Bruk av biogass fra våtorganisk avfall som drivstoff for kollektivtransport

47 Pages·2009·0.92 MB·Norwegian

by  Andrey Volynkin

Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet

TBT 4850 - Eksperter i Team
Landsby 35 – Biodrivstoff: Fakta/Fiksjon
Vår 2009

Fagrapport

”Bruk av biogass fra våtorganisk avfall som
drivstoff for kollektivtransport ”

Gruppe 1:
Elin Jeannette Staurem
Kristine Mygland Bakken
Kjetil Knudsen
Andrey Sergeevich Volynkin
Ida Henriette Caspersen
Hilde Kristine Iglebæk
1
SAMMENDRAG
I denne rapporten ser vi på hvorvidt det er hensiktmessig å bruke biogass fra våtorganisk
avfall som drivstoff i kollektivtransport. Det er viktig å kartlegge både fordeler og ulemper
når man skal undersøke mulighetene for å bygge ut biogassanlegg og tilhørende
infrastruktur. Biogass fra våtorganisk avfall kan gi samfunnet nytte i form av blant annet
reduserte klimautslipp, økonomisk lønnsomhet og håndtering av problematisk avfall. Bruk
av biogass fra våtorganisk avfall til kollektivtransport vil ikke alene løse klimakrisen, men det
vil være et av mange viktige fremtidsrettede alternativer til fossilt drivstoff. Norge bør som
rik oljenasjon ha et større ansvar enn mange andre land til å være med på å utvikle
fornybare og klimanøytrale energikilder for fremtiden. Gjennom kronikken skrevet med
bakgrunn i denne rapporten håper vi at vårt arbeid kan ha en samfunnsnytte ved å bidra til
å sette annengenerasjons biodrivstoff på dagsordenen. Ved å opplyse om aktuelle
prosjekter som er i gang i Norge ønsker vi å øke bevisstheten rundt fordelene ved å bruke
biogass fra våtorganisk avfall i kollektivtransport. En eventuell videreføring av arbeidet vårt
kan gjøres både av oss og av andre ved at man fortsetter å sette fokus på klimavennlige
tiltak som foregår innenlands og at man støtter politikere som tør å tenke langsiktig.

2
3
INNHOLDSFORTEGNELSE
1. INNLEDNING ................................................................................................................................................. 6
2. TEAMMEDLEMMENES FAGLIGE KOMPETANSE OG REALISERING AV BRUKT
TVERRFAGLIGHET .......................................................................................................................................... 7
3. BIODRIVSTOFF: ET MILJØVENNLIG ALTERNATIV .......................................................................... 7

3.1. TYPER BIODRIVSTOFF...................................................................................................................................... 8
4. F3O.2R. VDÅETLOERRG MAENDIS BKI AOVGFAASLSL F: RENA KVIÅLTDOER TGILA NBIIOSKD RAIVVFSATLOLF .F.. ................................................................................................................................. 98

4.1 LIVSSYKLUSANALYSE AV BIODRIVSTOFF ................................................................................................ 9
4.2 SAMFUNNSMESSIG LØNNSOMHET OG NYTTE AV BIOGASS SOM DRIVSTOFF ...................... 13
4.3 Å LUKKE SLØYFEN: HVORDAN GJØRE AVFALL TIL RESSURSER ................................................. 14
4.4 FORBUD MOT DEPONERING AV VÅTORGANISK AVFALL ............................................................... 15
4.5 STØRRELSESORDEN PÅ PRODUKSJON AV BIOGASS OG BIODRIVSTOFF I EU ....................... 16
5. P4.R6O BDRUUKKS AJOV NK JAEVN TB ITOEGKANSOSL ..O..G...I. .................................................................................................................................................................................................................................. 1199

5.1 FREMSTILLING AV BIOGASS ........................................................................................................................ 19
5.25. .P2A.1R. FAeMttE ..T...R....E... .S..O....M.... .P...Å...V...I..R...K...E...R... .P...R...O....S..E...S...S..E...N... ............................................................................................................................................................................................ 2 211
5.2.2. Proteiner ............................................................................................................................................................... 21
5.2.3. VFA........................................................................................................................................................................... 21
5.2.4 pH .............................................................................................................................................................................. 22

