Biometan omdannes fra lossepladsaffald til energikilde

Metan produceret af gødning og madaffald på lossepladser behøver ikke at gå til spilde. Brug af anaerobe rådnetanke, gassen kan udnyttes til energi.

Metan er langt mere skadelig som drivhusgas end kuldioxid - 25 gange mere. Gassen, som er fremstillet ved at nedbryde organiske materialer i fravær af luft, ikke kun fanger varme effektivt, men er også en sundheds- og sikkerhedsrisiko, fordi den er så koncentreret på lossepladser. Omkring halvdelen af ​​lossepladserne i USA indsamler og brænder metan, mindsker faren, men bidrager stadig til atmosfæriske metan- og kuldioxidniveauer. Nedbrydning af husdyrgødning på gårde er den største bidragyder til metan-emissioner i landbruget.

Genbrug af den spildte gas er fokus i en ny undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet Miljøfremskridt og bæredygtig energi af kemiingeniører fra Michigan Technological University. Specifikt, de undersøgte kulstofaftrykket af anaerob fordøjelse – kompostering af organiske stoffer uden luft – som kan bruges til at omdirigere metan til en brugbar energikilde.

"Vi fandt ud af, at biometan produceret gennem anaerob fordøjelse udleder langt mindre end dets fossile naturgasækvivalent, " siger Sharath Ankathi, avisens hovedforfatter og ph.d.-studerende ved Michigan Tech. At studere hvert produkts CO2-fodaftryk er en måde at vurdere dets sociale, miljømæssig og økonomisk påvirkning - med andre ord hvor bæredygtig den er - som Ankathi siger er "defineret som at hjælpe nuværende generationer uden at gå på kompromis med deres behov eller fremtidige generationers behov."

Livscyklusvurdering

Ankathis fakultetsrådgiver er David Shonnard, en professor i kemiteknik, der leder Sustainable Futures Institute på campus. De samarbejdede også med James Potter fra AG Energy USA, og sammen fokuserede holdet på et casestudie af et biogasanlæg i Colorado. Deres primære værktøj er en livscyklusvurdering (LCA).

En LCA kan anvendes på enhver menneskelig aktivitet for at bestemme miljøpåvirkninger på en omfattende måde. Med andre ord, en LCA undersøger en aktivitets liv. Aktiviteterne kan omfatte forretningsdrift, såsom tjenester eller varer, og kan også bruges til at forstå adfærd og valg på individ- og husstandsniveau. Nogle gange er en LCA fra vugge til grav, nogle gange ser det kun på en del af et produkts livscyklus.

I dette tilfælde, Ankathi og Shonnard gravede i bunkerne af organisk affald, der kom ind i Colorados Heartland Biogas Facility LLC og vurderede processen, der omdanner madaffald fra restauranter i Denver og gødning fra mælkebedrifter i nærheden af ​​anlægget til bio-metan, en energikilde. Dette er den første undersøgelse, der ser på hele den anaerobe fordøjelseslivscyklus for både madaffald og mejerigødning, og som inkluderer undgåede lossepladsemissioner.

Affald til magten

Metan-emissioner tegner sig for 11 procent af landets samlede drivhusgasemissioner; både gylle og madspild er væsentlige bidragsydere. I USA, 97 procent af madaffaldet begraves og nedbrydes på lossepladser, mens gylle mest almindeligt placeres i åbne laguner, opbevaringsgruber, gylle, dybe senge til kvæg og svin, eller fjerkræ højhuse. Malkekøer er den væsentligste bidragyder til metan-emissioner fra gødningsnedbrydning.

Anaerobe rådnetanke tager de udækkede bunker af siddende gødning og placerer dem i store overdækkede tanke. Bakterier bruges til at nedbryde faste stoffer og væsker; nøglen er at sikre, at nedbrydningen ikke kommer i kontakt med ilt. Madspild i sig selv er ikke så effektivt til anaerob fordøjelse, så at blande det med gødning løser to problemer med én proces. Slutprodukterne er en flydende fordøjelse, som kan bruges til gødning eller industriel brug, og biometan, som kan bruges som naturgas.

I deres analyse, holdet fandt, at bio-metan produceret fra alt tilgængeligt madaffald og mejerigødning i USA årligt ville opveje omkring 0,74 procent af den årlige efterspørgsel efter naturgas. De større besparelser kommer i reducerede metan-emissioner; omkring 100 Heartland-skala anaerobe fordøjelsesanlæg kan eliminere omkring 0,41 procent årligt af de omkring syv milliarder tons samlede amerikanske drivhusgasemissioner.

Udfordringen med at afbøde mere er stadig stor, selvom Shonnard siger, at tackling af problemet som en ingeniør vil hjælpe med at gøre det overskueligt.

"Ingeniører håndterer kompleksitet ved at forenkle den til forskellige stadier af livscyklussen og fokusere deres indsats på ét stykke ad gangen, Shonnard siger. "LCA'er gør det muligt for os at se på et produkts miljøpåvirkning, det kan hjælpe med at fokusere vores opmærksomhed på, hvordan vi kan forbedre ydeevnen gennem hele livscyklussen. Dette perspektiv tilskynder til at omdanne affald, der genereres i slutningen af ​​et produkts levetid, til nyttige produkter, som vist i denne undersøgelse."