Eva Nordlander försvarar sin doktorsavhandling i energi- och miljöteknik

Disputationer och licentiatseminarier

Datum: 2017-11-08
Tid: 09.15 - 13.00
Plats: Sal Case, MDH, Västerås

Eva Nordlander vid akademin för ekonomi, samhälle och teknik försvarar sind doktorsavhandling i energi- och miljöteknik vid MDH i Västerås.

Titel: “System studies of Anaerobi Co-digestion Processes”.

Serienummer: 237

Till opponent har professor Krist Gernaey, Danmarks tekniska universitet, utsetts. Betygskommittén består av docent Serna Ahlgren, Sveriges lantbruksuniversitet, docent Ulf Jeppsson, Lunds universitet och professor Xiaoyan Ji, Luleå tekniska universitet.

Reserv: Docent Lena Johansson Westholm, MDH

Sammanfattning

EUs klimatmål innebär att till 2030 ska utsläppen av växthusgaser minska, andelen förnyelsebar energi öka och energianvändningen bli mer effektiv. Produktion av biogas genom anaerob rötning är en väg för att nå målen. Det räcker dock inte med att bara producera biogas, den borde även produceras så effektivt som möjligt och med så låga utsläpp av växthusgaser som möjligt. Anaerob rötning används i flera olika system, både i enskilda biogasanläggningar, vars främsta mål är att producera biogas, och som en del i reningsverk. Mål med den här avhandlingen är att titta på olika sätt att förbättra processer som använder sig av anaerob rötning.

Ett verktyg som kan användas är modellering och simulering. Modellering och simulering kan förbättra kontrollerna och kunskapen om processerna. In den här avhandlingen så har en rötkammare i fullskala simulerats med två olika modeller, en empirisk modell och en mekanistisk modell. Ett annat sätt för att förbättra energibalansen för sådana system är att överväga vilka substrat som är mest lämpliga. Den här avhandlingen inkluderar också två systemstudier. Den ena systemstudien är en livscykelanalys av en biogasanläggning och en jämförelse görs mellan samrötning med ensilage (vilket är fallet idag) och med mikroalger. Den andra systemstudien undersöker hur inkludering av mikroalger i den biologiska reningen skulle påverka energibalans och koldioxidutsläpp i tre olika reningsverk. Slutligen så har samrötning mellan mikroalger och avloppsslam simulerats för att utvärdera påverkan på biogas- och metanproduktion.

Resultaten visar att både den empiriska och den mekanistiska modellen kan förutsäga utflödet av rå biogas och metanhalten hos biogasen. Det största hindret mot användningen av modellerna är relaterat till karaktäriseringen av substraten. Den mekanistiska modellen kräver en detaljerad karaktärisering av substraten som är svår att utföra och som inkluderar analyser som inte normalt utförs vid biogasanläggningen.

Systemstudien av inkludering av mikroalger vid reningsverken visar att mikroalger har potential att reducera energianvändningen såväl som utsläppen av växthusgaser. För att få en större reducering krävs att landanvändningen för den nuvarande biologiska reningen ökar flera gånger om. Systemstudien för biogasanläggningen visar att inkludering av mikroalger skulle kräva mer energi from ett livscykelperspektiv än ensilage däremot skulle en mindre yta krävas för odling. Om mikroalgerna odlas under sommarmånaderna utan uppvärmningen av växthusen så blir utsläppen av växthusgaser mindre jämfört mot användning av ensilage.

Slutligen så visade simuleringen av samrötning mellan mikroalger och avloppsslam att när en del av inkommande organiska torrsubstansen för sekundärsslam ersätts med mikroalger så minskar biogas- och metanproduktion.