Tilbake til søkeresultatene

ENERGIX-Stort program energi

Fjerning av sandsedimenter fra biogassreaktorer i drift

Alternativ tittel: Removal of sand in operating biogas reactors

Tildelt: kr 7,0 mill.

Prosjektnummer:

321297

Prosjektperiode:

2021 - 2023

Midlene er mottatt fra:

Produksjon av biogass gir store miljøgevinster gjennom reduserte utslipp og ved gjenbruk av energi i organisk avfall. Norske kommunale- og interkommunale biogassanlegg behandler i dag en økende mengde organisk avfall, både fra husholdninger og industrien. De vanligste kildene til organisk avfall er matavfall, kloakk, fiskeavfall og husdyrgjødsel. Operatører av biogassanlegg erfarer ulike driftsutfordringer knyttet til sandpartikler i organisk avfall. Sand sliter ut og tetter eller ødelegger prosessutstyr som pumper, ventiler og varmevekslere. I tillegg samler sand seg i selve biogassreaktorene, hvor den over tid bygger seg opp og reduserer behandlingskapasitet og gassproduksjon. Med jevne mellomrom må biogasstankene stenges ned og tømmes for sand for å gjenopprette kapasitet og produksjon. Dette er både ressurskrevende og tidkrevende. I noen anlegg, hvor behandlingskapasiteten til anlegget skal opprettholdes under sandfjerning, må det bygges reserveraktorer som koster flere titalls millioner. Sand i organisk avfall fører generelt til økte driftskostnader og reduserte driftsinntekter i biogassanlegg. Prosjektmålet har vært å utvikle en mobil sandfjerningsenhet som kan anvendes på biogassreaktorer uten å redusere kapasitet og biogassproduksjon i anlegget. Sandfjerningsløsningen vil kunne anvendes på reaktorer i drift, og sanden skal hentes ut og behandles via det mobile anlegget. Overordnet vil dette øke utnyttelsen av energi i organisk avfall, samt gjenbruken av slamprodukter i landbruket. Videre vil den nye løsningen gi både lavere investeringskostnader og lavere drift- og vedlikeholdskostnader i biogassanlegg. Prosjektet vil føre til økt gassproduksjon og lønnsomhet i biogassanlegg, og det vil bidra til lavere totale miljøutslipp fra organisk avfall i samfunnet. I første del av prosjektet ble reaktorsystemer og driftsstrukturer i typiske biogassanlegg kartlagt. Det opprinnelige prosjektmålet ble i denne prosessen forankret i en bedre forståelse av reaktortyper, systemdesign, driftskriterier og risikoaspekter. Kostnader ved dagens løsninger for sandfjerning fra biogassreaktorer ble også kartlagt. Gjennom dette arbeidet ble det bekreftet at den teknologiske løsningen som er utviklet i prosjektet, vil kunne gi store økonomiske og driftsmessige gevinster i biogassanlegg. I henhold til de teknologiske målene for prosjektet er to tekniske løsninger som muliggjør kontrollert sanduttak fra biogassreaktor i drift, utviklet og patentert. I prosjektets mellomfase ble flere prototyper av disse løsningene designet, bygget og testet i laboratoriet. Testene ble utført både på rene sandfraksjoner og på reelle sandsedimenter hentet ut fra Norske biogassreaktorer. I siste del av prosjektet ble det utviklet, designet og bygget et komplett og fullskala demonstrasjonsanlegg for tilkobling og fjerning av sand fra en reaktor i drift. Teknologiene som allerede var utviklet og testet i de første fasene av prosjektet, utgjorde de sentrale delene av anlegget. Demonstrasjonsanlegget ble ferdigstilt ved årsskiftet 2022/2023, og både innkjøringen og de første testene ble gjennomført i lokalene til Sandcatch på Bryne. Etter innkjøringsfasen ble demonstrasjonsanlegget transportert på lastebil til biogassanlegget til HRA på Jevnaker (Hadeland og Ringerike Avfallsselskap). Reaktoren som demonstrasjonsanlegget ble koplet til under testen, var på 1500 kubikkmeter og i full drift i hele testperioden. Demonstrasjonstesten ble gjennomført i løpet av vintermånedene februar og mars. Periodevis streng kulde skapte til dels krevende arbeidsforhold utendørs, både for personell og utstyr. Underveis i testingen oppstod det også tekniske utfordringer knyttet til pumper og diverse andre komponenter i anlegget. Utfordringene ble løst fortløpende, enten via tekniske modifikasjoner eller ved bytting til nye komponenter. Overordnet viste demonstrasjonstesten at det nye konseptet for sandfjerning fra biogassreaktorer i drift, fungerte som tiltenkt. Testen verifiserte både de individuelle teknologiske løsningene i anlegget og vekselvirkningen mellom disse. Under testen ble ikke bare sand, men også plastfraksjoner hentet ut fra sedimentene i den aktuelle reaktoren. Hovedresultatet fra demonstrasjonstesten er dermed at det nye konseptet for sandfjerning er validert. Arbeidet på HRA viste imidlertid også at det bør være mulig å effektivisere opp- og nedkoblingen av det mobile anlegget. Selve transporten av anlegget og de tilhørende delene, bør også kunne forenkles. Demonstrasjonstesten ga i tillegg informasjon om hvordan fremtidige, mobile sandfjerningsanlegg kan optimaliseres for å gi økt kapasitet og forbedret kontroll på sanduttaket. Basert på resultatene fra testen på HRA, blir nå demonstrasjonsanlegget oppgradert og klargjort for en ny test. De norske biogassanleggene som har deltatt i utviklingsprosjektet ser frem til at den nye løsningen for sandfjerning blir kommersielt tilgjengelig.

