Energiproduksjon, klimaeffekt og avlingseffekt i et gårdsbasert biogassanlegg

Summary

Prosjektet «Dokumentasjon av energiproduksjon og klimaeffekt i et gårdsbasert biogassanlegg for husdyrgjødsel og ulike typer fiskeavfall» (BIOGASDOK, 2012-14) ble finansiert av Forskningsmidler over jordbruksavtalen med totalt 925 000 NOK. Målet var å måle gassutbytte ved utråtning av husdyrgjødsel og ulike tilleggssubstrat av energirikt
avfall fra lokal fiskeindustri, og å se på utslipp av metan under lagring og avlingseffekt av ulike råtnerester. Biogassanlegget eies av NORSØK og ligger på Tingvoll gard i Møre og Romsdal. Det ble igangsatt høsten 2011. Ferdigstillelse av biogassanlegget på Tingvoll har tatt lenger tid enn planlagt. Dette har i hovedsak å gjøre med at anlegget er et pilotanlegg med stor grad av utprøving av komponenter/løsninger for å nærme seg kostnadsnivå for gårdsanlegg som kan rettferdiggjøres økonomisk. Etter noen nødvendige endringer har det fra høsten 2012 vært mulig å kjøre anlegget med jevn produksjon. Anlegget har to råtnetanker som kjøres parallelt, og er derfor egnet til å prøve ut og sammenlikne ulike substrat og prosesser.
En viktig faktor for økonomien i biogassproduksjon å begrense gjennomsnittlig oppholdstid i råtnetank. Vi har undersøkt gassutbytte ved ulike innmatingsmengder, fra 1 til 2 tonn fordelt på to innmatinger per døgn. Med høyeste innmatingsmengde kom vi opp i en samlet gassproduksjon på 55 m3 per døgn, og målt per kg organisk materiale (målt som glødetap, «volatile solids») var gassproduksjonen i denne testperioden mellom 170 og 250 liter CH4 per kg VS. Metaninnholdet i biogassen lå i samme periode stort sett
mellom 60 og 63% (volumprosent). På grunn av begrensninger i gasshåndteringssystemet ble forsøket avsluttet tidligere enn planlagt og ytterligere testing er nødvendig etter at dette er utbedret for å stadfeste hvilken gassproduksjon man kan forvente ved kortere oppholdstid i råtnetankene.
I påvente av at det skulle bli mulig å teste fiskeavfall i full skala, ble råtnerest produsert med blautgjødsel og ulike typer fiskeavfall i små råtnetanker i vannbad. Gassproduksjon ble ikke målt, men gassdannelse pågikk i alle råtnetankene. I tillegg til praktiske vanskeligheter i anlegget tok det langt tid å få tillatelse fra Mattilsynet til å prøve ut fiskesåpe i biogassanlegget. Delmål 2 er ikke besvart i henhold til planene, men testing av fiskeavfall i full skala vil bli gjennomført. Erfaringer og resultat vil bli dokumentert og offentliggjort.
Det antas at biogassbehandling kan redusere utslipp av metan fra husdyrgjødsellagre. For å undersøke dette sammenliknet vi ubehandlet blautgjødsel, råtnerest tatt fra råtnetank og råtnerest tatt fra kjøletank. Kjøletanken er plassert mellom råtnetank og sluttlager, og kjøler substratet raskt ned til 10-15 °C. Hensikten er å stanse gjæringen og unngå restproduksjon av metan i sluttlager. Gjødsla ble fylt i 60 liters fat og lagret ved 20-25 °C. Ubehandlet gjødsel og råtnerest direkte fra råtnetank (aktiv råtnerest) produserte betydelige mengder metan, mens råtnerest fra kjøletank hadde ubetydelige utslipp. Kjøletanken ser dermed ut til å fungere etter hensikten, og forsøket viser betydningen av å avslutte utråtningsprosessen på en god måte. Ved dårlig planlagt rehandling av aktiv råtnerest kan det i verste fall bli større metantap fra sluttlager enn det ville blitt uten utråtning av gjødsla.
Råtnerest av blautgjødsel tilsatt bleikejord, såpe og ensilasje ble sammenliknet med råtnerest av bare gjødsel og ubehandlet blautgjødsel i et potteforsøk med bygg og raigras sommeren 2012. Andelen lett tilgjengelig nitrogen (NH4 som andel av total-N) var ikke høyere i råtnerest (55-65 %) enn i ubehandlet gjødsel (67 %). pH var noe høyere i råtnerest (8,0-8,1) enn i ubehandlet gjødsel (7,8). Med økende pH øker faren for at lett tilgjengelig N forsvinner som gass når gjødsla spres på jordet. Selv om det ikke var mer ammonium-N i råtnerestene, ga disse likevel gjennomgående noe høyere avlinger enn ubehandlet gjødsel. Dette gjaldt spesielt råtneresten med fiskeensilasje, der tilsetningen av ensilasje økte innholdet av både nitrogen og fosfor. Råtneresten med bleikejord kom gjennomgående noe dårligere ut enn øvrige råtnerester, men hadde likevel noe høyere avlinger enn ubehandlet gjødsel selv om forskjellene ikke alltid var statistisk signifikante. Det ser altså ikke ut til at tilsetning av fiskeavfall har noen negativ effekt på avlingsnivået i korn.