Hydrotermisk omdanning av biorest fra biogassanlegget i Rådalen og analysering av produkter ved EA, GC-MS, IR og SPE

Abstract

I løpet av de siste årene har fokuset på de globale klimaendringene økt kraftig. Dette har ført til mer miljøvennlige metoder for å behandle avfall. Bergen Kommune har etablert et anlegg som produserer biogass fra kloakkslam og organisk avfall ved anaerob nedbrytning. Etter denne behandlingen er det en rest som utgjør 60 % av startmaterialet. Denne resten er et mulig fornybart råstoff for hydrotermisk omdanning til biodrivstoff eller kjemikalier. Slik utnytting vil gi en veldig stor miljøgevinst da slammet kan brukes som en ressurs i kretsløpet, og være med på å begrense bruken av fossilt petroleum. Hydrotermisk omdanning er en prosess hvor råmateriale blir omdannet til bioolje under høye temperaturer og trykk. I dette prosjektet brukes også tilsetting av maursyre som hydrogendonor. Biooljene som blir dannet i denne prosessen skiller seg fra andre pyrolyseoljer ved å ha et relativt lavt innhold av oksygen. I denne oppgaven ble det utført hydrotermisk omdanning av bioresten fra biogassanlegget i Rådalen. Det ble sett på effekten av mengden vann som reaksjonsmedium i systemet, i tillegg til forskjeller i biooljene knyttet til årstidsvariasjoner i bioresten. Det ble også sett på hvordan endring av forholdet mellom temperatur, fyllingsgrad, maursyre og katalysator påvirket systemet. Det har blitt utført blant annet GC-MS, FT-IR og elementanalyse av produktene for å vurdere kvaliteten og sammensetningen av biooljene. Fast fase ekstraksjon (SPE) ble utført for å utvikle et system for å separere biooljene i fraksjoner som er kjemisk like. Eksperimentene viste en betydelig reduksjon av oksygen sammenlignet med det opprinnelige oksygeninnholdet i bioresten. Forsøksserie 1 og 2 viste det høyeste oljeutbytte ved 360 °C i løpet av 2 timer oppvarming, med vann som reaksjonsmedium og maursyre som katalysator og hydrogendonor. I forsøksserie 3 med forsøksdesign var det eksperimentet utført ved høy temperatur, lav fyllingsgrad, tilsatt maursyre og uten tilsatt katalysator som gav det høyeste oljeutbytte på 53,4 % av det organiske innholdet i startmaterialet. Fast fase ekstraksjon (SPE) av biooljene viste seperasjon av hydrokarboner og steroler i fraksjon 1 og glykoler og fettsyrer i fraksjon 2, og er en lovende metode for opparbeiding av oljene.