Biogas

Biogasrötning är som kompostering fast utan syretillförsel.
Vid kompostering får man värme och CO² samt nedbrutet material.

Vid rötning får man biogas och ett nedbrutet material i form av rötrester. Men ingen värme.

Biogasproduktion är en fantastisk ”slasktratt” där man kan få ut energi både som el och som fordonsgas
samt gödsel  av avfall som man annars inte kan göra något mer av längre.

För att kunna ersätta fossil energi så behövs många olika system som integreras.

Här är biogas en viktig del.

En ko bildar 500 l Metan/dygn.

Fräkentorp har 60 kor plus ungdjur som står i startgroparna att börja leverera till biogasanläggningen.

På så vis kommer vi att kunna få både värme el och på sikt fordonsgas.

På gården finns redan biogasbilar och nu ser vi fram emot att skaffa en biogastraktor. 

Mer info om biogas:

Biogas – en framtida komponent i klimatomställningen inom jord- och skogsbrukBakgrundBiogas

Biogas bildas som en produkt vid biologisk nedbrytning av organiska föreningar under syrefria (anaeroba) förhållanden. Den innehåller vanligen 50-70% metan, 30-50 % koldioxid och ofta spår av svavelväte, vätgas och kvävgas. Metan är en liten organisk molekyl med den kemiska formeln CH₄ och som binder stora mängder energi i de fyra kolvätebindningarna. Den energin kan frigöras vid förbränning av gasen och utnyttjas för drift av förbränningsmotorer, eller för att producera värme.

Biogas kan brännas som den är, eller efter att ha renats med olika metoder. Om inkommande organiskt material innehåller höga halter svavel (t ex som sulfat), bör den renas från svavelväte. Detta på grund av att svavelväteförorenad biogas är ytterst korrosiv. Skall gasen lagras – och kanske transporteras – är det vanligt att även koldioxiden avskiljs. Detta kan ske med olika metoder, t ex tvättning av gasen i vatten- eller vatten/kemikaliescrubbers. Ofta komprimeras den renade gasen till höga tryck eller överförs i flytande form. Vid storskaliga processer går utvecklingen mot att distribuera och använda den renade biogasen i flytande form. Nyligen fick det svenska biogasbolaget Scandinavian Biogas en miljardorder på flytande biogas till den tyska transportindustrin.

Biogasprocessen

Figur 1. En schematisk beskrivning av biogasprocessen som bestående av fyra olika delsteg, hydrolys, acidogenes, acetogenes och metanogenes. Populärt har processen länge delats in i de två delstegen hydrolys och metanbildning.

Med hänvisning till Figur 1 kan konstateras att biogasprocessen består av ett stort antal sammanlänkade biologiska nedbrytningsprocesser. Till att börja med skickar anaeroba och fakultativt anaeroba bakterier (sådana som kan leva med och utan syre) ut extracellulära enzymer i vätskefasen som bryter ned olösliga stora molekyler (s k polymerer) till lösliga molekyler som kan tas upp genom bakteriernas cellväggar (kallas extracellulär hydrolys). Väl inne i cellerna fortsätter spjälkningen av lösliga mellanstora molekyler till än mindre molekyler (den s k acidogenesen, jfr Figur 1).  I ett tredje steg omvandlas de relativt små molekylerna till de tre byggstenarna acetat, koldioxid och vätgas. Slutligen sker metanbildningen i två parallella rutter, nämligen (i) omvandling av vätgas och koldioxid till metan och vatten och (ii) reduktion av acetat till metan och vatten. Processen är komplex och en viktig aspekt av att utnyttja biogasprocessen blir därför att skapa stabila betingelser för de samverkande mikroorganismerna. De viktigaste parametrarna som behöver hållas under uppsikt är (i) en syrefri miljö, (ii) en stabil temperatur, (iii) ett passande pH-värde i systemet (framför allt för metanbildningen) och (iv) frånvaron av andra ämnen som kan störa processen (t ex gifter eller höga halter av svavel).

