ksperter i team Åren 2009 -...

EKSPERTER I TEAM

LANDSBY 35, GRUPPE 2, VÅREN 2009TORIL GRANLY MARIANNE BERDAL MARTE HELENE HOLIEN OTTO ROSENDAHL HALVORSEN ANNA SYNNØVE ØDEGAARD RØSTAD

TBT4850 – Eksperter i team – Biodrivstoff: Fakta/Fiksjon? Institutt for bioteknologi, NTNU

Prosjektrapport – Gruppe 2, landsby 35

IFORORD Denne rapporten er en del av vurderingsgrunnlaget i faget TBT4850 Eksperter i team: Biodrivstoff, fakta/fiksjon? Ved NTNU våren 2009.

Vi ønsker å takke landsbyleder Professor Olav Vadstein for god veiledning, samt Professor Kjetil Østgaard for hans bidrag til arbeidet.

Rapporten er utarbeidet av studenter fra to fakultet ved NTNU; SVT og NT.

- Trondheim, 29. april 2009 -

Marte Helene Holien

Toril Granly Marianne Berdal

Anna Synnøve Ødegaard Røstad

Otto Rosendahl Halvorsen

Eksperter i Team – Våren 2009 II II SAMMENDRAG Rapporten tar for seg hvorvidt biogass kan være et miljømessig og økonomisk gunstig alternativ til konvensjonelle drivstoff. Anaerob fermentering er en god løsning på problemer knyttet til deponering og et alternativ til forbrenning av husholdningsavfall. Denne prosessen danner biogass som gjennom rensing og oppgradering kan benyttes som drivstoff i kjøretøy. Det eksisterer betydelige stordriftsfordeler ved utbygging og drift av produksjonsanlegg for biogass, men en utfordring er distribusjon av gassen og økte kostnader for sluttbruker. Miljøgevinsten ved bruk av biogass som drivstoff er stor i alle ledd av verdikjeden med tanke på globale utslipp av CO2, metan og NOx gasser, i tillegg til lokale reduksjoner av partikkelutslipp, støyforurensning og lukt.

Gruppen har med bakgrunn i rapporten utarbeidet en kronikk som forhåpentligvis vil bli utgitt i en riksdekkende avis. Gjennom kronikken ønskes det å nå ut til ”mannen i gata” med budskapet om at biogass er en alternativ energikilde med stort potensial.

Denne rapporten peker på noen viktige forutsetninger for at produksjon av biogass som drivstoff skal kunne realiseres i Norge. Det ville vært interessant å videreføre dette arbeidet gjennom blant annet å innhente flere erfaringer fra foregangsland på det aktuelle feltet. Videre bør det forsøkes å få biogass inn på den politiske agendaen som et reelt alternativ til andre fornybare energikilder.


IIIINNHOLDSFORTEGNELSE FORORD ..................................................................................................................................................... I

SAMMENDRAG ......................................................................................................................................... II

FIGURLISTE .............................................................................................................................................. IV

TABELLISTE .............................................................................................................................................. IV

1 INNLEDNING .......................................................................................................................................... 1

1.1 PROBLEMSTILLING ............................................................................................................................... 1 1.2 MÅLSETNING ...................................................................................................................................... 2 1.3 METODER .......................................................................................................................................... 2

2 PROSESSEN ............................................................................................................................................ 3

2.1 DEN MIKROBIELLE PROSESSEN ................................................................................................................ 3 2.2 PROSESSDESIGN – FRA SØPPEL TIL BIOGASS ............................................................................................... 5 2.3 RENSING OG OPPGRADERING ................................................................................................................. 7

3 UTNYTTELSE ......................................................................................................................................... 12

3.1 TILGANGEN PÅ HUSHOLDNINGSAVFALL I NORGE. ..................................................................................... 12 3.2 HVA BESTÅR HUSHOLDNINGSAVFALLET AV? ............................................................................................ 12 3.3 ANVENDELSE AV BIOGASSEN ................................................................................................................ 14 3.4 CASESTUDIE – BIOGASSBUSSER I FREDRIKSTAD ........................................................................................ 18

4 ØKONOMISKE VURDERINGER .............................................................................................................. 19

4.1 UTBYGGING OG DRIFT AV BIOGASSANLEGG ............................................................................................. 19 4.2 INFRASTRUKTUR OG DISTRIBUSJON ........................................................................................................ 20 4.3 KOSTNADER FOR SLUTTBRUKER ............................................................................................................ 21 4.4 ALTERNATIVKOSTNADER ..................................................................................................................... 23 4.5 SAMMENFATNING AV ØKONOMISKE VURDERINGER .................................................................................. 23

5 DISKUSJONER OG KONKLUSJONER ...................................................................................................... 24

6 BIBLIOGRAFI ......................................................................................................................................... 28

VEDLEGG ................................................................................................................................................. 31

VEDLEGG 1: FLYTSKJEMA FREDRIKSTAD BIOGASS ........................................................................................... 31 VEDLEGG 2: KRONIKKEN ........................................................................................................................... 32

Eksperter i Team – Våren 2009 IV IV FIGURLISTE FIGUR 1: OVERSIKT OVER DE FORSKJELLIGE TRINNENE SOM INNGÅR I DEN MIKROBIELLE ANAEROBE FERMENTERINGEN.

HENTET FRA: HTTP://WATER.ME.VCCS.EDU/COURSES/ENV149/CHANGES/FEAT11_PICII-1.JPG ........................ 3 FIGUR 2. KOMMUNALT USORTERT HUSHOLDNINGSAVFALL PROSENTVIS INNDELT ETTER TYPE MATERIALE.

SEKTORDIAGRAMMET ER BASERT PÅ TALL FRA STATISTISK SENTRALBYRÅS AVFALLSSTATISTIKK FRA 2007 [SSB, 2009A]. ........................................................................................................................................... 12

FIGUR 3 FYLKESVIS FORDELING AV TEORETISK ENERGIPOTENSIAL FRA MATAVFALL [RAADAL ET AL., 2008]. .................... 13 FIGUR 4. SAMMENSETNINGEN AV BIOMASSE OG FOSSILT BRENNSTOFF. HJØRNENE I TREKANTEN REPRESENTERER HUNDRE

PROSENT KARBON, OKSYGEN OG HYDROGEN [HEIN, D., KARL, J., 2006]. ...................................................... 14 FIGUR 5: GJENNOMSNITTLIG LIVSSYKLUSUTSLIPP AV KLIMAGASSER FRA FOSSILE DRIVSTOFF OG BIODRIVSTOFF BASERT PÅ

NÅVÆRENDE PRODUKSJONSBETINGELSER I SVERIGE. PILENE ILLUSTRERER STØRRELSEN PÅ GJENNOMSNITTLIG

REDUKSJON AV KLIMAGASSER (%) NÅR BIODRIVSTOFF ERSTATTER DIESEL ELLER BENSIN. [BÖRJESSON, P., MATTIASSON, B., 2008] ..................................................................................................................... 17

FIGUR 6: DE TOTALE KAPITAL-, DRIFTS- OG VEDLIKEHOLDSKOSTNADENE FOR KJØRETØY SOM BENYTTER BIOGASS OG

KONVENSJONELLE DRIVSTOFF. DERSOM EN ANGIR DE TOTALE KOSTNADENE TIL Å VÆRE I PROSENT AV KOSTNADENE

FOR KONVENSJONELLE DRIVSTOFF, SER EN AT BÅDE ET ØKENDE DRIVSTOFFORBRUK OG ØKENDE KJØRELENGDE BIDRAR

TIL Å GJØRE BIOGASS TIL ET GUNSTIG ØKONOMISK ALTERNATIV. KJØRELENGDE ALENE KAN IKKE RETTFERDIGGJØRE EN

OVERGANG TIL BIOGASS, MENS ET ØKENDE DRIVSTOFFORBRUK HAR STØRRE INNVIRKNING PÅ TOTALKOSTNADENE. . 22 TABELLISTE TABELL 1: STIMULERENDE OG INHIBERENDE KONSENTRASJONER AV ULIKE IONER VED ANAEROB FERMENTERING. HENTET

FRA ØSTGAARD 2005. ........................................................................................................................... 5


11 INNLEDNING 1.1 PROBLEMSTILLING Menneskeskapte klimaendringer er noe som i dag debatteres verden over. CO2 utslippene fra forbrenning av petroleumsprodukter har ført til en økt interesse for alternative energikilder. Spesielt interessant er mulighetene for å benytte alternative energikilder i motoriserte kjøretøy. Dette er et område som berører de fleste innbyggerne i den vestlige verden – vi bidrar alle til klimaendringene gjennom vår behagelige bilisttilværelse.

Biodiesel, bioetanol og biogass er alle alternativer til fossile drivstoff, men det er uklart hvor stor miljøgevinst disse alternativene egentlig gir. Vil biodrivstoff kunne begrense menneskers klimapåvirkning, eller er fremstillingsprosessen for innsatskrevende?

Biodiesel og bioetanol er i dag de mest utviklede og allment kjente formene for biodrivstoff. I produksjonen av disse benyttes det i hovedsak planter og trær som råstoff, noe som legger beslag på landbruksareal. Dette faktum gir opphav til etiske og miljømessige dilemma; skal vi produsere drivstoff eller mat? Kan vestlige land betale seg til å kjøre bil med god samvittighet mens mennesker sulter i andre land? Er det bedre å binde CO2 i stående skog enn å bruke de samme arealene til biodrivstoffproduksjon?

Et alternativ som ikke har blitt viet så stor oppmerksomhet er muligheten for å fremstille metan fra biologisk masse. Slik metan kalles for biogass og er et perfekt substitutt til fossil metan (naturgass). Biogass har til forskjell fra de andre alternativene den egenskapen at det kan produseres fra alt organisk nedbrytbart materiale. Ved å bruke råstoff som eksempelvis husholdningsavfall eller avløpsslam unngår en dermed de etiske dilemmaene i forhold til landbruksareal og felling av skog.

Biogass er altså en alternativ energikilde med en tilsynelatende rosenrød beskrivelse, men hva er egentlig fakta og hva er fiksjon? Vi ønsket å undersøke dette nærmere og formulerte vår problemstilling som følger: ”Hvordan kan biogass fra husholdningsavfall produseres, og er det mulig å benytte biogass som drivstoff på en miljømessig og økonomisk levedyktig måte?”

Denne problemstillingen kom vi til enighet om etter å ha gjort et grundig arbeid med å avklare hvilke forutsetninger gruppen hadde med tanke på faglig bakgrunn. De forskjellige bakgrunnene gjør at vi har spisskompetanse på flere områder. Den på gruppen som studerer siv.ing Kjemi og bioteknologi har større kompetanse på prosessdesign. Biologi og bioteknologistudentene har på sin side de beste forutsetningene for å forstå biologiske prosesser i fremstillingen av biogass. Kjemistudenten på gruppen har den beste forståelsen for kjemiske prosesser og miljøutfordringer knyttet til biogassproduksjon. Med fire medlemmer med en slik sterk bakgrunn innefor realfag har gruppen gode forutsetninger for å jobbe med problemstillinger relatert til produksjon av biogass. Det siste medlemmet på gruppen har mindre kjennskap til temaet. Likevel har han som student ved siv.ing i industriell økonomi en god teknisk bakgrunn og dermed gode forutsetninger for å kunne forstå de teknologiske aspektene knyttet til biogassproduksjon. Han tilfører også gruppen et godt utgangspunkt for å kunne vurdere økonomien og de kommersielle utfordringene knyttet til

Eksperter i Team – Våren 2009 2 2 temaet. Den aktuelle problemstillingen krever at gruppen har måttet arbeide med spesifikke utfordringer knyttet til biogassproduksjon for så å se disse i en helhetlig sammenheng. Den unike sammensetningen av fagpersoner i gruppen er noe som har muliggjort en slik tilnærming til temaet i tillegg til å tilrettelegge for objektive og nøytrale vurderinger. På grunn av en noe homogen faglig sammensetning i gruppen har vi ikke hatt kompetanse til å nøye vurdere andre viktige aspekter som for eksempel samfunnsmessige og politiske forhold. 1.2 MÅLSETNING Målet vårt for prosjektet var å skrive og publisere en kronikk som tok for seg produksjon av biogass fra husholdningsavfall. Kronikken skulle ta for seg både biologiske, teknologiske, økonomiske og samfunnsmessige forhold rundt temaet. Ønsket for kronikken var at den skulle rette seg mot folk flest, og etter å ha vurdert ulike medium anså vi at målgruppen for kronikken best kunne nås gjennom en riksdekkende avis. 1.3 METODER Informasjonsinnsamling Utgangspunktet for informasjonsinnsamlingen var å hente innhente relevante erfaringer fra tidligere arbeid. Vi brukte blant annet universitetsbiblioteket i Trondheims (UBiT) tjeneste BIBSYS hvor vi fant relevante fagbøker og artikler. I tillegg benyttet vi UBiTs elektroniske databasesøk (eUBiT). Gjennom dette søket fikk vi tilgang til databaser med vitenskapelige artikler, som for eksempel PubMed og SpringerLink. For å utvide informasjonsgrunnlaget, benyttet vi søketjenester på internett. Disse søkene ledet oss til kilder som Statistisk sentralbyrå og IEA. I arbeidet med å tilegne oss noe mer detaljert informasjon om biogassproduksjon i Norge, har vi vært i kontakt med Bjørn Sandhaug (BorgBuss AS), Knut Lileng (FREVAR KF), Henrik Lystad (Avfall Norge), og professor Kjetill Østgård (NTNU).