5.3 OPPGRADERING AV BIOGASS ...................................................................................................................... 22
5.4 SAMMENSETNING AV BIOGASS .................................................................................................................. 24
6. U5.T5F BORRUDKR AIVN GBEIORG OAGSS B IA MRORTIEORREERR ......................................................................................................................................................................................................................... 2255

6.1. TEKNOLOGISKE OG LOGISTISKE UTFORDRINGER ........................................................................... 25
6.2. KOSTNADER OG POTENSIELLE ØKONOMISKE BARRIERER......................................................... 27
6.3. POLITISKE UTFORDRINGER ....................................................................................................................... 28

4
7. LØNNSOM BRUK AV BIOGASS ER MULIG ......................................................................................... 29

7.1 BRUK AV BIOGASS SOM DRIVSTOFF I KOLLEKTIVTRANSPORT .................................................. 29
7.2 SAMMENHENGEN MELLOM POLITISKE OG ØKONOMISKE TILTAK .......................................... 31
7.37 S.3P.1E.S BIFeIvKilKgnEi nØgKeOr NtiOl FMoIrSsKknEi VngIR oKgE UMtvIDikLliEnRg . ............................................................................................................................................................................................ 3 333
7.3.2. Skatter og avgifter ........................................................................................................................................... 33
7.3.3. Påbud ...................................................................................................................................................................... 34

8. B7.I4O CGAASSES- EFKRSAE VMÅPTEOL:R PGRAONDIUSKK SAJVOFNA OLGL :B IRNUNKF ØARV IBNIGO GI ANSOSR IG LEIN? .K..Ö...P...I.N...G.......................................................................... 3364

8.1. BIODRIVSTOFF I NORGE ............................................................................................................................... 36
9. K8.O2 NCKALSEU-SEJKOSNE .M....P..E...L..:. .B...I..O..G...A...S..S..-..B..U...S..S..E...R... .I. .O...S..L..O... ......................................................................................................................................................................... 4308
LITTERATURLISTE ...................................................................................................................................... 42

5
1. INNLEDNING
Transportsektoren er med god grunn pekt på som den største synderen i
klimasammenheng. De siste 15 år har industri og husholdninger i Europa har holdt sine CO -
2
utslipp relativt stabile, mens transportsektoren har vist en betydelig økning i sine
klimagassutslipp. Trenden forventes å fortsette i flere år fremover. En stor utfordring for å
redusere dette problemet er å finne klimanøytrale drivstoff som kan være realistiske
alternativer til bensin og diesel. I sammenheng med landsbyens tema, ”Biodrivstoff:
fakta/fiksjon?”, var det dermed et selvsagt valg for vår gruppe å ta for oss bruken av
biodrivstoff til transport. Siden produktet av dette prosjektet skulle være en aviskronikk var
det også viktig å ta for seg et dagsaktuelt tema. Debatten om ”food vs fuel” knyttet til
førstegenerasjons biodrivstoff er fremdeles svært aktuell, men mye har allerede blitt
skrevet om dette i mediene. Annengenerasjons biodrivstoff er nå i fremmarsj og har bl.a.
som fordel at det ikke konkurrerer med matproduksjon i samme grad som
førstegenerasjons. Foreløpig har annengenerasjons biodrivstoff fått relativt lite
mediedekning, så en kronikk om dette tema kan faktisk utgjøre et lite, men reelt bidrag til
klimadebatten. Det finnes flere kilder for produksjon av annengenerasjons biodrivstoff;
bl.a. trevirke, alger eller våtorganisk avfall. Valget falt på sistnevnte kilde fordi avfall er noe
som få anser som en ressurs. Biogass fra våtorganisk avfall blir allerede brukt som drivstoff i
noen få europeiske byer, spesielt til tyngre kjøretøy som bybusser. Ved å vise at selv noe
tilsynelatende ubrukelig som kloakkslam og råtten mat kan være en energikilde, håper vi å
vekke folks nysgjerrighet på hvordan vår energifremtid kan se ut uten olje. Imidlertid finnes
det mange typer biodrivstoff, og det finnes annen bruk enn til drivstoff i kjøretøy. Vi ønsket
å finne ut om det er hensiktsmessig å bruke biogass fra våtorganisk avfall som drivstoff i
kollektivtransport. Dette må ses i lys av både miljøgevinster men også gjennomførbarhet og
lønnsomhet av produksjon og bruk av biogass fra våtorganisk avfall. Med en slik
problemstilling fantes det muligheter for en virkelig tverrfaglig fagrapport og kronikk, hvor vi
hadde behov for de ulike kompetansene beskrevet i neste kapittel.

