Sammenligning av energipotensialet i slam fra ulike slamkilder

Abstract

Slam er restproduktet ved rensing av avløpsvann og i produksjon av oppdretts- og settefisk, og lar seg fjerne fra vannet gjennom sedimentering, flotasjon og/eller filtrering. I kraft av sitt rike innhold av organisk materiale og næringsstoffer, er slam samtidig en verdifull ressurs. Avhengig av dets råstoffsammensetning, kan slammet blant annet benyttes i produksjon av biogass, og følgelig inngå som et vesenselement i biologisk sirkulærøkonomi. En befolkning i vekst fører til større mengder avfall, økt energiforbruk og økte utslipp av klimagasser, hvilket aktualiserer behovet for å ibrukta fornybare energikilder, fremfor fossile energibærere. Samtidig opplever oppdrettsnæringa stor vekst, uten at det stilles strenge krav til oppsamling og behandling av restproduktene. Dette står i kontrast til avløps-sektoren, som, gjennom den pågående revisjonen av EUs avløpsdirektiv, ventes å bli fratatt muligheten til å stille lempeligere rensekrav, for utslipp av avløpsvann til sjøområder der faren for eutrofi er lav.

Denne oppgaven tar for seg en sammenlikning av energipotensialet i avløps- og fiskeslam (oppdrett og settefisk) i Troms og Finnmark, basert på analyser og beregninger av slammets råstoffsammensetning. Slamprøvene, hentet fra et utvalg kommunale avløpsrenseanlegg og settefiskanlegg i Troms og Finnmark, ble analysert av Schaumann BioEnergy Consult, i regi av forprosjektet til Rå Biopark. Gjennom produksjon av flytende biodrivstoff (LBM) og bio-CO2, målsetter prosjektet «Rå Biopark» å fremme bærekraftig avfallshåndtering i Nord-Norge. Biogassanlegget er estimert en årlig produksjonskapasitet på om lag 60 [GWh] biogass, og er dimensjonert for et mottak av inntil 75 000 tonn organisk avfall årlig. Samlet er avløps- og septikslam, samt fiskeslam og biprodukter fra havbruks- og oppdrettsnæringa, planlagt å utgjøre 40 000 tonn av anleggets totale produksjonskapasitet.

Til forskjell fra utbytteberegningene for avløps- og settefiskslam, hvilket baserte seg på reelle måledata, måtte slammengdeberegninga i sjøbasert oppdrett fundamenteres teoretisk, i fravær av tilgang på faktiske analysetall. Store differanser i beregnet biogass-/metanutbytte for oppdrettsslam (metode 1, 2, 3), gjorde det imidlertid vanskelig å fastslå en nøyaktig verdi for oppdrettsslammet. I forsøk på å ivareta alle tre aspekter; reell nedbrytningskinetikk og biogassakkumulering i fiskeslam (metode 3), det marine fiskeslammets sammensetning (metode 1), og erfaringsbaserte energimengder fra litteraturen (metode 2), ble det derfor utledet en korrigert verdi for oppdrettsslammets biogass- og energiutbytte. Også avløpsslammets beregningsresultater ble korrigert, gitt forventningen om et noe lavere energiinnhold i sekundærslam, sammenliknet med primærslam.

Største energipotensiale tilskrives oppdrettsnæringa (1 003 949,601 [GJ/år]), hvilket skyldes at oppdrettsnæringa rommer den største slammengden (160 888 [tonn TS]). Teoretisk biogassutbyttekoeffisient (Yi) er 263,226 [Nm3/tonn (TS)] for oppdrettsslam, tilsvarende 79,64 % av gjennomsnittlig utbyttekoeffisient for settefiskslam (330,5 [Nm3/tonn (TS)]), og 38,74 % av gjennomsnittlig utbyttekoeffisient for avløpsslam (609,8 [Nm3/tonn (TS)]). Nest største energipotensiale sees for avløpsslam (inkl. teoretisk bidrag fra urenset utslipp), tilsvarende 8,78 % av potensialet til oppdrettsslammet. Nedskalert til energiutbytte pr. tonn slam produsert, vil imidlertid avløpsslam gis det største utbyttet (10,663 [GJ/tonn TS]), etterfulgt av settefiskslam (7,835 [GJ/tonn TS]). Oppdrettsslam har et utbytte på 6,240 [GJ/tonn TS].

Oppgaven inkluderer et samtidig mål om å avdekke hvilke energimengder som går til spille, dersom slamressursene i oppdrettsnæringa ikke utnyttes. Et energitap på 1 003 949,601 [GJ/år] representerer: - Det årlige energibehovet til totalt 23 894 personer, tilsvarende 9,86 % av Troms og Finnmarks befolkning. - 27 887 488,917 liter diesel, forutsatt null energitap i omgjøringsprosessen fra gassform til flytende biometan (LBM). Dette tilsvarer 5,93 ganger mer drivstoff enn det som er planlagt produsert i biogassanlegget i Skibotn, og tilsvarer en dekningsrate på 72,06 % av det årlige drivstoffbehovet i regionens dieselbilpark (personbil). - Opptil 14,36 ganger energibehovet til regionens settefiskanlegg. - 3,87 ganger energibehovet til regionens matfiskanlegg.

Innføring av totrinnsrensing ble videre vist å øke produksjonen av avløpsslam med 62,64 % (inkl. teoretisk bidrag fra urenset utslipp) og 80,16 % (ekskl. teoretisk bidrag fra urenset utslipp). Korrigert for et forventet lavere energiinnhold i sekundærbehandlet slam, ble prosentandelene nedjustert til henholdsvis 30,12 % og 41,12 %. Tilsvarende prosentandeler sees for slammets energiinnhold. Oppgaven konkluderer derfor med at også avløpsslammets totale energipotensiale øker, til tross for et lavere energiinnhold i sekundærslam. Økninga tilskrives en økt slamproduksjonsmengde, som følge av innføring av totrinns rensing.