Kildekritikk Vi har vurdert publisert forskning til å være den mest pålitelige informasjonskilden, siden denne har vært gjennom en faglig kvalitetssikring. Informasjon innehentet fra kommersielle aktører er mindre objektiv og mer usikker. Dette gjelder spesielt informasjon rundt de økonomiske forholdene knyttet til temaet.


32 PROSESSEN Biogass er den eldste moderne fornybare energien som man vet om. Blant annet ble det brukt til å varme badevannet i Assyria i det 10. århundre før Kristus. Teknologien bak anaerob fermentering er så gammel som vitenskapelig forskning kan være. Flere kjente forskere har vært inne på denne teknologien. Benjamin Franklin beskrev i 1776 at han kunne se lys på overflaten av en gjørmete innsjø. Alexander Volta var den første til å beskrive vitenskapelig dannelsen av brennbare gasser i myrer og sedimenter i innsjø. I 1804 kom Dalton med den riktige kjemiske formelen for metan, CH4.

I løpet av de siste årene har anaerob fermentering blitt en av de ledende teknologiene for produksjon av fornybare energier i Europa, og mer enn 60 nye biogassanlegg bygges månedlig i Europa. Biogass er den eneste fornybare energien som kan brukes til produksjon

av både varme, elektrisk energi, damp og drivstoff. [Wellinger, A., 2007] 2.1 DEN MIKROBIELLE PROSESSEN Alt organisk materiale kan brytes ned enten ved aerob respirasjon eller anaerob fermentering, der produktene som produseres er vidt forskjellige. Anaerob fermentering er en lovende metode for å behandle den organiske delen av for eksempel husholdningsavfall, der anaerobe bakterier omdanner biomassen til biogass, som så kan brukes til å danne energi. [IEA Bioenergy, 2005] 2.1.1 ANAEROB FERMENTERING Den totale prosessen kan deles inn i 4 trinn; hydrolyse, syredannelse, eddiksyredannelse og metandannelse, der forskjellige mikroorganismer står for de ulike trinnene, som vist i figur 1.

FIGUR 1: OVERSIKT OVER DE FORSKJELLIGE TRINNENE SOM INNGÅR I DEN MIKROBIELLE ANAEROBE FERMENTERINGEN. HENTET FRA: HTTP://WATER.ME.VCCS.EDU/COURSES/ENV149/CHANGES/FEAT11_PICII-1.JPG

Hydrolyse er nedbrytningsprosessene der komplekse organiske molekyler som proteiner, karbohydrater og fett brytes ned til enklere forbindelser, hhv aminosyrer, sukker og fettsyrer. Disse prosessene er langsomme, og vil derfor ofte være det hastighetsbegrensende trinnet. Mikrobiell hydrolyse skjer ved produksjon av ekstracellulære enzymer som utskilles av

Eksperter i Team – Våren 2009 4 4 bakteriene.

Dannelsen av syre er rask i forhold til de andre delprosessene. Det utføres av de samme bakteriene som utfører hydrolysen, altså de acidogene bakteriene. Ingen organismer får energi kun fra hydrolyse. Bakteriene bruker substrater etter hydrolysen; primært monomerer som aminosyrer, karbohydrater og fettsyrer og danner produkter som kalles flyktige fettsyrer, VFA (Volatile Fatty Acids), f.eks eddiksyre, propionsyre, smørsyre osv.

Dannelse av eddiksyre involverer en liten gruppe acetogene bakterier, som er veldig spesialiserte. Substrater her er hydrolyseprodukter, samt VFA, som omdannes til eddiksyre og H2 + CO2.

Metandannelse involverer en liten gruppe metanogene mikroorganismer som tilhører Archaea. Disse kan kun bruke H2 + CO2, eddiksyre og noen metylforbindelser som substrat.

Produktene som dannes er metan, CO2 og H2O. [Østgaard, K., 2005] METANOGENE ARCHAEA Metanogene archaea finnes naturlig blant annet i bunnsedimentene av innsjøer, myrer, varme kilder og tarmene til drøvtyggere. Evolusjonært sett er anaerobe mikroorganismer veldig gamle, de var trolig de første til å etablere seg før oksygen var en hovedbestanddel i

atmosfæren. [IEA Bioenergy, 2005]

Metanogene archaea har et stort mangfold i morfologi; de har forskjellige typer cellevegg; pseudopeptidoglykan, protein eller glykoproteinvegg, og S-lag vegg. De er obligat anaerobe, men selv om de ikke fungerer med oksygen til stede kan de overleve lengre perioder med oksygenstress. De fleste metanogener er mesofile og ikke-halofile, dvs at de vokser best i temperaturer rundt 30-40oC og under normale saltforhold.

Minst 11 substrater kan brukes til å danne metan, og disse kan deles inn i 3 forskjellige substrattyper; CO2-typer (CO2, maursyre og CO), metylforbindelser (metanol, mono-, di-, tri-metayaminer, metylmercaptan, og dimetylsulfid) og acetotrofe forbindelser. CO2 type

substratene reduseres av H2 til metan [Madigan M.T et al., 2006]. FORHOLD SOM PÅVIRKER BPROSESSEN For at den anaerobe fermenteringen skal forløpe optimalt må prosessen tilpasses bakterienes optimale forhold. En rekke faktorer spiller inn her, som pH, temperatur, substratsammensetning og toksiner.

pH: Den anaerobe fermenteringen begrenses til pH mellom 6,0 og 8,5. De forskjellige gruppene med bakterier har sine spesifikke pH områder; de metanogene og acetogene har pH optimum rundt 7, mens de acidogene har et lavere optimum rundt 6. Metanogene archaea vokser veldig sakte ved lavere pH enn 6,6. I en reaktor vil ustabilitet som regel føre til akkumulering av VFA, som kan gi et dropp i pH, acidifisering. På grunn av bufferkapasitet til noen avfallstyper vil det imidlertid ikke alltid uttrykkes som redusert pH. Mange faktorer påvirker pH, de viktigste er organiske syrer og CO2, som senker pH, mens ammoniakk bidrar til økt pH. [Angelidaki, I. et al, 2003]

Forholdet mellom karbon og nitrogen: Bakteriene krever både karbon og nitrogen, men forbruker karbon ca 30 ganger raskere enn nitrogen, dvs. at det optimale karbon : nitrogen ratio er ca 30:1.


5Temperatur: Anaerob fermentering forekommer ved temperaturer fra 0 til 69oC, men bakterieaktiviteten synker drastisk ved temperaturer under 16oC, og produksjonen av gass er raskest mellom 25 og 40oC (mesofil prosess) eller mellom 45 og 60 oC (termofil prosess). Fordeler med termofile temperaturer:

• nedbrytningen går fortere, og gir dermed kortere retensjonstid

• mindre reaktorvolum kreves for å behandle samme mengde avfall

• høyere rate og effektivitet av hydrolysen

• mer effektiv destruksjon av patogener

Oksygen og andre inhiberende faktorer: Oksygen kan ikke være tilstede, da dette stopper den anaerobe prosessen og dreper bakteriene. Heller ikke nitrat eller sulfat kan være tilstede, da disse fungerer som elektronmottakere i aerob respirasjon (motprosessen til anaerob fermentering) [Angelidaki I. et al, 2003]. Tilstedeværelsen av tungmetaller, antibiotika, ioner og detergenter kan ha inhiberende effekter på den anaerobe fermenteringen. Tabell 1 viser hvordan ioner påvirker den anaerobe fermenteringen, både inhibitorisk og stimulatorisk. [Østgaard, K., 2005]

TABELL 1: STIMULERENDE OG INHIBERENDE KONSENTRASJONER AV ULIKE IONER VED ANAEROB FERMENTERING. HENTET FRA ØSTGAARD

2005.

Kation Stimulering Moderat inhibering

Sterk inhibering

Na 0,1 0,2 3,5 5,5 8K 0,2 0,4 2,5 4,5 12Ca 0,1 0,2 2,5 4,5 8Mg 0,075 0,15 1,0 1,5 3 2.2 PROSESSDESIGN – FRA SØPPEL TIL BIOGASS 2.2.1 PROSESSDESIGN Teknologien som brukes til produksjon av biogass må tilpasses det faktum at det er en biologisk prosess. Ofte går en slik prosess sakte i begynnelsen for at mikroorganismene skal rekke å tilpasse seg et nytt miljø og nye substrater. Føderaten inn på reaktoren vil være liten i begynnelsen, for deretter å øke sakte til en maksverdi. Den organiske materien blir behandlet i reaktoren i en viss tid før den går videre. Oppholdstiden i reaktoren kalles hydraulisk retensjonstid (HTR) og er med på å bestemme størrelsen på reaktoren. Gjennomsnittlig HTR vil variere med typen substrat og hvor mye metan som lages, og kan være på ca 15-18 dager

for husholdningsavfall.[Karlsen, R., 2009 (pers.med.)] Vanligvis får man ca 0,5-1 m3 biogass fra 1 kg tørt organisk materiale.[Held, J., et al., 2008]

Ved anaerob fermentering må man passe på å ha riktig temperatur. De vanligste

temperaturene er 37 °C ved bruk av mesofile bakterier og 55°C ved bruk av termofile bakterier. I motsetning til kompost som tilføres luft, må en anaerob prosess tilføres varme siden den ikke produserer varme på egenhånd. Reaktoren må derfor være godt isolert og ha miksere installert. Miksere vil blande biomassen slik at man unngår temperaturgradienter, får

Eksperter i Team – Våren 2009 6 6 bedre kontakt mellom biomasse og substrat og hindre at biomassen legger seg lagvis inne i reaktoren [Held, J., et al., 2008].

Før substratet fødes inn på reaktoren, må det ofte forbehandles. Fremmede objekter i avfallet, som plast og metall, må fjernes. Metall kan enkelt fjernes med en magnet, mens plast kan fjernes ved screening. Organisk materiale blir ofte knust i mindre biter for at det skal være lettere tilgjengelig for bakteriene i tillegg til at et mer finknust og homogent substrat gir mer biogass pr enhet organisk materiale [Held J., et al., 2008].

Selve biogassprosessen kan designes på flere forskjellige måter. Felles for de fleste er at biogassen tas ut i toppen av reaktoren, mens substratet blir pumpet inn. Restfraksjonen fjernes vanligvis ved pumping eller ved at det flyter over. Dette kan så lagres for senere bruk eller resirkuleres. Reaktoren(e) kan designes ut ifra om man bruker ett eller to trinn i prosessen. I ett-trinns-reaktoren foregår alle trinnene fra hydrolyse til metangass i samme reaktor. Dette er den enkleste og vanligste typen. I en to-trinns-rektor foregår hydrolyse og syredannelse i den første reaktoren. Produktene herfra, sammen med litt metan, blir så pumpet over i en annen reaktor som er bedre tilpasset metanproduksjon. Her foregår da eddikksyredannelsen og metanproduksjonen. Reaktor nummer to kan tilpasses ved å for eksempel designe den med et anaerobt filter med et innebygd bæremateriale. De metanogene bakteriene kan da feste seg til dette bærematerialet slik at de gror bedre. Dette forbedrer ofte produktiviteten og gi biogass med metaninnhold på opptil 85 %. Det som er bakdelen med en to-trinns-reaktor er at de krever mer logistikk. Man må kjøpe inn flere tanker, pumper og rør. Det blir også mer å passe på. I liten skala kan det være bedre å bruke en ett-trinns-reaktor, men for store anlegg kan det lønne seg med to-trinns. [Held, J., et al.,2008]

Reaktorer kan fødes på forskjellige måter. En CSTR (Continous Stirred Tank Reactor) har lik føderate inn og ut. Denne typen brukes oftest til flytende substrater som industrielt avfallsvann og lignende. En semi-kontinuerlig reaktor har føding inn mer eller mindre kontinuerlig. Slike reaktorer kan passe bedre til mer viskøse substrater som kloakk og husdyrgjødsel. Batch-reaktorer er en type reaktorer hvor alt substratet tilsettes med en gang og ingenting tas ut før reaksjonen er ferdig. Slike reaktorer er mer aktuelle ved tørr nedbryting, dvs. substrater med lavt vanninnhold (tørrvekt > 20-25 %). Disse reaktorene er mer robuste enn en CSTR siden de vanligvis ikke krever miksing og de eneste bevegelige delene er pumpene på utsiden av reaktoren.[Held, J., et al., 2008] Selve tankdesignet kan også variere. De kan være sylindriske, rektangulære eller eggeformede. Det vanligste designet er sylindriske reaktorer, mens de som er minst brukt er de rektangulære. De rektangulære har ofte store problemer med miksingen og man får heterogene lommer i hjørnene. Eggeformede tanker er mye i bruk i Europa. Disse blir gravd ned i bakken slik at bare et sylindrisk topp står over bakkenivået. Meningen med eggeformen er å minimere behovet for å vaske tanken. Miksingen går også lettere og krever et mindre areal på

bakkenivå. [Tchobanoglous, 1991] Ofte kan produksjonen av metan økes ved å bruke flere forskjellige substrater, såkalt ko-nedbryting (co-digestion) [Held, J., et al., 2008]. 2.2.2 DRIFT En anaerob kontinuerlig prosess krever en lengre oppstartsperiode enn en aerob prosess pga. at anaerobe organismer har en mye lavere veksthastighet. Dette gjelder spesielt de


7metanogene bakteriene. Det kan også være vanskeligere å komme i gang. Hydrolysetrinnet er substratspesifikt og er dermed avhengig av innkommende råstoff. De acidogene bakteriene lager syrer og de acetogene og metanogene forbruker disse. Dette kan gi en pH-balansert prosess til slutt, men de metanogene bakteriene krever kontroll av pH for å komme i gang. Grunnen til at pH må overvåkes så nøye, er at hvis mediet blir for surt kan bakteriene få problemer. VFA er små dissosierte fettsyrer ved nøytral pH. Hvis pH synker ned mot 4,5 vil H+ sette seg på fettsyren og man har et lipid. Protolyserte VFA har ingen ladning og kan da gå rett gjennom celleveggen. Inne i cellen vil det være nøytral pH og lipidet vil dissosiere igjen. For å kompensere for all den ekstra H+ og for å opprettholde nøytral pH, må bakterien pumpe ut protonene, noe som krever energi. Bakteriene blir rett og slett utslitte og dør.

