Outnyttjat ensilage till förnybar energi

• 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.

• Stora mängder outnyttjat ensilage finns inom lantbruket samt när kommun och länsstyrelse skördar de vallar och slåtterängar som de ansvarar för att sköta. Denna biomassa är ofta ett kvittblivningsproblem och en kostnad. Samtidigt efterfrågar biogasanläggningar substrat som inte konkurrerar med produktion av foder och livsmedel. Outnyttjat ensilage kan vara ett utmärkt substrat under förutsättning att det förbehandlas effektivt. Projektet utfördes som en fallstudie av Jordberga biogasanläggning i Skåne där resultaten från projektet är tillämpbara på andra regioner i Sverige där outnyttjad biomassa finns. Projektets syfte var att genom lönsam hantering kunna ersätta 20 % dagens åkerbaserade substrat i Jordberga biogasanläggning med outnyttjat ensilage från lantbruk samt slåtterytor hos kommun och länsstyrelse. Projektet har genomförts av RISE Jordbruk och Livsmedel tillsammans med det tyska biomassaforskningscentrat Deutsches Biomasseforschungszentrum (DBFZ), Gasum, Länsstyrelsen i Skåne och Fogda Farm.Projektet utgjordes av tre delar. En del där mängderna av olika typer av outnyttjat ensilage från jordbruksmark samt slåtterytor hos kommun och länsstyrelse upp-skattades, dels för området runt Gasums biogasanläggning i Jordberga, dels för hela Sverige. En del där lämplig teknik för sönderdelning identifierades och sedan testades i praktiska försök på olika typer av outnyttjat ensilage. Sedan en del där kostnaderna beräknades för hantering och sönderdelning av det outnyttjade ensilaget.Vid uppskattningen av mängderna outnyttjat ensilage visade det sig att den stora potentialen finns från outnyttjat ensilage från vallodling. Arealen befintlig slåtteräng är betydligt mindre och med en betydligt lägre avkastning. Antagandet gjordes att 5% av den totala mängden outnyttjade ensilagebalar är tillgängligt för biogasproduktion. Projektets beräkningar visade att 35% av dessa måste samlas in för att uppnå projektets mål att ersätta 20% av Jordbergas grödbaserade substrat. Beroende på balensilagets kvalitet och biogasutbyte behövs då 12-23 ton ts/dygn.Baserat på tidigare studier och erfarenheter från projektgruppen valdes tre maskiner ut för praktiska sönderdelningstester; Roto Grind, RS CutMaster och I-GRIND. I Roto Grind och I-GRIND sker sönderdelningen med en hammarkvarn medan RS CutMaster har knivar som sönderdelar materialet. Samtliga tre testade maskiner klarade av att sönderdela ensilage med ts-halt varierande mellan 40 och 70%. Strålängden efter sönderdelning analyserades i en sorteringsmaskin och en visuell bedömning gjordes av hur ensilagets struktur påverkats. Den analyserade strålängden för Roto Grind och RS CutMaster var lika, medan I-GRIND gett betydligt längre material. Sönderdelningen fungerade bättre på det fuktigare ensilaget än på det torrare både med avseende på både strålängd och struktur i samtliga maskiner.Baserat på resultaten från våra tester hade RS CutMaster högre totala sönder-delningskostnader än Roto Grind och I-GRIND. Främsta orsakerna till detta är lägre uppmätt kapacitet hos RS CutMaster samt högre inköps- och underhållskostnader för RS CutMaster och I-GRIND. För att komma ner till samma kostnadsnivå skulle RS CutMaster behöva ha ca 40% högre kapacitet än den som uppmättes i testet som gjordes i projektet.

Ämnesord

TEKNIK OCH TEKNOLOGIER  -- Industriell bioteknik -- Bioenergi (hsv//swe)

ENGINEERING AND TECHNOLOGY  -- Industrial Biotechnology -- Bioenergy (hsv//eng)

LANTBRUKSVETENSKAPER  -- Lantbruksvetenskap, skogsbruk och fiske -- Jordbruksvetenskap (hsv//swe)

AGRICULTURAL SCIENCES  -- Agriculture, Forestry and Fisheries -- Agricultural Science (hsv//eng)

LANTBRUKSVETENSKAPER  -- Annan lantbruksvetenskap -- Förnyelsebar bioenergi (hsv//swe)

AGRICULTURAL SCIENCES  -- Other Agricultural Sciences -- Renewable Bioenergy Research (hsv//eng)

Nyckelord

silage bales

biogas

pretreatment

disintegration

machines

costs

Publikations- och innehållstyp

vet (ämneskategori)

rap (ämneskategori)