Anaerobic digestion of pyrolysis products

Trass i trusselen frå global oppvarming aukar den globale etterspurnaden etter energi. Biogass er eit fleksibelt karbonnøytralt alternativ til fossil naturgass og kan brukast både til oppvarming, straumproduksjon og som drivstoff til transport - til og med som råstoff i kjemisk industri. Det finst fleire store biogassanlegg i Noreg og globalt, og dei har ein veletablert infrastruktur for distribusjon av gassen. Biogassproduksjonen gjev òg mange fordelar som handsamingsmetode for avlaupsslam og organisk avfall. Pyrolyse er ein annan måte å produsere energi frå avfall, og kan brukast på mange fleire avfallsfraksjoner. Pyrolyse er oppvarming av material til høge temperaturar (>300°C) i fråvær av oksygen. Prosessen skapar ei rekke energirike gassformige (pyrolysegass), flytande (kondensat) og faste (biokol) pyrolyseprodukt. Biokol har mange bruksområde og kan i nokre tilfelle fungere som eit "karbonlager," men pyrolysegass og kondensat er ofte svært komplekse og kan kreve dyre investeringar for å bruke til dømes til energiproduksjon. Forsking har vist at dei ulike pyrolysefraksjonane separat kan ha ein positiv verknad på produksjonen av biogass, avhengig av tilført mengd. Det er òg vist at pyrolysekondensat inneheld store mengder organiske miljøgifter. Pyrolyse og produksjon av biokol kan vere interessant for biogassanlegg som handsamar krevjande organiske avfallsfraksjonar. Dersom pyrolysegassen og kondensatet kan auke gassproduksjonen, kan eit biogassanlegg unngå investeringskostnader knytt til handsaming av desse, samtidig som dei aukar biogassproduksjonen. Likevel er det framleis noko risiko knytt til bruk av pyrolyseprodukt i biogassproduksjon, kva som skjer med dei organiske miljøgiftene er ukjent, og me treng meir forsking på toleransegrenser og prosesskrav. Hovudmålet med dette PhD-prosjektet er å studere samanhengen mellom pyrolyse og biogassproduksjon frå avløpsslam, for å undersøke konsekvensane av organiske miljøgifter i pyrolyse av avløpsslam og biogassproduksjon frå pyrolysekondensat.

Based on the project results, we now more about emissions from the Biogreen pyrolysis equipment, which can aid in applying for permits for users of pyrolysis equipment. The results provide a foundation of lifecycle assessments and can provide input for environmental policy. From the projects, we know more about biogas production from pyrolysis condensate and the consequences from the persistent organic pollutants present in the condensate.

Modern society produces various types of waste streams. With an increased focus on circular economy and responsible resource management in addition to stricter regulations regarding waste handling, the demand for sustainable waste handling solutions is increasing. Pyrolysis is the thermal decomposition of organic materials in the absence of oxygen. Waste streams that Scanship is exploring for pyrolysis is in particular sewage sludge and digestate, the remaining mass after biogas production (anaerobic digestion). The pyrolysis process eliminates the problem of micro-plastics and several other pollutants in digestate, by converting it into stable char (often called biochar depending on the feedstock) and synthesis gas (syngas). ). While traditional incineration converts all carbon in the digestate into CO2, pyrolysis can store up to 50% of the initial carbon in the char, causing a carbon sequestration effect if used in land applications. Additionally, the volume of the digestate can be reduced drastically, reducing the need for transport. Studies on syngas and the liquid condensate of the pyrolysis has shown that the addition of these to the biogas production process have the potential to increase the yield of methane in biogas (biomethanation), but more research is needed on this subject. To reduce carbon emissions, and even go to negative emissions, Scanship is aiming to provide customers a circular approach where pyrolysis can provide an increased biomethane production and at the same time reduce transport needs for digestate while offering a value-added product through biochar. Ideally, the link between pyrolysis and biogas production could be as simple as redirecting syngas directly into the biogas production tank, improving methane yields and optimizing energy production from the initial substrate. However, more research is needed to know whether this is a realistic option or if there are other possible solutions.