Hvis man pasteuriserer substratet før det tilsettes reaktoren, vil mange av bakteriene som man trenger dø. Man kan da trenge et godt inokulum. Dette bør hentes fra et anlegg som ligner mest mulig.

Oksygennivået bør være så lavt som mulig siden bakteriene er anaerobe, men det kan være vanskelig å oppnå et oksygennivå lik null. Bakteriene kan håndtere denne kontaminasjonen, men dette koster substrat. Andre typiske driftsproblemer kan være surgjæring, svovelreduksjon og forgiftning. Surgjæring kan slå ut hele reaktoren hvis det ikke stoppes. Produksjonen av VFA går mye raskere enn metandannelsen. Hvis prosessen overbelastes, vil VFA akkumuleres og dette senker pH. Lavere pH vil i sin tur hemme aktiviteten hos de metanogene bakteriene. Det gir igjen mer VFA og enda lavere pH. Dermed slås hele reaktoren ut. Svovelreduksjon kan forstyrre driften ved at svovelreduserende bakterier utkonkurrerer de metanogene bakteriene i konkurransen om karbon- og energikildene. Forgiftning kan være alt fra sjokkeksponering av for eksempel oksygen til konkurranse om ioner og for sur/basisk pH. For eksempel vil NH4

+ ved basisk pH gå over til NH3 som er giftig.

[Østgaard, K., 1995] 2.3 RENSING OG OPPGRADERING For at biogassen skal få den kvaliteten som kreves for å bli brukt som drivstoff for kjøretøy må gassen bli oppgradert [IEA Bioenergy, 2001]. Oppgradert biogass blir idag hovedsaklig brukt som drivstoff for kjøretøy, men kan også supplere naturgass-nettet [Lie, 2005]. 2.3.1 RENSING AV BIOGASS Rensing av biogass er fjerning av korroderende komponenter og partikler. Dette innebærer hovedsaklig fjerning av svovel, vann, ammoniakk, partikler og halogenerte

hydrokarboner[Lie, J.A., 2005; IEA Bioenergy, 2001]. Grunnen til at disse stoffene må bli fjernet fra gassen er at disse kan føre til problemer både under produksjonsprosessen og lagringen av gassen. I tillegg kan de føre til skader på både kompressorene, gasslagringstankene og motorene [IEA Bioenergy, 2001]. SVOVEL Hydrogensulfid er alltid tilstede i biogass, selv om konsentrasjonene varierer [IEA Bioenergy, 2001]. Hvis ikke H2S blir fjernet fra biogassen kan det forårsake problemer som korrosjon, vanskeligheter i oppgraderingsprosessen, vond lukt og oksidering til svoveldioksid hvis det blir brent. Den beste løsningen er å fjerne svovelen i nedbrytingskammeret. Ved å tilsette FeCl2 vil FeS bli felt ut, og følge de faste restene fra kammeret. Å fjerne H2S vil også hjelpe

Eksperter i Team – Våren 2009 8 8 fermenteringsprosessen, da H2S er en inhibitor for bakteriene som produserer biogassen [Lie,J.A., 2005]. De mest brukte kommersielle metodene for fjerning av svovel er beskrevet under: Biologisk desulfatisering Desulfatisering av biogass kan utføres av mikroorganismer. De fleste av disse er autotrofe, dvs. at de bruker karbondioksid fra biogassen for å dekke karbonbehovet sitt. For den mikrobiologiske oksideringen av sulfid er det nødvendig å tilsette en stokiometrisk mengde oksygen til biogassen. Avhengig av konsentrasjonen til hydrogensulfid vil dette tilsvare 2-6 % luft i biogassen. Den enkleste metoden for desulfatisering er tilsetting av oksygen eller luft direkte til fermenteringsbeholderen eller til en lagringstank som samtidig fungerer som en gassbeholder. Avhengig av temperatur, reaksjonstid, mengde og sted for tilsetting av luft kan hydrogensulfid-konsentrasjonen bli redusert med 95 % til mindre enn 50 ppm [IEA Bioenergy, 2001]. Jernkloriddosering til fermenteringsslammen: Jernklorid kan tilsettes direkte til fermenteringsslammen. Jernkloriden vil da reagere med hydrogensulfiden og danne jernsulfid salt, som blir felt ut. Denne metoden er ekstremt effektiv for å redusere høye hydrogensulfid-nivåer, men er mindre effektiv for å oppnå et lavt og stabilt nivå av hydrogensulfid som kreves for å kunne bruke gassen som drivstoff til kjøretøy [IEA Bioenergy, 2001]. Jernoksid: Hydrogensulfid reagerer lett med jernhydroksider eller jernoksider til jernsulfid. Reaksjonen er svakt endoterm, og dermed kreves en temperatur i området på minimum 12ºC for å gi den nødvendige energien. Reaksjonen er optimal mellom 25 og 50ºC. Reaksjonen med jernoksid trenger vann, og dermed bør ikke biogassen være for tørr ved dette trinnet. Jernsulfidene som blir dannet kan bli oksidert med luft. Denne prosessen er veldig eksoterm, noe som betyr at det alltid vil være en sjanse for at massen kan bli selvantent. Vanligvis har en installasjon to reaksjonssenger. Mens den første desulfatiserer biogassen, blir den andre regenerert med luft [IEA Bioenergy, 2001]. Natriumhydroksid-vasking: Absorpsjon i en vannløsning av natriumhydroksid (NaOH) øker absorpsjonskapasiteten til vannet. Natriumhydroksid reagerer med hydrogensulfid for å danne natriumsulfid eller natriumhydrogen sulfid. Begge disse saltene er uløselige, og metoden er ikke regenererbar. Da absorpsjonsmetoden til vann er økt trengs et lavere volum av løsning, og pumpebehovet er dermed redusert i forhold til vasking med kun vann. Den viktigste ulempen med denne fremgangsmåten er avfallshåndteringen av de store mengdene vann kontaminert med natriumsulfid [IEA Bioenergy, 2001]. VANN Rågassen er mettet med vann. Ved hvilket trinn vannet bør bli fjernet avhenger av hvilken oppgraderingsteknikk som blir brukt. Kondensering, adsorpsjon til metalloksider, eller absorpsjon i glykol eller et hygroskopisk salt er de mest brukte teknikkene [Lie, J.A., 2005].


9AMMONIAKK Hvis ammoniakken ikke blir fjernet fra biogassen vil det bli dannet nitrøse gasser (NOx) ved forbrenningen [Khalil, R., et al, 2008]. Ammoniakk blir dannet under anaerob nedbryting av proteiner. Mengden ammoniakk i biogassen vil derfor i stor grad være avhengig av avfallskilden. I tilfeller der det er en betydelig konsentrasjon av ammoniakk i biogassen vil det kunne være nødvendig med et separat trinn for å fjerne dette. Hvis ikke kan ammoniakken fjernes sammen med vannet, eller i oppgraderingstrinnet. Den beste løsningen er trolig å fjerne ammoniakken allerede i nedbrytingskammeret, da ammoniakken inhiberer bakteriene som står for fermenteringen av det organiske materialet til biogass [Lie, J.A., 2005]. PARTIKLER Spor av olje og partikler fjernes fra biogassen ved mekanisk filtrering. Filterets porestørrelse avhenger av drivstoff-kriteriene [Lie, J.A., 2005]. HALOGENERTE HYDROKARBONER Høyere hydrokarboner og halogenerte hydrokarboner (spesielt kloro- og fluoroforbindelser) blir hovedsaklig funnet i deponigass. Disse forårsaker korrosjon, og må fjernes for at biogassen skal kunne bli brukt som drivstoff for kjøretøy. Halogenerte hydrokarboner kan bli fjernet ved bruk av trykkbelagte rør-vekslere fylt med aktivert karbon. Små molekyler som CH4, CO2, N2 og O2 passerer igjennom, mens større molekyler blir absorbert. Vanligvis brukes to parallelle beholdere, der en behandler gassen mens den andre blir desorbert. Regenereringen av det aktive karbonet skjer ved at den blir varmet opp til 200ºC, der alle adsorberte forbindelser blir fordampet og fjernet ved en gjennomstrømning av en inert gass [IEA Bioenergy, 2001]. 2.3.2 OPPGRADERING Med oppgradering menes fjerningen av de energifortynnende komponentene i biogassen. Dette er i hovedsak CO2, men også fjerning av O2 og N2 vil øke energikonsentrasjonen i biogassen [Lie,J.A., 2005]. “PRESSURE SWING ADSORPTION” (PSA) PSA fjerner CO2, O2, og noe N2 gjennom adsorpsjon til aktivert karbon eller zeolitter ved høyt trykk. Adsorbenten blir regenerert ved at trykket blir redusert. H2S og vann må bli fjernet før adsorpsjonen, da disse blir irreversibelt sorbert til det aktiverte karbonet [Lie, J.A., 2005]. I PSA blir det brukt karbon-molekylære sikter. Disse er utmerket for å separere flere forskjellige gasskomponenter i biogass. Molekylene blir vanligvis løst adsorbert i hulrommene til karbonsikten, men disse blir ikke irreversibelt bundet. Selektiviteten til adsorpsjonen blir oppnådd ved forskjellige nettstørrelser og/ eller bruk av forskjellige gasstrykk. Når trykket fjernes vil gassene som er blitt fjernet fra biogassen bli desorbert. Det er på grunn av dette prosessen kalles PSA (pressure swing adsorption). For å kunne redusere energiforbruket for gasskompresjonen blir flere beholdere koblet sammen. Gasstrykket som blir fjernet fra en beholder vil påfølgende bli brukt av de andre. Vanligvis blir fire beholdere koblet etter hverandre, og disse er fylt med molekylære sikter som fjerner CO2 og vanndamp samtidig.

Etter fjerning av H2S ved bruk av aktivert karbon, og vannkondens i en kjøler ved 4oC, flyter biogassen inn i adsorpsjonsenheten ved et trykk på 6 bar. Den første kolonnen renser gassen

Eksperter i Team – Våren 2009 10 10 ved 6 bar til en oppgradert biogass med et damptrykk på mindre enn 10 ppm, og et metaninnhold på 96 % eller mer. I den andre kolonnen synker trykket først til rundt 3 bar. Deretter blir trykket redusert til atmosfærisk trykk. I den tredje kolonnen senkes trykket fra 1 bar til 0,1 bar. For å redusere metantap kan systemet bli designet med resirkulering av de desorberte gassene.

Produktgassen til kolonne 1 blir kontinuerlig overvåket for metan av en infrarød analysator. Hvis metaninnholdet er høyt nok blir gassen enten introdusert til naturgass-nettverket, eller det blir komprimert i en tre-trinns kompressor til opp mot 250 bar [IEA Bioenergy, 2001]. FYSISK ABSORPSJON Ved vannabsorpsjon separeres CO2, H2S og NH3 fra biogassen. Noe metan vil også bli løst, men denne har en betydelig lavere løselighet i vann enn de andre gasskomponentene [Lie, J.A., 2005]. Vanligvis blir biogassen satt under trykk og fylt på i bunnen av en pakket kolonne der vann er fylt på toppen. Dermed skjer absorpsjonen via et motstømssystem. Vannabsorpsjon kan også bli brukt for selektivt å fjerne hydrogensulfid da dette er mer løselig i vann enn det som er tilfellet for karbondioksid. Vannet som går ut av kolonnen med absorbert karbondioksid og/eller hydrogensulfid kan bli regenerert og resirkulert tilbake til absorpsjonskolonnen [IEA Bioenergy, 2001]. Den oppgraderte gassen vil være mettet med vann, og trenger derfor å tørkes før den blir odorisert og komprimert [Lie, J.A., 2005]. KJEMISK ABSORPSJON Med absorpsjon med kjemiske reaksjoner menes at absorbenten som brukes er selektiv for CO2, og i noen tilfeller også for H2S. Absorpsjon (og tap) av metan vil i denne prosessen være veldig lav, og dette kan resultere i en metankonsentrasjon på 99 % i den oppgraderte gassen. Energiforbruket for regenerering av absorbenten er høy, og H2S bør bli fjernet fra gassen før dette trinnet. En mikroporøs hydrofobisk membran kan bli brukt som en fysisk barriere mellom gassfasen og væskefasen under denne oppgraderingsprosessen [Lie, J.A., 2005]. MEMBRANSEPARERING Membranseparering er basert på de forskjellige gjennomtrengningsratene til metan og karbondioksid gjennom membranmaterialet på grunn av forskjellige molekylstørrelser og former, og forskjeller i interaksjoner med membranmaterialet. I praksis er det ingen begrensning for renheten av metan i den produserte gassen, men en høy metankonsentrasjon er assosiert med noe tap av metan [Lie, J.A., 2005]. Det er to hovedsystemer for gassrensning med membraner: en høytrykks gass-separasjon med gassfaser på begge sider av membranen, og en lavtrykks gass-væske absorpsjonsseparasjon der en væske absorberer molekylene som diffunderer gjennom membranen. Høytrykks gass-separasjon: Gass satt under trykk blir først renset over f.eks. aktivert karbon for å fjerne hydrokarboner og hydrogensulfid fra rågassen i tillegg til oljedamp. Deretter går gassen gjennom et partikkelfilter og et varmeapparat. Membranene som er lagd av acetat-cellulose separerer små polare molekyler som karbondioksid, fuktighet og resterende hydrogensulfid fra metanen. Disse membranene er ikke effektive for å separere nitrogen fra metan. Rågassen blir oppgradert i tre trinn til en ren gass med 96% metan eller mer. Avfallsgassen fra trinn 3 blir brent eller brukt i en dampkoker (steamboiler) da den fortsatt inneholder 10-20 %


