Carbon footprint of biogas production from wastewater sludge : a life cycle assessment of three wastewater treatment plants in Østfold, Norway

摘要

Norge har en målsetning om å redusere landets totale klimagassutslipp for å bidra til å minske de globale menneskeskapte klimaendringene. I avløpssektoren omtales gjerne slambehandlingsmetoden anaerob utråtning som en klimavennlig slambehandlingsprosess fordi biogass, som er en fornybar energikilde, produseres ved denne behandlingsmåten. Dermed kan bioenergi erstatte produksjon og bruk av fossile energikilder. Den totale miljøpåvirkningen knyttet til dette er ikke kartlagt for norske forhold, og de negative konsekvensene ved anaerob utråtningsprosess nevnes sjelden.I denne masteroppgaven er en livsløpsanalyse bygd opp for tre renseanlegg i Østfold ved hjelp av modelleringsverktøyet SimaPro. Øra (FREVAR) og Fuglevik (MOVAR) benytter anaerob utråtning som slambehandling, mens AHSA benytter i stedet Orsa-metoden. Miljøindikatoren valgt for analysen er klimaendring, og anleggene sammenlignes på grunnlag av klimapåvirkning som energi- og ressursbruk forårsaker, målt i CO2-ekvivalenter. En litteraturstudie er utført for å finne hvilke konsekvenser valg av slambehandlingsmetode har på avløpsrenseanleggets renseeffekt og slammets nytteverdi i jordbruket.Resultat fra livsløpsanalysen viser tydelig at de to anleggene som produserer biogass bidrar til en reduksjon av totale klimagassutslipp, selv om Øra og Fuglevik har et høyere energiforbruk per m3 avløpsvann behandlet enn AHSA. Dette skyldes at biogassproduksjonen erstatter bruk av andre mer forurensende energikilder, og reduserer dermed utslipp knyttet til produksjon og bruk av disse.Litteraturstudien tyder på at renseeffekten for organisk stoff ved anlegg med anaerob utråtning er lavere enn ved anlegg med kalkstabilisering, uten at dette kan slås fast med sikkerhet. Dette skyldes i så fall trolig ekstra belastning fra returstrømmene fra slambehandlingen. Uansett årsak risikerer Øra og Fuglevik å måtte innføre et biologisk rensetrinn for å innfri sekundærrensekravene i (Forurensningsforskriften 2004). På tross av det økte energibehov ved innførsel av et ekstra rensetrinn, viser fortsatt resultatene av analysen en netto reduksjon av totale klimagassutslipp for Øra og Fuglevik, men i mindre grad enn uten det ekstra rensetrinnet.I den utførte livsløpsanalysen ble bruk av torv regnet som det erstattede produktet for tilførsel av organisk stoff fra slam, selv om dette ikke benyttes i praksis. Dette ga et meget positiv utslag i netto klimapåvirkning for hvert enkelt anlegg, men forholdet mellom de tre anleggene er ikke endret i vesentlig grad. Utelates det organiske stoffet fra analysen, utgjør bruk av slam en veldig liten del av den totale klimapåvirkningen til avløpsrenseanleggene. Verdien av det organiske stoffet i slam bør undersøkes nærmere, og et bedre egnet alternativt produkt enn uttak av torv bør inkluderes i analysen.Litteraturstudien kan ikke konkludere med store forskjeller i slamkvaliteten til anaerobt utråtnet slam og kalkstabilisert slam. Det plantetilgjengelige nitrogeninnholdet er noe lavere i utråtnet slam enn i slam som er stabilisert på andre måter. Dette fører til at slam fra AHSA kan erstatte en større mengde nitrogengjødsel enn slam fra Øra og Fuglevik. Kalkinnholdet i slammet har en vesentlig jordforbedringsnytte, men dette gir lite utslag i analyseresultatene.Usikkerhet rundt viktige forutsetninger gjort i analysen, som valg av torv som erstattet produkt, energibehovet til et biologisk trinn og hvor mye av biogassen brukt internt i praksis fører, til en usikkerhet rundt konklusjonen. Likevel kan det med stor sannsynlighet konkluderes med at Øra, som er anlegget som har størst biogassproduksjon, bidrar til en betydelig reduksjon i klimagassutslipp.