Prosjektet har ledet til utviklingen av et helt nytt konsept, og til byggingen av et demonstrasjonsanlegg, for sandfjerning fra biogassreaktorer i drift. Demonstrasjonstesten verifiserte de teknologiske løsningene i anlegget, og bekreftet at det nye konseptet fungerer hovedsakelig som tiltenkt. Produksjon av biogass gir store miljøgevinster gjennom reduserte utslipp og ved gjenbruk av energi i organisk avfall. Norske kommunale- og interkommunale biogassanlegg behandler i dag en økende mengde organisk avfall, både fra husholdninger og industrien. De vanligste kildene til organisk avfall er matavfall, kloakk, fiskeavfall og husdyrgjødsel. Overordnet vil resultatene av dette prosjektet øke utnyttelsen av energi i organisk avfall, samt gjenbruken av slamprodukter i landbruket. Videre vil den nye løsningen kunne gi både lavere investeringskostnader og lavere drift- og vedlikeholdskostnader i biogassanlegg. Det forventes at biogassanlegg kan begynne å realisere verdiskapningen i sine anlegg når prosjektet er avsluttet og Sandcatch beveger seg over i en kommersiell driftsfase. Det er forventet at verdiskapningen vil skje i norske anlegg før tjenesten utvides til utenlandske anlegg. I de enkelte private, kommunale eller interkommunale biogassanlegg, forventes det at teknologien/konseptet som er utviklet i prosjektet, konkret leder til: • Økt nytteverdi i form av høyere behandlingskapasitet. • Økt inntjening i form av økt biogassproduksjon og salg. • Billigere og mer effektiv sandfjerning fra biogassreaktorer. • Økt slambehandlingskapasitet og driftskontinuitet på biogassanlegg. • Ikke behov for reservereaktor i forbindelse med sandfjerning. • Lavere drift- og vedlikeholdskostnader og generell økt lønnsomhet i biogassanlegg. • Økt gjenbruk av energi i organisk avfall. • Økt gjenbruk av slamprodukter og næringsstoffer i landbruket. • Lavere totale miljøutslipp fra kloakk, husdyrgjødsel, fiskeavfall og matavfall etc. Sand og andre sedimenter fra reaktorer deponeres i dag uten noen form for behandling. Ofte inneholder sedimentene både organisk materiale, fiber og plast. Resultatene fra demonstrasjonstesten viser at det er mulig å fjerne fiber- og plastmateriale fra sandsedimentene innen massene deponeres. På sikt kan dette også lede til at man kan oppnå en høyere gjenbruksverdi av sand; dvs. ikke deponering. Dette vil gi flere miljømessige fordeler. Generelt har prosjektet bidratt til en kompetanseheving hos Sandcatch, NIBIO og bedriftspartnerene, og da spesielt relatert til kunnskap om drift, vedlikehold og lønnsomhet i biogassanlegg i forbindelse med sand og sandsedimenter. Blant annet har Sandcatch, i prosjektperioden, utviklet økonomiske modeller som generelt beskriver kostnader forbundet med sandsedimenter, og spesielt utdyper besparelsespotensialet ved en systematisk implementering av det nye konseptet som er utviklet.

Operatører av biogassreaktorer som håndterer kloakkslam, matavfall, fiskeslam, husdyrgjødsel etc., erfarer at sand og andre tyngre partikler akkumuleres i bunnen av reaktorene. Over tid opptar sedimentene et stadig større volum som reduserer reaktorens aktive volum, noe som igjen fører til lavere slamhåndteringskapasitet og redusert biogassproduksjon. Dagens løsning på denne utfordringen er at bioreaktorene med jevne intervaller, som avhenger av slamtype og sandmengder, stenges ned og manuelt/maskinelt tømmes for sandsedimenter. Deretter kan det ta lang tid å få slammet i reaktoren aktivt igjen. Dagens løsning er både dyr og tidkrevende, og ikke minst medfører den at bioreaktorer er periodevis ute av drift. Målet med prosjektet er å utvikle mobile sandfjerningsanlegg som kan anvendes på biogassreaktorer i drift, dvs. uten at det er nødvendig å redusere slambehandlingskapasitet eller biogassproduksjon. I løpet av forskningsprosjektet skal det utvikles et konsept og en løsning som kan transporteres til et biogassanlegg, koples til en reaktor og tømme denne for sand mens den er i kontinuerlig drift. I dag finnes det ingen kjente løsninger som muliggjør denne innovasjonsideen. De mest sentrale FoU-utfordringene er 1) å utvikle en uttaksenhet som skal hente sanden kontrollert ut fra en reaktor, og 2) å utvikle en prosesseringsenhet som skal rense og håndtere sandstrømmen fra reaktoren, og samtidig fungere interaktivt sammen med uttaksenheten. I løpet av prosjektet skal det utvikles og testes laboratorietilpassete løsninger på konseptet. Deretter skal det designes og bygges et demonstrasjonsanlegg som skal testes på en reell biogassreaktor i drift. Testen skal demonstrere og dokumentere driftsmessige og økonomiske fordeler ved den nye løsningen for sandfjerning fra reaktorer.

Budsjettformål:

ENERGIX-Stort program energi