Biogass fra fiskeslam potensial og utnyttelse i en
Biogass fra fiskeslam – potensial og utnyttelse i en sirkulær bioøkonomi Joshua Fenton Cabell Forsker i avdeling Bioressurser og kretsløpsteknologi Scandinavian Biogas Conference Fredrikstad, Norge 25 th April, 2018
1. JULI 2015:
NIBIO er eid av Landbruks- og matdepartementet som et forvaltningsorgan med særskilte fullmakter og eget styre. NIBIOs hovedområder er: Mat- og planteproduksjon, miljø og klima, kart og arealbruk, genressurser, skog, foretaks-, nærings- og samfunnsøkonomi Et av Norges største forskningsinstitutt Om lag 680 ansatte Omsetning om lag 750 millioner Forskningsstasjoner og nettverk i alle landets regioner • Omfattende internasjonalt samarbeid • • TILSTEDE I OG FOR HELE LANDET
LINEAR VS SIRKULÆR BIOØKONOMI Linear Bioøkonomi Sirkulær Bioøkonomi
FISKEGJØDSEL + HUSDYRGJØDSEL = SANT Fra: Raadal et al, 2008, Potensialstudie for biogass i Norge Østfoldforskning
HVA ER FISKEGJØDSEL? Foto: Erling Wåge Foto: AKVA group Foto: Anette Tjomsland
HVOR MYE FISKEGJØDSEL ER DET I NORGE? – 332 millioner laksesmolt i 20151 – 1 380 841 tonn laks og ørret i 20151 – Postsmolt ikke betydelig enda men kommer etter hvert (mengde slam tar i utgangspunkt tilsvarende antall som settefisk) – Utslipp av slam fra matfisk tilsvarer ca 13, 8 millioner mennesker 2 – Ønske om femdobling av produksjonen innen 2050 Tonn tørrstoff fiskegjødsel 250000 224000 207000 200000 150000 114400 100000 50000 17000 0 Settefisk 1: Fra Fiskeridirektoratet, Braaten et al (2010) og Rosten et al (2013), Svein Martinsen (pers. komm. ). 2: http: //www. miljostatus. no/tema/hav-og-kyst/overgjodsling/utslipp-av-naringssalter-fra-fiskeoppdrett/ (Postsmolt) Matfisk Total (Settefisk + Matfisk)
FISKESLAM SOM RESSURS FOR BIOENERGI OG PLANTEVEKST (SLAM BEP), AVSLUTTET 2016 + Smøla klekkeri & settefisk, Global Enviro ++ – Hovedmål var å utvikle kostnadseffektive metoder for å gjenvinne energi og næringsstoffer i slam fra landbaserte settefiskanlegg til produksjon av energi (biogass) og jordbruksvekster. – Arbeidspakker: kartlegging og analyse av slam; metoder for filtrering/tørking; transport og logistikk; biogassprosess og gjødseleffekt.
SUBSTRATGRUNNLAGET TIL SLAM BEP Fra: Gebauer et al. , 2016, Biogassproduksjon fra settefiskslam i sentraliserte og desentraliserte biogassanlegg
Reaktor 3 Reaktor 4 40 vol% fiskeslam i reaktoren 15 30 10 20 5 10 0 0 80 70 60 50 40 • 3 x økning på gass- og metanproduksjonen ved overgang fra gjødsel til fiskeslam • Spesifikk metanproduksjon øker fra 0, 131 l/g VS til 0, 457 l/g VS • VFA forblir på samme nivå ved overgang fra gjødsel til fiskeslam 4000 VFA, mg/l vol% fiskeslam i reaktoren 20 vol% metan Gassproduksjoion, l per døgn, STP RESULTATER: DRIFT MED GJØDSEL OG FISKESLAM 3000 • Etter 28 døgns drift med fiskeslam øker VFA ved 20 vol% fiskeslam i reaktoren 2000 1000 0 50 100 150 200 Driftsdøgn 250 300
DRIFT MED GJØDSEL OG BLANDING MED 20 VOL% FISKESLAM Reaktor 1 vol% metan Gassproduksjon, l/døgn, STP 10 Reaktor 2 30 vol% fiskeslam i reaktoren 25 8 20 6 15 4 10 2 5 0 80 0 60 40 20 • Gass- og metanproduksjonen mer enn dobler ved overgang fra gjødsel til blanding med 20 vol% fiskeslam • Spesifikk metanproduksjon øker fra 0, 131 l/g VS til 0, 304 l/g VS • VFA forblir på samme nivå ved overgang fra gjødsel til blanding med 20% fiskeslam 0 4000 VFA, mg/l vol% fiskeslami reaktoren 12 3000 2000 • VFA forblir lav i hele driftsperioden med blanding 1000 0 50 100 150 200 Driftsdøgn 250 300
RESULTATER FRA DE ANDRE ARBEIDSPAKKENE Aas et al, 2016 Brod et al, 2016 Ytrestøyl et al, 2016 Oppen og Otterhals, 2016
