IVL Svenska Miljöinstitutet

Vid förbehandlings- och samrötningsanläggningar förekommer mikroorganismer i det avfall som hanteras och rötning innebär att mikroorganismer bryter ner avfallet. Mikroorganismerna kan innebära hälsorisker för de anställda, då bioaerosoler, dvs. damm och vätskeaerosoler som innehåller mikroorganismer och deras metaboliter, kan uppstå vid hanteringen av avfallet. Forskningsprojektet om mikroorganismer i arbetsmiljön vid förbehandlings- och samrötningsanläggningar har undersökt när och var det finns risk för exponering för damm och aerosoler, och därmed för mikroorganismer.

Den metodik som valts, och bedömts ge mest tillförlitligt underlag för en diskussion om åtgärder, är mätning av partiklar (uppdelat på olika storleksfraktioner) med direktvisande optiskt instrument. Mätinstrumentet har främst placerats stationärt för att följa hur dammhalten på utvalda platser varierar över tid, men har även burits runt i anläggningen av personalen för att studera dammhalterna i olika delar och vid olika arbetsmoment, exempelvis underhållsarbete och rondering. Studiebesök med mätningar och intervjuer har utförts vid tre förbehandlingsanläggningar, eftersom exponeringen bedöms vara högst i den typen av anläggningar.

Mätningarna visar att förhöjda halter av partiklar förekommer vid platser och arbetsmoment där avfall hanteras öppet och där ventilationen är otillräcklig, och förhöjs ytterligare om materialet är i rörelse, om det är ostädat så att torkat avfall ”dammar” och/eller när man spolar vatten med högt tryck.

Intervjuerna visade att de anställda generellt var överens om var riskmoment fanns och pekade ofta ut samma platser på anläggningarna. Detta visar att även om mätinstrument inte finns att tillgå kan en anläggning komma långt med att tillsammans med personalen kartlägga ”kritiska” platser/arbetsmoment.

Där inga andra åtgärder fungerar eller är möjliga rekommenderas att personal använder andningsskydd i större utsträckning än vad som görs idag. Detta trots att personal inte, eller i mycket liten grad, upplevt problem. När det gäller luftvägsexponering kan man klara sig utan akuta besvär, men vid arbete under många år kan symptom/problem komma senare i livet.

I denna studie visar vi på att det i vissa fall kan vara fördelaktigt att producera vätgas från biogas och att det även kan vara fördelaktigt att använda det i tunga fordon såsom bussar. I Luleå kan det vara motiverat att använda vätgas från biogas i stadsbussar eftersom det finns ett behov av uppvärmning där spillvärme från bränslecellen kan komma till nytta. Det är dock osäkert ifall spillvärmen är tillräcklig eller om det behövs en separat tilläggsvärmare som kan drivas på diesel eller HVO. Ifall en sådan behövs är istället slutsatsen att vätgas från biogas passar i andra segment av tunga transporter, där batterielektrifiering inte passar lika bra. Övergripande visar vi i denna studie på att vätgas från biogas kan vara intressant som ett transitionsbränsle för att öka tillgången på miljövänlig vätgas fram till dess att elektrolysörkapaciteten är tillräckligt utbyggd.

Samtidigt visar vår kartläggning av styrmedelslandskapet kring vätgas och nollemissionsbussar att biovätgas missgynnas i EU:s regelverk om förnybar vätgas. Detta innebär att medlemsstater begränsas från att ge stöd till investeringar för att producera och att distribuera vätgas från biogas samt andra biogena råvaror. Anledningen är att förnybar vätgas enligt EU-terminologi definieras i den så kallade delegerade akten om förnybara bränslen av icke-biologiskt ursprung (på engelska: renewable fuels of non-biological origin, RFNBO). Där fastställs att förnybar vätgas ska vara baserad på icke-biologiska råvaror (det vill säga från elektrolys) och därtill uppfylla ett antal kriterier. 

Resultatet är intressant i kontexten av att stadsbusstrafiken snabbt går mot nollemissionsdrift. I Sverige och många andra länder har batteribussar blivit ett lika vanligt som självklart inslag på städers gator. Men precis som för andra segment av tunga transporter har även en annan teknik för att uppnå nollemissionsdrift fått ökad uppmärksamhet, nämligen vätgas och bränslecellsbussar. I Sverige har bara ett fåtal bränslecellsbussar använts – och dessutom bara på prov – men i flera europeiska städer har de redan börjat användas i betydande skala. En fördel med bränslecellsdrift med vätgas från biogas är att man kan fortsätta utnyttja den biogas som redan produceras och inhandlas för befintlig stadsbusstrafik. 

Systemstudie bestående av två delar

Vi kom fram till resultatet genom att undersöka lämpligheten med att både producera vätgas från biogas vid LUMIREs befintliga avloppsreningsverk samt lämpligheten för LLT att använda bränslecellsbussar i sin stadsbusstrafik. Studien har både beaktat kostnader förenade med respektive del samt klimatpåverkan ur ett livscykelperspektiv för produktion av bränslen samt drift av bussarna. 

