Mätning av metanprodutionspotentialen med AMPTS II -apparat

RE-maatila |

Maritta Kymäläinen, Tavastehus yrkeshögskola
Mikko Aalto ja Mikko Posio, Uleåborgs yrkeshögskola

Råvarorna som matas in i biogasanläggningen producerar olika mängder biogas. Även metanhalten i biogasen varierar mellan olika råmaterial. Med en AMPTS II-apparat (AMPTS, Automatic methane potential test system; Bioprocess Control) kan man bland annat undersöka hur mycket metan som olika råvaror kan producera och nedbrytningsprocessen vid olika temperaturer.

Metanproduktionstestet är av satskaraktär. Provbiten som undersöks och den aktiva mikrobympen, som kan vara t.ex. rötrester från en fungerande biogasreaktor, hålls en viss tid (ex. 21 dygn) i en kontrollerad miljö (syrefri, konstant temperatur) och man följer med gasproduktionen. Testet börjar när provbiten läggs i det flaskformade reaktionskärlet för att brytas ner av ympen, kväve tillsätts i kärlet, kärlet tillsluts, läggs i vattenbad i förvald temperatur samt kopplas till  blandningsmotorn och gasslangarna. Biogasen som bildas styrs till en tvättflaska som innehåller en alkalisk lösning för att avlägsna koldioxid (CO2). Den metangas som blir kvar leds till ett volymmätningsfack, där mätresultaten automatiskt registreras. Apparaten visas i bild 2.

För testerna gör man upp en testplan som baserar sig på provbitarnas och ympens halter av TS-(total solids, torrsubstans) och VS- (volatile solids, organisk torrsubstans). Det är viktigt att säkerställa att bl.a. aktiviteten i ympen räcker till för att bryta ner den organiska delen av det testade materialet. Förutom reaktionskärl med provbitar (+ymp) har man dessutom alltid med reaktionskärl med enbart ymp. När man räknar resultat drar man av metanproduktionen som skett i kärlen med enbart ymp från metanproduktionen som skett i kärlen med provbitar och ymp. På det sättet får man reda på metanproduktionen för det testade materialet. När man vet mängden testat material i reaktionskärlet, får man reda på gasproduktionen i förhållande till provbiten, och från detta kan man räkna ut produktionen enligt provbitens TS- och VS-mängd. Metanproduktion rapporteras vanligtvis i enheterna [liter/kg provbit], [liter/kgTS], [liter/kgVS].

I bild 3 finns som exempel metanproduktionskurvor för flytgödsel, halm och för två olika år (2015, 2016) ensilerade fånggrödor (vitklöver) från HAMK, Mustiala. Det fanns en betydande skillnad mellan de två åren i hur stor mängd halm det kom med vid skörden av fånggrödorna. Detta inverkade betydligt på metanproduktionen: Ju större andel halm desto långsammare nedbrytning och lägre metanproduktion från skörden per torrsubstans. Provtagningarna och resultaten var en del av projektet Ravinneresurssi (ReRa-projektet; MM:s Raki-program). Ytterligare forskningsresultat angående biogasproduktion från fånggrödor har publicerats på Ravinneresurssi-projektets hemsida.

Experimentella metanproduktionsuppgifter behövs för att uppskatta biomaterialens potential som råvara för biogasanläggningen, speciellt vid biogasanläggningens planerings-  och dimensioneringsfas. Resultaten för metanproduktion från växtmaterial används dessutom bl.a. för att uppskatta energiproduktion per hektar, det vill säga hur mycket metanenergi det är möjligt att få per hektar [MWh/ha]. Bild 5 visar RaRe-projektets resultat från två somrar.

Inom projektet “Den närings- och energieffektiva lantgården” undersöktes metanproduktionspotentialen för gödsel och ensilage från Koivikko undervisningsgård. Mätningen gjordes vid yrkeshögskolan i Uleåborg med laboratoriets AMPTS II-apparatur. Tyvärr misslyckades försöket och resultaten kan därför inte publiceras.  


Bild 1.  Litet 500 ml reaktionskärl, i vilket det lagts råmaterial som skall undersökas. Till AMPTS II-apparaten finns att köpa även större två liter stora reaktionskärl. (Bild: Mikko Posio)


Bild 2. Start av ett försök med Oamks gamla AMPTS II-apparatur. Reaktionskärlen är i vattenbad (vänster) och avskiljning av koldioxid sker i flaskorna med grön kork (mitten). På vågen (höger) finns reaktionskärlet från föregående bild. (Bild: Mikko Posio)


Bild 3. I korken till reaktionskärlen (vänster) finns genomföringar för kvävesättning och för biogasslangar samt för blandningsstaven som drivs med en liten elmotor (Bild: Maritta Kymäläinen)


Bild 4. Metanproduktionskurvor som fåtts som AMPTS -testresultat från Mustiala för flytgödsel, halm och ensilerade vitklöver-fånggrödor  från två somrar (2015, 2016) (Bild: Maritta Kymäläinen).


Bild  5.  Energiproduktion per åkerhektar [MWh/ha], uträknade från fånggrödornas metanproduktion .

Tabellens skörd och metanproduktionsvärden är avrundade; Energiproduktionen är räknad med noggrannare värden. (Maritta Kymäläinen)

 
 
DMS