Halm og roetoppe kan revolutionere biogasproduktionen i Danmark

Knap et år efter Ruslands invasion af Ukraine er Danmark godt på vej til at vriste sig fri af Putins kløer og blive selvforsynende på gas.

Hvor biogas i 2021 udgjorde omkring 25 pct. af gassen i det danske naturgasnet, dækkede biogas ifølge brancheorganisationen Biogas Danmark 40 pct. af den samlede gas i naturgasnettet i 2022.

Hvis politikerne fremrykker vedtagne puljer til biogas, kan produktionen dække 75 pct. af det danske gasforbrug i 2026 og 100 pct. i 2027, lyder det fra Biogas Danmark.

Og meget tyder på, at politikerne har lyttet efter.

I det politiske udspil ‘Danmark kan mere II’ fra april 2022, der kom i kølvandet på Ruslands invasion af Ukraine, lagde den tidligere regering op til at øge biogasproduktionen herhjemme – bl.a. ved at fremrykke et planlagt udbud af støtte til produktion af biogas.

Og den 23. januar i år godkendte Klima-, energi- og forsyningsminister Lars Aagaard en ansøgning fra Energinet om at bygge seks nye tilbageførelsesanlæg samt en måler- og regulatorstation med kompressor.

De nye anlæg gør det muligt at transportere biogas ud i det store gastransmissionssystem, når der i det lokale distributionssystem bliver produceret mere biogas, end der efterspørges. Dermed undgås såkaldte biogaslommer, hvor biogas risikerer at gå til spilde.

"Vi skal udnytte det fulde potentiale for grøn biogas i Danmark. For hver kubikmeter fossil gas, vi fortrænger ved at erstatte den med biogas, bevæger vi os tættere på at indfri vores klimamål. Samtidig gør vi os fri af afhængigheden af Putins sorte naturgas og gavner samfundsøkonomien. Dermed slår vi tre fluer med ét smæk," udtalte klima-, energi- og forsyningsminister Lars Aagaard i en pressemeddelelse.

Henrik Bjarne Møller forsker i biogas ved Aarhus Universitet og er enig i Biogas Danmarks vurderinger af biogassens potentiale i Danmark.

"Hvis vi virkelig vil det, kan vi være selvforsynende med biogas inden for ti år,” siger han.
Den holdning deler Kurt Hjort Gregersen, der er seniorspecialist i bioressourcer ved Teknologisk Institut.

"Produktionen af biogas er eksploderet siden 2012, hvor det blev muligt at sælge biogassen gennem naturgasnettet. Og det er ikke urealistisk, at der flyder ren biogas gennem naturgasnettet fra næste årti. Det havde jeg ikke troet for bare ti år siden," siger han.

Husdyrgødning driver de danske biogasanlæg

Størstedelen af den biomasse, der anvendes i de danske biogasanlæg, består af husdyrgødning.

Omkring 40 pct. af den samlede husdyrgødning i landbruget udnyttes til biogasproduktion i dag.

Den øvrige del kommer især fra restprodukter fra fødevareindustrien, herunder slagteriaffald, og andre kilder som husholdningsaffald.

Husdyrgødningen består kun af 5-10 pct. tørstof, resten er vand – og vand kan man ikke lave gas af.

Gyllen fra husdyrgødningen er altså energifattig og skal suppleres med forskellige organiske produkter, som øger tørstofindholdet i blandingen og dermed giver et større biogasudbytte.

Traditionelt set har supplementet primært bestået af organisk affald fra industrien, men mængden af organisk industriaffald, der kan bruges til at øge biogasudbyttet, vurderes dog nu næsten til at være opbrugt.

Energiafgrøder er også blevet brugt til at højne tørstofindholdet i biogasanlægget – særligt majs, der udgør omkring ¾ af den samlede brug af energiafgrøder i biomasseproduktionen herhjemme.

I 2012 blev det dog besluttet, at biogasproduktionen kun må bestå af 12 pct. energiafgrøder om året målt på vægtbasis.

Og i juni 2021 vedtog politikerne en ny aftale, der skal udfase brugen af energiafgrøder til biomasseproduktion.

Egentlig skulle udfasningen allerede være begyndt i sommeren 2022.

Pga. usikkerhed om gasforsyningen som følge af Ruslands invasion af Ukraine, indgik aftalepartierne (regeringen, Venstre, Socialistisk Folkeparti, Radikale Venstre, Enhedslisten, Det Konservative Folkeparti, Dansk Folkeparti og Liberal Alliance) dog en ny midlertidig aftale i april 2022.

Her blev det besluttet, at energiafgrødegrænsen på 12 pct. skal fastholdes i yderligere ét år mhp. at øge biogasproduktionen i 2022 og 2023. I 2023 skal energiafgrødegrænsen reduceres yderligere til 6 pct., og i 2024 skal den ende på 4 pct.