6
2. TEAMMEDLEMMENES FAGLIGE KOMPETANSE OG REALISERING AV BRUKT
TVERRFAGLIGHET
Hilde har bakgrunn i Master i industriell økologi og Bachelor i Europakunnskap. Hun har
brukt sin faglige kompetanse til å skrive om de politiske aspektene av biogassproduksjon og
bruk, blant annet om EU direktivet om deponering av våtorganisk avfall.
Kristine har brukt sin bakgrunn i samfunnsøkonomi til å skrive om nytte og kostnader ved
bruk og produksjon av biogass generelt og i Norge. Hun har også sett på hvilke virkemidler
som kan og må tas i bruk for at bruk av biogass i kjøretøy skal kunne gjennomføres.
Elin går masterprogrammet i Industriell Økologi og har bachelor i Europakunnskap. Hun har
brukt sin kompetanse bl.a. til å skrive om bruk av biogass fra et industriell økologi perspektiv
(særlig LCA og lukkede produksjonsprosesser) og om politiske utfordringer, både generelt og
i Norge.
Andrey holder på med sin masteroppgave innen uorganisk kjemi og har brukt sine
kunnskaper til å bidra med den tekniske delen av rapporten, spesielt behandling og bruk av
biogass.
Kjetil går masterprogrammet innen bioteknologi og har bidratt med teknisk informasjon om
produksjon av biogassen.
Ida har en bachelor i biomatematikk, og har kompetanse innen biologi og statistikk. Hun har
brukt sin bakgrunn til å blant annet finne relevant statistikk om bruk av biogass.
3. BIODRIVSTOFF: ET MILJØVENNLIG ALTERNATIV
Fossile brennstoff slipper ut mer CO enn det naturen klarer å binde opp fordi de forbrenner
2
karbonholdig materiale som har vært tatt ut av karbonkretsløpet i millioner av år.
Biodrivstoff er drivstoff produsert med utgangspunkt i fornybart materiale. Dermed inngår
slike drivstoff i naturens naturlige karbonkretsløp og bidrar derfor ikke til drivhuseffekten på
samme måte som fossile brennstoff (Hojem 2006). Et aspekt som er viktig å ta med i
betraktningen når det snakkes om biodrivstoffers gevinst er at det i fremstillingen av
biodrivstoff som regel brukes fossile forbrenningskilder, noe som kan bidra til varierende
klimapåvirkning avhengig av hvordan produksjon og transport har foregått.