11metan. Membranene som brukes er veldig spesifikke for gittemolekyler, dvs. at H2S og CO2 er separert i forskjellige moduler. Gass-væske absorpsjonsmembraner: Gass-væske absorpsjon ved bruk av membraner er en separasjonsteknikk som kun nylig er utviklet for biogass-oppgradering. Det essensielle elementet er en mikroporøs hydrofob membran som separerer gassfasen fra væskefasen. Molekylene i gassfasen flyter i en retning, og de molekylene som kan diffundere gjennom membranen vil bli absorbert på den andre siden av væsken som flyter i motsatt retning. Absorpsjonsmembranene fungerer ved omtrent atmosfærisk trykk (1 bar). Ved en temperatur på 25 til 35°C vil hydrogensulfid i rågassen bli redusert fra 2% til mindre enn 250 ppm. CO2 blir fjernet av en aminløsning. Biogassen blir da veldig effektivt oppgradert fra 55 % metan til mer enn 96 % metan. Aminløsningen vil bli regenerert ved oppvarming. Karbondioksiden som da blir frigitt vil da være ren, og kan selges til industrien [IEA Bioenergy, 2001]. KRYOGEN SEPARASJON: I denne prosessen blir biogassen komprimert og kjølt ned. Karbondioksid blir så kondensert og separert i væskefase. CO2 kondensasjon oppstår ved et lavere trykk og en høyere temperatur enn metan-kondensasjon. Vann og H2S blir fjernet før denne separasjonen. Kryogen separasjon er ikke kommersialisert [Lie,J.A., 2005].

Eksperter i Team – Våren 2009 12 12 3 UTNYTTELSE 3.1 TILGANGEN PÅ HUSHOLDNINGSAVFALL I NORGE. Fra 1.juli 2009 blir det forbudt å legge biologisk nedbrytbart avfall på deponi i Norge [Miljøverndepartementet, 30.06.2008]. På grunn av krav til hygiene og hensyn til smitterisiko har det også siden 1998 vært forbud mot å bruke matavfall eller matrester fra husholdningene som dyrefôr. [Miljøverndepartementet, 07.11.2002] Samtidig øker mengden av husholdningsavfall fra år til år. Tall fra Statistisk sentralbyrå viser at innbyggere i Norge gjennomsnittlig kastet 429 kilo husholdningsavfall i 2007, dette var 15 kilo mer enn året før [SSB, 2007].

En rapport fra Østlandsforskning fra november 2007 viser at mengden av husholdningsavfall som går til biologisk behandling i Norge er økende. Dette gjelder både for kompostering og biogassbehandling. På 1990-tallet ble det bygget store komposteringsanlegg her til lands, men fra rundt år 2000 ble det sett på som ønskelig å begrense kompostering av matavfall i storskala. Grunnen til dette var at anleggene både er kostbare og energikrevende, og også fordi komposteringen førte til utslipp av klimagasser og lokale luktproblemer. I dag satses det derfor på å etablere biogassanlegg for behandling av husholdningsavfall [Langerud, B., et al, 2007]. 3.2 HVA BESTÅR HUSHOLDNINGSAVFALLET AV? I følge statistikk fra statistisk sentralbyrå består det kommunale husholdningsavfallet i gjennomsnitt av papp- og papir (31 %), våtorganisk avfall (15 %), treavfall (15 %), park- og hageavfall (14 %), metall (6 %), elektrisk avfall (5 %), glass (4 %), farlig avfall (3 %), tekstiler (1 %), plast (1 %) og annet (4 %), deriblant bleier og bind og diverse annet (figur 2).

FIGUR 2. KOMMUNALT USORTERT HUSHOLDNINGSAVFALL PROSENTVIS INNDELT ETTER TYPE MATERIALE. SEKTORDIAGRAMMET ER BASERT PÅ

TALL FRA STATISTISK SENTRALBYRÅS AVFALLSSTATISTIKK FRA 2007 [SSB, 2009A].

Tallene representert i Figur 2 er et gjennomsnitt for landet, og det må derfor tas i betraktning at kommuner ofte har noe forskjellig avfallshåndterings- og sorteringssystemer. Mye papp-

31 %

16 %15 %

6 %

5 %

4 %

1 %

14 %

1 %3 % 4 %

Usortert husholdningsavfall (2007)

Papir, papp og drikke-kartong

Våtorganisk avfall

Treavfall

Metall

EE-avfall

Glass

Plast

Park- og hageavfall

Tekstiler


13og papiravfall, plast, metall, glass, tekstiler og farlig avfall sorteres ofte ut og går til gjenvinning. Dette fører til at en sitter igjen med en våtorganisk del av avfallet som er omtrent 70 %, og tørrstoff på omtrent 30 %. Av tørrstoffet er omtrent 80 % brennbart, og består i hovedsak av fett, sukker, stivelse og proteiner [Langerud, B., et al, 2007].

Det teoretiske energipotensialet fra matavfall fra husholdninger er totalt beregnet til omtrent 644 GWh/år [PFI et al., 2007]. Fylker har forskjellig potensial når det gjelder tilgangen på husholdningsavfall. De fleste kommunene sorterer også ut matavfall for seg selv. På fylkesbasis har over 95 % av innbyggerne som bor i Vest-Agder, Aust-Agder, Troms og Hedmark tilbud om henteordning for matavfall. Samtidig har kun 17 % av innbyggerne i Sør-Trøndelag tilbud om det samme [SSB, 2009b]. Det teoretiske energipotensialet vil naturligvis også variere med antall innbyggere i fylket, da det beregnes ut fra mengde matavfall per innbygger (Figur 3). Fylkene med høyest antall innbyggere (Oslo, Akershus, Hordaland, Rogaland) har naturlig nok høyest teoretisk energipotensial fra husholdningsavfall [Raadal, H.L., et al, 2008].

FIGUR 3 FYLKESVIS FORDELING AV TEORETISK ENERGIPOTENSIAL FRA MATAVFALL [RAADAL ET AL., 2008].

Husholdningsavfall er vanligvis lite homogent. Fuktigheten i avfallet og typen forskjellig materiale avfallet består av vil også variere voldsomt. I tillegg vil kjemisk og fysisk sammensetning variere. De viktigste forskjellene mellom fossilt brennstoff og biomasse (Figur 4), er at biomassen har en signifikant lavere brennverdi, og biomassen har og et høyere nivå av flyktige komponenter, hydrogen og oksygen [Hein, D., Karl, J., 2006].

Eksperter i Team – Våren 2009 14 14

FIGUR 4. SAMMENSETNINGEN AV BIOMASSE OG FOSSILT BRENNSTOFF. HJØRNENE I TREKANTEN REPRESENTERER HUNDRE PROSENT KARBON, OKSYGEN OG HYDROGEN [HEIN, D., KARL, J., 2006].

På grunn av høyt vanninnhold gir forbrenning av matavfall relativt dårlig energiutbytte. Brennverdien for avfallet vil variere fordi andelen brennbart tørrstoff pr. volumenhet varierer. Dersom en bruker usortert husholdningsavfall, som består av både restavfall og matavfall, vil mye av energien komme fra bleier, bind og tekstiler eller annet syntetisk materiale av fossil opprinnelse. Denne typen avfall må forbrennes i anlegg som er godkjent for avfallsforbrenning, og når avfallet forbrennes vil flyktige næringssalter mistes, og asken som dannes må behandles som farlig avfall [Langerud, B., et al, 2007]. 3.3 ANVENDELSE AV BIOGASSEN De vanligste bruksområdene for biogass er produksjon av varme, produksjon av kombinert varme- og elektrisitet (CHP) og produksjon av drivstoff. 3.3.1 PRODUKSJON AV VARME Varmeproduksjon er helt klart den enkleste og vanligste måten å anvende biogassen på. Gjennom å forbrenne gassen genereres varme. Når gassen brukes direkte på denne måten kan man brenne biogass med så lavt metaninnhold som 20 %. Til produksjon av varme (for eksempel oppvarming av varmt vann til fjernvarme) kreves det ingen oppgradering/rensing av gassen [Raadal, H.L., et al, 2008]. I biogassanlegg er det vanlig at en del av gassen som utvinnes brukes til å produsere varmen som kreves for selve prosessen [Lantz, M., et al, 2006].

I Norge ble det i følge statistisk sentralbyrå forbrent 573 tonn husholdningsavfall i 2007. Industribedrifter som tar imot avfall til forbrenning er da ikke regnet med i denne statistikken [SSB, 2009c]. Når det gjelder dagens tilstand, så står nettopp kommunalt avfall til produksjon av varme for størstedelen av den bioenergien som produseres i Norge. Men det er likevel ikke snakk om særlig store mengder, for bioenergi utgjør i dag til sammen rundt 1.1 % av det totale energibehovet i Norge [Raadal, H.L., et al, 2008].


15Fjernvarmeproduksjon basert på tre, treavfall og husholdningsavfall har økt siden 2000 og utgjør omtrent 18 % av den bioenergien fra varme som produseres i Norge. Dette tilsvarer omtrent 1,316 TJ. Historisk rikelig og rimelig tilgang på vannkraft har ført til at elektrisitet har blitt utnyttet til varme i Norge i større grad enn mange andre land. Dette sammen med at det er relativt høye investeringskostnader for fjernvarme, har gjort at elektrisitet har dominert det Norske markedet [IEA et al., 2006].

Utbredelsen av fjernvarme i Norge har doblet seg fra 2000-2007. I områder med stor forbrukstetthet med tilgang til store mengder rimelig råstoff som for eksempel avfall, vil fjernvarme være gunstigst. For tettsteder og sentrumsnære områder er det økonomiske potensialet for fjernvarme anslått til 3 TWh økning utover dagens nivå [Langerud, B., et al, 2007]. 3.3.2 PRODUKSJON AV KOMBINERT VARME- OG ELEKTRISITET (CHP) Kombinert varme- og elektrisitetsproduksjon (CHP) har lenge blitt sett på som en lovende videreutvikling av bruk av bioenergi. Dette er ikke bare på grunn av fordeler i energipotensialet, men også fordi det er betraktet som et effektivt instrument for å redusere CO2 utslipp. CHP produserer både varme og elektrisitet med mindre miljøpåvirkning enn andre kraftvarmeanlegg basert på fossilt brensel. CHP regnes også som en etablert teknologi, som i tillegg er økonomisk konkurransedyktig sammenlignet med konvensjonell elektrisitet [Rosillo-Calle, F., 2006].

På grunn av variasjonen i homogenitet, og fysiske og kjemiske egenskaper til husholdningsavfallet, kan det føre til tekniske utfordringer når avfallet skal omdannes til fjernvarme og elektrisitet. For eksempel krever forbrenning av vått plantemateriale et veldig forskjellig forbrenningssystem enn det som kreves for forbrenning av hard, tørr biomasse som for eksempel treverk [Hein, D., Karl, J., 2006].

Ved CHP kan det i prinsippet brukes det meste av råstoff, det er brenselets eksergi (delen av den termiske energien som kan konverteres til mekanisk energi) som er mest interessant. Dersom en kobler kraftvarmeanlegg opp til industri eller fjernvarmenett kan man øke energieffektiviteten. Energiinnholdet i biobrenselet utnyttes optimalt ved å anvende eksergien til kraftproduksjon og varmen i fjernvarmenettet eller til prosessvarme. Med dagens teknologi får en mindre eksergi ut av biobrensel enn ved bruk av naturgass. Samtidig er kostnadene pr. kWh eksergi høyere ved bruk av biobrensel sammenlignet med naturgass. De viktigste fordelene ved fjernvarmeanlegg er derfor først og fremst knyttet til utnyttelsen av spillvarme og varmen fra avfallsforbrenning [Langerud, B., et al, 2007].

CHP er kun passende i småskalaanlegg med høy effektivitet [Hein, D., Karl, J., 2006]. Det å satse på kraftvarmeproduksjon i småskala kan være et alternativ for å få avsetning på gassen. Prinsippet går ut på at man bruker den varmen som oppstår ved elektrisitetsproduksjon og selger den elektrisiteten en ikke behøver.

Det å produsere både elektrisitet og varme innebærer at energiinnholdet i brenselet utnyttes optimalt. Generelt sies det at omtrent 1/3 av brenselet omdannes til elektrisitet og 2/3 blir til varme. Men for å kunne lage elektrisitet må gassen ha et metaninnhold på minst 40 %. Ofte må kvaliteten på gassen forbedres. Mengden vannstoff og damp må minskes.

