Vil omdanne restprodukt frå fiskeoppdrett og osteproduksjon til biogass

Atj 2018-1986_cropped

Det er førebels lite kunnskap om behandling av marint slam, og det er enno ikkje krav om oppsamling av slam frå havbaserte oppdrettsanlegg, men det kan kome. Fleire aktørar arbeider no med tekniske løysingar for oppsamling i delvis lukka system og heilt lukka system, og forskarar er i gang med å sjå på om marint slam kan nyttast i biogassproduksjon. Foto: Anette Tjomsland.

Kan ei blanding av myse, marint fiskeslam og kumøkk bli til biogass? Det spørsmålet håper forskarar å finne svar på. For å lukkast må dei finne den rette blandingsmengda og unngå at det blir for mykje salt att i restproduktet.

I Torjulvågen i Møre og Romsdal ønskjer Tingvoll Fisk AS å utvide produksjonen sin med eit flytande, delvis lukka, anlegg i sjøen. Målet er å samle opp fiskeslam og nytte det i biogassproduksjon, saman med myse, som er eit restprodukt frå osteproduksjon, og møkk frå nabogarden og familiebedrifta, Tingvollost. Men først må dei vite om det er praktisk mogleg og økonomisk lønsamt å kombinere desse biologiske restprodukta.

Kan det som i dag er avfall heller bli til biogass, og dermed til straum for oppvarming hos Tingvollost? Og kan biorest brukast som gjødsel av lokale bønder? Det vil i så fall løyse eit avfallsproblem for Tingvoll fisk, og gjere oppdrett av den lakselusetande fisken rognkjeks, meir berekraftig.

- Dette er bioøkonomi i lokal skala, fortel NIBIO-forskar Joshua Fenton Cabell. Eg tenker at bioøkonomien må lukkast i småskala prosjekt på lokalt plan, om han skal lukkast globalt. Om dei får det til her, så kan erfaringane kanskje overførast til andre. Mange stader langs Norskekysten ligg settefiskanlegg og landbruk nær kvarandre.

Cabell er ein av forfattarane bak eit eittårig forprosjekt som har undersøkt potensialet for biogassproduksjon frå dei biologiske restprodukta.

JFC 2018-5376 (2)_cropped
Rognkjeks er ein fisk som et lakselus. Den blir avla opp i saltvatn i settefiskanlegg. Bilete er frå Tingvoll Fisk AS. Dei ønskjer å utvide produksjonen sin med eit flytande, delvis lukka, anlegg i sjøen. Målet er å samle opp fiskeslam og nytte det i biogassproduksjon. Foto: Joshua Fenton Cabell.

Stort potensial for fiskeslam frå norske oppdrettsanlegg

Utslepp av fiskeslam frå norske oppdrettsanlegg til havet er kvart år av same omfang som kloakk frå 14 millionar menneske. Dette slammet inneheld like mykje fosfor som heile landbruket i Noreg treng som gjødsel. Slam frå oppdrett i ferskvatn er allereie i bruk i fleire biogassanlegg. Ein oppnår høgare metangassproduksjon når fiskeslam blir blanda med husdyrgjødsel og andre avfallsprodukt.

Det er førebels lite kunnskap om behandling av marint slam, og det er enno ikkje krav om oppsamling av slam frå havbaserte oppdrettsanlegg, men det kan kome. Fleire aktørar arbeider no med tekniske løysingar for oppsamling i delvis lukka system og heilt lukka system, og forskarar er i gang med å testa om marint slam kan nyttast i biogassproduksjon.

JFC 2018-5376 (6)_cropped
Tingvoll ost har to restprodukt. Myse frå osteproduksjon og møkk frå kyrne som lagar mjølk til osten. Dei ønskjer å samarbeide med nabobedrifta Tingvoll Fisk AS, om å lage biogass. Foto: Joshua Fenton Cabell.

Myse og husdyrgjødsel gir balanse i prosessen

Myse, er eit produkt som ein veit har god effekt i biogassproduksjon.

- Myse bidrar med masse karbon, fortel NIBIO-forskar Linn Solli. Ei av dei større utfordringane med fiskeslam i biogassreaktorar er høgt nitrogeninnhald i høve til karbon. I tillegg har myse relativt høgt innhald av lett tilgjengeleg sukker, noko som kan bidra til høgt biogassutbytte.

- Kan hende er det og gunstig kombinert med marint fiskeslam, legg ho til.

- Vi antar at det høge innhaldet av vatn i myse kan hjelpe til med å vatne ut saltinnhaldet i det marine slammet, supplerer Cabell.

- Husdyrgjødsel frå storfe har ikkje så høgt energipotensial, men fungerer som ein  buffer mot låg pH. I tillegg har møkka ein noko stabiliserande effekt mot for mykje feitt og protein i blandinga. Eit anna viktig poeng er at gjødsla inneheld nyttige sporstoff og mikroorganismar. Alt dette er bra for prosessen, seier Solli.

