Home About Browse Search
Svenska


Swedish farm-scale biogas production

substrates and operating parameters

Ahlberg Eliasson, Karin (2018). Swedish farm-scale biogas production. Diss. (sammanfattning/summary) Uppsala : Sveriges lantbruksuniv., Acta Universitatis agriculturae Sueciae, 1652-6880 ; 2018:71
ISBN 978-91-7760-284-2
eISBN 978-91-7760-285-9
[Doctoral thesis]

[img]
Preview
PDF
1MB

Abstract

Biogas production from agricultural waste streams provides three value streams: production of fossil-free energy, reduced greenhouse gas (GHG) emissions and production of nutrient-rich digestate that can be used as fertiliser. However, farm-based biogas production is expanding rather slowly. One limitation is the low energy content and restricted degradation of manure. Previous research has identified strategies for improving gas production, but the other two value streams have received less attention. Therefore Swedish farm-scale biogas plants (FSBP) were evaluated in this thesis with the aim of identifying ways to improve overall efficiency in terms of high gas yields, high degree of degradation and high digestate nutrient concentration.

The results revealed large variations in the efficiency of Swedish FSBP, but with consistent correlations between gas production, degree of degradation and retention time. Co-digestion was found to be a commonly used strategy to improve biogas yield and digestate nutrient content. Detailed laboratory studies of different operating strategies showed that co-digesting manure with rapeseed oil, starch, albumin or cultivated energy crops had positive effects on volumetric gas yield and/or plant nutrient levels in digestate. Increased digester temperature improved biogas yield from cattle manure, whereas for poultry manure it instead resulted in decreased gas yield and instability, due to high ammonia levels. Residual methane potential in digestate was found to correlate positively with organic load and negatively with retention time, illustrating the importance of sufficient duration of degradation in reducing GHG emissions. Based on these findings, it can be concluded that measurement and evaluation of residual methane potential is a promising tool in understanding FSBP processes and assessing their efficiency.

Authors/Creators:Ahlberg Eliasson, Karin
Title:Swedish farm-scale biogas production
Subtitle:substrates and operating parameters
Alternative abstract:
LanguageAbstract
Swedish

Biogasproduktion från lantbrukets restprodukter tillför tre viktiga värden till samhället, produktion av fossilfri och lokal energi, minskning av växthusgaser och förbättrat växtnäringsvärde i den biogödsel som bildas i biogasprocessen. Tidigare forskning har framförallt fokuserat på att öka gasproduktionen för att effektivisera gasutbytet men den lantbruksbaserade biogasproduktionens hela värdekedja beaktas sällan. I denna avhandling har målet varit att identifiera hur totaleffektiviteten kan förbättras för dessa biogasanläggningar.

Resultaten visar att variationen i effektivitet och driftsparametrar är stor bland de undersökta biogasanläggningarna. Trots det finns korrelationer mellan gasproduktion, nedbrytningsgrad och uppehållstid vilket är intressanta samband då dessa nyckeltal relaterar till biogasproduktionens tre värdeområden. Samrötning används vanligen som strategi på befintliga biogasanläggningar för att förbättra både gasproduktion och koncentrationen av ammoniumkväve i biogödseln. I denna studie har rena fraktioner av fett, kolhydrater och protein, samt olika energigrödor, utvärderats i samrötning med gödsel. De olika samrötningssubstraten resulterade i olika grad av påverkan på gasproduktionen och växtnäringsvärde i biogödseln. För att öka biogasproduktionen kan temperaturen i reaktorn höjas till termofil temperatur. Detta kan dock vara problematiskt vid användning av proteinrika samrötningssubstrat som vid termofil rötning istället kan resultera i minskad gasproduktion och nedbrytningsrad på grund av ammoniakhämning i reaktorn. I denna studie visades också ett positivt samband mellan restmetanpotential i biogödseln och organisk belastning samt ett negativt samband mellan restmetanpotential och uppehållstid. Dessa samband är viktiga för att förstå biogasproduktionens roll i minskning av växthusgaser från jordbrukssektorn.

Series/Journal:Acta Universitatis agriculturae Sueciae (1652-6880)
Year of publishing :19 December 2018
Depositing date:7 January 2019
Volume:2018:71
Number of Pages:76
Papers/manuscripts:
NumberReferences
IAhlberg Eliasson, K., Nadeau, E., Schnürer, A*. (2017). Production effiency of Swedish farm-scale biogas plants. Biomass and Bioenergy, 97, pp.27-37
IIAhlberg Eliasson, K*., Liu, T., Nadeau, E., Schnürer, A. (2018). Forage types and origin of manure in co-digestion affect methane yield and microbial Community structure. Grass and Forage Science, 73, pp 1-18.
IIIAhlberg Eliasson, K*., Isaksson, S., Westerholm, M., Schnürer, A. (2018). Organic loading rate and temperature are determinative for methane yields and digestic residual production during anaerobic digestion of manure. (Submitted manuscript).
IVAhlberg Eliasson, K*., Singh, A., Isaksson, S., Schnürer, A. Co-substrate composition critical for effiency during biogas production from cattle-manure. (Manuscript)
Place of Publication:Uppsala
Publisher:Department of Molecular Sciences, Swedish University of Agricultural Sciences
ISBN for printed version:978-91-7760-284-2
ISBN for electronic version:978-91-7760-285-9
ISSN:1652-6880
Language:English
Publication Type:Doctoral thesis
Full Text Status:Public
Agris subject categories.:P Natural resources > P06 Renewable energy resources
Subjects:(A) Swedish standard research categories 2011 > 4 Agricultural Sciences > 405 Other Agricultural Sciences > Renewable Bioenergy Research
Keywords:agricultural biogas production, fossil free energy, co-digestion, manure, residual methane production, operating parameters
URN:NBN:urn:nbn:se:slu:epsilon-e-5157
Permanent URL:
http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:slu:epsilon-e-5157
ID Code:15821
Faculty:NJ - Fakulteten för naturresurser och jordbruksvetenskap
Department:(NL, NJ) > Department of Molecular Sciences
External funders:Västra Götalandsregionen
Deposited By: phd Karin Ahlberg Eliasson
Deposited On:07 Jan 2019 11:24
Metadata Last Modified:07 Jan 2019 11:24

Repository Staff Only: item control page

Downloads

Downloads per year (since September 2012)

View more statistics

Downloads
Hits