Behandling af biogødning med pyrolyse

VandCenter Syd har gennem nogle år deltaget i Aquagreens udvikling af et integreret damptørrings- og pyrolyseanlæg. I starten bidrog de med teknisk sparring og slam til forsøgsanlæg på Risø, og siden blev et pilotanlæg testet på Ejby Mølle renseanlæg. I 2020 besluttede VandCenter Syd at investere i et fuldskalaanlæg. Anlægget placeres i 2021 på Søndersø renseanlæg, hvor det skal behandle biogødning fra renseanlæg i Nordfyns Kommune. Forventningen er, at anlægget kan opgradere biogødningen til et renere gødningsprodukt, der imødekommer fremtidens krav og samtidig kan lagre CO2.

TEKST, GRAFIK OG BILLEDER: IB PEDERSEN, NIELS M. ASKJÆR OG IVAN VØLUND, VANDCENTER SYD

Processen i Aquagreens pyrolyseanlæg.

Pyrolyseprocessen

Pyrolyse er en kemisk spaltning af et materiale, der varmes op uden tilsætning af ilt. Trækul er eksempelvis lavet ved en pyrolyseproces. Når biogødning er behandlet i pyrolyseanlægget, får man biokoks ud fra processen, det ligner til forveksling grillkul i miniformat. Temperaturen i pyrolyseanlægget er 600 – 700 grader, så noget lavere end i en forbrændingsovn til spildevandsslam, og fraværet af ilt er også en væsentlig forskel fra forbrænding.

Fosforudfordringen

Fosfor er som bekendt en begrænset ressource, og ifølge Miljøstyrelsen løber vi tør for fosfor i verden inden for 50 til 100 år. Pyrolyse udmærker sig ved, at fosforen er plantetilgængelig i biokoksen. Sammenligner man med andre løsninger, så bør man bemærke at:

• Udbringning direkte på landbrugsjorde kan have udfordringer med plantetilgængelighed, hvis man fælder fosfor med jern på sit renseanlæg, da jernet binder fosforen. Planterne vil godt kunne udnytte fosforen, men det vil tage betydeligt længere tid for planterne at optage fosforen end fra handelsgødning. Desuden afgiver biogødningen CO2, metan og lattergas, når det lagres, inden det bringes ud på landbrugsjord forår og efterår.

• Slamforbrænding giver aske som slutprodukt.

Fosforen er stadig i asken, men er hårdt bundet og regnes ikke som plantetilgængelig. Der arbejdes på at udvikle økonomisk bæredygtige teknologier, som løser denne udfordring typisk ved at opløse bindingerne med kemikalier.

• Forbrænding af slam til cementindustrien og lecaproduktion betyder, at fosforen ikke kommer planterne til gode og derved går til spilde.

• Struvitproces udvinder en delmængde fosfor fra spildevandsrensningen, som er meget velegnet til gødning. Trods den gode kvalitet er det i dag svært at sælge struviten. Med struvitprocessen ender størstedelen af fosformængden stadig i biogødningen. Det betyder, at hvis man brænder sit slam efter struvitprocessen, så er der stadig en del fosfor, som går til spilde. Struvitprocessen har nogle fordele, som at undgå tilstoppede rør og pumper.

Plantetilgængelighed er nævnt flere gange i ovenstående. I januar 2021 har VUDP givet tilsagn om støtte til et projekt, hvor der laves livscyklusvurdering og dyrkningsforsøg med slamaske fra forbrænding, biokoks fra pyrolyse og mineraliseret slam. Hermed kan vi blive klogere på bæredygtigheden af disse tre metoder. Projektet gennemføres af BIOFOS i samarbejde med FORS, VandCenter Syd, Københavns Universitet og Danmarks Tekniske Universitet.

Teknikken i Aquagreens anlæg.

Anlægget består af en damptørrer og selve pyrolyseanlægget. Man føder damptørreren med biogødning indeholdende 1525% tørstof. En effektiv slamafvanding inden damptørreren er ret vigtig. Jo højere tørstofindhold man kan opnå i sin slamafvan

Til venstre damptørret biogødning med 90% tørstof. Til højre er biogødningen pyrolyseret og blevet til biokoks. I midten en kuglepen til angivelse af størrelsesforhold.

ding, des bedre bliver energibalancen for anlægget. I damptørreren injiceres overhedet damp til biogødningen i en iltfri kontinuerlig proces. Det iltfri miljø begrænser korrosion og forhindrer støveksplosioner. Biogødningen tørres til et tørstofindhold på 90%, inden det snegles videre til pyrolyseanlægget.

I pyrolyseanlægget varmes biogødningen op til ca. 650 grader. Under opvarmningen afgiver det organiske materiale gasser, som afbrændes i en brænder. Derved skabes varmen til både pyrolysen og det overhedede damp. Under pyrolyseringen omsættes de miljøfremmede stoffer i biogødningen som for eksempel medicin og plastikrester. Ligesom afvandingen af biogødningen er vigtig for energibalancen, så er indholdet af organisk materiale også vigtig. Har man udrådnet biogødningen i sin rådnetank, så vil der være mindre kulstof tilbage til forgasning i pyrolyseanlægget og derved en ringere energibalance. Der er gjort meget ud af, at pyrolyseprocessen selv leverer varmeenergien til damptørring og pyrolysering, så der kun skal tilføres energi i form af el til følere, snegle og styring. Anlægget forventes at kunne levere et overskud af varme, som kan udnyttes andre steder. Anlæggets energibalance er dog noget af det, vi skal undersøge nærmere, når anlægget kommer i drift. Røggassen køles naturligvis også ned for at udnytte mest muligt af varmeenergien. Røggassen indeholder forurenende stoffer, som den skal renses for. Det er blandt andet tungmetaller, der herved fjernes og bidrager til, at biokoksen er renere end biogødningen, der blev fødet ind i damptørreren.

