BIO t e c h n o l o g y a / s Opnå bedre driftsøkonomi ved optimering af biogasproduktionen og samtidig separation af afgasset gylle BioFuel Technology A/S tilbyder optimering af biogasproduktionen og samtidig lavteknologisk eller højteknologisk separation baseret på patenterede keramiske membraner og lamelsigter Nyhedsbrev til ejere og ledere af danske biogasanlæg - 2008
Indhold 1 Bedre driftsøkonomi, optimering af gasproduktion, og samtidig gylleseparation... 3 1.1 Baggrund... 3 2 Sådan fungerer separationen... 4 2.1 WCT lamelsigten... 4 2.2 UF membran filtration... 5 3 Lavteknologisk separation... 8 3.1 Lovgivning om lavteknologisk separation... 8 3.2 Opbevaring og gødskning... 8 3.3 Illustration af anlæg... 9 3.4 Økonomi - lavteknologisk separation... 9 3.4.1 Økonomi... 9 3.4.2 Landmændenes driftsøkonomi... 10 3.4.3 Miljøfordele... 10 4 Højteknologisk separation... 11 4.1 De centrale teknologier... 11 4.2 Lovgivning om højteknologisk separation... 12 4.3 Økonomi - højteknologisk separation... 13 4.3.1 Økonomi... 13 4.3.2 Landmændenes driftsøkonomi... 13 4.3.3 Miljøfordele... 14 5 Gårdanlæg... 15 5.1 Økonomi gårdanlæg... 16 6 Biogas- og bioethanolanlæg... 17 7 Referencer... 17 8 Partnere og leverandører... 18 9 Kontakt... 18
Opnå bedre driftsøkonomi ved optimering af biogasproduktionen og samtidig separation af afgasset gylle 1 Bedre driftsøkonomi, optimering af gasproduktion og samtidig gylleseparation Vi tilbyder at optimere driftsøkonomien i biogasanlæg og samtidigt separere den afgassede gylle. Den øgede gasproduktion, de sparede omkostninger til lagring og udbringning af afgasset gylle samt en effektiv og økonomisk separation er baggrunden for den bedre driftsøkonomi, på biogasanlægget såvel som hos de enkelte leverandører. Løsningens tekniske fundament er baseret på nye WCT lamelsigter fra Westcoast Tråd og Plader Aps samt nye keramiske membraner af silicium karbid (SiC) fra CoMeTas A/S. Der indgår således ingen fældningskemikalier, og el-forbruget er minimalt. BioFuel Technology A/S har udviklet løsningen i samarbejde med disse virksomheder på biogasanlægget Krogenskær i Nordjylland. 1.1 Baggrund I et biogasanlæg omsættes hovedparten af det tilførte organiske stof, men ofte er der et uudnyttet biogaspotentiale på 10-20 % i form af uomsatte fibre. Ved hjælp af de nye WCT-lamelsigter kan uomsat materiale enkelt og effektivt separeres fra den afgassede gylle og tilbageføres til biogasanlægget. Herved opnås en længere opholdstid for fibrene, som derved får tilstrækkelig tid til at blive omdannet til biogas. Dette udgør samtidigt første trin i separationen, som, udover den øgede gas-produktion, bidrager til at reducere mængden af fiberfraktionen efter separationen. Den afgassede gylle, som er forsepareret i lamelsigter, indeholder ikke grove partikler og er derfor velegnet til videre separation i de nye membraner. Disse keramiske SiC membraner er ultrafiltrations (UF) membraner, som fraseparerer alle fine partikler fra gylle inklusive fosfor (P). Med disse to trin, lamelsigtning og keramisk UF-filtration, opnås lavteknologisk separation og øget gasproduktion. Der forbruges ingen eller minimale mængder kemikalier i processen og strømfor-bruget er tillige minimalt. Anlægget har en lang levetid. Systemet kan udvides til højteknologisk separation, som kan omfatte ammoniakstripper og RO-anlæg eller blot RO-anlæg. Dette beror bl.a. på indholdet af ammoniak. Ved høje ammoniak- og saltkoncentrationer er ammoniakstripning aktuelt, og ved lave ammoniak- og saltkoncentrationer kan RO-anlæg alene koncentrere kvælstoffet og saltene. 3
