik at de må re-genereres ved trykkendringer, derav navnet. Dette er med andre ord en diskontinuerlig prosess, og anleggene utføres som sammenkoblede beholdere som sjaltes inn / re-genereres etter tur.

PSA teknologien er velkjent, men hemmeligheten / unikheten med Adigo PSA oppgraderingsanlegg er adsorbentene / zeolittene.

NeoZeo AB har utviklet en revolusjonerende teknologi for å strukturere porøst nano pulver i porøse «kropper» som er spesielt godt egnet til PSA bio-gass oppgradering.

Adsorbentene (Kroppene) har en svært høy mekanisk stabilitet og porøsitet og gir en spesielt effektiv gasseparasjon.

Biogass som drivstoff
Biometan kan komprimeres eller gjøres flytende til henholdsvis CBG (Compressed Bio Gas) eller LBG (Liquified Bio Gas), som deretter kan anvendes som drivstoff.

Naturgass anvendt som drivstoff kan kutte CO2-utslippene med 20-30 prosent. Ved å anvende biometan kan 100 prosent reduksjon i drivhusgasser oppnås sammenlignet med andre energikilder.

Kjøretøy som går på biodrivstoff har også lavere utslipp av helseskadelige partikler som NOx og SOx, og er i tillegg kjent for å være mer stillegående enn motorer drevet av fossile brensler.

Andre metoder for oppgradering av bio-gass til bio-fuel:

Scrubbing
Dette er et fellesnavn på ulike “vaskeprosesser” hvor en væske dusjes mot gass strømmen slik at væsken tar opp i seg (“absorberer”) CO2 fra biogassen.

Effekten varierer etter type væske som benyttes, trykk og temperatur, og den benyttede væsken må kontinuerlig regenereres (“tømmes for CO2 “) for å beholde effekten.

Videre vil nødvendig trykk, energibehov til prosessen og metanutslippet variere noe med hvilken type absorbent som benyttes.

Dette er anerkjente anrikningsmetoder, men har et høyt energiforbruk til re-genereringen og egner seg best for store anlegg.

Membraner
Å skille gasser med membraner som slipper igjennom noen molekylstørrelser, f. eks CO2 og holder tilbake andre, f. eks metan, har vært brukt lenge, og utviklingen har gått videre mot stadig mer avanserte membrantyper. Metodene er robuste og kan også bidra til å rense gassene, men betydelige ulemper er det høye drivtrykket, begrenset kapasitet og noe høyt metanutslipp.

Kryogen oppgradering
Dette går ut på å kjøle ned gassen under trykk til de ulike fraksjonene kondenserer og felles ut enten som væske eller også som fast stoff (“is”). I tilfellet CO2 og metan ligger kondenseringstemperaturene langt fra hverandre slik at metoden er meget sikker. Ulemper er det betydelige energiforbruket til trykksetting og nedkjøling.

Organisk avfall – en ressurs

Organisk avfall er en ressurs som må betraktes som et verdifullt råstoff og håndteres deretter – til det beste for klima og miljø. Med våre løsninger er det også sannsynlig at vi kan gjøre ditt biogass-anlegg bedriftsøkonomisk lønnsomt.

I alt organisk avfall pågår det en naturlig råtnings- eller nedbrytningsprosess. Ved utråtning uten tilførsel av luft (anaerob) produseres det biogass. Biogass består hovedsakelig av metan (CH4) og karbondioksid (CO2).

Adigo leverer, i samarbeid med ED Biogass i Sverige, en unik bioreaktor der utråtningen skjer i en kontinuerlig og kontrollert termofil prosess. Reaktoren gir en kompakt og derved også en rimelig løsning.

Ved å benytte biogassen i mikro gassturbiner vil det bli produsert elektrisitet og varmtvann. Lave vedlikeholdskostnader og høy total virkningsgrad gir god bedriftsøkonomi.

Adigo har også en løsning for mindre og mellomstore anlegg som ønsker å oppgradere biogassen til bio-metan. Dette gjøres i en såkalt PSA-teknologi og oppgraderingsanlegget er svært fleksibelt og kan leveres som en containerløsning. Biometanen kan leveres til gassnett eller benyttes direkte som drivstoff / biofuel.

Adigo arbeider også med å utvikle et gassifiseringsanlegg som skal produsere høyverdig biogass ved trinnvis forbrenning av biologisk avfall.

Illustrasjonen under viser de ulike veier avfallet kan gå for å utnyttes til beste for miljø, helse og klima:150128_Illustrasjon

Det er bred enighet i Norge om følgende:

Reduksjon av klimagassutslipp:

a. Biogass produksjon basert på husdyrgjødsel som substrat vil ha betydelig høyere klimagassbesparelse per GWh produsert, enn ved bruk av avløpsslam, våtorganisk avfall og energivekster.

b. Sambehandling av husdyrgjødsel og våtorganisk avfall vil totalt sett kunne gi et høyere biogassutbytte enn separatbehandling av substratene. Derfor vil dette også gi en større reduksjon av klimagassutslippet.

c. Anvendelse som erstatning av fossile energibærere som olje, naturgass, diesel og bensin vil ha en større effekt på norske klimagassutslipp enn man oppnår ved elektrisitetsproduksjon. Erstatning av olje vil ha en større effekt enn erstatning av naturgass gitt lik virkningsgrad i motoren.

