Bedre bruk av biorest fra biogassproduksjon

Biogass blir en stadig viktigere del av Norges overgang til en sirkulær bioøkonomi. Ved å omdanne organisk avfall til fornybar energi bidrar biogass til å redusere klimagassutslipp samtidig som verdifulle ressurser holdes i kretsløp.

Hvert biogassanlegg produserer også biorest – et næringsrikt biprodukt som inneholder verdifulle mengder nitrogen og fosfor blant annet. Etterhvert som biogassproduksjonen øker, vil det bli like viktig å utnytte disse næringsstoffene mest mulig, som å produsere den fornybare energien i seg selv.

I dag brukes biorest primært som gjødsel i landbruket, men denne bruken har viktige begrensninger. Etterspørselen i landbruket er sesongbasert, mens biorest produseres hele året, noe som krever langtidslagring. Dette skaper logistiske utfordringer, øker transportkostnader og klimagassutslipp, og begrenser effektiv utnyttelse av næringsstoffene.

I tillegg vil mange framtidige biogassanlegg være langt unna jordbruksarealer, mens biorest fra fosforrike råstoffer som fiskeslam kan inneholde mer fosfor enn det lokale landbruket kan nyttiggjøre seg.

Ettersom biogassproduksjonen fortsetter å vokse, er det et økende behov for nye løsninger som gjenvinner næringsstoffene i biorest og omdanner dem til verdifulle produkter som støtter en mer sirkulær bioøkonomi.

Forskningsprosjektet BioInnova tok for seg denne utfordringen gjennom tre komplementære aktiviteter:

• en landsdekkende kartlegging av mengde og sammensetning av biorest i Norge
• en detaljert analyse av biorest fra det norske matsystemet
• en vurdering av dyrking av mikroalger som en ny metode for næringsgjenvinning.

Nasjonal kartlegging av biorest fra norske biogassanlegg

Kartleggingsstudien vurderte mengde og kvalitet på biorest fra både eksisterende (2024) og framtidige norske biogassanlegg basert på tilgjengelige råstoffressurser. Resultatene viser at Norges biogasspotensial kan øke fra 620 GWh til omtrent 3920 GWh, samtidig som tilgjengelige råstoffmengder kan øke fra om lag 1 million tonn til mer enn 18 millioner tonn våtvekt.

Husdyrgjødsel er den klart største uutnyttede ressursen, etterfulgt av avløpsslam og matavfall. Fiskensilasje, slam fra settefiskanlegg, akvakulturslam og halm gir ytterligere potensial som råstoff.

Nitrogen og fosfor

Denne utvidelsen vil øke potensialet for næringsgjenvinning betydelig. Den totale mengden nitrogen tilgjengelig i biogassråstoff kan øke fra 6 379 til 75 184 tonn, mens fosfor kan øke fra 2 943 til 20 620 tonn. Husdyrgjødsel står for størstedelen av dette framtidige potensialet, noe som gjenspeiler Norges økende satsing på biogassproduksjon basert på husdyrgjødsel.

Forutsatt at reaktorene opererer med rundt fem prosent tørrstoff og at 50 prosent av organisk materiale brytes ned under anaerob råtning, anslås dagens biogassproduksjon å generere rundt 3,8 millioner tonn biorest. Dersom Norges fulle biogasspotensial realiseres, kan dette øke til 36,4 millioner tonn.

Framtidig biorest kan inneholde om lag 37 600 tonn nitrogen og 10 300 tonn fosfor. Til sammenligning brukte norsk landbruk 136 900 tonn nitrogen og 18 400 tonn fosfor fra mineralgjødsel og husdyrgjødsel i 2023.

Kvalitet på biorest

Kartleggingen vurderte også kvaliteten på biorest. Konsentrasjoner av næringsstoffer og organisk materiale i biorest fra matavfall og fiskeslam overstiger utslippsgrensene definert i BAT-AEL (Best Available Techniques-associated Emission Levels), noe som viser at næringsstoffer må fjernes før utslipp.

Konsentrasjonene av tungmetaller er generelt akseptable i biorest fra matavfall, fiskeslam og husdyrgjødsel. Biorest fra avløpsslam krever derimot ekstra oppmerksomhet på grunn av forhøyede metallkonsentrasjoner.

Bio-CO₂

I tillegg til biorest estimerte studien Norges framtidige potensial for bio-CO₂. Bio-CO₂, det nest viktigste biproduktet fra biogassproduksjon, kan øke fra omtrent 74 000 tonn i dag til 470 000 tonn. Dette skaper muligheter for å erstatte fossilt CO₂ i industrielle anvendelser.