Nyhedsbrev til ejere og ledere af danske biogasanlæg - 2008 2 Sådan fungerer separationen De centrale elementer af separationen består af WCT-lamelsigter samt keramiske SiC UF-filtre. Buesigten separerer grove fibre og UF-filtrene separerer fine fibre samt hovedparten af fosforind-holdet. 2.1 WCT lamelsigten Lamelsigten fungerer ved, at afgasset gylle strømmer ned over en vibrerende sigte, hvor fibrene tilbageholdes og væsken passerer lamellerne. Billedet viser en test- og demonstrationsopstilling på Krogenskær Biogasanlæg ved Brønderslev. Her er systemet gennemtestet på afgasset gylle og har vist sig særdeles driftsikkert og velegnet til separation af gylle. Fibrene opsamles i bundkar og pumpes tilbage til biogasreaktor. Der frasepareres ca. 15 % af den samlede volumen, som passerer lamelsigten. 4
Opnå bedre driftsøkonomi ved optimering af biogasproduktionen og samtidig separation af afgasset gylle 2 Sådan fungerer separationen Som billedet indikerer, tilbyder vi i forbindelse med efterfølgende separation, at fibrene separeres i to trin. Første trin er en sigte med f.eks. 0,5 mm spaltevidde mellem lamellerne og næste trin er en sigte med f.eks. 0,15 mm spaltevidde. Herefter er gyllen velegnet til videre behandling og separation. Den færdige leverance består af lamelsigter med frontdæksel således, at der ikke afgives lugt eller ammoniak fra separationen. Leverancen kan omfatte skruepresse. Dette er særligt aktuelt, hvor det er rågylle, som separeres, og hvor fibrene efterfølgende ønskes leveret til biogasanlæg eller anvendt direkte til jordbrugsformål. Tørstofindholdet i fibrene direkte fra sigterne er 10-15 %, medens tørstofindholdet efter skruepresse er 25-30 %. Fiberfraktionen fra lamelsigten indeholder ca. 25 % af totalfosfor i gyllen. Lamelsigten fungerer uden tilsætning af kemikalier til koagulering eller flokkulering. 2.2 UF membran filtration De fine partikler, som passerer lamelsigten, udgør en stor del af det organiske materiale i den afgassede gylle. Disse fine partikler nedbrydes ikke biologisk, og det er derfor nødvendigt at fjerne dem i forbindelse med gylleseparation. Dette er imidlertid en vanskelig proces og udgør barrieren for en økonomisk gylleseparation men opgaven løses effektivt og økonomisk med de nye keramiske SiC membraner fra BioFuel Technology A/S og CoMeTas A/S. 5
Nyhedsbrev til ejere og ledere af danske biogasanlæg - 2008 2 Sådan fungerer separationen De nævnte keramiske membraner er udviklet specielt til separation af gylle og er udvalgt til formålet pga. silicium karbids fornemme egenskaber. Dette materiale er næsten lige så hårdt og slidstærkt som diamant og har en meget høj vandledende evne. Det er derfor et materiale og en membran, som kan løse alle vanskelige filtreringsopgaver, herunder separation af gylle. Billedet herunder viser en testopstilling fra Krogenskær Biogasanlæg, som er benyttet til dimensionsgivende afprøvninger er af membranen. Selve hjertet i anlægget membranen er monteret i membranhuset (røret) til venstre. Øvrige dele er pumper, rør og styring. Den afgassede gylle, når den har passeret membranen, fremstår som en klar, farvet væske - helt uden partikler. 6
2 Opnå bedre driftsøkonomi ved optimering af biogasproduktionen og samtidig separation af afgasset gylle Sådan fungerer separationen Koncentratet eller den faste del, fremstår som en mørk tyndtflydende olie. 7
