Tyske erfaringer med græs i biogasanlæg
Det er vigtigt at bemærke, at erfaringerne gælder for tyske anlæg. Disse består oftest af flade tanke, der er overdækkede med en plastmembran. De samme omrørere kan ikke bruges i høje ståltanke, som ofte anvendes på danske anlæg.
Problemet med græs er blandt andet, at det er et fiberrigt og hårdt materiale, der hurtigt kan give biogasanlægget forstoppelse og forårsage brud eller slitage.
I Tyskland har man dog fundet en måde at øge græsandelen, så man opnår 50 procent græs i foderrationen. Det optimale og mest håndterbare for anlægget er en så kort snitlængde som muligt. Dette øger dog udgiften til snitteren, så et kompromis er en snitlængde på 5-7 mm. Det er ikke hensigtsmæssig at høste med opsamlervogn, da det giver risiko for mange lange stykker græs. Man skal undgå sand i ensilagen, og dette kan undgås ved at sætte en høj stub, cirka 7 centimeter.
Man skal regne med, at gasudbyttet falder, når man skifter majs ud med græs i foderrationen. Udbyttet bliver cirka 20 procent lavere pr. ha og år i forhold til majs. 1. og 2. slæt giver 200 m3 pr ton friskmasse, og 3. og 4. slet giver cirka 150 m3 gas. Et eventuelt 5. slet vil give omkring 120 m3 gas - det svinger dog meget med tørstofindholdet. Metanindholdet ligger på mellem 53 og 59 procent, men analyser er påkrævet for at kende udbyttet nøjagtigt.
Teknikken skal tilpasses
De tyske erfaringer viser, at man i almindelige biogasanlæg kan blande 20 procent græs i en given biomasse, uden der opstår problemer i driften. Vil man blande mere i, skal teknikken tilpasses. Vil man køre med høj græsandel, er en vertikalmixer det eneste rigtige i de flade tanke, der anvendes i Tyskland. I de høje ståltanke, der er udbredte i Danmark, bruges tophængte, langsomtgående omrørere. Transportsneglen fra doseringsstationen skal helst have en diameter på minimum 300 millimeter for at undgå forstoppelse og slid. Det bedste er at indrette det således, at græsset skal transporteres kortest muligt til reaktoren.
Omrøring i selve reaktoren foregår bedst med en langsomtgående paddelomrører, helst kombineret med en dykmotor-omrører, der kan bryde flydelaget og skabe cirkelbevægelse i biomassen i reaktoren. Man skal være opmærksom på, at en dykmotor-omrører ikke kan gøre det alene. De risikerer at køre i "egen saft" på grund af det lille vingefang og det høje omdrejningstal. Dette forårsager nemlig, at de ikke får fat i den seje, fiberrige grød af biomasse.
Dette problem har de langsomtgående omrørere ikke. De skaber bevægelse i reaktoren ved at trække substratet til sig og skubbe det væk. Det ideelle er at vælge paddelomrørere til de flade, membrandækkede tanke, der er normale i Tyskland, da disse trykker det opstigende græs ned i biomassen. Det er vigtigt, da der tit ses problemer med opstigende græs, som danner et flydelag, som gassen ikke kan trænge igennem. Det er et alvorligt problem, for hvis omrøreren sætter ud, kan dette lag blive skubbet op i toppen af beholderen, og hvis overtrykssikringen blokeres, kan overdugen blive sprængt af.
En tysk landmand har følgende tip omkring flydelag, som han tidligere havde problemer med i slutlageret: Han løste problemet ved at separere substratet i fast og flydende fase, og han opfordrer andre til at gøre det samme. Det faste materiale oplagrer han på en betonplads, og det flydende pumpes til slutlageret.
Normalt er der flere omrørere i hovedreaktoren end i eftergæringstanken, men dette dur ikke, hvis man vil bruge mere end 20 procent græs. Trods en høj nedbrydningsgrad i hovedreaktoren, anbefaler eksperter en ekstra paddelomrører i sekundærreaktoren, da man ved brug af græs ikke skal spare på omrøringen, heller ikke i eftergæringsfasen.
Hvad angår valg af pumper, er det bedste valg en excenter-sneglepume. Dreje-stempelpumper har flere problemer med græs: De slides hurtigt, og deres sugeevne fungerer ikke godt med græs. Bruger man alligevel dreje-stempelpumper, skal substratet helst tilflyde af sig selv, dvs. ved hjælp af tyngdekraft.