Atj 2017-8311_cropped
Dei blandingane som oppnådde best resultat i potensialtesten vart testa i reaktorar, behaldarar på 20 liter, i 120 dagar. I ein kontinuerleg prosess er belastinga på næringsstoff høgare, og dermed kan det hope seg opp stoff som verkar hemmande på prosessen. I tillegg blir bakteriar vaska ut. Derfor er det krevjande å stabilisere prosessen over tid. Foto: Anette Tjomsland.

God gassproduksjon, men potensialet er høgare

I første omgang har forskarane undersøkt potensialet for biogass. Saltinnhald i bioresten vart ikkje undersøkt denne gongen, men NIBIO vil sjå på det i eit nytt internt prosjekt. Meir om det litt seinare.

For å velje ut blandingar for testing i større reaktorar vart det først utført ein potensialtest. Det er eit kortvarig forsøk med ulike blandingar i små glasflasker. Gassproduksjonen blir målt jamleg i 32 dagar. I dette forsøket gav ei blanding med 40 prosent fiskeslam høgast gassproduksjon.

I neste runde vart dei blandingane som oppnådde best resultat i potensialtesten testa i reaktorar, behaldarar på 20 liter, i 120 dagar. Nokre av blandingane som vart undersøkte ser ut til å gi god gassproduksjon.

- Vi hadde to blandingar med 20 prosent fiskeslam i reaktorforsøka. Den som og inneheldt myse var mest stabil over tid, så myse verkar å ha stabiliserande effekt på prosessen, seier Cabell.

- Som potensialtesten viste, kan ei større mengd fiskeslam i blandinga gi høgare metangassutbytte, men vi klara ikkje å stabilisere prosessen over tid.

- Dette er noko som skjer i dei fleste slike testar. I dei små glasflaskene er tilhøva optimale for mikrobane. I ein kontinuerleg prosess er belastinga på næringsstoff høgare, og dermed kan det hope seg opp stoff som verkar hemmande på prosessen. I tillegg blir bakteriar vaska ut, forklarar Solli.

Biogassrådgjevar og Dr. Ing. Ruth Gebauer har og bidratt til studien.

- Det må undersøkast nærare korleis ein kan drive biogassprosessen slik at potensialet til slammet for metanproduksjon kan nyttast i ein fullskala biogassprosess, på ein økonomisk måte, seier Gebauer.

Ho påpeikar at tidlegare studiar med fiskeslam har påvist høgare metangassutbyte ved lengre opphaldstid i reaktorane.

Atj 2017-8304
For å velje ut blandingar for testing i større reaktorar vart det først utført ein potensialtest. Det er eit kortvarig forsøk med ulike blandingar i små glasflasker. I dei små glasflaskene er tilhøva optimale for mikrobane. Foto: Anette Tjomsland.

NIBIO skal forske på marint fiskeslam til biogass og biorest

Det er ein del kompliserande faktorar med marint slam.

- Noko gjer at produksjonen av biogass minkar etter om lag 15 veker i reaktorane, fortell Cabell. Det oppstår og giftige gassar som hemmar prosessen. Vi veit enno ikkje om årsaka er protein i slammet frå rognkjeksanlegget, eller for høgt saltinnhald.

I eit nytt internt prosjekt vil NIBIO undersøke både marint slam i biogass og saltinnhald i bioresten.

- Vi vil sjå nærare på korleis biogassprosessen kan optimaliserast, til dømes ved å tilsette metanproduserande mikroorganismar som er salttolerante, seier Solli.

- Når det gjeld bruk av biorest i jordbruket, er det særskild viktig å undersøke korleis salta i slammet og spesielt natrium, som plantene ikkje tar opp, påverkar jordas samansetning på sikt, seier Gebauer.

 - Vi vil og sjå på kva ein eventuelt kan gjere med slammet dersom det har for høgt saltinnhald. Mellom anna vil vi sjå på filtrering, og om saltinnhaldet minkar når slammet blir avvatna, seier Cabell.

Gebauer, som og undersøkte biogassutbyttet frå marint slam i doktorgraden sin (NTNU 1999), påpeikar at det alt finst ein god del kunnskap om dette.

- Påverknad av salt på biogassprosessar har vore undersøkt sidan 1960-talet. For raskt å kunne utvikle biogassprosessen med marint slam, meiner eg det er viktig å sette seg inn i kunnskapen som finst og ta seg tid til å diskutere nye resultat i lys av dei kjente.

- Vi er framleis i ein tidleg forskingsfase og det er enno fleire utfordringar og ingen klare svar. Men dette prosjektet har skapt ei interesse for å gå djupare og finne ut meir om kva som skjer i biogassprosessen når vi brukar marint slam, og om restproduktet trygt kan brukast som gjødsel på jordet, seier Cabell.