Nyhedsbrev til ejere og ledere af danske biogasanlæg - 2008 3 Lavteknologisk separation Med dette system af lamelsigter og keramisk UF membran separation opnås i første omgang såkaldt lavteknologisk separation. Det kan garanteres, at der opnås lavteknologisk separation i lovens forstand. 3.1 Lovgivning om lavteknologisk separation Lavteknologisk separation giver 25 % reduktion af arealkrav. Ved et lavteknologisk gyllesepareringsanlæg forstås et anlæg, 1) hvor de næringsstofrige fraktioner (koncentraterne) tilsammen skal inde holde mere end 20 pct. af gyllens kvælstof og mere end 60 pct. af gyllens fosfor, og 2) hvor disse fraktioner (koncentraterne) har en gennemsnitlig koncentration, mængde/vægtet af kvælstof og fosfor, der for både kvælstof og fosfor er mindst 1,5 gange højere end koncentratio-nen i den ubehandlede gylle. Dette fremgår af Bekendtgørelse om husdyrhold og arealkrav mv. nr. 1152 af 23/11/2006. 3.2 Opbevaring og gødskning Permeatet - eller væskedelen af gyllen - indeholder de opløste salte i form af plantetilgængeligt ammoniak og kali, og en lille andel fosfor. Udnyttelsesgraden af dette N er 90 % eller mere under forudsætning af korrekt udbringning. Væ-sken kan benyttes til fuldgødskning med N og derfor udbringes i større mængder per ha end rågylle. Gyllevæsken danner ikke naturligt flydelag, fordi de organiske partikler er fjernet, og væsken bør derfor opbevares under overdækning eller etableret flydelag. Koncentratet eller den faste del indeholder langt hovedparten af gyllens fosfor og udgør derfor en organisk P-gødning. Denne gødning kan opbevares i gylletank og udbringes med almindelig gyl-levogn. Denne gødning doseres i forhold til P-behovet og kan i øvrigt udbringes om efteråret. 8
Opnå bedre driftsøkonomi ved optimering af biogasproduktionen og samtidig separation af afgasset gylle 3 Lavteknologisk separation 3.3 Illustration af anlæg Et separationsanlæg til lavteknologisk gylleseparation leveres nøglefærdigt i container og skal blot tilsluttes biogasanlægget. Billedet viser et anlæg med en kapacitet på 100.000 m3 årligt. 3.4 Økonomi - lavteknologisk separation Et generaliseret biogasanlæg, der afgasser 100.000 m3 gylle samt øvrigt affald, og som har en gas-produktion på 4 mill m3 årligt, opnår nedenstående forbedring af driftsøkonomien. Den lavteknologiske løsning består af WCT lamelsigter samt SiC UF-filtre og koster ca. 6 mill kr. 9
Nyhedsbrev til ejere og ledere af danske biogasanlæg - 2008 3 Lavteknologisk separation 3.4.1 Økonomi - Øget gasproduktion, ca. 10 % eller ca. 400.000 m3, el- og varme salg + ca. 1.000.000 kr. - Besparelse transport og udbringning, 5 kr. per tons + ca. 500.000 kr. - Tilsyn - ca. 100.000 kr. - Vedligehold og kapital 10 % årligt af 6 mill kr. - ca. 600.000 kr. - Forbrug ca. 5 kwh per m3 plus diverse - ca. 250.000 kr. - Netto resultat + ca. 550.000 kr. Den direkte driftsbesparelse er således af størrelsesordenen 0,5 mill kr. årligt. Hertil kommer landmændenes driftsøkonomi og de miljømæssige fordele. 3.4.2 Landmændenes driftsøkonomi - Reduceret lugt og overholdelse af fosforkrav, værdi ca. 5 kr. per tons ca. 500.000 kr. - Øget animalsk produktion og arealkrav, Betydelig værdi* *Det er individuelt for de enkelte leverandører, hvorledes en lavteknologisk klassifikation vil påvirke økonomien i forhold til animalsk produktion og arealkrav. Eftersom harmonikravet for 100.000 m3 gylle er ca. 3300 ha og arealkravet ca. 1000 ha heraf svarer reduktionen af arealkravet på 25 % til ca. 250 ha. Ved en pris per ha på ca. 200.000 kr. svarer dette til et sparet jordkøb på ca. 50 mill kr. Der er således en række positive effekter for biogasanlæggets og ikke mindst for de landmænd, som leverer gylle til biogasanlægget. Den præcise afvejning mellem biogasanlæggets og