| 1. |
- Gunnarsson, Carina, et al.
(författare)
-
Ökad användning av restströmmar från spannmålsodling för en svensk biobaserad ekonomi
- 2022
-
Rapport (övrigt vetenskapligt/konstnärligt)abstract
- Det finns ett stort intresse att använda halm i bioraffinaderiprocesser för att producera förnybara material, kemikalier och drivmedel, men mängden halm är begränsad och aktuella processer är ofta storskaliga. Målet med detta projekt var att bidra till ökad användning av tillgängliga restströmmar från spannmålsproduktion och därmed bidra till ökad andel inhemsk råvara till den svenska biobaserade industrin. Projektet undersökte tre restströmmar från spannmålsproduktionen: halm, rensverksfraktion (från tröskans rensverk som normalt sprids ut på fältet och inte samlas in) samt avrens från rensmaskiner och aspiratörer på spannmålsmottagningar. Arbetet innefattade att karakterisera olika sorters halm, utvärdera tekniker för att öka insamlingsgraden vid skörd, lagringsförsök samt modellering av leveranssäkerhet och skördestrategier. Ett speciellt fokus var att utvärdera materialet med avseende på biogasproduktion. Den grundläggande karakteriseringen som gjordes av halm och rensverksfraktion från höstvete, korn, havre, höstråg och höstraps visade vissa skillnader i innehåll av cellulosa, hemicellulosa, lignin, oorganiska ämnen samt extraktivämnen, men inga som kunde förklara skillnaderna i metanproduktionen mellan proverna. Råghalm hade den högsta metanproduktionen, medan halm från höstraps hade signifikant lägre metanproduktion än de andra halmsorterna. Metanproduktionen från rensverksfraktionerna visade samma tendens som för halmen. För att försöka hitta förklaringar till den lägre metanproduktionen för halm och rensverksfraktion från höstraps gjordes kompletterande analyser av biomassans struktur och sammansättning. Inga tydliga skillnader i cellullosakristallinitet kunde ses som skulle kunna förklara den lägre biogasproduktionen. De fördjupade analyserna kunde visa att det finns skillnader i ligninstruktur, det skulle dock behöva undersökas vidare om dessa bidrar till skillnaderna i metanproduktionen. En hypotes som inte kunde bekräftas är att höstrapshalmen innehåller glukosinulater som när de bryts ner kan verka hämmande på bakterierna i jäsningsprocessen. Detta behöver utredas vidare i kommande studier. I projektet utvärderades två olika tekniker för att förutom halm även samla in rensverksfraktion och därigenom öka mängden bärgat material. Vid skörd av spannmål samlas kärnan i en tank, medan halmen och övriga överjordiska delar av spannmålsplantan som återstår matas ut efter skördetröskan. Utvärderingen visade att total insamlad mängd biomassa ökade när även rensverksfraktionen samlades in. Även halmbalarnas densitet ökade vid inblandning av rensverksfraktionen i halmen, vilket är fördelaktigt för transporteffektiviteten. Ökningen av insamlad mängd och baldensitet var dock signifikant i endast ett av de två försöken. Mellan 36 % och 41 % av den teoretiskt bärgningsbara mängden biomassa samlades inte in och kan betraktas som förluster i systemet. Vissa av förlusterna går att åtgärda med val av maskiner som är väl anpassade till varandra medan andra kräver ett helt annat skördesystem. Potentialen för utveckling av nya och förbättrade tekniska system som möjliggör att en större andel biomassa kan tillvaratas är därför stor. Tillgången på halm för användning i bioraffinaderier kan även ökas genom att använda halm av olika kvalitet, tex fuktig halm. I tre olika lagringsförsök undersöktes under vilka förutsättningar det finns risk för förluster under aeroba förhållanden. Försöken utvärderades med avseende på effekten på förluster och kvalitet samt metanproduktion. Respirometerförsök genomfördes på halm och rensverksfraktion från höstvete och korn vid två olika vattenaktiviteter (vattenhalter) under ca 2 månader. Resultaten visade att förlusterna hos höstvetehalm troligen kan hållas låga om den lagras vid en vattenhalt under 20-23 %. Kornhalm verkar vara något känsligare och kan behöva vara några procentenheter torrare, medan rensverksfraktionen verkar vara något mer motståndskraftig mot mikrobiell tillväxt. I vetehalm ökade metanpotentialen under lagringen, medan den minskade för halm och rensverksfraktion från korn. Den stora minskningen i metanpotential för kornproverna kan ha orsakats av de högre kvävehalterna