 

KONTAKTPERSON
Fakta

Denne saka omhandlar rapporten Biogass fra marint fiskeslam sambehandlet med husdyrgjødsel og myse. Eit kvalifiseringsprosjekt finansiert av Regionalt Forskingsfond Midt-Norge og Fylkesmannen i Møre og Romsdal i samarbeid med Tingvollost og Tingvoll Fisk AS.

NIBIO avd. Bioressurser og kretsløpsteknologi skal no i gong med eit internt prosjekt som skal undersøkje moglegheita for å nytte marint fiskeslam i biogass.

Mesteparten av forskingsinfrastrukturen for biogass ligg på Vollebekk i Ås.

NIBIO Ås Vollebekk NIBIO avd. Bioressurser og kretsløpsteknologi
Slam frå oppdrett i ferskvatn er allereie i bruk i fleire biogassanlegg. Ein oppnår høgare metangassproduksjon når fiskeslam blir blanda med husdyrgjødsel og andre avfallsprodukt. På biletet heller forskar Joshua Fenton Cabell slam over i mindre behaldarar for nedfrysing til seinare forsøk. Foto: Anette Tjomsland.

Tekst frå www.nibio.no kan brukast med tilvising til opphavskjelda. Bilete på www.nibio.no kan ikkje brukast utan samtykke frå kommunikasjonseininga. NIBIO har ikkje ansvar for innhald på eksterne nettstader som det er lenka til.

Publikasjoner

Til dokument

Sammendrag

Tingvoll Fisk AS og Tingvollost holder til Torjulvågen i Tingvoll kommune på Nordmøre. Tingvoll Fisk AS driver med landbasert oppdrett av rognkjeks (Cyclopterus lumpus) med planer om å utvide til havbasert påvekst etter hvert. Tingvollost produserer prisbelønt ost med melk fra egen gård og har lenge vurdert å bygge et biogassanlegg for behandling av husdyrgjødsel. Dette prosjektet undersøkte gjennom igjennomgang av litteratur og labforsøk aktuelle løsninger for oppsamling og separasjon av marint slam fra fiskeoppdrett og biogasspotensialet til sambehandling av marint slam fra rognkjeks, storfegjødsel fra melkekyr og okser og myse fra osteproduksjon. Litteraturstudien, gjennomførte av Tingvoll Fisk AS, konkulderte med at kombinasjonen semi-lukkede merder med en trakt laget av duk under til oppsamling av fiskeslam fra merdene; en såkalt Radial Flow Separator (RFS) for å sedimentere slammet; og geobags for å rense utspyllinga etter RFS er den mest kostnadseffektive og praktiske løsningen for oppsamling og separasjon av marint slam. NIBIO gjennomførte en biometanepotensiale (BMP) test og et reaktorforsøk med ulike blandinger av disse substratene for å vurdere biogasspotensialet og prosess stabilitet. BMP-testen viser at rent fiskeslam gir mest biogassog metanutbytte, men fra tidligere erfaring vet vi at rent fiskeslam kan være utfordrende på grunn av opphoping av flyktige fettsyrer (VFA) over tid. En blanding av 60% storfegjødsel og myse + 40% fiskeslam ga høyeste biogass- og metanutbytta av substratblandinger. I reaktorforsøket var det blandingen med 50% storfegjødsel og myse + 50% fiskeslam som hadde høyeste biogass- og metanutbytte, men viste tegn på prosessforstyrrelse (økende innhold av flyktige fettsyrer) etter kun to uker. Blandingen med 80% storfegjødsel og myse + 20% fiskeslam hadde mindre utbytte og fettsyrenivåene forble lavt i hele forsøksperioden selv om organisk belastningen lignet den andre blandingen. Husdyrgjødsel har en bufferevne som bidrar til å opprettholde prosess stabilitet. Metangassutbytte var tilsvarende BMP-testen til å begynne med, så avtok det etter 15 uker i alle fire reaktorer, spesielt de med 50% fiskeslam. Det er to mulige forklaringer: For det første, fiskeslam inneholder mye fett og protein, substrater som brytes ned til forholdsvis VFA og ammoniakk (ved høyere pH). Begge kan føre til inhibering i for store konsentrasjoner. I de to andre reaktorene med kun 20% fiskeslam kan det være på grunn av sulfat-innholdet i saltvannet. Sulfat-reduserende bakterier (SRB) både konkurrerer med metanogener for molekylær hydrogen og produserer svovlgass, som begge hindrer metanutbyttet. Biogasskulturen som ble brukt til å pode reaktorene er verken tilpasset et marint miljø eller høy fett og protein-innhold. Dette har også mye å si om ytelse og stabilitet. Konklusjonen er at sambehandling av husdyrgjødsel, myse og marint fiskeslam kan gi lønnsomt metanutbytte men at prosessen og mikrobene må tilpasses for å kunne håndtere sulfat fra sjøvannet og protein fra fiskeslammet hvis det skal være stabilt over tid.