Logistikk

Til slutt ble behovene for videre prosessering vurdert, ettersom transport og lagring av biorest ofte krever volumreduksjon. Mekanisk avvanning krever relativt lite energi, mens termisk tørking dominerer det totale energibehovet.

Å tørke all biorest som kan produseres ved utnyttelse av Norges samlede biogasspotensial vil kreve nesten 2 TWh varme. Dette understreker betydningen av effektivt avvanning, delvis tørking, direkte spredning på jordbruksarealer og bruk av industriell overskuddsvarme.

Fra håndtering av biorest til sirkularitet i matsystemet

I tillegg til den nasjonale kartleggingen fokuserte vi spesielt på biorest fra det norske matsystemet på grunn av dens betydning for både klimaarbeid og sirkularitet i matproduksjonen.

Norges planlagte økning i biogassproduksjon basert på husdyrgjødsel, matavfall, fiskeslam og fiskensilasje vil føre til en betydelig økning i produksjonen av biorest. Økt utnyttelse av husdyrgjødsel støtter særlig den norske klimaavtalen for jordbruket ved å redusere klimagassutslipp knyttet til gjødselhåndtering, samtidig som det produseres en næringsrik biorest.

Redusert avhengighet av mineralgjødsel

Denne bioresten representerer en viktig mulighet til å resirkulere nitrogen og fosfor tilbake til matproduksjonen og redusere avhengigheten av mineralgjødsel.

Studien kvantifiserte dagens og framtidig produksjon av biorest fra norske biogassanlegg som benytter husdyrgjødsel, matavfall, fiskeslam og fiskensilasje. Mengden råstoff og biorest forventes å øke mer enn 14 ganger, mens innholdet av nitrogen og fosfor øker med rundt 19 ganger.

Framtidig biorest anslås å inneholde 34 971 tonn nitrogen og 7 472 tonn fosfor. Dette tilsvarer om lag 25 prosent av norsk landbruks behov for nitrogen og 40 prosent av behovet for fosfor.

Nye bruksområder

Gjødsel er imidlertid bare ett mulig bruksområde. Biorest kan også fungere som næringskilde for dyrking av mikroalger, slik at næringsstoffene gjenvinnes i ny biomasse i stedet for å tilbakeføres direkte til matjord.

Disse to anvendelsene, gjødselproduksjon og produksjon av fôr, skaper komplementære næringssløyfer som styrker sirkulariteten i det norske matsystemet og samtidig bidrar til reduserte klimagassutslipp.

Studien undersøkte bruk av biorest fra fiskeslam som dyrkingsmedium for ferskvannsalgen Chlorella sorokiniana. Algene vokste godt i 100 prosent biorest med opptil 920 mg NH₄-N/L, og produserte proteinrik biomasse med et totalt aminosyreinnhold på 53-59 prosent av tørrvekten.

I løpet av 5-10 dagers dyrking fjernet prosessen:

• 26-28 prosent av ammonium
• 43-53 prosent av kjemisk oksygenforbruk (COD)
• 31-42 prosent av totalt organisk karbon (TOC)

Disse resultatene viser at mikroalgedyrking kan behandle biorest samtidig som næringsstoffene gjenvinnes i verdifull biomasse. I framtiden kan slik biomasse bidra til produksjon av alternative fôrråvarer og dermed gi en ekstra vei for næringsgjenvinning ved siden av direkte bruk av biorest som gjødsel.

I tillegg til å utnytte næringsstoffene i biorest kan dyrking av mikroalger også benytte bio-CO₂ som dannes under oppgraderingen av biogass. I stedet for å slippe dette biogene CO₂-et ut i atmosfæren, kan det brukes som karbonkilde for algevekst. Dette øker biomasseproduksjonen og forbedrer den samlede karbonutnyttelsen i biogassverdikjeden.

Ved å integrere biorest og bio-CO₂ i mikroalgeproduksjon styrkes ressurseffektiviteten noe som støtter en mer sirkulær og klimaeffektiv bioøkonomi.

Veien videre

Prosjektet vårt viser at biorest ikke lenger bør betraktes som et biprodukt fra biogassproduksjon som må håndteres. I stedet bør den ses på som en strategisk næringsressurs som kan bidra til utslippsreduksjoner, redusere avhengigheten av mineralgjødsel og styrke sirkulariteten i det norske matsystemet.

Ved å kombinere produksjon av fornybar energi med gjenvinning av næringsstoffer gjennom både gjødselanvendelser og nye teknologier som mikroalgedyrking, kan biogassystemer spille en stadig viktigere rolle i utviklingen av en mer bærekraftig og ressurseffektiv bioøkonomi.