Det har generelt vært en ganske høy produksjonskostnad på elektrisiteten ved denne typen

Eksperter i Team – Våren 2009 16 16 anlegg [Lantz, M., 2008]. Elektrisitetsproduksjon basert på biomasse er dermed veldig lav i Norge. Av den totale elektrisitetsgenereringen i Norge utgjør elektrisitet basert på biomasse mindre enn 1 prosent. Det er hovedsakelig trebasert bioenergi som brukes til elektrisitetsproduksjon (75 %), og kommunalt husholdningsavfall brukes i mindre grad. Kun dersom det blir høyere priser på elektrisitet generelt vil denne type produksjon kunne bli konkurransedyktig [IEA et al, 2006]. 3.3.3 DRIVSTOFF Det er fire gode grunner til å bruke biogass som drivstoff:

• Biogass er et fornybart drivstoff og kan bidra til å redusere karbonutslipp fra transportsektoren og dermed bidra til å håndtere klimautfordringen

• Som et fornybart drivstoff reduserer biogass avhengigheten av fossile brennstoff

• Biogass bidrar som et produkt av organisk avfallsbehandling, i avfallshåndteringen, så det er både en avfallsbehandling og en energiproduserende prosess

• Partikkelutslipp og utslipp av NOx fra biogassdrevne kjøretøy er lave sammenliknet med konvensjonelle kjøretøy, og kan bidra til økt lokal luftkvalitet. [NSCA 2006]

Sverige og Sveits er de landene med flest biogassdrevne kjøretøy. De har hhv. 10 000 og 3500 gassdrevne kjøretøy der 50 % og 37 % av gassen kommer fra biogass. I Sverige estimeres det at det vil være 70 000 gassdrevne kjøretøy samt 500 pumpestasjoner for biogass innen 2010-2012. Også i andre land som Frankrike og Tyskland har man tatt i bruk biogassdrevne kjøretøy, men Norge er blant landene som henger etter. I Norge er det kun få prosjekter med noen gassdrevne busser, blant annet i Fredrikstad. [Wellinger, A., 2007; NSCA, 2006]

Majoriteten av de gassdrevne personbilene er konverterte kjøretøy med en gasstank i bagasjerommet og gassforsyningssystem i tillegg til det vanlige drivstoffsystemet, disse motorene kalles bi-fuel gnisttenningsmotorer. Gassen lagres ved 200 – 250 bar i trykktanker laget av stål eller aluminium. [Wellinger, A., 2007]

Gassdreve kjøretøy har store fordeler sammenliknet med vanlige kjøretøy; karbondioksidutslipp reduseres med mer enn 95 %, og utslipp av partikler og sot reduseres også drastisk, selv sammenliknet med de moderne dieselmotorene med lave partikkelutslipp. Utslipp av NOx samt metanfrie hydrokarboner (Non Methane Hydrocarbons, NMHC) reduseres også betydelig. Slik gir bruk av biogass som drivstoff økt luftkvalitet, spesielt i urbane områder. [Wellinger, A., 2007; NSCA 2006]

Tunge kjøretøy konverteres vanligvis til kun å kjøre på metangass, men i noen tilfeller brukes også ”dual fuel” motorer. Denne motoren har fortsatt det originale dieselsystemet og gassen antennes ved å injisere små mengder dieselolje. Fordelen med slike motorer er at de krever mindre utvikling av motor og har samme kjørbarhet som dieselkjøretøy. Ulempen er at utslippene er høyere enn de kjøretøy som kun drives av gass alene og motorteknologien er et kompromiss mellom gnisttenningsmotor og dieselmotor. Disse motorene produserer opptil 50 % mindre støy enn dieselmotorer. [Wellinger, A., 2007; NSCA 2006]

Oppgradert biogass kan brukes som drivstoff alene, det er eksempler der gassen distribueres ved pumpestasjoner nær produksjonsstedet, eller den samles og transporteres av lastebiler til pumpestasjoner i urbane områder, som for eksempel Stockholm. Andre steder


17transporteres biogassen på en spesiell gasslinje til byen, eller gassen mates inn i naturgassnettet. [Wellinger, A., 2007]

Utviklingen av biogassproduksjon for drivstoff hindres av flere faktorer; det dårlige utviklede kommersielle markedet i biogassteknologi og behovet for å forbedre kvaliteten på biogassen for kjøretøybruk, det begrensede distribusjonssystemet og antall biogassfyllingsstasjoner, og den høye kostnaden på ”dual-fuel” kjøretøy sammenliknet med kjøretøy som bruker enten etanol eller biodiesel. På tross av disse hindringene er trenden økt konsumpsjon av biogass. Den økte etterspørselen etter biodrivstoff vil stimulere utviklingen av både produkt og produksjonsprosess. KLIMAGASSUTSLIPP Å bytte ut fossile drivstoff med biodrivstoff vil redusere utslipp av klimagasser, men det er ikke alle biodrivstoffer som er klimagassnøytrale f. eks fordi fossile brennstoff brukes i dyrkingsprosessen (drivstoff til traktorer, energi til oppvarming, drift av reaktorer osv). Fra et klimagassperspektiv er produksjonen av biogass fra husdyrmøkk spesielt gunstig da utslipp av metan reduseres og CO2 utslipp fra fossile brennstoff reduseres. Metan er en klimagass 20 ganger mer potent enn karbondioksid. Uttrykt i MJ kan den totale klimagassreduksjonen i teorien være opptil 180 % (se figur 5) Dette gjelder også biogass produsert fra organisk avfall da metan dannes når avfallet brytes ned. [Börjesson, P., Mattiasson, B., 2008]

FIGUR 5: GJENNOMSNITTLIG LIVSSYKLUSUTSLIPP AV KLIMAGASSER FRA FOSSILE DRIVSTOFF OG BIODRIVSTOFF BASERT PÅ NÅVÆRENDE

PRODUKSJONSBETINGELSER I SVERIGE. PILENE ILLUSTRERER STØRRELSEN PÅ GJENNOMSNITTLIG REDUKSJON AV KLIMAGASSER (%) NÅR

BIODRIVSTOFF ERSTATTER DIESEL ELLER BENSIN. [BÖRJESSON, P., MATTIASSON, B., 2008] ANDRE MILJØEFFEKTER Anaerob fermentering og påfølgende biogassproduksjon fra organisk avfall som ellers ville komposteres, reduserer utslipp av ammoniakk, dinitrogenoksid og metan. Ammoniakk bidrar til tilgroing av vann. Disse indirekte effektene kan til og med overgå de direkte miljøfordelene ved å erstatte fossilt brennstoff med biogass. Innsamling av overflødig biomasse fra biprodukter i landbruket for biogassproduksjon reduserer nitrogenutvasking (nitrogen leaching), som er et problem fordi det bidrar til tilgroing av vann. Gjenvinning av næringsstoffer som nitrogen reduserer dessuten behovet for gjødsel, noe som bidrar positivt til netto energibalanse. [Börjesson, P., Mattiasson, B., 2008]

Eksperter i Team – Våren 2009 18 18 3.4 CASESTUDIE – BIOGASSBUSSER I FREDRIKSTAD I Fredrikstad var det i 2008 seks busser som brukte biogass som drivstoff, og anlegget utenfor Fredrikstad var da det eneste av sitt slag i Norge. Disse bussene bråker mindre enn andre busser, og det kommer kun vanndamp ut av eksosrøret. Biogassen som brukes blir produsert av Frevar KF, som er det kommunale vann-, avløp- og renovasjonsforetaket i Fredrikstad [Flakstad, 2008]. Gassen blir produsert i råtnetankene på avløpsanlegget, hovedsaklig fra avløpsslam med tilsats av noe forbehandlet mat- og næringsmiddelavfall [Lileng, K., pers. med., 2009]. Slam og avfall går inn i to råtnetanker, og det blir dannet metangass som legger seg øverst i tankene. I stedet for at gassen går ut av anlegget som miljøskadelig utslipp, blir den pumpet til et oppgraderingsanlegg der det tilføres metan slik at gassen skal kunne fungere i en bilmotor. Deretter går gassen videre til en gasspumpe, og store beholdere som kjøres ut til tankestasjoner utenfor anlegget [Flakstad, P., 2008].

”Biogass Fredrikstad” er et samarbeidsprosjekt mellom Frevar KF og Borg Buss. Dette samarbeidet ble startet i 1997, og kranen for biogass-påfylling ble åpnet i desember 2001. Foreløpig har penger stoppet Borg Buss fra å investere i flere biogassbusser, da det koster rundt en halv million mer for en biogassbuss enn det en dieselbuss koster. Fire av biogassbussene har Borg Buss selv bekostet, mens Østfold fylkeskommune har bidratt med én million for at selskapet skulle kunne kjøpe to busser til som var tilpasset biogass [Flakstad, P., 2008]. Prisen på selve biogassen koster litt mindre pr. Km i forhold til diesel, da det ikke er noe CO2-avgift på biogassen [Sandhaug, B., pers. med., 2009].

Kollektivtrafikk egner seg godt til pilotprosjekter som skal bane vei for utvikling av klimanøytrale trafikkutslipp som ved bruk av biogass er at lokalbusser kjører på avgrensede områder. Dette gjør at det ikke er et behov for et stort nett av tankesteder, noe som gjør utgiftene for etablering og transport mindre i startfasen. Da mange busselskaper også er offentlig eid gir dette myndighetene en mulighet for større styring av utviklingen og finansieringen av disse miljøtiltakene enn det som er tilfellet med kommersielle selskaper [Flakstad, P., 2008].


194 ØKONOMISKE VURDERINGER Det eksisterer svært lite allmenn informasjon om de økonomiske forholdene rundt produksjon av biogass. Den kjente kunnskapen kommer hovedsakelig fra erfaringer i foregangslandene Sveits, Frankrike og Sverige og med unntak av noen få pilotprosjekter finnes det lite informasjon tilpasset de økonomiske og samfunnsmessige forholdene i Norge. Som en følge av dette er utregningene og kostnadsestimatene i de påfølgende avsnittene usikre og er kun ment som generelle retningslinjer.

En økonomisk vurdering av biogass som drivstoff avhenger i stor grad av fire elementer:

Investerings- og driftskostnadene knyttet til biogass av drivstoffkvalitet Kostnader knyttet til infrastruktur og distribusjon av biogassen Sluttbrukers kostnader ved å benytte biogass Alternativkostnader

Ordliste og koeffisienter for utregninger Nm3 Normalkubikkmeter, gassvolum ved 0 °C og 1,01325 bar Sm3 Normalkubikkmeter, gassvolum ved 15 °C og 1,01325 bar Biometan Renset og oppgradert biogass > 95 % metan Koeffisienter [Norrman, J., et al., 2005]:

• Biogass: 9,9 kWh/Nm3

• Bensin: 8720 kWh/Nm3

• Diesel: 9890 kWh/Nm3

• Biogass: 1 Nm3 = 1,055Sm3 = 1,15 liter bensinekvivalent 4.1 UTBYGGING OG DRIFT AV BIOGASSANLEGG 4.1.1 PRODUKSJON AV BIOGASS Utgangspunktet for denne analysen er at anlegget som det skal investeres i benytter anaerob fermentering av husholdningsavfall til produksjon av biogass. Denne gassen kan som nevnt tidligere benyttes til produksjon av både varme, elektrisitet og oppgradering til biometan. Videre finnes det mest erfaringstall fra slike typer anlegg da de er de mest utbredte i Europa.

Kapitalkostnadene knyttet til et anaerobt fermenteringsanlegg avhenger av blant annet type teknologi, råstoff og kapasitet. For anlegg som kan behandle husholdningsavfall og andre typer halvfast avfall med høy kapasitet tilsier erfaringstall fra Sverige investeringskostnader gjennom anleggets levetid i området 120 – 460 NOK/tonn avfall. Estimatene er gitt under antakelsen om at anleggene behandler lik mengde avfall gjennom anleggets levetid som er satt til 15 år [RVF Utveckling, 2005-06]. Videre kan man regne biogassutbyttet til å være i gjennomsnitt 130 Nm3/tonn husholdningsavfall [Raadal, H.L., Lorentzon, K., 2007] som gir investeringskostnader i området 10-36 øre/kWh over anleggets levetid.

Driftskostnader (personal og elektrisitet) og vedlikeholdskostnader estimeres til å ligge i området 28-54 øre/kWh noe som gir en intervall for totale investerings-, drifts- og vedlikeholdskostnader på 38-90 øre/kWh.

Eksperter i Team – Våren 2009 20 20 4.1.2 RENSING OG OPPGRADERING TIL DRIVSTOFFKVALITET Investeringskostnaden for et rense- og oppgraderingsanlegg påvirkes i stor grad av hvilken teknologi som benyttes. Erfaringer fra Sverige tilsier også at det eksisterer storskalafordeler i drift og vedlikehold.

Når det gjelder rensing forekommer de største kostnadene ved fjerning av svovel og tørking (fjerning av vann). Basert på data fra anlegg som benytter biologisk desulfatisering eller jernoksid for å fjerne svovel ligger kostnadene i området 7-26 øre/Nm3 (1-3 øre/kWh). Kostnadene for anlegg som benytter kondensering eller glykol absorpsjon til tørking angis til å være 5-19 øre/Nm3 (0,5-2 øre/kWh) [Benjaminsson, J., 2006].

Kostnadene for oppgradering er vesentlig høyere enn rensekostnadene. Det eksisterer lite åpen litteratur rundt kostnadsestimat for ulike oppgraderingsteknikker. En studie basert på kostnadsdata fra anlegg som benytter PSA, vannabsorpsjon eller kjemisk absorpsjon kommer frem til at de totale rensings- og oppgraderingskostnadene ligger i intervallet 8-33 øre/kWh, med klare stordriftsfordeler. Videre peker studien på at kapitalkostnaden dominerer de totale kostnadene [Persson, M., 2003].