Idag (2021) förbrukas totalt cirka 500 TWh bunkerbränsle inom sjöfartssektorn årligen inom EU och cirka 25 TWh av detta (5 %) uppskattas vara LNG (Liquefied natural gas). Flottan av LNG-drivna fartyg har växt stadigt sedan de första fartygen introducerades runt år 2000. Förutsägelser tyder på att det inom ett par år är troligt att cirka 15 % av allt bunkerbränsle som förbrukas inom sjöfarten kommer att kunna vara LNG.Genom detaljerade analyser av nuvarande och planerad produktionskapacitet kombinerat med sce¬narier byggda för framtida potentiell bio- och elektrometanproduktion ser vi en reell möjlighet att med dessa förnybara bränslen fasa ut stora mängder LNG inom sjöfarten. Detta sett ur ett svenskt perspektiv.

Totalt visar analysen ett maximalt scenario för LBM-produktion (Liquefied Bio Methane) i Sverige år 2045 på närmare 30 TWh årligen. Denna potential inkluderar elektrometanproduktion baserad på koldioxid som bildas naturligt under biogasrötningsprocessen. All produktion, av metan som be¬döms som potentiell, bedöms vara baserad på hållbara substrat och vara hållbart producerad.Denna rapport visar alltså att det skulle kunna vara möjligt att ersätta fossil LNG som bränsle inom sjöfarten med förnybar LBM i stor skala ur ett svenskt perspektiv. Den totala bunkringen av fartyg i Sverige ligger på cirka 25 TWh per år, varierar över tiden, och beror inte bara på vilka fartyg som anlöper svenska hamnar utan även av konkurrensen på bunkermarknaden med hamnar i andra län¬der. Skulle det vara så att 15 % av det bränslet är LNG, det skulle svara mot cirka 4 TWh LNG som kan vara intressant att byta mot förnybar LBM.

Det potentiella skiftet inom sjöfarten i Sverige från LNG till LBM på en nivå av 4–6 TWh bedöms vara en realistisk potential, men skiftet kommer inte att ske om inte samhället ger branschen incita¬ment som stödjer det skiftet och tydligt visar de inblandade intressenterna att det finns en långsiktig strategi för att öka produktionen och konsumtionen av förnybar metan. Det är särskilt viktigt att ett styrmedel inom sjöfarten införs som kopplar samman utsläpp av växthusgaser med en kostnad som kan undvikas om bränslen med låga eller nollutsläpp av klimatgaser används.Idag är det bara en liten del av biometan som förvätskas till LBM i Sverige, medan merparten av de planerade produktionsanläggningarna för biogas kommer att vara för LBM. Detta tack vare sub¬ventioner i form av investeringsstöd och den minskade efterfrågan på CBG som gynnar LBM.Denna rapport har valt att använda uttrycket Liquid Bio-Methane (LBM) på grund av att det ofta använda uttrycket Liquid Bio Gas (LBG) inte täcker den viktiga delen av metan som produceras som ett elektrobränsle baserat på koldioxid från rötningen process och inkluderar egentligen inte heller metanisering av syngas från förgasningsanläggningar.Ett svenskt produktionsstöd i kombination med införlivandet av sjöfart inom EU:s utsläppshandels¬system (ETS) ser ut att kunna jämna ut kostnadsskillnaden mellan LNG och LBG som marint bränsle eller åtminstone bli en mindre barriär att övervinna.För att fastställa miljönyttan för denna produktionspotential gjordes livscykelbedömningar av pro¬duktionen av LBM och användningen inom sjöfartssektorn. Inga tidigare vetenskapliga studier har identifierats som undersöker prestandan för att använda elektrobränslevägar för LBM i sjöfarts¬sektorn. Resultaten presenteras i rapporten tillsammans med en analys av potentiella framtida frågor att observera.

ED biogas utvecklat en reaktor för torrötning av avloppsslam och andra liknande substrat. Inom projektet GrönBostad så har IVL fått uppdraget att bistå dem att förutse potentiella driftsproblem och andra anläggningsrelaterade risker. Detta har genomförts med hjälp av besök på tre svenska referensanläggningar. Förutsättningarna är ganska skilda men erfarenheterna kan förhoppnings kunna ge ED biogas ledsagning i deras produktutveckling.

Transportsektorns efterfrågan på biodrivmedel ökar när klimatomställningen ska omsättas i praktik. Sverige har goda förutsättningar att producera dessa drivmedel och det finns flertalet orter runt om i landet där förutsättningarna för biodrivmedelsproduktion är goda. Gullspångs kommun har under de senaste tio åren fört en dialog med Västra Götalandsregionen om möjligheten att etablera en bioenergikombinatanläggning i Otterbäcken för att nyttja de goda förutsättningar som finns med tillgång på råvara samt goda logistiska förutsättningar med bland annat djuphamnen. I detta projekt har en utredning gjorts för att ta fram kommersiellt relevanta investeringskoncept för en bioenergikombinatanläggning i Otterbäcken, och resultaten pekar på intressanta förutsättningar för en anläggning för produktion av flytande biometan (Liquified biogas, LBG).

