2019:11/Termofil eller mesofil rötning av matavfall – Vad är bäst?

I Sverige slängs stora mängder matavfall och år 2016 uppstod 949 000 ton matavfall i konsumtionsledet. Den största andelen matavfall (82 %) uppstår i hushållen (SMED 2017). Mängden separat insamlat matavfall ökar för varje år i takt med att fler kommuner inför system för källsortering av matavfall. För att behandla detta avfall är rötning till biogas ett bra alternativ. Genom rötning kan, till skillnad från kompostering, energin i matavfallet tas till vara i form av biogas, som sedan kan användas till produktion av el, värme och fordonsbränsle. Dessutom kan den näringsrika restprodukten användas som biogödsel. Rötningsprocessen kan drivas på olika sätt och det finns olika faktorer att beakta för att få en effektiv process. En parameter av betydelse i detta sammanhang är processens temperatur. Processen kan drivas vid antingen mesofil (ca 37-42 °C) eller termofil temperatur (ca 50-55 °C) och båda dessa alternativ har sina för- och nackdelar. Den lägre temperaturen medger vanligtvis en mer stabil rötningsprocess medan den högre temperaturen har potentialen att ge ett högre biogasutbyte. Den högre temperaturen kräver mer värmeenergi men fungerar då också som en intern hygieniseringsmetod. För att göra ett klokt val av drifttemperatur är det viktigt att beakta både för- och nackdelarna med mesofil respektive termofil temperatur och också ta hänsyn till det aktuella substratets sammansättning. Substrat med hög kvävehalt, som t ex olika typer av mat– och livsmedelsavfall, innebär en högre risk för processinstabilitet vid en termofil jämfört med mesofil drifttemperatur. Nedbrytning av kväverika proteiner resulterar i bildning av ammonium. Ammonium står i jämvikt med ammoniak, som är toxisk för de metanbildande mikroorganismerna, och denna jämvikt förskjuts mot mer ammoniak med ökande temperatur och pH. Målet med denna studie var att undersöka processtemperaturens betydelse specifikt för rötning av matavfall. Studien gjordes i samverkan med två biogasanläggningar i Sverige; Uppsala Vatten AB och Jönköping Energi AB. Vid tillfället för studien drevs anläggningen i Uppsala vid termofil temperatur och i Jönköping användes mesofil temperatur. Båda anläggningarna var intresserade av att få insikt av effekter vid förändrad temperatur, d v s en sänkning av temperaturen vid Uppsala biogasanläggning och en höjning av temperaturen vid Jönköpings biogasanläggning. Anledningen till intresset för en förändrad processtemperatur var att minska risken för instabilitet kopplad höga ammoniakhalter för Uppsala biogasanläggning och att utvärdera möjligheten att använda processintern hygienisering för Jönköping biogasanläggning. För att undersöka betydelsen av processtemperaturen i respektive anläggning startades biogasreaktorer i laboratorieskala som efterliknade driften vid fullskaleanläggningarna och som sedan utsattes för förändrad drifttemperatur.

Resultaten visar att matavfall går bra att röta både vid mesofil och termofil temperatur, även vid höga ammoniakhalter, om driften och övervakningen är optimerad. Här är sannolikt spårämnen och järn en viktig parameter för stabil drift. Vidare visar studien att ett temperaturskifte under pågående drift kan ske utan större störningar i gasproduktion eller processtabilitet, oavsett om temperaturen går från termofil till mesofil eller vice versa. Temperatursänkningen i Uppsalaprocessen medförde vidare en sänkning av ammoniakhalten från 739-941 till 65-90 mg/L, vilket indikerar mindre risk för instabilitet. Men trots detta erhölls en något lägre metanproduktion vid den lägre temperaturen, troligen på grund av en minskad nedbrytningshastighet. Detta ledde i förlängningen till minskad belastningstolerans jämfört med den ursprungliga drifttemperaturen, det vill säga den termofila processen kunde belastas med substrat till en högre nivå jämfört med den mesofila processen. Anledningen till den sänkta hastigheten efter temperatursänkningen var troligen att termofila organismer ”hängde kvar” i processen och inte tvättades ut under perioden för försöket. Dessa organismer har sin maximala aktivitet vid den termofila temperaturen och var därför inte lika aktiva när temperaturen sänktes. Drift vid mesofil temperatur under en längre period innan belastningsökningen kan eventuellt ha lett till en bättre anpassning av processens mikrobiologi och därmed en stresståligare process. Alternativt hade en inympning av mesofila organismer i samband med temperatursänkningen möjliggjort en bättre eller snabbare anpassning. Temperaturhöjningen i Jönköpingsprocessen påverkade metanproduktionen positivt, trots ökande ammoniakhalt, och nedbrytningsförmåga och belastningstolerans förblev oförändrade jämfört med den ursprungliga drifttemperaturen. Här syntes också en tydlig anpassning i biologin med en snabb anrikning av termofila organismer. Temperatur är en stark påverkansparameter och en höjning av temperatur slår snabbt ut mesofila organismer. Denna process kan alltså sägas vara mer anpassad till sin nya temperatur än Uppsalaprocessen. Värt att notera är också att de ursprungliga processerna, såväl som den ”nya” termofila Jönköpingsprocessen, kunde pressas upp till en organisk belastning som motsvarade mer än det dubbla jämfört med dåvarande belastning vid dessa anläggningar. Vid denna belastning var metanproduktionen fördubblad jämfört med den ursprungliga nivån i fullskaleanläggningarna. Ökningen ledde till en halvering av uppehållstiden, som då var runt ca 14-17 dagar, men detta hade ingen synlig inverkan på mikrobiologin.

Du måste vara medlem för att kunna ladda ner presentationer. Om du inte är medlem kan du beställa presentationer under fliken "Beställ".

• 2019 11 Termofil Eller Mesofil Roetning.pptx

  5,1MB