En teknik för att omvandla torkat avloppsslam till energirika produkter har testats i en stor tysk försöksanläggning, som producerade bioolja, vätgas och biokol. En fullskaleanläggning för 400 000 ton slam (TS ca 25 %) planeras nu vid ett raffinaderi i Bayern.
Av: Hans Holmström
En stor försöksanläggning i södra Tyskland (Hohenburg i Bayern) har byggts med EU-stöd för att visa på möjligheten att omvandla torkat avloppsslam (TS: 85 – 95 %) till bioolja, vätgas och biokol. Den tekniska lösningen har tagits fram av Fraunhoferinstitutet i Oberhausen.
Teknik
Försöksanläggningen är dimensionerad för att behandla 500 kg/h torkat slam och producera 50 l bioolja/h. De viktigaste behandlingsstegen är termokatalytisk reformering (TCR), separation av vätgas med pressure swing adsorption (PSA) och omvandling av råolja till motorbränsle genom high pressure hydrodeoxygenation (HDO).
I TCR-enheten värms torkat slam upp till ca 450°C i en reaktor utan syretillträde. Då bildas ånga och en fast produkt (biokol). Ångan behandlas (reformeras) sedan vid hög temperatur (500 – 700°C). Det leder till att ångans vätgashalt ökar till ca 45 % (v). Därefter följer flera behandlingssteg för att separera bildad olja och anpassa kvarvarande ånga för PSA-enheten: En cyklon och ett filter avskiljer partiklar, gasen kondenseras, olja (TCR-olja) och vatten separeras, ammoniak avlägsnas i en skrubber, aerosoler tas bort från gasen med en elektrostatisk separator och resterande gas (ca 100 Nm3/h) tryckhöjs till 12 bar. TCR-oljan har ett energiinnehåll på ca 35 MJ/kg.
PSA-enheten matas sedan med förbehandlad gas och även med ett recirkulationsflöde med vätgas som inte använts i HDO-enheten (se nedan). Vätgas separeras från andra gaser (CO, CO2, CH4 och diverse kolväten) i PSA-enheten. Vätgasen leds sedan både till ett mellanlager och till HDO-enheten. Restgaserna kan användas för att t ex driva gasmotorer.
HDO-enheten matas med vätgas från både PSA-enheten och vätgaslagret efter tryckhöjning till ca 140 bar. Temperaturen hålls på 300 – 400°C. Med överskott av vätgas, högt tryck och en katalysator avlägsnas oönskade ämnen från TCR-oljan såsom svavel, kväve och syre. Vätgasöverskottet leds åter till PSA-enheten (se ovan). Oljans färg ändras från svartbrun till färglös och energiinnehållet ökar till ca 42 MJ/kg. Oljan kan nu användas direkt som bränsle eller blandas med andra drivmedel. Projektet avslutades med en biltur på 200 mil med enbart bränsle från slam. Koldioxidavtrycket minskade med ca 85% per mil jämfört med ett fossilt bränsle.
Biokol från TCR-steget kan användas som energikälla (ca 10 MJ/kg) eller bearbetas vidare för att producera ännu mer vätgas. Om biokolet inte används uppkommer ett negativt koldioxidavtryck jämfört med fossila drivmedel.
Framtidsutsikter
Kostnaden för drivmedel från slam förväntas bli dyrare än etanol och biodiesel från energigrödor, men billigare än produkter från ”Power-to-X” (vätgas från elektrolys omvandlas till metanol eller metan). En fördel med TCR-metoden är att ingen konkurrens sker om mark för matproduktion. Andra organiska restprodukter (t ex gödsel och träflis) kan också användas som utgångsmaterial istället för slam.
Denna teknik är knappast realistisk för användning vid avloppsreningsverk på grund av många komplexa processer främmande för personal inom VA-området. Då torkat slam är lätt att transportera kan stora regionala anläggningar byggas om inga större nu oförutsedda tekniska (eller andra) problem skulle uppkomma.
Raffinaderiet Bayernoil har tagit på sig ”ledartröjan” och ska använda TCR-tekniken i stor skala. Företaget planerar att senast år 2030 omvandla upp till 400 000 ton slam (ca 100 000 ton TS) efter torkning till drivmedel. Det motsvarar ca 40% av allt kommunalt avloppsslam i delstaten Bayern.
Källa: Korrespondenz Abwasser, nr 11/22, sid 914 – 915 (notis). Slutrapporten från försöken finns att ladda ned utan kostnad från tosynfuel.eu.