och lägre C/N kvot som gynnar mikrobiell aktivitet. Resultaten tyder på att fuktig aerob lagring av vetehalm kan fungera som ett förbehandlingssteg där cellulosanedbrytande mögelsvampar bryter ned cellulosan och därmed gör kolet mer tillgänglig för de metangasproducerande mikroorganismerna. Studien tyder på att denna process går snabbare med kornhalm. Dessa resultat behöver följas upp och fördjupas. Genom att utnyttja lagringstiden till biologisk förbehandling inför användning i bioraffinaderiet kan vi på ett positivt sätt utnyttja faktorer som normalt har negativ inverkan på kvalitet, såsom hög fukthalt och temperatur samt långa lagringstider. I fullskaliga försök som upprepades under två år vid Gasum AB biogasanläggning i Jordberga utvärderades avrenslagring under praktiska förhållande i stora plansilor utan täckning. Lagringsförsöket genomfördes med avrensat material (avrens) från i spannmålshandelns mottagningsanläggningar. Lagringsprocessen övervakades på olika djup genom mätningar av gassammansättning och temperatur och lagringsförlusterna bestämdes. Förlusterna av torrsubstans under lagringen varierade mellan 1,5 och 3 %, dock med undantag från ytprovet år två där förlusterna uppgick till 63 %. De höga förlusterna i ytprovet beror sannolikt på en längre lagringstid i kombination med direkt exponering mot atmosfäriska förhållanden och därmed nederbörd. Detta resulterade i en omfattande tillväxt av mögelsvampar. Metanpotentialen i proverna från ytan var båda åren signifikant lägre (8 % respektive 62 %) än i proverna från inläggningen. Mellan djupare liggande prover fanns ingen signifikant skillnad i metanpotential sinsemellan eller jämfört med inläggningsprovet. Låg vattenhalt, syrefattiga förhållanden och höga temperaturer hämmade mikrobiell tillväxt i djupare liggande prover. Den modelleringsstudie baserad på väderdata som genomfördes med syftet att under-söka hur leveranssäkerheten av halm påverkas av väderleken visade att mängden torr halm som kan bärgas varierar stort mellan år. Andelen av den tillgängliga mängden halm som i genomsnitt över flera år är möjlig att bala (pressningskoefficient) beräknades till 84, 86, 82 och 80 % för Västmanland, Östergötland, Västra Götaland respektive Skåne vid maximalt 18% vattenhalt vid pressning. Den varierade även över skördesäsongen. Den tillgängliga pressningstiden minskade från över 50 % i den andra halvan av juli till under 30 % i de första veckorna i oktober beroende på område. De genomsnittliga andelarna pressad halm varierade för de enskilda grödorna: den var högst för höstvete, ca 90 % för gårdarna belägna i Västmanland, Östergötland och Västra Götaland, och 80 % i Skåne. Andelarna för vårvete var lägst, 67–75 % beroende på område.
|
|
| 2. |
- de Toro, Alfredo, et al.
(författare)
-
Effects of variable weather conditions on baled proportion of varied amounts of harvestable cereal straw, based on simulations
- 2021
-
Ingår i: Sustainability. - : MDPI AG. - 2071-1050. ; 13:16
-
Tidskriftsartikel (refereegranskat)abstract
- All harvestable cereal straw cannot be collected every year in regions where wet periods are probable during the baling season, so some Swedish studies have used 'recovery coefficients’ to estimate potential harvestable amounts. Current Swedish recovery coefficients were first formu-lated by researchers in the early 1990s, after discussions with crop advisors, but there are no recent Swedish publications on available baling times and recovery proportions. Therefore, this study evaluated baling operations over a series of years for representative virtual farms and machine systems in four Swedish regions, to determine the available time for baling, baled straw ratio and annual variation in both. The hourly grain moisture content of pre-harvested cereals and swathed straw was estimated using moisture models and real weather data for 22/23 years, and the results were used as input to a model for simulating harvesting and baling operations. Expected available baling time during August and September was estimated to be 39–49%, depending on region, with large annual variation (standard deviation 22%). The average baling coefficient was estimated to be 80– 86%, with 1400 t·year−1 harvestable straw and 15 t·h−1 baling capacity, and the annual variation was also considerable (s.d. 20%). © 2021 by the authors.
|
|
| 3. |
- de Toro, Alfredo, et al.
