I labbet utvecklas framtidens biogas

Foto: Mikael Sönne

Den allt hetare klimatdebatten gör att intresset för biogas ökar. I BRC:s laboratorium sliter forskarna för att göra tillverkningen så effektiv som möjlig – och för att kunna använda nya råvaror i framtiden.

Annika Björn är BRCs forskningområdesansvariga inom process- och teknikforskning, och hon leder arbetet för att hitta nya substrat och för att göra biogasproduktionen effektivare i framtiden. Arbetet kan få stor ekonomisk och miljömässig betydelse.

Läs mer om Annikas arbete med reaktorerna The brave, The pure, The wise och så vidare, som alla finns i labbet i Tema-huset.

Under ytan – En studie av Östergötlands akvatiska biodrivmedelspotential

Rapporten, skriven av två femteårsstudenter vid Linköpings Universitet, utreder och kartlägger olika akvatiska substrat för biodrivmedelproduktion. Studien är fokuserad på Östergötland men innehåller fler intressanta insikter för användning av akvatiska substrat i allmänhet. I arbetet appliceras ett multi-kriterieramverk för att bedöma flera olika akvatiska substrats drivmedelprestanda och rimlighet i Östergötland. Studiens resultat visar att användning av akvatiska substrat i biodrivmedelproduktion kan ha flera positiva externa effekter på våra akvatiska miljöer. Exempel på positiva externa effekter som lyfts i rapporten är uttag av näring från övergödda områden, ökat turistvärde för kuststräckor samt minskad påverkan från algblomning. Studien lyfter även att det är viktigt att ha med de positiva effekterna i kalkyler och beräkningar då akvatiska substrat analyseras. Rapporten syftar även till att ge en viktigt kontext för var kunskapen om akvatiska substrat befinner sig nu samt hur området kan utvecklas i framtiden.

Läs rapporten här (på svenska):

BRC 2018-1 Under ytan – En studie av Östergötlands akvatiska biodrivmedelspotential

Vad finns det egentligen för potential för en biogaslösning för Johannesburgs kollektivtrafik?

Nu är det lite mer än två månader sedan vi kom hem från Sydafrika och sedan dess har vi fokuserat på att skriva klart uppsatsen. Framläggningen är avklarad och nu återstår bara några sista justeringar innan hela den otroligt roliga och lärorika tiden som exjobbare är över.

Under våren har vi gjort en multikriterieanalys där vi undersökt potential, rimlighet, miljöprestanda och ekonomiska kostnader för en biogaslösning för den kommunala kollektivtrafiken i Johannesburg och detta är en sammanfattning av våra viktigaste resultat och slutsatser. Slutresultatet blev inte riktigt de vi hade förväntat oss, men generellt finns det goda möjligheter att driva kollektivtrafiken med biometan om man lyckas komma runt vissa potentiellt stora hinder.

När vi letade efter råmaterial för biometanproduktion riktade vi in oss på organiskt avfall för att inte konkurrera med livsmedelsproduktion. De råmaterial vi identifierade är hushållsavfall från det kommunala avfallsföretaget Pikitup, avfall från den stora frukt-och grönsaksmarknaden i Johannesburg, deponigas från de fem kommunala deponierna, två slakterier, en livsmedelsindustri, ett privatägt avfallsföretag samt avloppsslam från de kommunala vattenreningsverken. I flera av dessa kategorier finns det ytterligare potential, till exempel finns det fler slakterier och livsmedelsindustrier så den totala biomassapotentialen är troligen större än den vi identifierade, men det var från dessa källor vi fick siffor som vi kunde använda i våra beräkningar.

Baserat på informationen vi fick om dessa råmaterialskällor beräknade vi potentialen för biometan och biogödsel. Den totala biometanpotentialen är tillräcklig för att förse nästan 2700 bussar med sitt årliga bränslebehov, vilket är långt mer än de 1000 bussar som finns eller planeras för idag i Johannesburg. Det finns alltså potential att inkludera andra typer av fordon i en biometanslösning, till exempel sopbilar eller minibusstaxibilarna som också är en viktig del av Johannesburgs kollektivtrafik. Några av taxibilarna drivs redan idag av naturgas.

Det skulle även bli en hel del rötrest från biogasproduktionen men efterfrågan på att använda denna som biogödsel är låg på grund av att det finns väldigt lite jordbruksmark i direkt anslutning till staden. Jordbruket sker främst några mil ifrån Johannesburg vilket skulle leda till höga transportkostnader om de skulle vara intresserade av att använda rötresten som biogödsel. För att en biometanlösning ska lyckas i Johannesburg måste alternativa användningsområden för rötresten undersökas vidare.