En annen rapport fra Svenskt Gastekniskt Center [Rietz, J., 2004] anslår de totale kostnadene til å være 12-21 øre/kWh for produksjon av rågass og 8-16 øre/kWh for rensing og oppgradering. Denne rapporten tar også for seg komprimering av gassen til drivstofformål og anslår kostnaden til å være 8 øre/Nm3. Estimatene inkluderer alle typer aktuelle råstoff og tar for seg anlegg med stor kapasitet. 4.1.3 SAMMENFATNING AV ANLEGGSKOSTNADER På bakgrunn av informasjonen ovenfor anslås det at det er mulig å produsere renset og oppgradert biogass for en kostnad i intervallet 28-131 øre/kWh. Dette tilsvarer 2,7-13 NOK/Nm3 biogass, eller 36-168 øre/kg råstoff inn i anlegget. Sammenlignet med bensin vil intervallet for produksjonskostnadene tilsvare 2,4-11,3 NOK/bensinekvivalent. Intervallenes ekstreme størrelse skyldes flere faktorer. For det første er stordriftsfordelene knyttet til et slikt anleggs produksjonskapasitet betydelige. Stordriftsfordelene er noe som må utnyttes ved utbygging av et anlegg dersom det skal være økonomisk forsvarlig å produsere drivstoff fra biogass til kommersielle formål. Videre baserer beregningene seg på en begrenset mengde empiri, noe som gjør det vanskelig å anslå punktestimat for ulike produksjonskapasiteter. Hovederfaringen fra disse kostnadsestimatene er derfor å synliggjøre at det er mulig å produsere drivstoff fra biogass til en gitt kostnad. Senere vil det diskuteres hvilken pris det er mulig å oppnå for biometan, noe som vil belyse hva som er en forsvarlig produksjonskostnad for et slikt anlegg. 4.2 INFRASTRUKTUR OG DISTRIBUSJON Den viktigste faktoren knyttet til infrastruktur- og distribusjonskostnader for biometan er å kunne utnytte synergieffektene mellom naturgass og biogass. Disse produktene kan benytte den samme infrastrukturen som for eksempel i Sverige hvor disse to produktene mates inn på eksisterende rørledninger [Raadal, H.L. et al, 2008]. I et slikt tilfelle vil innblanding av biometan i naturgass kunne spille en viktig rolle når det gjelder å nå målsetninger om økt bruk av bioenergi i Norge. Utfordringene i Norge i dag er at det for det første ikke eksisterer en standard i forhold til naturgass/biogass i tillegg til at gassrørledninger er mye mindre


21utbredt i Norge enn i Sverige. Det er svært kostbart å bygge ut et nettverk av gassrør, omtrent 150.000 Euro/km ledning [Biogasmax, 2008]. Et alternativ til rørledninger er å transportere biogassen i komprimert, flytende form på gassflasker.

I tillegg til gassdistribusjonssystemet kreves det investeringer i fyllestasjoner for gassen. Fylling av gass på kjøretøy kan gjøres på to ulike måter.

Langsomfylling: Fylling ved lavt gasstrykk, tar omtrent 5-6 timer og egner seg for store kjøretøy som har en fast plassering om natten. En slik fyllestasjon kan betjene for eksempel bybusser eller renholdskjøretøy.

Hurtigfylling. Fylling ved høyt gasstrykk, tar omtrent like lang tid som fylling av konvensjonelle drivstoff. En slik fyllestasjon kan fungere som en vanlig bensinstasjon og betjene alle typer kjøretøy.

En stasjon med langsomfylling er mindre kostbar enn en for hurtigfylling grunnet kostnadene knyttet til investering i teknologi.

Det er vanskelig å gi et anslag for de spesifikke kostnadene knyttet til utbygging av infrastruktur og distribusjonsnettverk for biogass, men en kritisk faktor for at dette skal kunne være økonomisk forsvarlig er at det etableres statlige incentivordninger som for eksempel investeringsstøtte til rørledninger og fyllestasjoner. 4.3 KOSTNADER FOR SLUTTBRUKER En analyse av kostnadene sluttbruker opplever av å konvertere til kjøretøy som benytter biogass vil basere seg på følgende faktorer.

Investerings- og driftskostnader for gasskjøretøy i forhold til konvensjonelle kjøretøy Gjennomsnittlig levetid per kjøretøytype (for å kunne fordele

investeringskostnadene over leveperioden) Gjennomsnittlig årlig kjørelengde per kjøretøytype (personbil, varebil, buss, trailer) Prisestimat per drivstofftype (biogass, diesel, bensin) Gjennomsnittlig drivstofforbruk per kjøretøytype og drivstofftype

En analyse av faktorene nevnt ovenfor vil kunne gi estimat på de totale kostnadene per kilometer for de ulike kjøretøytypene og drivstofftypene. Deretter vil man kunne sammenligne estimatene for å finne ut om det eksisterer bruksmønstre for de ulike kjøretøytypene hvor biogass kan være et økonomisk gunstig alternativ. Grunnet mangelfull data over faktorene nevnt ovenfor er det vanskelig å gjøre en kvalifisert kvantitativ analyse av den aktuelle problemstillingen. Istedenfor vil det gjennom en mer kvalitativ tilnærming pekes på hvilke faktorer som fremhever seg som de mest kritiske for at biogass skal kunne være et økonomisk gunstig alternativ for sluttbruker.

Investeringskostnadene for gasskjøretøy er betydelig høyere enn for konvensjonelle kjøretøy. En merkostnad på 15-25 % må påregnes og tallet er høyere jo dyrere bilen er [Biogasmax, 2008]. I tillegg må det påregnes økte vedlikeholdskostnader i området 10-30 %, noe som skyldes at serviceintervallet for gassmotorer er kortere enn for konvensjonelle motorer i tillegg til at komponentene er noe dyrere. Det antas at prisen på komponenter vil synke dersom markedet øker [Rambøll Unico, 2004; Norsk Gassforum, 2005]. Implikasjonene av dette er at de økte investerings- og driftskostnadene må fordeles utover kjøretøyets

Eksperter i Team – Våren 2009 22 22 økonomiske levetid og kjørelengde.

Størrelsen på kjøretøyet er sterkt positivt korrelert med gjennomsnittlig kjørelengde per år [Norsk Gassforum, 2005; Dagsavisen, 2007].

Kjøretøyets økonomiske levetid er sterkt negativt korrelert med størrelsen på kjøretøyet [SSB, 2008; Norsk Gassforum, 2005]

Gass-, bensin-, og dieselmotorer har forskjellig virkningsgrad, noe som også spiller inn på de totale kostnadene for brukeren av kjøretøyet. Her viser det seg at naturgassmotorer har noe dårligere utnyttelse av drivstoff enn dieselmotorer og bruker 10-15 % mer drivstoff [Rambøll Unico, 2004]. Derimot er prisen på naturgass svært gunstig i forhold til bensin og diesel, og per i dag er prisen på naturgass av drivstoffkvalitet (CNG) rundt halvparten av prisen på bensin [Lyse, 2009]. Prisen på CNG vil legge begrensninger på hvor mye sluttbruker er villig til å betale for biometan fordi disse to i denne sammenheng anses som perfekte substitutter. CNG prisen vil derfor til en hver tid definere prisen en produsent av biometan kan forvente å oppnå. Av diskusjonen ovenfor avledes det blant annet at de totale kostnadsbesparelsene ved bruk av biogass øker både ved økende drivstofforbruk per kilometer og økende kjørelengde per år.

FIGUR 6: DE TOTALE KAPITAL-, DRIFTS- OG VEDLIKEHOLDSKOSTNADENE FOR KJØRETØY SOM BENYTTER BIOGASS OG KONVENSJONELLE

DRIVSTOFF. DERSOM EN ANGIR DE TOTALE KOSTNADENE TIL Å VÆRE I PROSENT AV KOSTNADENE FOR KONVENSJONELLE DRIVSTOFF, SER EN AT

BÅDE ET ØKENDE DRIVSTOFFORBRUK OG ØKENDE KJØRELENGDE BIDRAR TIL Å GJØRE BIOGASS TIL ET GUNSTIG ØKONOMISK ALTERNATIV. KJØRELENGDE ALENE KAN IKKE RETTFERDIGGJØRE EN OVERGANG TIL BIOGASS, MENS ET ØKENDE DRIVSTOFFORBRUK HAR STØRRE

INNVIRKNING PÅ TOTALKOSTNADENE.

Økende drivstofforbruk per kilometer er synonymt med enten større motorkraft og/eller tyngre kjøretøy. Dette faktum leder til en konklusjon om at besparelsen ved å gå over til biogass er størst for tunge kjøretøy som har en høy gjennomsnittlig årlig kjørelengde, for eksempel busser, trailere eller kommunale renovasjonskjøretøy. Videre har prisen på bensin, diesel og CNG en stor innvirkning på kostnadsbildet. En økende pris på bensin og diesel gir økte kostnadsbesparelser for brukeren av et gassdrevet kjøretøy som følge av prisforskjellen mellom de ulike typene drivstoff.

Dersom en varierer den økonomiske levetiden til kjøretøyet (og da også dets skrapverdi) vil de årlige kostnadene for avskrivning synke. Levetiden til et kjøretøy som benytter gass antas å være tilsvarende levetiden til et konvensjonelt kjøretøy. Denne antakelsen eliminerer

Drivstofforbruk per kilometer

Totale kostnader: biogass i forhold til konvensjonelle drivstoff

Biogass Konvensjonelle

Gjennomsnittlig kjørelengde [km]

Totale kostnader: biogass i forhold til konvensjonelle drivstoff

Biogass Konvensjonelle


23kostnadseffekten av å variere levetiden.

For at biogass skal være et økonomisk gunstig drivstoffalternativ for sluttbruker anbefales det her at man henvender seg til brukere av tunge kjøretøy som har en lang årlig kjørelengde. 4.4 ALTERNATIVKOSTNADER Alternativkostnadene forbundet med å produsere drivstoff av biogass knytter seg til hvilken verdi biomassen kan oppnå gjennom å bli benyttet til andre formål. Et anlegg som tar imot husholdningsavfall blir som nevnt tideligere kompensert økonomisk for dette. En slik inntekt vil være lik uavhengig av hvilket formål avfallet skal benyttes til og vil følgelig ikke virke inn på beregninger av alternativkostnader. Som nevnt tidligere anses CHP som en lovende form for bioenergi og vil i dette avsnittet benyttes som det beste økonomiske alternativet til drivstoffproduksjon. Sammenligningen baserer seg på en kalkulasjon av verdien til ett tonn råstoff brukt i henholdsvis biometanproduksjon og CHP produksjon. Fra tidligere vet vi at utbyttet av 1 tonn avfall regnes til å være 130 Nm3 biogass.

Hvis biogassen benyttes i et CHP anlegg, kan overskuddsvarmen benyttes til å drive prosessen, mens elektrisiteten kan selges inn i nettet. Elektrisitet er en råvare som svinger mye i pris og i denne sammenheng benyttes det her prisen på en tre måneders forwardkontrakt som er på rundt 0,36 NOK/kWh [Nord Pool, 2009]. Dersom en regner med at en tredjedel av brenselet omdannes til elektrisitet i CHP anlegget vil man oppnå rundt 1290 kWh elektrisk energi som har en verdi på 463 kroner. Ved produksjon av drivstoff vil en tilsvarende mengde gass per tonn råstoff (130Nm3) ha en verdi tilsvarende gassvolumet multiplisert med prisen på CNG. Dagens CNG pris til drivstofformål har en pris på rundt 4 NOK/Sm3 [EnergiLink, 2009]. Dette tilsvarer 3,792 NOK/Nm3 og gir en verdi av ett tonn råstoff på rundt 493 kroner. Denne verdien overgår verdien av ett tonn råstoff ved CHP produksjon og det konkluderes med at å produsere biometan fra biogass er et økonomisk gunstig alternativ. 4.5 SAMMENFATNING AV ØKONOMISKE VURDERINGER De viktigste erfaringene fra denne analysen er at:

Kostnadene knyttet til utbygging og drift av et biogassanlegg har vist seg gjennom erfaringer fra Sverige å være svært variable. En utfordring er derfor å øke kunnskapsnivået om disse kostnadene og strebe etter å etablere ”beste praksis” retningslinjer i industrien.

En av hovedutfordringene med tanke på kostnadene knyttet til biogassproduksjon er å etablere infrastruktur og distribusjonsnettverk. Det er helt nødvendig med statlige støtteordninger dersom en slik utbygging skal kunne forsvares.

Biogass som drivstoff er mest økonomisk for brukere av tunge kjøretøy som har en høy gjennomsnittlig kjørelengde. Et naturlig utgangspunkt for en satsning på biometan er blant annet bybusser.

Å produsere biometan av biomasse kan være et gunstig økonomisk valg i forhold til andre alternative bruksområder.

Eksperter i Team – Våren 2009 24 24 5 DISKUSJONER OG KONKLUSJONER I denne oppgaven er det blitt undersøkt hvordan biogass kan fremstilles fra husholdningsavfall på best mulig måte sett fra et miljømessig og økonomisk synspunkt.

Anlegget for å produsere biogass kan utformes på flere måter. For små anlegg er det bedre med batch reaktor fordi den er mest robust og dermed lettest å drive, mens for store, sentraliserte anlegg vil det være bedre med totrinnsreaktor. En totrinnsreaktor gir bedre utbytte, men det er dyrere å kjøpe inn alt utstyret. Dette fører til at oppstart blir vanskeligere, og det kreves mer ressurser og personell med kunnskap for driften. Utformingen av selve reaktoren er avhengig av hvilket substrat som benyttes.