0 /8 Se k fis at 1 303 M S HG sk at fi k/ fis t+ sm ol st Po k+ at M t+ ol 2 000 fis tte 5 x Se M S t 370 sm t+ t/ HG sm ol st sm ol ol sm st Po k+ fis tte fis st fis k+ Po S 65 tte Se k+ Po fis 48 Se 0 /8 HG k/ 1 000 tte 4 000 fis 400, 0 Se 5 000 tte 500, 0 Se 51, 5 fis k 181, 3 tte 6 000 /8 0 300, 0 Se 600, 0 GWh 664, 5 20 k fis at 132, 9 t+ M S HG k fis at k/ fis at sm ol st k+ Po M t+ ol S 200, 0 fis tte 5 x Se M t/ HG 37, 7 sm t+ ol sm st Po k+ fis tte fis t 700, 0 20 Se sm ol st Metangasspotensiale 20 0 /8 tte fis k+ Po S HG 6, 7 Se tte Se k+ Po fis tte fis k/ fis k 4, 9 20 0 /8 tte Se tte - 20 /8 0 Se 100, 0 Se 20 Nm 3 Metan (i millioner) HVA BETYR RESULTATENE FOR NORGE? Energipotensiale 7 000 6 515 3 000 1 780 506
FISKEENSILASJE – LIKE AKTUELT SOM FISKEGJØDSEL? DEL I – Om lag 50 millioner laks dør hvert år – Sykdomsinfisert – Parasittangrepet – Sår / skader • Kategori 1 og 2 kan ikke brukes som dyrefòr – • biogassbehandling mulig håndtering Illustrasjonsfoto: Colourbox – Høyt innhold protein og fett – akkumulering av nitrogen og fettsyrer – Lav p. H – inaktivering av methanogene enzymer – Sambehandling med bufrende og karbonstabiliserende fraksjon Fra: Solli et al, 2014, Effects of a gradually increased load of fish waste silage in co-digestion with cow manure on methane production.
FISKEENSILASJE – LIKE AKTUELT SOM FISKEGJØDSEL? DEL II
BIOGASS HANDLER IKKE BARE OM GASS… Resirkulering av næringsstoffer Foto: Stian Sørensen 8 -9000 tonn fosfor/år i fiskegjødsel 1 Foto: Trond Knapp Haraldsen 1 Hamilton, H. A. , Brod, E. , Hanserud, O. S. , Gracey, E. O. , Vestrum, M. I. , Bøen, A. , Brattebø, H. (2016). Investigating Cross-Sectoral Synergies through Integrated Aquaculture, Fisheries, and Agriculture Phosphorus Assessments: A Case Study of Norway. Journal of Industrial Ecology, 20(4), 867– 881. https: //doi. org/10. 1111/jiec. 12324
HVA MÅ TIL FOR AT FISKEGJØDSEL BLIR EN DEL AV DEN SIRKULÆRE BIOØKONOMIEN?
UTFORDRINGER OG MULIGHETER – – – – – Oppsamling og behandling av fiskeslam (filtrering, avvanning, tørking, slam fra havet). Logistikk på substrat, gass og biorest (lagring, transport, foredling). Spredeareal for bioresten – finnes det nok i nærområde eller må bioresten kjøres langt unna? Prosess og reaktorteknologi – optimale blandinger med andre substrat og/eller optimalisere prosesser. Hva er den optimale størrelsen på anlegget? Gassrensing og komprimering på mindre skala, for eksempel gårdsnivå. Næringsstoffer – hvordan tar vi best vare på nitrogen og fosfor? Adsorpsjon, struvite, pyrolyse osv. Marint slam (postsmolt og matfisk) – system for oppsamling fra merder og fjerning av salt. Kartlegging av uønskede stoffer (tungmetaller, medisinrester, patogener) og metoder for fjerning. Ønske om å redusere fôrspill – fører til mindre energi- og næringsinnhold i slammet – hva da? Nye og innovative samspill mellom blå og grønne sektorer – mikro- og makroalger, fiskefôr, veksthusproduksjon, gjødselprodukter.
KOMPETANSE OG FASILITETER TIL BIORESSURSER & KRETSLØPSTEKNOLOGI – Råstoff til biogass – forbehandling og potensialstudier – Forbehandling av råstoff – Prosess-studier, prosessoptimalisering og teknologiutvikling av biogassbehandling og kompostering – Metoder/produktutvikling for best mulig utnyttelse av næringssalter og stabilt organisk materiale til gjødsel og jordforbedring – Vurdering av klimaeffekter, miljøeffekter og hygiene ved behandling av organisk avfall – Mikroalger – vekst, optimalisering, produksjon av hydrogen, biodrivstoff og verdifulle organiske spesialprodukter Foto: Morten Günther Foto: Ove Bergersen
TAKK FOR MEG! Joshua Cabell Bioressurser og kretsløpsteknologi Joshua. cabell@nibio. no http: //www. nibio. no/tema/bioressurser-og-kretslpsteknologi
- Slides: 20