Utnyttelse av slam fra akvakultur-til gjødsel og biogassproduksjon

Anne-Kristin Løes1), Ingvar Kvande1), Susanne Friis Pedersen1), Siv Lene Gangenes Skar2), Christian Uhlig3) og Ruth Gebauer4)

1) Bioforsk Økologisk2) Bioforsk Øst Landvik3) Bioforsk Nord Holt4) Dr.ing., privat, Alta

Stor interesse for landbasert fiskeoppdrett – til og med av laks

Aquaculture in desert and arid landsDevelopment constraints and opportunities

FAO Technical Workshop6–9 July 2010

Press på ressursene: Matproduksjon i nye omgivelser, og ny utnyttelse av biomasse

Bjorå gartneri, Evje i Setesdal: Samdyrking av fisk og drivhusvekster

Fiskekum Filter Gartneri

Lufting

Bjorå gartneri, Evje i Setesdal: Tomater dyrkes med næringstilførsel kun fra fisken (men det tilføres kalium med KOH)

Fisk: Små ørret fanget i ruser i elva Otra. Fôres opp til rakfisk? Ingen utslipp av næringssalter.Tomater: Med vann som dyrkingsmedium er oppvarming overflødig.

Lokal tilnærming på Nordmøre: Slam fra smoltoppdrett på Smøla

Tre utprøvinger:• Planter i vann • Planter i jord• Biogass

Næringsinnhold i fiskeslam (ferskvann)

Type/Lokalitet

TS, % Tot-N NH4-N P K Ca Mg pH Referanseeller lab.

------ % av TS -------------------------------------------------

Laksesmolt Kyrksæterøra 1992, middel av 3 (*2) analyser

6,2-12,3 8,7 1,5 2,3 0,1* 3,1* 0,2 5,4-6,2

Gebauer & Eikebrokk 2006

Røye, Bardu villmarksfisk

1,7 7,6 1,1 1,9 0,1 5,5 0,1 5,8 Uhlig 2007

10,6 11,8 6,1 2,9 0,2 5,6 0,2 5,8

Laksesmolt, Smøla

15,4 3,6 1,2 1,2 0,1 2,3 0,1 5,4 Eurofins 2012

Laksesmolt, Smøla

16,6 3,3 - 0,9 0,1 2,0 0,1 5,5 Nofima2012

Husdyrgjødsel, melkeku,Tingvoll gard

4,8 4,8 2,7 0,8 5,8 1,8 0,7 7,1 Eurofins 2012

Utprøving 1: Planter i vann• Plastkar volum 70 liter• Fylt med 65 liter vann + 3 liter slam (1)

• Per kar: Fem potter fylt med småplanter av basilikum, salat eller persille, eller enkeltvise planter av palmekål, satt i en plate med hull til pottene (2). Jord i pottene ble brukt som startnæring for plantene

• Omrøring ved hjelp av akvariepumpe (1)

• Vekstperiode 16. juni -4. september 2012• Kraftig utvikling av sopp (?) på overflaten

de første ukene (3)

• Sopp (?) på overflaten fortsatt synlig ved høsting av forsøket (4) 1

2

43

Utfordringer: Dårlig rotvekst og mangel på jern (Fe)

Vann + slam

Jord

Jernmangel på basilikum Kun salatplantene produserte røtter i vann tilsatt ferskt slam

Dårligere vekst i vann enn i jord, men (blad)vekst

Vekst Rel. avling %, jord = 100

Basilikum 62

Salat 74

Persille 36

Kål 10

Vann + slam, inne Jord, ute

Utprøving 2: Planter i jord

• Potter volum ca 8 liter, fylt med 5,4 kg næringsfattig sandjord + slam eller husdyrgjødsel

• Forsøksvekst raigras, 30 frø per potte • Lav mengde 200 g slam/gjødsel per potte = 9 tonn/daa• Høy mengde 400 g slam/gjødsel per potte = 18 tonn/daa • Kontroll-ledd uten gjødsel, tre gjentak (potter) per

forsøksledd• Vekstperiode 27. juni - 9. september 2012, pottene sto ute

Spirehemming ved høy mengde slam

Dato 16.7 27.7 9.9

Kontroll 21 20 22

HG lav 22 19 22

HG høy 25 23 24

Slam lav 10 10 12

Slam høy 7 8 10Potte med høy (t.v.) og lav (t.h.) mengde slam, 27.7.2012

Antall planter av raigras per potte, gjennomsnitt for hver behandling

Dårligere vekst med enn uten slam ?

Dato 27.7 9.9

Kontroll 0,2 3,8

HG lav 1,2 5,5

HG høy 0,7 9,1

Slam lav 0,2 1,7

Slam høy

0,0 3,2

P-verdi 0.7 (ns) 0,03 (*)

Fra venstre: HG lav, HG høy, slam lav, slam høy, kontroll, 9.9.2012

Tørrvekt av raigras per potte, g. Gjennomsnitt for hver behandling

Høyere vekt per plante med slam ?

