Det ferske doktorgradsprosjektet til høyskolelektor Wenche Hennie Bergland er basert på studier av biologiske prosesser for å lage fornybar metan ved anaerob nedbrytning av biomasse i husdyrgjødsel.
Tradisjonelle metoder for å framstille biogass er langsomme og lite effektive. Bergland har undersøkt prosesser som kan være opptil 50 ganger mer effektive enn tradisjonelle reaktorer for anaerob behandling av husdyrgjødsel.
Det betyr at de nye metodene kan gjøre det mulig med lønnsom biogassproduksjon på norske gårder.
- Ny teknologi: – Glem alt du har lært om biogassproduksjon
Utnytter energi
Ved å lage metan av biomasse er det mulig å utnytte energipotensialet i det organiske materialet som uansett vil bli brutt ned og bli til CO2.
– Metanen som produseres, slippes ikke ut, og må brukes – helst som drivstoff i transportsektoren. Den blir til CO2 når den forbrennes i en bilmotor, men det er en del av den naturlige karbonsyklusen og tilfører ikke ekstra CO2, forklarer Bergland.
Det er faktisk også mulig å redusere dagens utslipp av metan ved å sende husdyrgjødsel gjennom reaktoren før den spres på åkrene som fullgod gjødsel.
Metan er et naturlig produkt og oppstår når mikroorganismer – blant annet bakterier – bryter ned organisk avfall uten lufttilgang. Nedbrytningen tar tid, og biomassen må derfor være en viss tid i reaktoren der nedbrytningen skjer.
Reaktorer med kort oppholdstid for biomassen, men lang oppholdstid for mikroorganismene, i slamteppe, granuler eller biofilm, har ifølge Bergland eksistert en stund, men de har ikke vært brukt til dette formålet før.
- Biogass i Sverige: Søta bror vil kjøre på matavfall
Verdensrekord
Berglands metode innebærer en dramatisk framskyndelse av en naturlig prosess.
– Jeg har undersøkt «slamteppe»-reaktorer der føden, for eksempel husdyrgjødsel, kan ha lav oppholdstid.
– Dette er mulig fordi mikroorganismene er trygt plassert i slamteppet, og ikke blir vasket ut av reaktoren slik som i tradisjonelle omrørte reaktorer ved samme lave oppholdstid, forklarer hun.
Metoden hennes gjorde inntrykk også på opponentene under disputasen.
– Ifølge en av opponentene ved min disputas i desember i fjor satte jeg verdensrekord i innmating og omsetningshastighet i biogassreaktorer da jeg testet kapasitet og robusthet til slike reaktorsystemer, forteller den nybakte doktoranden.
- Denne har også sitt utspring fra Høgskolen i Sørøst-Norge: Dingsen som kan filtrere ut to mikrometer store partikler
Gårdsproduksjon
Hovedveileder under prosjektet, professor Rune Bakke ved Institutt for prosess-, energi og miljø ved Høgskolen i Sørøst-Norge, forklarer at slamteppe-reaktorer kalles en «fluidized bed»-prosess der den fluidiserte katalysatoren er biologisk og selvgenererende.
Den består av mikroorganismer som samarbeider om å utføre de mange trinnene i nedbrytning av biomasse til metan. Partikkelrik slurry av husdyrgjødsel ble brukt som føde.
På denne måten ble det mulig å presse produksjonen til et nivå som er ca. 50 ganger høyere enn det som er mulig i tradisjonelle omrørte reaktorer med grisemøkk som føde.
– Disse resultatene viser at anaerobe reaktorer er stabile over et bredere spekter av driftsforhold enn man tidligere hadde trodd. Derfor er de også godtatt for publisering i et svært prestisjefylt vitenskapelig tidsskrift, heter det blant annet også i opponentens kommentar.
Forskningen har vist at prinsippet er robust og stabilt nok til å kunne brukes i reaktorer som kan plasseres ut på gårder for å gi kostnadseffektiv metanproduksjon.
Bruk av slamteppe-reaktorer på husdyrgjødsel krever et lavt volum på reaktoren: 10 kubikkmeter anbefales for typiske norske gårder.
- Interessert i forskning? Da er kanskje dette noe for deg: Cern ber norske ingeniører søke jobb
Bredt samarbeid
Lokale aktører med støtte fra Innovasjon Norge er nå i gang med oppstart av en slik reaktor på en gård for griseproduksjon i Porsgrunn, for å teste den i ulike driftssituasjoner på gården.
Flere slike prosjekter skal være under utvikling, og intensjonen er at serieproduserte anlegg skal gi lave investeringer og god lønnsomhet.
Prosjektet har mottatt forskningsstøtte fra Statens landbruksforvaltning, Innovasjon Norge, Forskningsrådet, Oslofjordfondet, Bondelaget, Telemark fylke og et EU-program.
Professor Rune Bakke, som har ledet prosjektet, forteller at de samarbeider både med bønder, teknologiselskaper, Nïbio, Østfoldforskning, NMBU, NTNU og UiA i tillegg til partnere i utlandet.
– Det er bruk for flere tusen biogassanlegg på gårdsbruk i Norge for å oppfylle målet i Stortingets klimaforlik om at 30 prosent av norsk husdyrgjødsel skal brukes i biogassproduksjon, forteller han.
Husdyrgjødsel utgjør nesten halvparten av det identifiserte råstoffpotensialet for biogassproduksjon.
- Undervurdert energikilde: – Stort kraftpotensial i kloakken