Halm kan blive biogassens store frelser

Biogasproduktionens fremtidige vækst herhjemme afhænger altså i høj grad af at finde alternativer til industriaffaldet og energiafgrøderne, som kan tilføje det nødvendige tørstof til husdyrgødningen – vel og mærke uden at øge udledningen af drivhusgasser.

Og her bliver særligt halm set som den store frelser.

"Halm består af 90 pct. tørstof og er en meget bæredygtig biomasse. Den samlede klimaeffekt for biogasanlæg, der bruger mere halm, er større end anlæg, som i højere grad bruger energiafgrøder," forklarer Kurt Hjort-Gregersen.

Danmark producerer årligt 5,9 mio. tons halm som følge af kornproduktionen. 1,7 mio. ton går til fodring og strøelse på især kvægbesætningerne. 1,6 mio. ton bliver brugt til fyringsformål i forbindelse med bl.a. kraft-varme-værker.

Det efterlader et overskud på omkring 2,5 mio. tons halm om året, som i dag bliver nedmuldet, men som i stedet potentielt kan anvendes til biogasproduktion.

Sådan lyder konklusionen i rapporten ‘Brug af halm i biogasanlæg’, der netop er udkommet.

Rapporten er udarbejdet for Energistyrelsen af SEGES, Aarhus Universitet og Teknologisk Institut.

Både Henrik Bjarne Møller og Kurt Hjort Gregersen er forfattere på rapporten, der undersøger konsekvenserne ved øget halmanvendelse i biogasproduktion.

"Halm er den råvare med det suverænt største uudnyttede potentiale til produktion af biogas og kan derfor være med til at øge biogasproduktionen samtidig med at anvendelse af energiafgrøder i produktionen reduceres," siger Henrik Bjarne Møller.

Han slår fast, at halm allerede er godt i gang med at revolutionere biogasproduktionen.

"Over 300.000 ton halm indgår allerede i produktionen af biogas i dag, og den udvikling er sket på ganske få år. Omkring 16 pct. af den biogas, der produceres i dag, kommer fra halm."

Halm giver ikke større udledninger

Halm indeholder langt mere energi end husdyrgødning – 100 petajoule vs. 30-40 petajoule – og der er altså store energi- og klimagevinster at hente ved at øge anvendelsen af halm i biogasanlæggene.

Problemet er bare, at eksisterende biogasanlæg typisk har en øvre grænse for, hvor stor en tørstofmængde, de kan håndtere.

"Halm har brug for en stor mængde husdyrgødning for at få et godt mix i de eksisterende biogasanlæg. De fleste biogasanlæg herhjemme kan håndtere 10 pct. halm, resten skal være husdyrgødning. For anlæg, der kører på denne grænse, vil det ikke være muligt at erstatte energiafgrøder med halm uden at det medfører et betydeligt økonomisk tab," forklarer Henrik Bjarne Møller.

Det skyldes, at halm er en meget besværlig biomasse at arbejde med i biogasanlæg. Halm består bl.a. af lignin (træstof, red.), hvilket er hårdt for bakterierne at gennembryde. Derfor er halm også svær at omrøre i gyllen, hvis den ikke bearbejdes først.

Halmen kan dog nedbrydes vha. mekanisk neddeling, brikettering og ensilering, forklarer Henrik Bjarne Møller og uddyber:

"Ensilering er en forbehandlignsproces, hvor man tilsætter vand til halmen. Det giver en forsuring af halmen, som bryder halmens struktur (halm består af lignin, cellulose og hemicellulose). Den lavere ph-værdi bryder strukturen lidt op, så halmen bliver lettere at røre og håndtere i biogasanlægget."

Kritikere påpeger, at et øget forbrug af halm til biogasproduktion vil føre til et mindre kulstofindhold i landbrugsjorden, når halmen fjernes fra marken. Men den kritik afviser Henrik Bjarne Møller.

"Vi har lavet flere undersøgelser ved Aarhus Universitet, som viser, at den negative klimaeffekt ved at bruge halm til biogasproduktion er meget lille. Det er det let-omsættelige kulstof i halmen, som udnyttes til metan. Det kulstof, som er tilbage efter afgasingen af halmen, er altså meget modstandsdygtig. Set over en 100-årig periode, er der stort set ingen negativ effekt ved at have haft halm gennem et biogasanlæg først," forklarer han.

Nye anlæg skal vise vejen frem

En anden udfordring ved brugen af halm i biogasanlæggene er restbiomassen. Den fungerer dårligere som gødning pga. øget ammoniakfordampning ved udbringning.

Dette kan dog delvis afhjælpes ved at separere den afgassede biomasse og anvende den faste fraktion i et såkaldt pyrolyseanlæg.

