Forbehandling af halm til biogas

Projektet har udviklet, projekteret, bygget og demonstreret et anlæg til industriel udnyttelse af halm til biogasformål! Teknikken er i baseret på C. F. Nielsen A/S mekaniske brikette-pressere, og tilpasset det nye formål, at forbehandle og indføde halm i en biogasreaktor med en og samme teknik.

Et antal laboratoriemålinger af metanpotentialet som funktion af forskellige variationer over forbehandlingen viste, at der i praksis kan opnås et biogasudbytte på 400 m³ per tons halm (svarende til 300 m³ metan per tons vs). Den største effekt af den nye indfødnings- og forbehandlings teknik blev opnået med imprægnering af halmen med 1 % eddikesyre. Der fandtes tillige en signifikant effekt af inkubationstemperaturen efter kompression og under hydrolysen, og måske overraskende viste det sig, at 90^oC inkubationer medførte bedre effekter end højre temperaturer (140^oC).

Det maksimale gasudbytte blev på 360 l metan per kg vs (volatile solids). Dette svarer til ca. 290 l metan per kg halm (85 % tørstof, 95 % vs) eller 450 l biogas per kg halm (ved 65 % metan).

Teknikken blev demonstreret på Forskningscenter Foulums biogasanlæg ved Tjele.

Den samlede energibalance er meget positiv, og der er også tale om en positiv økonomi selv ved moderate afregningspriser for biogas.

Teknikken er perspektiveret i forhold til en generel udvidelse af dansk biogasproduktion. Der er udarbejdet en visionsplan og foreslået en dansk satsning på området, herunder en integration mellem el- og gasnettet via en Poul la Cour kobling med biogasanlæg. En sådan kobling medfører, at der anvendes overskuds-el fra især vindmøller til produktion af brint, som bringes til at reagere med biogassens CO₂ under dannelse af metan.

Det er herunder beregnet, at der kan producers bionaturgas af samme størrelsesorden som det nuværende naturgasforbrug eller mere, alt efter hvor meget CO₂, der omdannes til metan.

Projektet har demonstreret, at halm omkostningseffektivt og med stort gasudbytte kan udnyttes til produktion af biogas på typiske biogasanlæg og biogasfællesanlæg. Kombinationen af halm og husdyrgødning og den hermed større gasproduktion og bedre driftsøkonomi skaber derfor i det hele taget et mere solidt og et mere bæredygtigt grundlag for biogasanlæg. Husdyrgødning og halm er begge affaldsstrømme, der produceres årligt i store mængder i det åbne jordbrugslandskab, og derfor er tilgængeligt for biogasproduktion. Halm til biogas konkurrerer ikke med jordbrugsarealer til fødevare eller foderproduktion, men gør eksisterende biogasanlæg mere effektive og rentable.

Halm kan meget vel anvendes til andre formål end biogas, men projektet peger nu på en ny mulighed for storskala anvendelse af halm til biogasformål.

Typiske niveauer for anvendelse af halm til biogas er fra 10.000 tons årligt og opefter. Et biogasanlæg, der afgasser f.eks. 100.000 tons flydende husdyrgødning og 10.000 tons halm vil således producere i alt ca. 6.5 mio. m³ biogas, heraf ca. 2.5 mio. m³ fra gyllen og 4 mio. m³ fra halmen.

Et enkelt halm-biogasanlæg vil således reducere CO₂ udledningen med ca. 10.000 tons CO₂ i kraft af energisubstitutionen samt en tilsvarende mænge pga. sideeffekter i form af reduceret udledning af drivhusgasserne metan og lattergas fra lagre husdyrgødning, reduceret handelsgødningsforbrug mv.

I videste perspektiv, hvor al husdyrgødning og stort set al halm her i landet inklusive en vis mængde energiafgrøder anvendes til biogasformål, da vil der kunne produceres biogas af en størrelsesorden, der svarer til det nuværende årlige naturgasforbrug.

For så vidt Energiforhandlinger 2011 udmøntes i en konkret aftale i 2012, hvilket er forventningen, da vil der ske en udbygning af dansk biogas med 10-15 større anlæg indenfor en 5-årig horisont. Vi forventer, at 10 af disse anlæg vil benytte den nye teknik og i gennemsnit afgasse 25.000 tons halm. Dette svarer således til en samlet CO₂ reduktion af størrelsesordenen 500.000 tons årligt.

Der peges dog på et større perspektiv, idet el-nettet og naturgasnettet kan integreres via en såkaldt Poul la Cour kobling. Biogassens CO₂ kan opgraderes til metan via reaktion med brint, som kan produceres via anvendelse af overskuds-el fra f.eks. vindmøller til elektrolyse af vand. Vindmølle el, og for den sags skyld også solcelle el, kan således lagres i naturgasnettet som metan, og herfra bringes i anvendelse til ethvert formål, det være sig til kraft-varme eller transportformål.

På længere sigt vurderes det, at biogas/naturgas og Poul la Cour koblingen mellem vind/sol og naturgassystemet kan udgøre rygraden i dansk energiforsyning. Danmark kan helt enkelt blive 100 % selvforsynende med vedvarende energi baseret på denne model.

Det foreslås derfor, at Regeringen arbejder videre med udvikling af en industriel biogasvision og gerne med elementer fra nærværende notat.

Det foreslås endvidere, at Regeringen hædrer Paul la Cours arbejde og visioner og medvirker til etablering af nye (forsøgs) systemer til lagring og anvendelse af vind-el via naturgas.

Der er gennemført en første demonstration af teknologien på Århus Universitets biogasanlæg ved Foulum samt en første markedsføring overfor et antal kunder.

Udover slutrapport mv. til EUDP er der endvidere produceret en videnskabelig artikel in manus, som udkommer i løber af 2012.

I 2012 vil resultater og markedsføringsmateriale blive offentliggjort på C. F. Nielsen A/S og BioFuelTechnology ApS hjemmesider.