leverandørernes økonomi kan diskuteres, men den samlede fordel er der ikke tvivl om. 3.4.3 Miljøfordele Idet langt hovedparten af gyllens indhold af P indgår i koncentratet, kan P udbringes efter behov og for fem år ad gangen. Permeatet eller gyllevæsken kan anvendes til fuldgødskning med minimal udledning af ammoniak. Herved opnås en optimal udnyttelse af såvel P som N, ligesom det samlede transportarbejde reduceres. Desuden opnås reduceret P- og N-udvaskning fra landbrugsarealer. Eftersom gyllen er effektivt afgasset og separeret, er der kun lidt lugt tilbage i væskedelen. I forbindelse med udbringning vurderes det, at lugtbelastningen af omgivelserne reduceres betydeligt i forhold til udbringning af rågylle. Der er således samlet set meget store miljøfordele forbundet med løsningen. 10
Opnå bedre driftsøkonomi ved optimering af biogasproduktionen og samtidig separation af afgasset gylle 4 Højteknologisk separation BioFuel Technology A/S tilbyder højteknologiske separationsanlæg, hvor de centrale elementer fortsat er lamelsigter og SiC UF membraner. De keramiske UF-filtre er forudsætningen for, at gyllen efterfølgende kan separeres højteknologisk og på økonomisk vis. Baseret på en konkret analyse af den afgassede gylle og biogasanlæggets behov, formuleres den optimale systemløsning. Der kan være en række forhold, der bør tages i betragtning, før der formuleres en endelig separationsløsning. Det kan være særlige ønsker til renheden af det fraseparerede vand og de producerede gødninger eller til udvikling af biogasanlægget. Dette sker i samarbejde med biogasanlæggets driftsansatte og ejerkreds på basis af en forundersøgelse. Efter gennemført forundersøgelse kan der tages beslutning om projektets videre gang, herunder forprojektering, endelig projektering samt produktion og opførelse. 4.1 De centrale teknologier De principielle trin i den højteknologiske separation omfatter biogasanlæg, recirkulation af fibre og følgende separation til rent vand og gødningsprodukter. FLEXFUEL SEPARATION Biogas reaktor Fiber separation Base Konditionering UF - filtration P - gødning NH3 stripning N - gødning RO - filtration K - gødning Vand 11
Nyhedsbrev til ejere og ledere af danske biogasanlæg - 2008 4 Højteknologisk separation Af en volumen på 100.000 m3 afgasset gylle med et moderat indhold af næringsstoffer og organisk tørstof vil der produceres ca.: - 2.500 m3 25 % ammoniakvand - 5.000 tons organisk P-gødning - 10-20.000 tons kali-gødning Ammoniakstripper indgår typisk, hvor der er et højt niveau af ammoniak og øvrige salte i den afgassede gylle. Som udgangspunkt fremstilles derfor et ammoniakkoncentrat, som kan anvendes direkte. Det kan også stabiliseres med syrer, således at gødningen kan udbringes med marksprøjte som anden flydende gødning. De øvrige salte, især kali, koncentreres i RO-anlægget. Det kan desuden være aktuelt at inkludere en dekanter i separationsprocessen, såfremt der f.eks. er et meget højt indhold af sand eller organisk stof i gyllen. Der kan eventuelt indgå en begrænset mængde koagulerings- og flokkulerings-midler. Udgangspunktet er dog, at der ikke anvendes kemikalier i separationsprocessen. 4.2 Lovgivning om højteknologisk separation Ved højteknologisk separation reduceres arealkravet med 50 %. De producerede gødninger kan anvendes som handelsgødning, forudsat de deklareres efter Gødningsloven (dette fremgår af Husdyrgødningsbekendtgørelsens 28 stk.9, bek. nr. 814 fra 2006). Et højteknologisk separationsanlæg defineres som et anlæg, 1) hvor de næringsstofrige fraktioner (koncentraterne) tilsammen skal inde holde mere end 70 pct. af gyllens kvælstof og mere end 70 pct. af gyllens fosfor, og 2) hvor disse fraktioner (koncentraterne) har en gennemsnitlig koncentration, mængdevægtet af kvælstof og fosfor, der for både kvælstof og fosfor er mindst 2,5 gange højere end koncentrationen i den ubehandlede gylle. Dette fremgår af Bekendtgørelse om husdyrhold og arealkrav mv. nr. 1152 af 23/11/2006 9 Stk.2. 12