(författare)
-
Väderlekens inverkan på pressning av halm : Bedömning av leveranssäkerhet baserat på simulering
- 2021
-
Rapport (övrigt vetenskapligt/konstnärligt)abstract
- Det övergripande syftet med denna studie var att undersöka leveranssäkerheten för halm kopplat till risker på grund av dåliga väderförhållanden vid skörd samt utvärdera regionala skillnader i fyra viktiga odlingsområden i landet. Väderlekens inverkan på halmens vattenhalt i sträng och halmmängd som kunde pressas vid varierande gårdsstorlek, bärgningsperiod och halmmängd undersöktes. Med hjälp av simuleringsmodeller och historiska väderleksdata från 22-23 år beräknades vattenhalten på timbasis för spannmålskärna i den stående grödan och för halm i sträng. Skördetröskning och halmpressning simulerades med en annan modell under samma period, där en kort pressningsperiod till sluten av augusti och en längre period till mitten av september utvärderades. Väderlekens inverkan på pressningsförloppet uppskattades, samtidigt som begränsande och känsliga faktorer identifierades. De årliga pressade halmmängderna beräknades för typgårdar med 100, 300 och 600 ha spannmålsareal, belägna i Västmanland, Östergötland, Västra Götaland och Skåne.
|
|
| 4. |
- Pari, L., et al.
(författare)
-
Performance and work quality of the chaff collection in Sweden : A case study
- 2021
-
Ingår i: European Biomass Conference and Exhibition Proceedings. - : ETA-Florence Renewable Energies. ; , s. 207-210
-
Konferensbidrag (refereegranskat)abstract
- Grain chaff could provide 54.8 Mt of additional annual potential biomass in Europe. In the framework of the AGROinLOG H2020 Project, the chaff collection system developed by Thierart company was tested in Sweden to evaluate the amount of biomass collectible, the harvesting losses and performance, and the economic feasibility of the system. Such system allows to collect the chaff separately onto a trailer. The total residual biomass increased by 0.84 t ha−1 without negatively affecting the performance of the combine.
|
|
| 5. |
- Suardi, Allessandro, et al.
(författare)
-
Admixing chaff with straw increased the residues collected without compromising machinery efficiencies
- 2020
-
Ingår i: Energies. - : MDPI AG. - 1996-1073. ; 13:7
-
Tidskriftsartikel (refereegranskat)abstract
- The collection of residues from staple crop may contribute to meet EU regulations in renewable energy production without harming soil quality. At a global scale, chaff may have great potential to be used as a bioenergy source. However, chaff is not usually collected, and its loss can consist of up to one-fifth of the residual biomass harvestable. In the present work, a spreader able to manage the chaff (either spreading [SPR] on the soil aside to the straw swath or admixed [ADM] with the straw) at varying threshing conditions (with either 1 or 2 threshing rotors [1R and 2R, respectively] in the combine, which affects the mean length of the straw pieces). The fractions of the biomass available in field (grain, chaff, straw, and stubble) were measured, along with the performances of both grain harvesting and baling operations. Admixing chaff allowed for a slightly higher amount of straw fresh weight baled compared to SPR (+336 kg straw ha−1), but such result was not evident on a dry weight basis. At the one time, admixing chaff reduced the material capacity of the combine by 12.9%. Using 2R compared to 1R strongly reduced the length of the straw pieces, and increased the bale unit weight; however, it reduced the field efficiency of the grain harvesting operations by 11.9%. On average, the straw loss did not vary by the treatments applied and was 44% of the total residues available (computed excluding the stubble). In conclusion, admixing of chaff with straw is an option to increase the residues collected without compromising grain harvesting and straw baling efficiencies; in addition, it can reduce the energy needs for the bale logistics. According to the present data, improving the chaff collection can allow halving the loss of residues. However, further studies are needed to optimise both the chaff and the straw recoveries. © 2020 by the authors.
|
|
| 6. |
- Lund, Johanna, et al.
(författare)
-
Outnyttjat ensilage till förnybar energi
- 2018
-
Rapport (övrigt vetenskapligt/konstnärligt)abstract
- There are large amounts of unutilized silage from agriculture and from municipalities that harvest meadows and grasslands. This biomass is a disposal problem and a cost. At the same time, there are biogas plants which have an increased demand for substrates that do not compete with the production of feed and food. Unutilized silage can be an excellent biogas substrate provided it is effectively pretreated. This study is conducted as a case study of Jordberga Biogas plant in Skåne (in the south of Sweden), although the results of the project are applicable to other regions in Sweden where unutilized silage exists. The project aim was to study a 20 % replacementof today’s crop-based substrates in Jordberga biogas plant with unutilized silage from agriculture and municipalities. The project has been conducted by RISE Agrifood and Bioscience in collaboration with the German Biomass Research Center (Deutsches Biomasseforschungszentrum, DBFZ), Gasum, County Administrative Board of Skåne and Fogda Farm.The project was divided into three parts. In the first part the amounts of different types of unutilized silage was estimated, from arable land and forage areas at municipalities and County Administrative Boards, for the area around the Gasum Biogas plant in Jordberga, and for Sweden in total. In a second part the adequate technique for pretreatment was identified and tested in practical trials on different types of unutilized silage. In the third part cost calculations were done for the disintegration of the unutilized silage.The study showed that the largest potential for unutilized silage is from forage production. The area of meadows is much less with much lower yield. An assumption was made that 5% of the total amount of unutilized silage bales are available for biogas production. Project calculations showed that 35% of these must be used to substitute 20% of the crop based substrates at Jordberga. Depending on the quality and biogas yield, 12-23 ton DM is needed per day.Based on earlier studies and experiences from the project group, three machines were chosen for the practical tests to disintegrate silage bales; Rot Grind, RS CutMaster and I-GRIND. Roto Grind and I-GRIND used hammermill technique whereas RS CutMasterused knife rotors for disintegration. All three machines managed to disintegrate silage bales with DM-content varying from 40-70% DM. The particle length after disintegration was analyzed and a visual estimation of the effect on particle structure was made. Particle size after disintegration was the same for Roto Grind and RS CutMaster whereas it was considerable longer for I-GRIND. Disintegration worked better on silage with lower DM content regarding both particle size and structure for all tested machines.Based on the test results RS CutMaster had higher total disintegration costs compared with Roto Grind and I-GRIND. The differences in costs was mainly due to lower measured capacity of RS CutMaster, and higher depreciation and maintenance costs of both RS CutMaster and I-GRIND. To lower the costs to same level as Roto Grind and I-GRIND, RS CutMaster would need approximately 40% higher capacity than measured in the tests.