I pyrolyseanlægget omdannes restbiomassen til biokul, der kan spredes på marker og sikre jordforbedring. Samtidig lagrer det kulstof.

Pyrolyse-teknologien er ikke særligt udbredt herhjemme, men det er langsomt ved at ændre sig.

"Der er et stort kommercielt pyrolyseanlæg på vej oppe i Nordjylland. Pyrolyseanlægget skal kobles op på et meget halmrigt biogasanlæg, og det forventes at komme i drift i slutningen af 2023," siger Henrik Bjarne Møller.

I det nyopstartede biogasanlæg Vordingborg Biofuel planlægger man at investere omkring to mia. kr. i opførelsen en fabrik, der kan producere op til 200.000 ton biometanol årligt.

Fabrikken kommer efter planen i drift i 2024, og her kommer halm til at spille en afgørende rolle i biogasproduktionen.

I modsætning til de fleste eksisterende biogasanlæg bliver fabrikken i Vordingborg Biofuel bygget til primært at producere biogas gennem halm og en meget begrænset brug af husdyrgødning.

Roetoppe øger halmens effekt

Den ene mands affald er som bekendt den anden mands guld, og for biogasproducenter kan kasserede roetoppe være meget værdifulde.

Det viser EUDP-projektet ‘Demonstration af sam-ensileret roetop og halm til biogasproduktion’ lavet af Kurt Hjort-Gregersen og Teknologisk Institut sammen med to landmænd med egne biogasanlæg.

Projektet, der kørte frem til 2021, brugte restproduktet fra roedyrkning – roetoppene – til at booste biogasproduktion på anlæggene ved hjælp af såkaldt sam-ensilering med halm.

"Når halmen ensileres sammen med roetoppene, hjælper roesafterne med at lukke halmstråene op, så bakterierne bedre kan få fat i dem og derved øge produktionen af biogas. Sam-ensileringen giver op til 34 pct. mere biogas ift. at bruge almindelig halm," forklarer Kurt Hjort-Gregersen.

På Lolland, Falster og Sydsjælland bliver der dyrket 30-40.000 ha sukkerroer om året. Når landmændene tager roerne op, bliver toppen af roerne typisk klippet af og efterladt på jorden.

Men der findes udstyr, som samler toppene op direkte fra klipperen og transporterer dem over i en vogn, der kører ved siden af.

"Hvis halm- og roerester bliver udnyttet til biogasproduktion, ligger der et energipotentiale på omkring 500 mio. m3 metan og venter," vurderer Kurt Hjort-Gregersen.

Branchen er så småt ved at få øjnene op for potentialet ved at sam-ensilere halm og roetoppe.

Ifølge Kurt Hjort-Gregersen er der to-tre store projekter i støbeskeen på flere sukkerroefabrikker, der har til formål at bruge roetoppe som en betydelig del af deres biogasproduktion i fremtiden.

Sæt biogassen fri

Halm og roetoppe er dog ikke de eneste muligheder for at øge biogasproduktionen herhjemme de kommende år.

"En af de store optimeringsmuligheder af biogasproduktionen, er en hurtigere udslusning af gyllen, inden den går i biogas. Store dele af det organiske stof i gyllen – og derved metanen – går tabt, når gyllen ligger i stalden. Jo hurtigere, man får gyllen ud til biogasanlægget, desto mere gas kan man altså også udvinde fra den," siger Henrik Bjarne Møller.

En længere opholdstid af biomassen i biogasreaktoren i anlægget er også nødvendig, når man tilfører store mængder halm. Dette øger udvindingen af gas og sikrer samtidig et mindre klimaaftryk, forklarer han:

"I gennemsnit ligger opholdstiden på 50 dage i biogasanlæg herhjemme, og det er lige i underkanten af, hvad der er optimalt for biogasanlæg med store halmmængder. Her vil jeg anbefale en opholdstid på 70 dage. Hvis biomassen tages ud for hurtigt, risikerer man at smide let-omsætteligt kulstof ud i lagertanken, hvilket kan give øget metanudslip," siger Henrik Bjarne Møller.

Kurt Hjort-Gregersen mener desuden, at politikerne burde genoverveje lovgivningen, der i dag forhindrer landmænd i at få tilskud til at forsyne fjernvarme eller el i mindre byer.

"Det er ikke længere muligt at få tilskud til at producere el, som er baseret på biogas. Den overordnede politiske målsætning er tilsyneladende, at de små gasfyrende bysamfund skal omlægges til fjernvarme eller varmepumper," siger han og fortsætter:

"Det betyder, at landmænd, som ikke har mulighed for at koble sig op på naturgasnettet, ikke har incitament til at drive et biogasanlæg. Og det er jo det glade vanvid. For vi kunne lige så godt udnytte gassen til at forsyne biogas eller fjernvarme og el i mindre byer."