Reduksjonen av utslipp av andre miljø- eller helsefarlige stoffer:

a. Anvendelse av biogass som drivstoff vil redusere lokal luftforurensning og støy i forhold til bruk av diesel

b. Biogjødselen kan benyttes som erstatning for kunstgjødsel og dermed redusere utslippene og ressursbruken knyttet til produksjon av kunstgjødsel

Alternative anvendelser av råstoffene:

a. Dersom man ikke produserer biogass av husdyrgjødselen, vil den bli spredt som gjødsel på landbruksareal. Omdannelse av husdyrgjødsel til biogjødsel vil kunne bedre gjødslingseffekten sammenliknet med spredning av husdyrgjødselen direkte.

b. Dersom våtorganisk avfall ikke brukes til å produsere biogass, vil avfallet enten utsorteres og komposteres for deretter å utnyttes som jordforbedringsmiddel, eller bli værende i restavfallet som går til avfallsforbrenningsanlegg med/uten energiutnyttelse. Noe restavfall og utsortert våtorganisk avfall eksporteres til Sverige eller Danmark for henholdsvis forbrenning med energiutnyttelse eller biologisk behandling. Ved kompostering i reaktor kreves energi til lufting og kjøling. Forbrenning av avfallet vil gi en utnyttelse av energien, men brennverdien til våtorganisk avfall er på grunn av det høye vanninnholdet som regel lav i forhold til mengden energi man kan få utnyttet ved biogassproduksjon. Energien som frigis ved forbrenning av våtorganisk avfall brukes i Norge i dag til prosessdamp, vannbåren varme og elektrisitet. Denne produserte energien fra avfallsforbrenningsanleggene erstatter bruk av andre energibærere. Forbrenning vil føre til at man ikke får resirkulert næringsstoffene, som fosfor og nitrogen.

c. Avløpsslam blir brukt til jordforbedringsmiddel, uavhengig av om det er brukt som biogass eller ikke. Ca. 2/3 av dagens avløpsslam går til landbruk, resterende mengder går stort sett til parker og vegskråninger eller til jordprodusenter. Disse anvendelsene vil også være mulig etter biogassproduksjonen.

d. Energivekster vil ofte kunne brukes som matvarer, alternativt er det mulig å dyrke matvarer på landbruksarealet som brukes til energivekster.

Alternativer til anvendelser av biogassen:

a. Transport: hovedalternativene til fossile drivstoff i dag er biodrivstoff og elektrisitet. Elektriske kjøretøy er per i dag ikke et aktuelt alternativ for alle transportbehov. Første generasjons biodrivstoff som biodiesel og bioetanol har vist seg å være mer konfliktfylte erstatninger for fossile drivstoff både med tanke på klimagassutslipp, konkurranse med matvareproduksjon og arealbruk. Biogass produsert av avfall og husdyrgjødsel vil være betydelig mindre konfliktfylt.

b. Elektrisitetsproduksjon: Norsk elektrisitetsproduksjon er allerede i stor grad fornybar, og det finnes flere kilder til ren kraftproduksjon (vann, vind, sol etc.)

c. Oppvarming: varmeenergi kan produseres av mange ulike kilder, for eksempel utnyttes varme fra avfallsforbrenning flere steder. I tillegg kan behovet for oppvarming ofte reduseres betraktelig ved hjelp av etterisolering og andre effektiviseringstiltak.

Bidrag til oppnåelse av norske miljømål eller forpliktelser, reduksjon av klimagassutslipp i Norge:

a. Reduksjon av klimagassutslipp: ved produksjon av biogass basert på avfallsprodukter inkludert husdyrgjødsel og anvendelse av gassen som drivstoff i Norge vil tiltaket bidra til å redusere klimagassutslipp både i jordbruket og i transportsektoren i det norske klimagassregnskapet. Dersom produksjonen og/eller utnyttelsen skjer i utlandet, vil effekten på det norske klimagassregnskapet reduseres.

b. Fornybardirektivets mål: Dersom biogass brukes til elektrisitetsproduksjon eller til oppvarming kan dette bidra til å oppnå målet for fornybar energi i 2020 som prosent av total energi produsert. Dersom biogass brukes i transportsektoren vil dette telle dobbelt i måloppnåelsen for fornybarandel i transportsektoren.

Regionale effekter, som reduksjon av støy, lokal luftforurensning og næringsutvikling i distriktene:

a. Bruk av biogass som drivstoff vil redusere utslipp av komponenter som bidrar til lokal luftforurensning, som svevestøv og nitrogendioksid. Effekten vil være størst når biogassen erstatter diesel i kjøretøy som hovedsakelig kjører i tettbebygde strøk.

b. Husdyrgjødsel vil typisk ha høyere tetthet i distriktene, og det er dermed mer aktuelt å legge biogassanlegg som utnytter husdyrgjødsel til disse stedene. Oppbygging av biogassanlegg i husdyrtette områder vil dermed også kunne bidra til næringsutvikling i distriktene.

Høy virkningsgrad i prosessen:

a. Produksjon av biogass vil utnytte energien i våtorganisk avfall mer effektivt enn ved forbrenning av avfallet.

b. Anvendelse av biogass i en gassmotor vil ha en relativt lav virkningsgrad.

c. Utnyttelse som varme eller kombinert varme- og elektrisitetsproduksjon (CHP) vil ha en høy virkningsgrad.

Samlet sett viser de overnevnte forenklede betraktningene at biogassproduksjon basert på husdyrgjødsel og våtorganisk avfall er en god ressursutnyttelse og gir reduserte klimagassutslipp og andre positive miljøeffekter over livsløpet.

Det vil være områder i Norge der oppgradering av biogass til drivstoffkvalitet vil være lite kostnadseffektivt. I disse områdene vil bruken av biogass i et kraft-varme-anlegg eller til oppvarming være en hensiktsmessig anvendelse.