Rimligheten för en biometanlösning undersöktes på två sätt, dels för hela staden och dels för varje råmaterial. Rimligheten för staden visas i diagrammet nedan där asteriskerna representerar hur säkra vi är på vår bedömning (*** är hög säkerhet och ** är medium säkerhet).

Vid rimlighetsbedömningen av varje råmaterial bedömdes avfallet från frukt- och grönsaksmarknaden och det kommunala hushållsavfallet vara mest rimliga, främst eftersom de ägs och kontrolleras av staden. Just nu deponeras detta avfall, men University of Johannesburg planerar ett pilotprojekt där biometan ska produceras från marknadsavfallet. Andelen organiskt material i marknadsavfallet är dessutom hög, 93 %. Även andelen organiskt avfall i hushållsavfallet är relativt högt, 34 %. Däremot behövs någon form av utsortering av det organiska materialet från övrigt avfall.

Minst rimliga bedömdes deponigas och avloppsslammet vara. En stor del av avloppsslammet rötas redan till biogas, men den gasen och deponigasen används för att producera el, som också är viktigt i Johannesburg på grund av tidigare problem med strömavbrott. En möjlighet skulle dock vara att biogasen från reningsverket uppgraderades till biometan och rötresten från all biogasproduktion torkades och förbrändes för elproduktion.

För miljöprestanda undersöktes cirkulation av näringsämnen, minskad klimatpåverkan och förbättrad luftkvalitet vid användning av biometan jämfört med diesel. Den totala biometanpotentialen beräknades leda till en minskning med 256 000 ton CO2-ekvivalenter per år, och utsläppen av luftpartiklar och NOx beräknades minska med 30 respektive 1,6 ton per år. Biogödseln beräknades innehålla kväve och fosfor som kan ersätta 2000 ton respektive 500 ton jungfruliga näringsämnen per år.

Slutligen beräknades de ekonomiska kostnaderna för investering, drift och underhåll samt distribution av biometan. Det här är ett område där osäkerheten är stor eftersom det finns få andra biogasanläggningar i Sydafrika som presenterar sina kostnader. Följande kostnader är beräknade baserat på sydafrikanska siffor: produktionskostnad för biogas (0,017 USD/Nm3), investeringskostnad för biogasanläggning (25 000 USD/ton avfall) och uppgraderingskostnad (0,017 USD/Nm3). I en fortsatt studie skulle det vara intressant att också ta hänsyn till intäkterna som biometanet kan generera.

Deponierna i Johannesburg håller på att fyllas och både en deponiskatt och ett förbud att deponera organiskt avfall diskuteras, vilket borde gynna waste-to-energy-lösningar. Dock verkar de flesta vi intervjuade veta om problematiken med de fulla deponierna, och det hade kunnat vara en stark drivkraft redan nu, men det verkar inte vara fallet. Viktiga hinder som måste övervinnas för att en biometanlösning ska lyckas är bland annat den besvärliga administrationen och korta planeringshorisonten. Vidare behöver den generella kunskapen om biogas och biometan öka bland beslutsfattare, de som jobbar med konstruktion och drift av biogasanläggningar, busschaufförer och jordbrukare, både för att se potentialen i biometan och kunna anpassa lagstiftning, policys och andra beslut efter det, men också för att det saknas kompetens inom drift och konstruktion av biogasanläggningar.

/Johanna och Linnéa

Biogasen löser flera problem samtidigt!

Foto: Malin Hoelstad

Sluta stirra er blinda på ett enskilt mål, man måste se brett för att förstå biogasens alla fördelar och samhällsnyttor. Så säger Mats Eklund i en intervju som tidningen Energigas Sverige gjort. Förutom biogasens nyttor talar Mats om kommuner och regioner som legat i framkant, lastbilsjättar som driver på positiv utveckling för flytande biogas, och hur Sverige ska ta vara på sin roll som världsledande på biogas som fordonsbränsle.

Det blir även  snack om när han var biogasmissionär på Kuba och – såklart – en hel del om BRCs forskning.

Missa ej! Läs hela artikeln här.

 

 

Biogasproduktion, stormöte, policy för avfallshantering och DDF-bussar – läs om våra exjobbares upplevelser i Johannesburg

Nu har två tredjedelar av vår tid i Johannesburg förflutit och vår kontakt på University of Johannesburg, Samson Masebinu, har sett till så att vi har fått träffa flera intressanta personer från olika biogasrelaterade branscher.

Från produktionssidan av biogas har vi träffat Horst Unterlechner, CTO på ibert, ett företag som bygger biogasanläggningar. Han berättade om vilka utmaningar en biogasproducent ofta ställs inför i Sydafrika, exempelvis brist på arbetskraft med rätt kompetens, avsaknaden av regleringar och standarder för biogasproduktion och svårigheten att få avsättning för rötresterna eftersom många bönder inte ser nyttan i att använda det som biogödsel.