Med tanke på fermenteringsprosessen er det flere faktorer som må tas hensyn til. Sett fra bakterienes side er det i hovedsak to ting som er viktig å passe på; føderate (HRT) og pH. Hvis føderaten er for høy resulterer dette i surgjæring da de syredannende bakteriene vokser og jobber fortere enn de metandannende, og det er derfor viktig med godt utstyr for å kontrollere pH. I tillegg er det også viktig å passe på at føderaten ikke blir for lav, da dette fører til en ineffektiv prosess hvor det tar lenger tid å oppnå samme utbytte. Anaerob fermentering krever ekstern oppvarming fordi bakteriene krever enten et mesofilt eller termofilt temperaturområde, noe som gjør at det er dyrere å opprettholde på vinterstid enn på sommerstid.

Etter at gassen er produsert må den renses før den kan bli brukt. Fjerning av svovel er den delen av rensingen med størst kostnader, men også en av de viktigste blant annet fordi svovelen kan påvirke flere av de andre prosessene i biogassproduksjonen. Fordelen med biologisk desulfatisering i forhold til fjerning av svovel ved tilsetting av jernoksid, er at rensingen kan utføres i fermenteringsbeholderen av mikroorganismer. At rensingen gjøres på at tidlig stadium og i fermenteringsbeholderen anses som en fordel fordi svovel inhiberer dannelsen av biogass som utføres av mikroorganismene. Ved fjerning av svovel ved tilsetting av jernoksid kreves det tilføring av energi for at reaksjonen skal settes i gang. Når jernsulfider har blir dannet i denne reaksjonen kan disse reagere med oksygen som eventuelt er tilstede. Dette er en eksoterm reaksjon og fører til fare for selvantennelse. Desulfatisering vurderes derfor som den beste fremgangsmåten for rensing av svovel.

Gassen må etter rensing bli oppgradert hvis den skal brukes som drivstoff. PSA fjerner både CO2, O2 og N2 ved reversibel binding til absorbenten, mens under oppgradering ved kjemisk absorpsjon blir kun CO2 fjernet. Ved oppgradering ved vannabsorpsjon fjernes CO2, H2S og NH3. Dette betyr at absorbenten kan brukes flere ganger, noe som ansees som en fordel, både miljømessig og økonomisk. Ulempen i forhold til bruk av kjemisk absorpsjon er at det kun oppnås et metaninnhold på 96 % mot 99 % som oppnås ved kjemisk absorpsjon. Da et metaninnhold på 96 % er tilstrekkelig for å kunne brukes som drivstoff er dette allikevel ikke avgjørende. I begge oppgraderingsprosessene må H2S bli fjernet på forhånd. Ved alle de diskuterte prosessene kan absorbentene bli regenerert, men ved kjemisk absorpsjon krever dette et høyt energiforbruk. Ved oppgradering ved vannabsorpsjon vil gassen som kommer ut være mettet med vann, noe som gjør at det kreves et tørketrinn etter oppgraderingsprosessen. PSA bruker 4 beholdere, noe som gjør at denne metoden er mest aktuell ved anlegg med stor kapasitet. Ved vurdering av det økonomiske aspektet for


25oppgraderingsmetodene har oppgraderingsmetodene klare stordriftsfordeler. Ut fra denne diskusjonen blir PSA ansett som den mest hensiktsmessige oppgraderingsmetoden.

For å kunne bruke biogass som drivstoff er distribusjon av den produserte gassen et foreløpig problem i Norge. Det eksisterer ikke noe gassnettverk, og å bygge ut et er veldig ressurskrevende både med tanke på tid og penger. Alternativet til et nettverk er gasstanker. De kan fungere inntil etterspørselen blir så stor at det blir for mye logistikk med distribusjon av gasstankene. I tillegg kan transport av gassen i tankbiler utgjøre et sikkerhetsproblem. Med så mange gasstankbiler ute på veien, kan det bli katastrofalt både for miljøet og mennesker hvis det skjer en ulykke hvor det går hull på tanken. På grunn av det høye trykket vil tanken kunne bevege seg som et ukontrollert prosjektil føre til store ødeleggelser. Transport av metan i gasstanker er også et potensielt miljøproblem hvis den skulle lekke ut. Hvis man starter med å bygge ut gassnettverker må man begynne utbyggingen i byene og lage tilhørende fyllestasjoner. Rundt om i distriktene vil det være mer hensiktsmessig å benytte gasstanker.

Som nevnt i kap 3.1 under utnyttelse, kommer det til stadighet nye forskrifter om hva som er lovlig å deponere. Samtidig øker mengden husholdningsavfall kontinuerlig, og det kan dermed antas at det er nok husholdningsavfall i de største byene til å drifte et biogassanlegg med en viss størrelse. I de store byene kan det etableres anlegg på søppelfyllingene. Anlegget bør ikke plasseres i tettbefolkede områder, da sjenerende lukt kan være et problem. Dette er spesielt tilfelle hvis søppel er substrat. Hvis det skal gis en generell vurdering, vil det trolig være lønnsomt å etablere anlegg med totrinnsreaktorer i de største byene, og batch reaktorer i de mindre byene og tettstedene. Et anlegg med totrinnsreaktor er mer krevende å drive, og krever større bemanning. Selve anleggsetableringen og beslutningsprosessene rundt denne kan være vanskelig da alle kostnadene er usikre siden det er få erfaringer på dette området.

Ny teknologi er alltid dyr i begynnelsen, og dette er også tilfelle for gassdrevne biler. Innkjøpskostnaden er 15-25 % høyere og vedlikeholdskostnadene 10-30 % høyere enn for konvensjonelle biler. Til gjengjeld er biogass et billigere drivstoff slik at de daglige utgiftene blir lavere. Bruk av gassdrevne biler må imidlertid bli lagt til rette for ved at disse for eksempel slipper veiavgift og parkeringsgebyrer. Dersom dette kommer i gang vil det skapes et marked slik at kostnadene går ned.

Biogass kan i tillegg til å brukes som drivstoff bli brukt til å generere varme eller kombinert elektrisitet og varme. Da det kreves mindre teknologi, og heller ingen rensing eller oppgradering, er produksjon av varme den enkleste og vanligste måten å anvende biogass på. Men dette gir en dårlig utnyttelsesgrad av gassen da energiinnholdet blir utnyttet dårlig. Et bedre alternativ er å produsere kombinert varme og elektrisitet, der utnyttelsesgraden er større og energiinnholdet i brenselet utnyttes optimalt. I Norge har man stor tilgang på fornybar energi fra vannkraft som er relativt billig, derfor vil det her være mer lønnsomt å benytte biogassen som drivstoff fremfor strømproduksjon. Dette gjelder både økonomimessig og miljømessig, da biogassen erstatter fossilt drivstoff, som ellers ville ført til CO2 utslipp.

Det er ikke lenger tillatt å deponere avfall, og dette må derfor behandles. Avfallet kan bli behandlet enten ved forbrenning eller anaerob nedbrytning og produksjon av biogass.

Eksperter i Team – Våren 2009 26 26 Forbrenning er en energikrevende prosess som ikke utnytter energipotensialet i avfallet, i tillegg til at den slipper ut klimagasser. Anaerob fermentering er derimot en energiproduserende prosess som generer fornybar energi/drivstoff. Et annet problem ved bruk av forbrenning som behandlingsmetode er at asken må behandles som spesialavfall mens sluttresten fra biogassprosessen kan brukes som næringsrik gjødsel.

Bruk av biogass som drivstoff har flere effekter på lokalmiljøet. Et av disse er at den lokale luftkvaliteten forbedres ved at de gassdrevne kjøretøyene har lavere utslipp av partikler, sot og NOx, sammenliknet med konvensjonelle kjøretøy. Flere steder der det har blitt innført bybusser drevet av biogass har forbedret luftkvalitet vært et av hovedmålene. I tillegg er gassdrevne kjøretøy opptil 50 % mer stillegående enn konvensjonelle kjøretøy. Dette er spesielt lønnsomt for bybusser og renovasjonskjøretøy der støyforurensing kan være et problem. I tillegg gir utslippene fra gassdrevne kjøretøy mindre luktforurensning.

Utslipp av drivhusgasser som CO2 og metan reduseres betydelig ved bruk av biogass uansett om det brukes som elektrisitet eller drivstoff. Metanutslippet reduseres uansett, og det blir redusert CO2 utslipp dersom elektrisiteten som erstattes ble produsert fra fossile brennstoff (f.eks kull eller naturgass).

For at biogass skal være økonomisk lønnsomt og konkurransedyktig må det som nevnt over politiske virkemidler til. I den forbindelse er det et problem at det kan virke som det er liten politisk vilje til dette da det er lite fokus på biodrivstoff i forhold til olje. Det vil være nødvendig å føre en aktiv politikk med investeringsstøtte både til etablering av biogassanlegg og bygging av gassnettverk for at det skal bli attraktivt for produsenten å satse på biogass. I tillegg vil momsfritak, fritak fra veiavgift og parkeringsgebyrer vil dette gjøre det mer attraktivt for forbrukeren å satse på biogassdrevne biler.

Innføring av biogass er absolutt sannsynlig og gjennomførbart i Norge, spesielt med litt økonomisk støtte. Hvis man også ser på miljøgevinstene er biogass særlig fordelaktig og viser seg i alle ledd av verdikjeden. Problemet i dag er at kunnskapene på temaet er begrenset, og spesielt kostnadene er veldig usikre. Utfordringen blir å undersøke kostnadene videre, og etablere den beste praksisen med hensyn til prosessdesign, rensing, oppgradering og anvendelse. I tillegg bør flere erfaringer fra foregangsland undersøkes.

Pr. dags dato konkluderes det med at det er mest økonomisk lønnsomt å anvende biogass som drivstoff for tunge kjøretøy som kjører langt. Dette kommer av at de totale kostnadene for biogass i forhold til konvensjonelle drivstoff synker med økende drivstofforbruk pr kilometer, i tillegg til gjennomsnittlig økt kjørelengde.

Konklusjonen av denne rapporten er at det er mest økonomisk lønnsomt å anvende biogass som drivstoff for tunge kjøretøy som kjører langt. Dette kommer av at de totale kostnadene for biogass i forhold til konvensjonelle drivstoff synker med økende drivstofforbruk pr kilometer, og med gjennomsnittlig økt kjørelengde. I oppstartsfasen er det lurt å begynne med lokaltrafikk som busser, renovasjonskjøretøy, og eventuelt taxier og kommunale kjøretøy. Da denne rapporten ikke blir publisert, er den samfunnsmessige nytten av arbeidet gitt ved en eventuell publisering av kronikken. (se vedlegg) Gjennom denne kronikken håpes det at mannen i gata påvirkes, så biogass kan bli satt på den politiske agendaen.

Da denne rapporten er et resultat av arbeidet med Eksperter i Team kan det avslutningsvis bli


27sagt noen ord om det tverrfaglige arbeidet som er blitt gjort. Denne gruppen var satt sammen av 4 med en biologisk/kjemisk bakgrunn, samt en økonom. Med tanke på målsetningene med faget ga dette en lite tverrfaglig sammensatt gruppe, noe som har gjort at gruppen har måttet utelukke viktige aspekter knyttet til temaet. Dersom gruppen hadde hatt mer kompetanse rundt politiske og samfunnsmessige forhold knyttet til temaet kunne dette gitt svært verdifulle bidrag til arbeidet. Gruppens arbeid har avgrenset seg til biologiske, kjemiske, prosessteknologiske og økonomiske aspekter ved temaet. I forhold til gruppens forutsetninger og valg av problemstilling mener vi i så måte at resultatene av arbeidet viser at gruppens grad av tverrfaglighet har blitt realisert så godt som mulig.

Eksperter i Team – Våren 2009 28 28 6 BIBLIOGRAFI Angelidaki, I., Ellegaard, L., Ahring, B.K., (2003), Application of the Anaerobic Digestion Process, Scheper, T. (Ed.), Advances in Biochemical Engineering/Biotechnology, Vol. 82, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, Berlin.

Benjaminsson, J. (2006): Nya renings- och uppgraderingstekniker för biogas. Linköping University.

Biogasmax (2008): Decision Makers’ Guide - how to implement a biomethane project. Biogasmax.

Börjesson, P., Mattiasson, B., (2008) Biogas as a resource-efficien vehicle fuel, Trends in Biotechnology, Vol. 26, No. 1.

Dagsavisen. (2007, Juni 11). Lastebilene stjeler mer vei [online], Kilde: Dagsavisen, Tilgjengelig fra: http://www.dagsavisen.no/innenriks/article295291.ece [April 17, 2009].

EnergiLink. (2009). CNG.[online], Kilde: Teknisk ukeblad media AS, Tilgjengelig fra: http://energilink.tu.no/leksikon/cng.aspx [April 18, 2009].

Flakstad, P., (2008), På fire hjul med biogass, Fagbladet.

Held, J., Mathiasson, A., Nylander, A. (2008): Biogas from manure and waste products -

Swedish case studies. [Online] Kilde: Svenska Biogasföreningen. Tilgjengelig fra: http://www.gasforeningen.se/upload/files/publikationer/rapporter/biogasinfo%20eng%202

008%20sammansatt.pdf[27.01.2009]

Hein, D., Karl, J. (2006) Conversion of biomass to heat and electricity. K. Heinloth (Red.) Energy Technologies Subvolume C: Renewable Energy. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, side 374-380.