Opnå bedre driftsøkonomi ved optimering af biogasproduktionen og samtidig separation af afgasset gylle 4 Højteknologisk separation 4.3 Økonomi - højteknologisk separation Et generaliseret biogasanlæg, der afgasser i alt 100.000 m3 gylle samt øvrigt affald, og som har en gasproduktion på 4 mill m3 årligt opnår følgende forbedring af driftsøkonomien: Den lavteknologiske løsning består af WCT lamelsigter samt SiC UF-filtre og koster ca. 6 mill kr. og der henvises til forrige sider herom. Den højteknologiske tilføjelse hertil består i sin enkleste form af konditionering og RO-anlæg, som i tillæg til den lavteknologiske løsning koster ca. 6 mill kr. 4.3.1 Økonomi - Kapital og vedligehold, 20 % af 6 mill kr. - ca. 1.200.000 kr. - Tilsyn - ca. 100.000 kr. - Forbrug ca. 5 kwh per m3 plus diverse - ca. 400.000 kr. - Lavteknologisk løsning + ca. 550.000 kr. - Sparet transport, lager og udbringning ca. 25 kr. per tons + ca. 2.500.000 kr. - Netto resultat +ca. 1.350.000 kr. Besparelse ved lagring udløses ikke nødvendigvis fra år ét, idet der eksisterer lagerkapacitet. Denne del realiseres derfor over et antal år. 4.3.2 Landmændenes driftsøkonomi - Salg af N-gødning, 50 % af tilført N, 25 % under markedspris + ca. 1.600.000 kr. - Øget animalsk produktion og 50 % arealkrav reduktion Betydelig værdi* - Reducerede mark- og afgrødeskader Positiv værdi *Det er som for lavteknologisk separation individuelt for de enkelte leverandører, hvorledes en højteknologisk klassifikation vil påvirke økonomien i forhold til animalsk produktion og arealkrav. Eftersom harmonikravet for 100.000 m3 gylle er ca. 3.300 ha og arealkravet ca. 1000 ha heraf svarer reduktionen af arealkravet på 50 % til ca. 500 ha. Ved en pris på ca. 200.000 kr. per ha svarer dette til et sparet jordkøb på ca. 100 mill kr. 13
Nyhedsbrev til ejere og ledere af danske biogasanlæg - 2008 4 Højteknologisk separation 4.3.3 Miljøfordele Der opnås yderligere reduktion af lugt- og ammoniakfordampning i forbindelse med udbringning af koncentratet. De reducerede mark- og afgrødeskader har ligeledes positiv betydning for miljøet, idet afgrøderne optager flere næringsstoffer. Der er således samlet set meget store miljøfordele forbundet med løsningen. 14
Opnå bedre driftsøkonomi ved optimering af biogasproduktionen og samtidig separation af afgasset gylle 5 Gårdanlæg Vi tilbyder gårdanlæg til individuelle landmænd, hvor de fraseparerede fibre eventuelt tilføres et biogasanlæg. Lavteknologiske gårdanlæg leveres nøglefærdigt i 20-fods container og består af to WCTsigter, skruepresse samt f.eks. 4 SiC membraner. Hertil kommer styring, pumper, tilslutning mv. De to typer fibre, de grove og fine fibre, tilføres hver en container. Herved kan landmanden levere fibre til biogasanlæg med det fosforindhold, som der er behov for at afsætte ud af bedriften. De grove fibre indeholder ca. 25 % af den fraseparerede fosfor og de fine fibre ca. 75 %. Der frasepareres typisk ca. 90 % af gyllens P-indhold. I kraft af denne separation kan det garanteres, at der opnås en lavteknologisk separation i lovens forstand, dvs. medfører en 25 % reduktion af arealkrav. Desuden er de fraseparerede fibre ikke udfældet med kemikalier og kan derfor uden problemer tilføres et biogasanlæg. Der kan ligeledes leveres højteknologiske gårdanlæg. Disse består som hovedregel af et supplerende RO-anlæg, idet rågylles ammoniak og saltindhold ikke er så højt som afgasset gylle. RO-anlægget leveres ligeledes nøglefærdigt i container. Tilsyn er minimalt, idet anlægget er automatisk og styret efter gylleniveauet i fortanken. 15
