Biogas from organic residues and livestock manure as a vehicle fuel Biogass fra organisk avfall og husdyrgjødsel som drivstoff

Oppstarten av Oslo EGE viste store endringer i det mikrobielle samfunnet. Et klart skifte var at metanproduksjonen ble overtatt av Methanosaeta etter å innledningsvis ha vært dominert av Methanosarcina. Totalt ble 170 gigabaser av DNA sekvensert og 361 genomer ble delvis rekonstruert, hvorav 70 var over 95 % komplette. I tillegg har vi utført metaproteomikk og identifisert 9000 proteiner, som er veldig mye, og som vil gjøre det mulig å rekonstruere de viktigste metabolske sporene i biogassreaktoren. Arbeidet sammenfattes nå i en artikkel. Generelt har mikrobiologidelen av BiogasFuel utviklet seg mye i prosjektets periode, og vi har nå et miljø på Ås som er meget sterke i internasjonal sammenheng når det gjelder analyse av mikrobielle samfunn. Oslo kommune ønsker å bruke andre avfallsfraksjoner for biogassproduksjon, og BiogasFuel har bidratt til å teste biogasspotensialet i lignocellulose-fraksjoner som kompost, bark, flis, rivningsvirke og papp. Det meste av dette materialet måtte dampeksploderes for å få et rimelig biogassutbytte. En utfordring er at mange av disse avfallsstrømmene stammer fra bartrær som er tungt nedbrytbart. Her trengs det mer optimalisering av forbehandlingen, og arbeidet vil fortsette i et annet prosjekt. For undersøkelse av hvordan bruk av bioresten påvirker jordkvaliteten over tid, er målinger av organisk karbon, kationbyttekapasitet, vannholdingsevne og struktur utført i feltforsøk, både ved oppstart og prosjektavslutning. Feltforsøkene er utført på Ås (leirholdig jord), Apelsvoll (morene), og på Romerike (silt og leire). Tre år er kort tid i forhold til å kunne se endringer og resultatene viser kun svake effekter på jordegenskaper og de varierer noe avhengig av jordart. Tilførsel av biorest gir generelt en svak kalkingseffekt, dvs. økning i pH. Tilførsel av biorest resulterte i en svak økning i jordas totale innhold av karbon på Ås og Romerike, mens jorda på Apelsvoll viste ingen endring. Målinger i feltet på Ås viser at tilførsel av biorest gir økt respirasjon som betyr økt biologisk aktivitet i jorda. En økning i jordas evne til å binde næringsstoffer (CEC) var forventet ved tilførsel av biorest, men ingen økning ble målt. I siltjorda på Romerike gav tilførsel av biorest en økning i porestørrelsen som inneholder nyttbart vann for plantene. For mer detaljerte undersøkelser knyttet til utvasking av næringsstoffer/skadestoffer og biologisk aktivitet ble feltforsøkene supplert med forsøk i veksthus, samt utvaskings- og inkubasjonsforsøk i laboratoriet. I bioresten er det ofte en ubalanse i forholdet mellom nitrogen, fosfor og kalium i forhold til plantenes behov. Ubalansen så imidlertid ikke ut til å gi dårligere plantevekst eller uønsket næringsutvasking. Innholdet av potensielt uønskede stoffer i bioresten og hva som skjer med disse i et jord/plantesystem undersøkes nå i et PhD-studium. Det er opprettet god dialog med biogassprodusentene slik at eventuelle tiltak kan settes i gang.

The transport sector is responsible for about one third of the total emissions of greenhouse gases (GHG) in Norway. Thus one way of reducing the GHG emissions would be to substitute fossil fuels in the transport sector. One possible fossil fuel substitut e is biogas which already is used in buses in Norway. Biogas is produced during microbial anaerobic degradation of organic substrates. However, nationwide implementation of biogas production is hampered by several challenges. Some of these challenges are addressed in this project, the overall goal being to maximize biogas yields to improve the role of biogas as a vehicle fuel. We will focus on (1) increased process understanding and control by detailed characterization of the microbial community in biogas reactors, (2) studying the startup and stable operation of two new commercial biogas plants, one mesophilic and one thermophilic, in regard to performance and microbiology, (3) optimizing biogas production from blends of food residues and livestock manu re, (4) studying unconventional substrates for biogas production which have the potential to realize the utilization of biogas as a fuel at large scale, and (5) utilization of the digestate as a soil amendment in agriculture. The project will be carried o ut at Ås campus where a new dedicated biogas laboratory will used for biogas production in laboratory scale reactors. Biogas microbial communities will be analyzed by state-of-the art high throughput sequencing tools. The project is lead by the Norwegian University of Life Sciences (NMBU) and is conducted in close collaboration with Bioforsk, Cambi, Norges Bondelag, Oslo EGE, FREVAR and Avfall Norge. Oslo EGE and FREVAR are owners of two new biogas plants that will supply buses with biogas, and their part icipation yields a valuable link from research to application in this project.