IEA Bioenergy (2005) Biogas production and utilisation[Online] Kilde: IEA Bioenergy Task 37. Tilgjengelig fra: http://www.ieabioenergy.com/LibItem.aspx?id=182 [04.03.2009]

IEA Bioenegy (2001) Biogas upgrading and utilization.[Online] Kilde: IEA Bioenegy Task 24, Stockholm, Sverige. Tilgjengelig fra: www.biogasmax.eu/media/biogas_upgrading_and_utilisation__018031200_1011_2404200

7.pdf [27.01.09]

IEA, Eurostat, UNECE (2006) Energy questionnaire, Renewables and Wastes, Norway.

Khalil, R., Skreiberg, Ø., Sørum, L., (2008) Småskala kraft/varmeanlegg – teknologistatus [online], Sintef energiforskning. Tilgjengelig fra: http://sintef.no/project/KRAV/TR_A6773_CHP_tosidig.pdf [01.04.09]

Langerud, B., Størdal, S., Wiig, H. & Ørbeck, M. (2007) Bioenergi i Norge - potensialer, markeder og virkemidler. Østlandsforskning rapport 2007/17.

Lantz, M., Larsson, G., og Hansson, T.(2006) Förutsättningar för förnybar energy i svensk växthusodling.[online] Lunds Tekniska Högskola vid Lunds universitet, Institutionen för teknik och samhälle. Tilgjengelig fra:


29http://www.miljo.lth.se/svenska/internt/publikationer_internt/pdf-filer/Rapport%2057.pdf [11.03.09]

Lie, J. A., 2005, Synthesis, performance and regeneration of carbonmembranes for biogas upgrading – a future energy carrier, NTNU, Trondheim.

Lileng, K., Assisterende direktør i Frevar KF, pers. med. (2009)

Lyse (2009). Kjør rimelig med naturgass fra Lyse. [online], Kilde: Lyse, Tilgjengelig fra: http://www.lyse.no/article.php?articleID=3728&categoryID=5155 [18.04.09]

Nord Pool (2009, April 18). Reported bilateral trading - Nordic - Trade Overview [online], Kilde: Nord Pool. Tilgjengelig fra: http://www.nordpool.com/System/Trade/OTCtradeNor [18.04.09]

Norrman, J., Belhaj, M., & Arnell, J. (2005). Biogas som drivmedel för fordon i Västra Götaland. IVL Svenska Miljöinstitutet.

Norsk Gassforum. (2005). Gass i Buss: Naturgass som drivstoff for norske busser. [online] Kilde: Norsk gassforum Tilgjengelig fra: http://holga.no/upload/Dokmntr/Gass%20i%20Buss%20-%20rapport%20211105.pdf [18.04.09]

Madigan, MT., Martinko, JM., (2006) Brock Biology of Microorganisms, Pearson Prentice Hall, New Jersey, USA.

Miljødepartementet (07.11.2002) NOU 2002:19 Avfallsforebygging. En visjon om livskvalitet, forbrukerbevissthet og kretsløpstenkning. [online] Kilde: Statens Forvaltningstjeneste statens trykning. Tilgjengelig fra: http://www.regjeringen.no/nb/dep/md/dok/NOU-er/2002/NOU-2002-19.html?id=145734 [25.03.09]

National Society for Clean Air and Environmental Protection (NSCA), (2006), Biogas as a road transport fuel [online] Kilde: NFU Tilgjengelig fra: http://www.nfuonline.com/documents/Bioenergy/NSCA%20Biogas%20Report.pdf [20.04.09]

PFI, Zero, NoBio, TØI (2007) Fra biomasse til biodrivstoff - et veikart til Norges fremtidige Løsninger. [online], Kilde: Regjeringen, Tilgjengelig fra: http://www.regjeringen.no/upload/SD/Vedlegg/Transport/biodrivstoff_veikart.pdf [25.04.09]

Persson, M. (2003). Utvärdering av uppgraderingstekniker för biogas (SGC 142). Svensk Gastekniskt Center.

Pressemelding fra Miljøverndepartementet (30.06.2008) Forbud mot deponering av nedbrytbart avfall.

Rambøll Unico. (2004). Kost-nytte analyse av naturgass som drivstoff for bussmetroen i Kristiansund [online]. Kilde: Agder Gassforum. Tilgjengelig fra: http://www.gassforum.no/global/91/Bussmetroutredning1.pdf [18.03.09]

Eksperter i Team – Våren 2009 30 30 Rietz, J., Linné, M., Jönsson, O. (2004). Summary and analysis of the potential for production of renewable methane (biogas and SNG) in Sweden [online]. Kilde: Svenskt Gastekniskt Center, Tilgjengelig fra: http://www.senternovem.nl/mmfiles/150138_tcm24-280088.pdf [18.03.09]

RVF Utveckling. (2005-06). Utvärdering av storskaliga system för kompostering och rötning av källsorterat bioavfall. Bilag 1a: Teknisk utvärdering rötningsanläggingar.

Raadal, H. L., & Lorentzon, K. (2007). Slutrapport SNAB svensk-norksa lösningar för avfall och biprodukter. [online] Kilde: Østfoldsforskning AS, Tilgjengelig fra: http://www.sto.no/system/script/getfile2.asp?id=101 [18.03.09]

Raadal, H.L.,Schakenda, V., og Morken, J. (2008) Potensialstudie for biogass i Norge. [online] Kilde: Østfoldforskning AS og UMB, OR 21.08. Tilgjengelig fra: http://naring.enova.no/file.axd?fileID=1382 [18.02.09]

Rosillo-Calle, F (2006) Biomass energy – An overview. K. Heinloth (Red.) Energy Technologies Subvolume C: Renewable Energy. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, side 344-346.

Sandhaug, B., Borg Buss AS, pers. med., 2009.

SSB (2008). Færre biler vraket. [online] Kilde: Statistisk sentralbyrå. Tilgjengelig fra: http://www.ssb.no/vis/emner/10/12/20/bilreg/main.html [15.04.09]

Statistisk sentralbyrå (2009a) Søppel – temaside. Tabeller og figurer. Hushaldsavfall, 2007.[online] Kilde: Statistisk sentralbyrå, Tilgjengelig fra: http://www.ssb.no/emner/01/05/10/avfkomm/tab-2008-06-20-04.html [25.02.09]

Statistisk sentralbyrå (2009b) Søppel – temaside. Tabeller og figurer. Hushaldsavfall, 2007. [online] Kilde: Statistisk sentralbyrå, Tilgjengelig fra: http://www.ssb.no/emner/01/05/10/avfkomm/tab-2008-06-20-01.html [25.02.09]

Statistisk sentralbyrå (2009c) Søppel – temaside. Tabeller og figurer. Hushaldsavfall, 2007. [online] Kilde: Statistisk sentralbyrå, Tilgjengelig fra: http://www.ssb.no/emner/01/05/10/avfkomm/tab-2008-06-20-02.html [25.02.09]

Tchobanoglous, G., Burton, F., Metcalf&Eddy (1991) Wastewater Engineering: Treatment, Desposal, Reuse, 3rd ed., McGraw-Hill, New York.

Wellinger, A. (2007-2008) Anaerob digestion – An overview. IEA Bioenegy Task 37, Aadorf, Sveits.

Langerud, B., Størdal, S., Wiig, H., og Ørbeck, M. (2007), Bioenergi i Norge – potensialer, markeder og virkemidler. Østlandsforskning rapport 2007/17.

Østgård, K. (2005) Miljøbioteknologi Del 1: Basis. Kompendium. Institutt for bioteknologi, NTNU, Trondheim, s 214-227.

Østgård, K. (1995) Miljøbioteknologi Del 2: Biologisk vannrensing. Kompendium. Institutt for bioteknologi, NTNU, Trondheim, s 286-289.


31VEDLEGG VEDLEGG 1: FLYTSKJEMA FREDRIKSTAD BIOGASS

Eksperter i Team – Våren 2009 32 32 VEDLEGG 2: KRONIKKEN BIOGASS – NYMOTENS SKITENERGI JA! BIOGASS FUNGERER! Mange har etter hvert fått høre om bioenergi, men ikke alle vet hva det er. Og det er lett å være negativ til noe man ikke forstår. Bioenergi kan være bioetanol, biodiesel, biogass, og den slags. Kort fortalt, så er det energi som kommer fra forskjellige typer biologisk masse eller avfall. Alt fra mais til kumøkk.

Biogass er ikke noe kryptisk som bare produseres og brukes i store europeiske land. Det kan produseres og brukes her til lands også. Biogass er faktisk den eneste fornybare ressursen som vi kan lage både strøm, varme og drivstoff av.

Biogass kan lages fra så mangt. Kloakk, husdyrmøkk og fiskeslo. Men faktisk så kan din egen søppel også brukes.

Det dannes biogass ved at flere typer bakterier samarbeider. I naturens OL er det lov å stille med stafettlag på 5-mila. Noen deler opp store molekyler som karbohydrater, proteiner og fett, og lager forskjellige syrer av det. Andre forvandler dette videre til eddiksyre, hydrogen og CO2. På siste etappe gjøres dette om til metan, CO2 og vann. Vips, vi har fått biogass.

Råbiogass består av mest metan, litt CO2 og en liten andel hydrogensulfid. Før gassen kan brukes til noe som helst, må den renses for hydrogensulfid.

Hvis biogass skal brukes som drivstoff, må også CO2 fjernes. Det må også tilsettes et stoff som lukter slik at det er mulig å oppdage gasslekkasjer. Til slutt må gassen komprimeres til over 200 bars trykk før den er brukbar i en motor. Etter denne behandlingen har gassen et metaninnhold på ca 95 % og en kubikkmeter gass vil ha samme energiinnhold som 1,1 liter bensin.

Gassdrevne kjøretøy har store fordeler sammenlignet med vanlige kjøretøy; karbondioksidutslipp reduseres med mer enn 95 %, og utslipp av partikler og sot reduseres også drastisk. Kjøretøy som bruker naturgass kan også gå på biogass.

Metan kan brukes på flere konstruktive måter istedenfor å bare slippes ut slik det gjøres på mange søppelfyllinger i dag. Det er faktisk 20 ganger så forurensende som CO2 når det bare slippes ut i atmosfæren. Med andre ord en skikkelig miljøversting.

I Norge er det pr i dag ikke så god butikk å lage biogass. I andre europeiske land slipper de avgifter på biodrivstoff. Det er for så vidt ikke noe nytt siden vi får det her også. Men i tillegg får de parkere gratis, ingen veiavgift, redusert skatt og den slags.

I Tyskland får produsenten en godtgjørelse på 1,70 kr pr. kWh når biogassen brukes til å produsere strøm. Her hjemme er vi kanskje nede i en femtedel. Felles er at begge leverer strøm og er med på å bedre miljøet vårt.

Det er viktig å se på hva våre naboer har fått til. Tross alt er det ikke nødvendig å finne opp kruttet på nytt. Det som er den største kjeppen i hjulet i dag, er regelverket. Den tidligere


33svenske statsministeren Göran Persson ble spurt om hvordan svenskene hadde klart å bli så flinke på dette med biogass. Han svarte omtrent slik: ” Vi hørte på grasrota, og så la vi bare forholdene til rette”

Vi kan spørre oss hvorfor Norge har vært så utrolig treige med å komme på banen. Svenskene er langt foran oss og som vanlig irriterer vi nordmenn oss over det. Vel, svenskene har ikke olje.

Norge har til nå har ridd på oljeeventyret. Dette har gjort at en satsing på biogass ikke har vært nødvendig for oss. Vi har også mange flotte fosser og vassdrag som vi har lagt i rør for å få billig strøm. Det har heller ikke Sverige.

Men nå har det blitt ”in” å drive grønt og vi bør også begynne å legge til rette for grønne ordninger. Det er for sent den dagen det er slutt på olja.

I følge svensk forskning, kommer biogass best ut med hensyn på CO2 ekvivalenter. All bioenergi kommer positivt ut, men også blant disse vinner biogass overlegent.

Å bytte ut fossile drivstoff med biodrivstoff vil redusere utslipp av klimagasser, men det er ikke alle biodrivstoffer som er klimagassnøytrale fordi f. eks fossile brennstoff brukes i dyrkingsprosessen (for eksempel drivstoff til traktorer).

Problemet med å bruke biogass som drivstoff, er at i dag finnes det nesten ikke noe distribusjonsnettverk. Bensinstasjoner er det på nesten alle gatehjørner, men gassnettverk er det heller dårlig med.

Skjønt utviklingen må starte et sted. Det gjorde bensinstasjonene også. I Fredrikstad er det seks busser som går på biogass. Disse brukes til lokaltransport og det er ett påfyllingssted i byen pr dags dato. Det er flere som kan følge det gode eksempelet. Hjemmesykepleiere, taxier, i det hele tatt alle som bruker mye bil i jobbsammenheng, kan med fordel gå over på biogass.

Fredrikstad viser at det er fullt mulig å få dette opp og gå, så da er det bare for resten av Norge å slenge seg på.

Det største problemet for biogassprodusentene i dag, er økonomi og tilgang på råstoff. Økonomien bør politikerne kunne hjelpe til med gjennom godtgjørelser pr. kWh og økonomisk støtte i oppstartsfasen siden det er investeringskostnadene som er det største problemet. Tilgangen på råstoff kan hjelpes ved å velge sitt råstoff med omhu. I kyst- og landbrukskommuner vil fiskeslo og kumøkk være godt råstoff. I byene burde det være nok søppel og kloakk å ta av.

Teknisk sett er det ikke noe stort problem å produsere biogass. Teknologien finnes allerede og kunnskap om den kan vi hente fra Tyskland, Danmark og Sverige.

Oljen tar slutt en dag, så det gjenstår i grunn bare for politikerne å høre på grasrota og legge forholdene til rette.

ksperter i team Åren 2009 -...

Documents