Forskning fick fart på mikroorganismerna

Allt mer biogas produceras idag från varje mängd råvara.
Hemligheten ligger bland annat i att hålla de metanbildande  mikroorganismerna på gott humör med rätt mängd näring. Kunskaperna finns vid Linköpings universitet.

BiogasmackFoto: Göran BillesonI Linköping med omnejd drivs idag 150 bussar samt ett antal sopbilar, taxibilar och ett ökande antal privatbilar på biogas. Satsningarna på biogas har drivits i samarbete mellan kommunen, kommunägda Tekniska Verken och flera olika forskargrupper på Linköpings universitet. En stark forskningsmiljö är en av grundpelarna i Biogas Research Center.

Forskarna på Tema Vatten i natur och samhälle, idag Tema Miljöförändring,  var de som först drogs in i processen och de satte snabbt fart på mikroorganismerna.

Det var dåvarande utvecklingschefen på Tekniska Verken som i början av 1990-talet tog kontakt med forskaren Jörgen Ejlertsson, i dag adjungerad professor på Tema Vatten och verksam i Scandinavian Biogas Fuels.

– Jörgen Ejlertsson fördubblade utbytet av gas, bara med några enkla åtgärder. Och han fördubblade det sedan ytterligare en gång, minns Bo Svensson, professor på Tema Vatten.

Mikroorganismerna behöver näring

– Vi visste från tidigare studier att de metanbildade mikroorganismerna behöver tillgång till metaller som nickel och kobolt för att må bra, men Jörgen Ejlertsson visade hur det också fungerade i praktiken, berättar han.

På Tema Vatten har forskningen fortsatt och intensifierats längs flera olika spår, bland annat har det handlat om just hur olika spårämnen - metaller som nickel, kobolt eller molybden - påverkar processen.

I en nyligen publicerad doktorsavhandling visar exempelvis Jenny Gustavsson att nickel tas upp av mikroorganismerna trots att det i reaktorn är hårt bundet till sulfider. När man tillverkar biogas av rester från etanoltillverkningen, drank, innehåller dessa sulfat. Sulfatreducerade bakterier i reaktorn omvandlar sulfaten till illaluktande svavelväte, sulfid. Genom att tillsätta järn binds den oönskade sulfiden, men tyvärr binds också några av de livsnödvändiga spårämnena.

– Jenny Gustavssons avhandling är en av de tyngsta inom området just nu och den ger ny kunskap om hur metaller ska doseras för att maximera produktionen av biogas, säger Bo Svensson.

Stor potential ny råvara på bruken

En stor forskningsinsats görs också för att undersöka det organiska material som finns i pappers- och massabrukens våta strömmar. Kan det materialet användas för biogasproduktion, och mycket tyder på det, ger det ett rejält tillskott till mängden substrat - råvara för biogasproduktion.

Potentialen motsvarar hela den mängd biogas som produceras vid våra reningsverk idag. Bygger man upp biogasprocesserna invid bruken minskar dessutom elförbrukningen för luftning av vattenreningsdammarna, en besparing som motsvarar produktionen av el från ett halvt kärnkraftverk.

– Fördelen är också att många av bruken finns i norra delen av landet där tillgången på andra substrat inte är så stor, säger Bo Svensson.

Kör man norrut med en biogasbil eller -buss, vill man inte riskera att bli stående i Gävle för att det är för långt mellan tankställena. Självklart blir biogasen intressantare för mackägarna om det finns tillgång till gas på nära håll.

Ett annat forskningsspår handlar om viskositeten i reaktorn, eller hur trögflytande materialet är. En förändrad viskositet innebär bland annat problem med dimensionering av pumpar och omrörare. Ett antal reaktorer har havererat då propellern i omröraren lossnat på grund av att viskositeten har blivit för hög.

– Tidigare har man bara tittat på torrsubstansen när man dimensionerat omrörningen, men Annika Björn, forskare här på Tema Vatten, har visat att det inte finns någon bra tumregel för det, berättar Bo Svensson.

Viskositeten avgörande

Under våren 2010 fick exempelvis den stora biogasanläggningen i Uppsala allt större problem och reaktorn fick stängas av helt under sommaren och en bit in på hösten. Haveriet berodde just på problem med omröraren och förändrad viskositet i reaktorn.

– Det visade sig att det låg två meter fast material i botten på reaktorn. Liknande problem har man också haft i biogasreaktorer i Skåne, säger Bo Svensson.

Under året ska Annika Björn och hennes kollegor fortsätta att undersöka mikroorganismernas roll när viskositeten ändras. Man vet exempelvis att en brist på spårämnen kan leda till att organiska ämnen utsöndras som förtjockar vätskan i rötkammaren och gör den mer trögflytande.

Flera andra avdelningar och institutioner vid LiU bedriver biogasforskning; avdelningarna för Energisystem och Industriell miljöteknik, Tema Teknik och social förändring och inte minst vid biokemi, biologi och ytors fysik och kemi.

Förgasning av biobränslen

I våras publicerades en uppmärksammad avhandling som handlar om förgasning av biobränslen, det man kallar andra generationens biobränslen. Elisabeth Wetterlund, avdelningen för Energisystem, visar att förgasning av skogsråvara in ett europeiskt perspektiv inte är optimalt när målet är att minska koldioxidutsläppen. Skogsråvaran gör bättre nytta på annat håll. Men hon ser också att det finns en potential i förgasning av groten, de grenar och toppar som blir över vid skogsavverkning, här i landet, speciellt om produktionen integreras med övriga energisystemet så att överskottsvärmen kommer till nytta.

Ett stort antal artiklar har också publicerats i vetenskapliga tidskrifter, där erfarenheten från införandet av biogas som fordonsbränsle har studerats ur flera olika perspektiv.

Sammantaget har forskningen kring biogas på LiU bara de senaste åren resulterat i ett par doktorsavhandlingar, en handfull rapporter, ett stort antal vetenskapliga artiklar och närmare 40 examensarbeten.

– Ett av våra största bidrag är att vi utbildat ett stort antal personer med kompetens inom det här området, säger Bo Svensson.

Publicerad 2012-06-14

Relaterat innehåll

Forskare