Vi har också haft ett större möte med flera intressanta och kunniga personer.  Med på det mötet vad Eddie Cooke som jobbat länge med gas och är en del av organisationerna SABIA och SAGA som arbetar för biogas i Sydafrika, James Beukes från det kommunalägda bussbolaget Metrobus, Alex Bhiman, strategisk rådgivare på City of Johannesburg och Idah Mwapaura, konsult för den offentliga sektorn. De hade mycket att berätta, bland annat vilka policys och lagar det finns som kan främja förnybara bränslen (det finns en del) och speciellt biogas (inte speciellt mycket). Det finns däremot ett initiativ från City of Johannesburg att minska utsläppen från de kommunalägda fordonen, vilket kan vara positivt för utvecklingen av biometan. De berättade också en del om DDF-bussarna (diesel dual fuel) som finns i Johannesburg men som sällan tankas med naturgas och vad som gick fel där. Eddie och James trodde att betydelsen av change management försummades och att människors motstånd till förändring när de inte blivit informerade om varför den implementerades spelade stor roll när chaufförerna valde att inte tanka bussarna med naturgas.

Johanna och Linnéa i stormöte med Eddie Cooke som jobbat länge med gas och är en del av organisationerna SABIA och SAGA som arbetar för biogas i Sydafrika, James Beukes från det kommunalägda bussbolaget Metrobus, Alex Bhiman, strategisk rådgivare på City of Johannesburg och Idah Mwapaura, konsult för den offentliga sektorn.

 

Sydafrika hade fram till för ett par år sedan problem med elavbrott på grund av att kraftstationerna inte haft kapacitet nog att hantera efterfrågan från kunderna, varför ökad elproduktion har varit viktigt. Det har lett till att biogasen som produceras från bland annat deponier och vattenreningsanläggningar används till att generera el istället för att uppgraderas till biometan. På grund av det är deponigasen från de största kommunalägda deponierna redan bunden till elproduktion så länge det fortfarande finns gas kvar, vilket minskar möjligheterna att kunna uppgradera den gasen till biometan väsentligt.

Johanna och Linnéa med Jerry Zulu

Jerry Zulu jobbar med projekt och policys inom avfallsfrågor på City of Johannesburg och berättade om ett pilotprojekt de jobbar på just nu där det organiska avfallet från den stora frukt och grönsaksmarknaden i Johannesburg ska användas för produktion av biometan.

Dr. Mashego Mlawule arbetar på Pikitup, det kommunala avfallsföretaget, och berättade en del om stadens fyra aktiva deponier. De tar främst emot hushållsavfall och inte så mycket verksamhetsavfall från stadens industrier som istället körs till privata deponier. Det är lite av ett problem för oss eftersom det visade sig vara svårt att få kontakt med de privata avfallsföretagen. Vi vet alltså inte ännu hur mycket organiskt industriavfall det finns i Johannesburg och hur mycket av det som finns tillgängligt för biometanproduktion. Vi har också försökt ta den svårare vägen att kontakta olika företag med organiskt avfall direkt, men även där är det svårt att få information. Vissa företag har varit väldigt tillmötesgående medan andra inte svarar i telefon, inte vill berätta på grund av sekretess eller redan skickar sitt avfall till biogasanläggningar som genererar el.

Den här veckan tog vi den relativt nybyggda tåglinjen Gautrain till Pretoria för ett möte med Patience Sigawuke på CSIR, the Council for Scientific and Industrial Research, Sydafrikas centrala forskningsinstitut. De har planer på att göra energianvändningen på sitt enorma campus mer hållbar genom egna solceller, vindkraft och en egen biogasanläggning som ska generera el och värme till de energiintensiva forskningsprocesserna. Patience berättade om sina erfarenheter kring just biogasanläggningen, bland annat att det har varit svårt att hitta tillräckligt med substrat till anläggningen och om den långa processen att söka tillstånd.

Förhoppningen med vår vistelse här är inte bara att vi ska få ihop en uppsats utan också ett steg mot ett fortsatt samarbete kring biogas mellan BRC, University of Johannesburg och City of Johannesburg. Vi har pratat med Charles Mbohwa som är dekan på the Faculty of Engineering and the Built Environment på UJ och även han var positivt inställd till ett fortsatt samarbete och hälsar att BRC gärna får skicka ner fler studenter. Även Nickey Janse van Rensburg från en annan institution på universitet, Alex Bhiman från CoJ och Patience Sigawuke har visat intresse för samtal om samarbete med BRC.

Linnéa och Samson Masebinu framför UJ