7
Livssyklusanalyse vil være et verktøy som kan tas i bruk for å få oversikt over reel
klimapåvirkning. Det vil bli gitt en utredning på livssyklusanalyser senere i rapporten.
3.1. TYPER BIODRIVSTOFF
Det finnes flere forskjellige typer biodrivstoff. De mest aktuelle er biodiesel, bioetanol og
biogass. Biodiesel kan fremstilles enten av planteoljer eller dyrefett. Norsk produksjon er
først og fremst basert på fiskeoljer og brukt frityrfett, mens det i europeisk sammenheng
brukes mest rasp. Bioetanol fremstilles av planter som inneholder sukker eller stivelse.
Biogass oppstår når biologisk materiale forråtner uten tilførsel avoksygen. Teoretisk sett kan
alt som har biologisk opphav brukes til å produsere biogass (Hojem 2006).
Dersom man kun har fokus på bruksfasen av biodrivstoff og bioenergi, så eksisterer det på
lang sikt et teoretisk potensial for å redusere utslipp av klimagasser med 100 prosent. Den
europeiske union (EU) har satt et mål om å erstatte 20 % av det fossile drivstofforbruket
med biodrivstoff innen 2020. I følge lavslippsutvalget er dette et relativt optimistisk mål
(NOU 2006: 18).
3.2. VÅTORGANISK AVFALL: EN KILDE TIL BIODRIVSTOFF
I det moderne samfunn dannes det store mengder biologisk avfall fra
næringsmiddelindustri, husdyrhold og husholdninger. Under de rette betingelser kan
miljøbelastingen fra husdyrmøkk og avfall gjøres om til råvarer. I et biogassanlegg kan møkk
og avfall behandles slik at det dannes biogass og næringsrik gjødsel som produkt.
Ku- og grisemøkk er det mest brukte organiske avfallet til biogassanlegg, og danner en
grunnsubstans i biogassanleggene. Biologisk industriavfall, husholdningsavfall, kloakkslam
og slakteriavfall blandes ofte inn i møkken for å gi økt produksjon av biogass. Avfallet fra
industri har et stort gasspotensial, og det vises økt etterspørsel for denne typen avfall av
biogassanleggene. Behandling av kloakkslam har en hygieniserende effekt i tillegg til at lukt
fjernes. Etter ineffektiv behandling og bruk av slaktavfall i for til kyr, som førte til utbredt
kugalskap i Europa, introduserte EU reguleringer for hvordan slaktavfall skulle behandles
etter inndeling av avfallet i kategori 1, 2 og 3. Avfall i kategori 1 med høyest risiko kan ikke
brukes i biogassanlegg og må forbrennes (BiogasÖresund 2009a).

8
• Kategori 1: Avfall som har økt risiko for helse overfor mennesker og dyr. F.eks hjerne
og ryggmarg fra slaktede dyr (kugalskap), selvdøde drøvtyggere og kjæledyr. Skal
forbrennes.
• Kategori 2: Møkk, tarm/mageinnhold, slakteribiprodukter som ikke er ment som
menneskeføde.
• Kategori 3: Blod, skinn, kjøttinnholdende produkter fra næringsmiddelindustri,
slakteriavfall som egner seg som menneskeføde.
4. FORDELER MED BIOGASS FRA VÅTORGANISK AVFALL
En viktig motivasjon for satsing på biodrivstoff er økt klimanytte i form av redusert utslipp
av CO . I tillegg reduseres den lokale luftforurensningen pga. lavere utslipp av partikler og
2
NO (Johansen 2009). Biogass er per i dag blant de mest energieffektive og miljøvennlige
x
formene av biodrivstoff i Europa, noe som på tross av store utfordringer gir insentiver til
videreutvikling. Biogass vil kunne gi et lite men viktig supplement i forhold til å erstatte
dagens forbruk av fossilt drivstoff. I dette kapittelet vil vi utdype noen av fordelene og
motivasjonen ved å produsere og bruke biogass fra våtorganisk avfall. Vi vil sammenligne
biogass fra våtorganisk avfall med andre biodrivstoff, og vise til de samfunnsøkonomiske og
miljømessige fordelene ved å bruke avfall som ressurs. Deretter vil vi forklare hvordan et
EU-direktiv mot deponering av våtorganisk avfall nå gjør denne type avfall ekstra attraktiv
for biogassproduksjon. Til sist vil vi presentere statistikk som viser at biogassproduksjon
allerede har begynt å bli utbredt i Europa.
4.1 LIVSSYKLUSANALYSE AV BIODRIVSTOFF
I lys av de miljøutfordringer verden står ovenfor i dag er det særdeles viktig å kartlegge
hvilke teknologiske alternativer som bidrar til en bærekraftig framtid. Når man investerer i
infrastruktur og produksjonsanlegg vil disse vanligvis vare i ca 30 år. Det vil si at avgjørelser i
dag vil ha konsekvenser for de neste 30 årene, og mest sannsynlig lenger frem i tid pga.
usikkerhetene knyttet den potensielt irreversible effekten av klimaendringer (Strømman
2008).

9