Biologi
Hos en af de tyske landmænd, der har erfaringer med græs i biogasanlæg, er den optimale temperatur i reaktoren 48 grader (termofil). De fleste anlæg bruger dog 38 til 43 grader (mesofil). Græsset nedbrydes hurtigere ved højere temperaturer, og der forklarer Udo Hölker, forsker ved BioReacht i Tyskland med, at den høje temperatur mindsker viskositeten i græsset. Den termofile forgæring er dog omdiskuteret, fordi den skaber højere koncentration af fri ammoniak, der kan hæmme processen. Den generelle anbefaling er derfor at anvende temperaturer i den høje ende af det mesofile niveau, det vil sige 42-43 grader. Vælger man den termofile metode, skal man altså holde skarpt øje med ammoniakindholdet.
Rumbelastning
Når man bruger græs som biomasse skal man være opmærksom på rumbelastningen, det vil sige kg organisk tørstof per kubikmeter reaktorvolumen per dag. De fleste biogasproducenter fodrer med højst 4 kg oTS/m3 om dagen. Enkelte producenter klarer spidsrationer med over ti kg, men man skal som græsforgærer ikke gå over 4 kg. Det er der flere grunde til: Høj rumbelastning opnår man med græs normalt kun med lav opholdstid i reaktoren. Men bakterierne har brug for mindst 90 dage til deres arbejde, da græs nedbrydes en del langsommere end majs. Det tal er dog noget højere end den tidsramme, man arbejder med i Danmark.
Desuden giver en høj græsandel risiko for ammoniakhæmning pga. højt proteinindhold. Denne risiko er især til stede ved høj rumbelastning og proteinholdige substrater. For at undgå ammoniakhæmning og holde den lange opholdstid, bør rumbelastningen ikke overskride 2 kg i starten af græsforgæringen. Bakterierne kan dog tilpasse sig en øget ammoniakbelastning Man bør overvåge processen ved ugentligt at udtage prøver, og så længe disse ikke viser noget unormalt, kan rumbelastningen langsomt øges, så længe den anbefalede opholdstid overholdes.
Græs i biogasanlæg, erfaringer fra praksis
To tyske landmænd fortæller om udfordringerne med græs i biogasanlæg I fem år har den tyske landmand Michael Zäh afgasset gylle og græs. Den typiske dagsration i hans anlæg er 15 m3 græsensilage, 5 m3 svinegylle og 10 m3 kvæggylle. Han fortæller til det tyske blad Top Agrar: "Teoretisk kunne vi forgære mere græs, men vi vil gerne have "gyllebonus" som kræver at vi bruger 30 procent gylle. Desuden lader substratet sig bedre røre rundt, når der er en høj gylleandel i. Hvis der er for lidt gylle i, kan omrøreren knap nok røre grøden rundt. Der er risiko for, at den brækker. Sikringen gik i hvert fald, da der var forbrugt en tydeligt højere strømstyrke."
I Michael Zähs nye forgæringstank (efterforgæringstank) er der installeret endnu en omrører, selvom det ikke er standard for denne type anlæg. Med tiden opbygges svømmelag i efterforgæringstanken, som kun kan håndteres med ekstra omrøring. Michael Zäh forklarer: "Der var også problemer med overløbet mellem tankene, som var lavet som passivt princip. Denne stoppede til og derfor er der nu monteret en dreje-stempel-pumpe."
Matthias Brandner, en tysk landmand med tre års erfaringer med at afgasse græs, har også lært, at teknikken skal tilpasses det svære substrat. Ud over at bruge 50 % kvæggylle i biomassen, bruger han næsten kun græsensilage. Han har en reaktor med en dosserer med et vandrende gulv. Matthias Brandner fortæller til Top Agrar: "Trods pessimistiske forventninger har vi med et par tilpasninger fået det til at fungere. Afgørende er de diagonalt siddende fræservalser på dosereren, hvor græsset bliver løsnet godt op i en samlesnegl. Derfra bliver det kørt på transportbånd ind i fodringssneglen, som transporterer det ind i reaktoren. " Fordelen ved transportbåndet er, at det slides mindre end snegle i rustfrist stål.
Kvæggylle er bedst egnet til at blande med græs. Det forbinder sig godt til græsset og holder det nedei tanken. Nogle anlæg bruger recirkulat i stedet for gylle. Recirkulat er godt nok tyndere end gylle, men græsset svømmer rundt ovenpå. Mht. omrøring har Matthias Brandner satset på langsomtgående paddel-omrørere. Det er vigtigt at omrørerne har en stor overflade, så græsset ikke vikler sig fast på hjørner og kanter.
Matthias Brandner har prøvet sig frem mht. driftstid og hastighed på omrøreren. De kører begge på 30-50 pct. af deres normhastighed, og hastigheden skifter hver time. Langsom omrøring er hemmeligheden til seje biomasse. Omrøreren skal bare trykke massen ned i tanken, så kommer det selv op.
Matthias Brandner fortæller: "Vi havde massive problemer med svømmelag i slutlageret. Nu rører vi op, hver gang vi kører gylle ud. For at undgå det, bør man ved græsforgæring ikke tøve med at bruge en separator. Det har vi øjeblikket planer om at installere."