För att skapa en fungerande biogasprocess, krävs en absolut syrefri miljö. Värt att observera är att inte bara fritt syre (löst syre i vatten) kan ställa till problem. Det kan räcka med att det finns bakteriellt tillgängligt syre i kemiska föreningar närvarande, t ex nitrat, klorat eller sulfat. Det hela är ytterst beroende av den s.k. redoxpotentialen i det inkommande materialet. De närvarande bakterierna och övriga mikroorganismer utnyttjar i första hand fritt syre, sedan syre i nitrat/nitrit, därefter syret i klorat och sedan det i sulfat. Som ett allra sista steg utnyttjas syret i acetat som reduceras till metan, när allt annat syre tagits till vara. Detta medför att det ofta är väl använda resurser att ha ett förbehandlingssteg där bakterier får reducera alla substanser med biokemiskt tillgängligt syre.

Biogas kan bildas vid många olika temperaturer från i närheten av 0 grader och upp till nära vattnets kokpunkt. Men skiljer mellan psykrofila anaeroba processer (0-20 grader C), mesofila processer (20-45 grader C) och termofila (över 45 grader C). Vanligtvis används temperaturen 35-40 grader C eller 50-60 grader C).

Biogasanläggningen på Fräkentorp

Biogasanläggningen på Fräkentorp utnyttjar en begagnad totalomblandad reaktor inköpt på auktion. Jästanken är en isolerad 300 m³ tank i kolstål försedd med en toppmonterad omrörare. I dagsläget 1 juli 2022 är den konkreta utformningen av systemet föremål för projektering och systemet planeras att vara i drift under hösten 2022. Det primära substratet för biogasproduktionen är gödsel från 60 ekologiska mjölkkor. Andra material som i framtiden kan komma att utnyttjas är livsmedelsindustriella avfall från närområdet. I ett första steg kommer systemet att tillföras ca 5 m³ gödsel med en torrsubstanshalt av ca x %.

Potentialen för biogas inom jord- och skogsbruk

Biogasen är en underskattad resurs i samhället så här långt. Den kommer med stor säkerhet att värderas högre i ett framtida mer ekologiskt orienterat samhälle som inte längre har tillgång till billiga fossila råvaror för energitillförsel. Följande är de viktigaste skälen till att – särskilt för jord- och skogsbruk – se positivt på biogasprocessens framtid.

• Den producerar ett energirikt bränsle och där kan vi ha fordon och maskiner som kan utnyttja den för att utföra arbete;
• Den är klimatneutral, vilket ännu ej fått utslag i prissättningen av biogas;
• Den passar extremt väl för att behandla en blandning av olika organiska avfall och ur desamma skapa en enhetlig produkt – biogas. I ett samhällsperspektiv och särskilt i ett jordbruks- och skogsbruksperspektiv är den bara utnyttjad till en bråkdel av sin framtida potential;
• Biogas är lagringsbar, även om kostnaden för detta hittills bidragit till en ogynnsam situation för biogasen i förhållande till t ex flytande fossila bränslen;
• Lagringsbarheten gör den lämplig som buffert- och kompletteringsenergi till solenergi och andra energikällor inom jord- och skogsbruk;
• Biogasprocessen hygieniserar olika organiska avfall i mycket hög grad och är därför viktig för att minska spridningen av olika sorters för människan potentiellt farliga mikroorganismer;
• Den kan fylla en viktig funktion i kretsloppet för näringsämnen i den framtid som behöver skapa väsentligt mycket högre cirkularitet i olika processer än idag.

Sammanfattningsvis kan sägas att biogasprocessen har potential att bli en viktig komponent i ett framtida klimateffektivt jord- och skogsbruk. I dagsläget är dess roll framför allt kopplad till en behandling av vissa livsmedels-, och jordbruksavfall (förutom rötning av slam vid reningsverk och behandling av vissa industriella avloppsvatten). I framtiden bör det vara intressant att bredda inriktningen av biogasprocessen inom de areella näringarna och utröna i vad mån biogasprocessen kan finna en bredare tillämpning för omvandling av organiskt material inom jord-och skogsbruk till såväl energi som prima växtnäring och liv.