Projektet har utgått från en äldre förstudie där förutsättningarna för en bioenergikombinat-anläggning som producerar torrefierad biomassa undersöktes. Kunskaperna från denna tidigare studie har kompletterats med nya kartläggningar av relevanta tekniker och lokala råvaror som kan ingå i ett investeringskoncept för en anläggning som producerar biodrivmedel som kan användas i befintliga tunga lastbilar. Kartläggningen omfattade sju olika tekniker som utifrån de uppdaterade kartläggningarna kondenserades ned till två investeringskoncept för djupare undersökning av investeringskoncept. Det ena konceptet var en anläggning för produktion av pyrolysolja från skogsrester och det andra konceptet var en anläggning för produktion av LBG, men på grund av en högre teknologisk mognadsgrad samt större intresse från referensgruppen för det senare konceptet (LBG) så fick detta ett större fokus i projektet.

De två fördjupade investeringskoncepten inkluderade teknikbeskrivning, skiss på affärsmodell med hjälp av referensgruppen, ekonomisk bedömning av lönsamheten i investeringen samt en beräkning av klimatpåverkan för drivmedlet (endast för LBG-konceptet).

Resultaten visar att det ser ut att finnas både råvaror för, teknik till och förutsättningar för en god ekonomi i en anläggning för produktion av LBG. Råvarusituationen behöver bekräftas genom kontakter med råvaruleverantörer, tekniken kan behöva viss utvärdering för att hitta etablerade teknikleverantörer med pålitlig teknik och de ekonomiska förutsättningarna är beroende av investerings- och produktionsstöd för att kunna vara kommersiellt intressanta. Trots dessa osäkerheter är den samlade bedömningen att det kan vara aktuellt för en aktör eller grupp av aktörer med intresse av att äga och driva en biogasanläggning att ta vid där projektet slutar för att på sikt gå vidare med en investering i en anläggning.

Process data, substrate and digestate samples from four dry AD plants were collected and analyzed. All plants used SSO as their main substrate but were operated at different temperatures (38–39, 42 and 54 °C). The microbial community analysis demonstrated that each process in the present study had different microbial profiles and that operating temperature strongly influenced the community structure. All processes operated at an ammonia level that is known to inhibit methanogens that directly use acetate for methane formation. The microbial community supported this and showed that a hydrogen-utilizing methanogen (Methanoculleus bourgensis) had an important role for efficient methane production in all processes.

The hygenisation analysis indicated that a temperature >42 and <48 °C can be sufficient to reach pathogen reduction according to the ABP regulation. This means that at high ammonia level it might be possible to reach sufficient sanitation even at a high mesophilic/low thermophilic temperature. Being able to lower the process temperature slightly from 52–55 °C can give significant process advantages. However, to confirm this results more studies are needed. The theoretical calculations of heat demand for different process temperatures showed that if no pasteurization step was needed to achieve hygienic standards according to the ABP regulations for high mesophilic temperature (42 °C), 16-25 % less heat demand compared to mesophilic (39 °C) or thermophilic (52 °C) AD was achieved.

VA-kluster Mälardalen är en del av Svenskt Vatten Utvecklings satsning på projektprogram inom VA-forskning för högskolor och universitet. Syftet med högskolesatsningen är att samla en kritisk massa av forskare från akademi och institut ämnesmässigt och geografiskt för att säkerställa VA-organisationernas kompetens och kunskapsbehov på kort och lång sikt.

Svenskt Vatten Utveckling beviljade i slutet av 2018 VA-kluster Mälardalen medel för en fjärde programperiod (2019 – 2021). 2019 har präglats av uppstart av nya projekt och mål för den nya perioden. Forskningsprojekt har bedrivits och startats upp inom de tre prioriterade forskningsområdena för denna period: A) System och reningstekniker med närings- och resursåterföring; B) Metodik, teknik och kunskap för uppströmsarbete och hållbara kretslopp; och C) Digitala tekniker för resurseffektiva avloppssystem.

Ett av målen i Verksamhetsplanen var att öka den gemensamma projektutvecklingen mellan klustrets medlemmar och skicka in fler ansökningar i samverkan. En riktad aktivitet för detta genomfördes på internatet på Lidingö och kommer att följas upp i början på 2020. Projektutveckling ses som ett stort värde med klustersamverkan och att öka detta har varit efterfrågat av klustrets medlemmar.

Under året har klustermedlemmarna deltagit i flera konferenser och seminarier och presenterat resultat från FoU. De viktigaste eventen var avloppskonferenserna NAM i Sundsvall i februari och NordIWA i Helsingfors i september samt modellerings-konferensen Watermatex i Köpenhamn i september.