|
|
| 7. |
- Gunnarsson, Carina, et al.
(författare)
-
Småskalig pelletsproduktion : beskrivning av pelletering på Läppe Energiteknik samt resultat av praktiska tester
- 2015
-
Rapport (refereegranskat)abstract
- Detta projekt har genomförts inom ramen för det nationella projektet ”Småskaliga biobränslekedjor” som drivs av Hushållningssällskapet och SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut. Projektet syftar till att öka intresset för att ta tillvara och förädla lokala biomassor, t.ex. salix, rörflen och halm. Med utgångspunkt i den pelletsproduktionen som idag sker vid Läppe Energi-teknik har teknik och ekonomi vid pelletering av olika råvaror utvärderats. Genom att anordna demonstrationsdagar och studiebesök har också information om småskalig pelletering förmedlats. Vid Läppe Energiteknik gjordes pelleteringsförsök med råvarorna kornhalm, rörflen, salix och träflis. Olika håldiametrar i kvarnsåll och pressmatris testades i flera kombinationer med varje råvara, där pelletspressens kapacitet och elförbrukningen för alla maskiner i kedjan registrerades. Vidare bestämdes de färdiga pelleternas hållfasthet, bulkdensitet och kemiska sammansättning. Insamlade data användes som underlag vid beräkningar av den totala produktionskostnaden inklusive råvara. Beräkningarna gjordes för ett pelletsslag per råvara. Förbränningstester med två brännare utfördes med salix- och träflispellets i en äldre kombipanna. Pelletpressens kapacitet varierade mycket beroende på råvara. Kapaciteten för stråvaror var låg, speciellt för kornhalm, medan den högsta kapaciteten noterades för träflisen. Med låg kapacitet blir det mindre mängd slutprodukt att fördela kostnaderna på, vilket innebär att kapaciteten får stort genomslag på produktions-kostnaden. För kornhalm blev den beräknade kostnaden högst med 3,36 kr/kg pellets, följt av rörflen med 2,55 kr/kg. För salix och träflis blev kostnaden 2,26 respektive 2,15 kr/kg pellets. Den största kostnadsposten vid pelletering hos Läppe Energiteknik utgjordes av råvaran, följt av personalkostnader samt fasta kostnader för maskiner. När det gäller kostnaden per MWh blev skillnaden mellan råvarorna ännu större eftersom värmevärdet i träflis och salix var högre än det i stråvarorna. Den höga produktionskostnaden för stråpellets gör att den idag inte kan konkurrera som bränsle, men väl som ströpellets inom djurhållningen. Det finns dock behov av teknikutveckling för att öka kapaciteten vid tillverkning av pellets från stråvaror. Bulkdensiteten för pellets till villapannor och kaminer ska enligt svensk standard uppgå till minst 600 kg/m3. Detta krav uppfylldes för träflispellets, samt nätt och jämnt för de rörflen- och salixpellets som producerats med en mindre håldiameter i pressmatrisen. Träflispelletsen hade den högsta hållfastheten och uppfyllde kravet för villapellets enligt det tyska DINplus-systemet. Däremot klarade ingen pellets i projektet håll-fasthetskraven enligt den svenska standarden. Vid användning som strö är dock hållfastheten av underordnad betydelse. Hållfasta pellets utan finfraktion är en förutsättning för att få en god utbränning i en brännare som inte har rörliga delar eller någon annan teknik som säkerställer tillräcklig omblandning mellan bränsle och luft.
|
|