Slutproduktet efter pyrolysen er biokoks, der er et renere gødningsprodukt end biogødning. Det udmærker sig ved: • Miljøfremmede stoffer som plastik og medicinrester er omsat. • Nogle tungmetaller er fjernet eller reduceret • Mængde udgør ca. 10% af den mængde, man fodrede anlægget med. Der er således langt færre mængder at køre ud fra anlægget. • Biokoksen indeholder stadig kulstof, som det tager mange år at omsætte, når det pløjes ned i jorden.

Herved binder man CO 2, som ellers ville have fordampet op i atmosfæren under biogødningens omsætning i marken. • Biokoks binder vand og kan derved have en gavnlig effekt på nogle landbrugsarealer, hvor der kan skrues ned for kunstvanding. • Biokoks er i forhold til biogødning lagerstabilt over længere tid.

VandCenter Syds anlægsprojekt

VandCenter Syd udbød i 2020 et funktionsudbud på levering og montage af et anlæg. Det anvender en del af det kulstof, der findes i biogødning, som energikilde til tørring og samtidigt potentielt fjernelse/omdannelse af uønskede stoffer i biogødningen. Yderligere krav var, at biogødningen skal omdannes til et værdiprodukt for landbruget, idet plantetilgængeligheden ønskes bevaret eller udbygget, og slutproduktet skal have jordforbedrende egenskaber og være hygiejniseret. Aquagreen vandt udbuddet. I efteråret 2020 blev det mere præcise design af anlægget udarbejdet i et samarbejde mellem leverandør og bygherre. Med en kapacitet til at behandle 4.300 ton biogødning om året er anlægget lidt overdimensioneret i forhold til mængden af biogødning fra de nordfynske anlæg. Det vil give mulighed for at køre forsøg med udrådnet slam fra Ejby Mølle og se, hvordan energibalancen er i anlægget med udrådnet biogødning. Anlægget kræver en miljøgodkendelse, hvilket vi ansøgte Nordfyns Kommune om i november 2020. Vi får blandt andet en 25 meter høj skorsten til anlægget, som der skal tages stilling til. Høringsperioden

på miljøansøgningen løb frem til starten af januar 2021. Der kom ingen indsigelser i høringsperioden. Nu er Nordfyns Kommune ved at udarbejde den endelige miljøgodkendelse, som forventes at være på plads, når dette blad udkommer. Da anlægget er det første af sin art i Danmark, så har kommunen ikke erfaring fra tilsvarende godkendelser at læne sig op ad. Derfor har fokus været på et tæt samarbejde mellem VandCenter Syd og Nordfyns Kommune. Miljøansøgningen er bygget op omkring et affaldsforbrændingsanlæg (biokoksanlægget) samt en affaldshåndtering, hvor biogødningen centraliseres på Søndersø renseanlæg fra de Nordfynske anlæg.

Anlægget skal stå i en ny bygning for enden af slamlageret på Søndersø renseanlæg. Entreprenørerne gik i gang i februar 2021 og har på nuværende tidspunkt støbt gulvet i den nye bygning. Bygningen forventes at stå færdig medio maj 2021.

Det første, der installeres i den nye bygning, er en ny skruepresse, som skal kunne levere et tørstofindhold på 23%. Skruepressen er overdimensioneret i forhold til slammængderne for at kunne levere det høje tørstofindhold. Når den er installeret, centraliserer vi slambehandlingen for de nordfynske renseanlæg. De eksisterende sibåndspressere på både Søndersø og Bogense renseanlæg er helt nedslidte, og medarbejderne ser frem til at tage den nye skruepresse i brug. På Otterup renseanlæg slukkede vi for en nedslidt slamafvanding i 2018 og har i en overgangsperiode behandlet slammet i Odense. Fremover vil slammet blive behandlet på Søndersø renseanlæg. Tyndslammet vil blive transporteret til Søndersø i store tankvogne. Inden for fem til 10 år forventer vi at centralisere spildevandsrensningen i Nordfyns Kommune, så det kan ikke betale sig at lave trykledninger til tyndslammet på nuværende tidspunkt, hvor placeringen af det nye anlæg ikke er fastlagt.

Det sidste, som installeres, er pyrolyseanlægget. Det forventes at ske hen over sommeren, så det kan sættes i drift i efteråret 2021. Vi glæder os til at få anlægget i gang og ser et stort potentiale i teknologien. Det er en teknologi, som kan håndtere de skærpede lovkrav, vi forventer vil komme til biogødning. Desuden forventer vi at kunne reducere de mange millioner kroner, som vi årligt bruger på afsætning af biogødning. Sammen med Odsherred Forsyning får vi version 1 af anlægget, så det bliver spændende at opleve anlægget i drift.

Vi har oplevet stor interesse for pyrolyseanlægget fra forsyninger i Danmark og planlægger at lave en følgegruppe, hvor vi vil dele vores erfaringer med pyrolyseanlægget. Hvis det kunne have interesse at indgå i følgegruppen, kan man henvende sig til projektchef Niels Malmmose Askjær på nsa@vandcenter.dk.

Ib Pedersen, Teamleder

Niels Malmmose Askjær, Projektchef

Ivan Vølund, Spildevandschef