Behandling Skuddvekt per plante ved slutthøsting 9. september, g

Kontroll 0,17

HG lav 0,25

HG høy 0,38

Slam lav 0,14

Slam høy 0,32

HG lav

HG høy Slam

høy

- Gjødsla pumpes fra kufjøset, via anlegget og ut i sluttlager (røde piler)

- 2 råtnetanker på 35 m3 inkl. gasslager- Tankene måtte isoleres og overbygges,

huset har solfangere som tak mot sør- Gassen går til CHP ved adm.bygg

Utprøving 3: Slam til biogass. Biogassanlegget på Tingvoll gard

Råtnetankene i biogassanlegget på Tingvoll gard

- Omrøring skjer ikke mekanisk, men med gass (jet-strøm)

- En skillevegg (rød) bremser det øverste laget, med høyest TS innhold, når tanken rømmes (2 g /dag)

- Gjødsel på vei ut (brun) møter en gass-strøm som bremser faste partikler (grønn pil)

Utprøving 3: Slam til biogass

• Minireaktorer laget av 8 liters plastkanner, tilkoplet gasstette poser for oppsamling av gass

• Oppvarming i vannbad med sirkulasjon, 33 C

• Reaktorene må ha nytt «fôr» jevnlig

• En reaktor fôret med husdyrgjødsel, de andre med blanding av husdyrgjødsel og fiskeslam

• 2 reaktorer (gjentak) med 25 % slam, en med mål om 50 % slam, i praksis mindre

• Reaktorene fylt med 8 liter biorest 2.8 2012. I en stabiliseringsperiode fram til 10.8 ble de «fôret» med husdyrgjødsel i samme blandingsforhold som i råtnetanken i anlegget, 1 : 26 (3 dl per dag; 0,3/8=26)

• I reaktorene med 25 % slam ble husdyrgjødsla gradvis skiftet ut med slam til «fôret» inneholdt 25 % slam og 75 % husdyrgjødsel

• Reaktoren med 50 % slam fikk mange problemer underveis

Besøk av prosjektgruppa 7.9.2012

• En gassmåler og ei stoppeklokke brukes til å måle volumet med gass når posene tappes

• Gassmåleren måler andelen metan i biogassen

• Stappfulle gassposer etter 9 dager med innmating av fiskeslam og husdyrgjødsel

• Mini-reaktoren med bare husdyrgjødsel har vesentlig lavere gassproduksjon

• OBS: Rett etter at bildet ble tatt, stoppet gassproduksjonen opp pga. «overfôring» Husdyrgjødsel

Husdyrgjødsel og slam

Mer biogass med fiskeslam!

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

0 10 20 30 40 50 60 70

FS 25-1 FS 25-2

FS-X

Dager etter start tilførsel av «fôr»

Forholdsvis stabil pH, men likevel opphopning av fettsyrer

pHFettsyrer (VFA), mg/liter

Først ved dag 18 fikk vi i gang titratoren, og prøvene før dag 18 er analysert i ettertid

Dag 10. VFA er høyere enn anbefalt, men buffereffekten gjør at pH er stabil og det er lett å anta at prosessen er god

Titrator for måling av fettsyrer i biogass-substrat

• Årsaker til opphopning av fettsyrer kan være tilgang på luft, for mye ammonium eller for mye fett. Det er de metandannende bakteriene som er påvirket.

• Fettsyrene kan dermed være en indikasjon på et annet problem

• Uansett er de et substrat som må brytes ned før ytterligere fôring kan skje

Mest gass med 25 % fiskeslam, volum

Mest gass med 25 % fiskeslam, andel CH4

Akkumulert gassproduksjon CH4 [l]HG 19FS-25_1 19

FS-25_2 37FS-50_X 16

Gassproduksjon i ulike blandinger

Maksimal gassproduksjon på ett døgn(17.august) CH4 [l]HG 1FS-25_1 5

FS-25_2 6FS-50_X 5

Konklusjon: Fra fjord til jord?

• Ferskvannsbasert slam kan brukes til både gjødsel og biogass, men det gjenstår mye utprøving for å etablere gode system i praksis

• For aquaponics bør hygieniske forhold undersøkes

• For bruk som gjødsel inneholder slam svært lite K og Mg. Kan vi supplere slam med treaske?

• Kan utnyttelse av slam til biogass gi en enda bedre gjødsel etterpå?

• Kan biogass-behandling redusere lukt og spirehemming?

• Samarbeid mellom blå og grønn sektor bringer helt nye problemstillinger fram i dagen