Nyhedsbrev til ejere og ledere af danske biogasanlæg - 2008 5 Gårdanlæg 5.1 Økonomi gårdanlæg Et lavteknologisk gårdanlæg med en kapacitet på ca. 10.000 m3 rågylle årligt koster mellem 1-1,5 mill kr. De direkte driftsomkostninger til anlægget er et el-forbrug på ca. 5 kwh per m3 gylle svarende til nogle få kroner. Der anvendes ikke kemikalier til udfældning eller på anden vis. Det vurderes endvidere, at anlægget har en lang levetid med deraf følgende minimale vedligeholdelsesomkostninger og afskrivning. De samlede omkostninger til denne separation er derfor begrænset. Den højteknologiske separationsløsning er direkte konkurrencedygtig med konventionel gyllehåndtering målt i pris per m3 behandlet gylle for hele gyllehåndteringskæden. 16
Opnå bedre driftsøkonomi ved optimering af biogasproduktionen og samtidig separation af afgasset gylle 6 Biogas- og bioethanolanlæg Vi tilbyder biogasanlæg, som er designet til at afgasse fibre i større mængder fra separeret gylle og øvrige fibre. Anlæggene består af termofile og mesofile reaktorer, hvor de mesofile reaktorer er integrerede med separationen via de omtalte lamelsigter. Vi tilbyder endvidere anlæg, som producerer bioethanol som hovedprodukt og biogas som biprodukt. Der henvises til vores hjemmeside for nærmere information herom. Opnå bedre driftsøkonomi ved optimering af biogasproduktionen og samtidig separation af afgasset gylle 7 Referencer Der er en lang række referencer for anvendelse af SiC membraner og WCT-lamelsigter. Der henvises til de respektive virksomheders hjemmesider for nærmere information. Desuden opfører BioFuel Technology A/S et højteknologisk separationsanlæg på Krogenskær Biogasanlæg ved Brønderslev. Dette er det første anlæg til gylleseparation, som i sin kerne består af lamelsigter og keramiske UF-filtre af silicium karbid. Der er opnået tilskud til dette investeringsprojekt under Erhvervsudviklingsordningen, Direktoratet for Fødevareerhverv. Yderligere information herom kan derfor fås ved henvendelse til Per Pedersen, Krogenskær Biogasanlæg eller Torben Bonde, BioFuel Technology A/S. Et udviklingsprojekt, som gik forud for investeringsprojektet, har fået et tilskud på 100.000 kr. fra Væksthus Midtjylland. 17
Nyhedsbrev til ejere og ledere af danske biogasanlæg - 2008 8 Partnere og leverandører BioFuel Technology A/S har et etableret partnerskab med CoMeTas A/S (www.cometas.dk) og Westcoast Tråd og Plader Aps (www.wct.dk) og samarbejder herudover med bl.a. følgende virksomheder: - Process Engineering A/S www.proeng.dk - Rutek A/S www.rutek.dk Opnå bedre driftsøkonomi ved optimering af biogasproduktionen og samtidig separation af afgasset gylle 9 Kontakt For yderligere information og tilbud, kontakt venligst BioFuel Technology A/S salgsafdelinger i henholdsvis Bagsværd og Århus. BioFuel Technology A/S Lerhøj 10 DK-2880 Bagsværd Telefon + 45 70 20 67 68 Telefax + 45 43 53 85 38 www.biofueltechnology.dk Adm. Dir. Ole Kjærgård (Mobil + 45 27 22 29 09) - - - - - - - - - - - - - - BioFuel Technology A/S Bredkær Parkvej 58 DK-8250 Egå Teknisk Dir. Torben A. Bonde (Mobil + 45 21 49 59 40) 18
BIO t e c h n o l o g y a / s - - - - - - - - - - - - - - w w w.biofueltechnology.dk