To achieve the Government's milestones for 2018, which means that 50 % of food waste shall be separated from household waste and undergo biological treatment (composting or anaerobic digestion).    Hultsfred, Högsby and Vimmerby are three adjacent municipalities of Kalmar, county Småland. During 2012 and 2013 analyzes were performed on their household waste to determine its composition. The household waste is currently collected in one fraction. The work, examines how much food waste the household waste contains. From the amount of food waste, the biogas potential is examined - how much food waste biogas generates and how much energy it corresponds to.    Food waste is broken down by microorganisms under anaerobic conditions (anaerobic digestion) in a biogas plant. The final product of the digestion of food waste is raw biogas and biofertilizer. The work has only considered biogas production.       Biogas potential is chosen to be investigated because no previous studies on this have been made. It provides the actual municipalities with an insight about how much biogas and energy that their food waste could generate if they separated food wastes from their household waste.      The results of the survey showed that the biogas potential in the three municipalities comprises 247 000 m3/year, corresponding to an energy value of 1,6 GWh/year. The current biogas production in Sweden is at an energy value of 1 473 GWh, which means that the biogas potential in the municipalities is low.

Den totala biogasproduktionen i Sverige 2009 var 1,4 TWh och 22 % av biogasen producerades i samrötningsanläggningar. Sedan 2005 är det förbjudet att deponera organiskt avfall, vilket har gjort att produktionen från samrötningsanläggningar har ökat de senaste åren. Den totala biogaspotentialen i Sverige är ungefär 15 TWh och där står lantbruket för över 70 %. Avloppsslam, avfall från livsmedelsindustrin och matavfall står för den resterande delen. Det är även dessa tre råvarugrupper som har störst lönsamhet med dagens teknik. Av dessa råvarugrupper finns den största kvarvarande potentialen hos matavfall. Problemet med matavfall är att det ofta innehåller föroreningar som måste sorteras bort för att inte orsaka driftstörningar. Detta orsakar ofta problem på grund av att organiskt material hamnar i rejektet.    Kungsängens gård är en samrötningsanläggning som producerar biogas från olika typer av organiska restprodukter. Under 2009 behandlades 7 536 ton material, av detta var 58 % matavfall. Av inkommande material sorterades 938 ton ut och lämnade anläggningen som rejekt. Under 2011 förväntas mängden inkommande material öka. Dessutom förväntas andelen matavfall öka till 90 % vilket kommer att ge ännu större rejektmängder. Syftet med detta examensarbete var att genom analyser och satsvisa utrötningsförsök bestämma den kemiska sammansättningen samt metanpotentialen hos de olika rejektfraktionerna från biogasanläggningen Kungsängens gård. En utredning gjordes för att undersöka vilka möjligheter och tekniker som potentiellt skulle kunna användas för att framställa biogas av rejektet och också vilka möjligheter som finns för att effektivisera befintlig utrustning. Resultatet från utrötningsförsöken visade att metanpotentialen för de olika rejektfraktionerna var hög och kan jämföras med vad som kan förväntas av källsorterat matavfall. Om rejektet som producerades under 2010 skulle användas för biogasproduktion skulle denna metanpotential motsvara 10 % av den totala biogasproduktionen vid Kungsängens gård under 2010. Utredningen visar att det bästa alternativet för att röta rejektet i sitt befintliga skick är satsvis torrötning. Osäkerheten kring torrötning är dock stor på grund av att det i Sverige inte finns några torrötningsanläggningar och därmed är kunskapsnivån relativt låg. / The biogas production in Sweden in 2009 was 1,4 TWh and 22 % of the biogas was produced in co-digestion plants. Since 2005 it is prohibited to deposit organic waste and this has resulted in an increased biogas production from this type of waste materials in recent years. The total biogas potential in Sweden is approximately 15 TWh and 70 % of that comes from agriculture wastes. Sewage sludge, waste from food industry and food waste accounts for the rest. It is also these three commodity groups that have the greatest profitability with today's technology. Among these groups, food waste have the largest remaining biogas potential. The problem with food waste is that it often contains impurities that must be sorted out in order to avoid operational problems. The out sorting process often causes problems and typically organic material is lost in the reject fraction. The biogas plant Kungsängens gård is a co-digestion plant that produces biogas from different types of organic residues. In 2009 about 7 536 tons of material were treated, of which 58 % was food waste. Of the incoming material 938 tons were sorted out as reject. In 2011 the amount of incoming material is expected to increase. In addition, the proportion of food waste is expected to increase to 90 %, which will result in even larger amounts of reject. The purpose of this study was to perform analysis and batch digestion experiments to determine the chemical composition and methane potential of the reject from the biogas plant Kungsängens gård. An investigation was also made to examine methods and technologies that potentially could be used to produce biogas from the reject. The results from the batch digestion experiments showed that the methane potential of the different reject fractions was high and it can be compared with what might be expected of source separated food waste. If the reject that was produced in 2010 would be used for biogas production, this methane potential is equal to 10 % of the total production of biogas at Kungsängens gård in 2010. The investigation shows that dry fermentation with a batch system is the only technology that potentially could produce biogas from the reject in its existing form. There are no dry fermentation plants in Sweden and therefore the level of knowledge is relatively low. Because of that it is hard to estimate the profitability and efficiency of dry fermentation plants.

Stallgödsel består av spillning, gödselvatten, urin och strömaterial. Miljö- och hälsoskadliga ämnen kan också förekomma i form av antibiotikarester eller patogener. Det är därför viktigt att gödselhanteringen sköts på korrekt sätt för att undvika att de skadliga ämnena vållar miljö- och hälsoproblem. Naturliga ämnen som kväve och fosfor förekommer också i stallgödsel bidrar till miljöeffekter som övergödning eller försurning vid felaktig gödselhantering. Miljöeffekterna drabbar i sin tur ekosystem och de konsekvenser som uppstår är bland andra fiskdöd och giftalgblomningar i vattendrag. Examensarbetet kommer att belysa de ekologiska och sociala fördelarna som Kolmården skulle kunna erhålla om de byter gödselhanteringssystem från gödselspridning till rötning. Dessutom kommer Kolmårdens nuvarande stallgödselhantering att beskrivas, aspekter som kan påverka biogaspotentialen att presenteras och den teoretiska mängden biogas som kan utvinnas ur stallgödseln att beräknas. Det första som genomfördes i examensarbetet var att dela in Kolmårdens djur i olika djurgrupper för att kunna utföra beräkningar på biogaspotentialen. Totalt tre djurgrupper figurerar i examensarbetet och de är: fågel, icke-idisslare och idisslare samt allätare och rovdjur När djuruppdelningen var slutförd påbörjades litteraturstudien för att få fram aktuellt material att använda i studien och förbereda de intervjufrågor som sedan användes i samband med ett studiebesök på Kolmården. Stallgödseln som uppkommer i djurparken mockas från djurens hägn och stall varje dag för att sedan lagras på mindre gödselplattor. Dessa töms sedan tre gånger i veckan av entreprenörer som fraktar stallgödseln till en central gödselplatta innan den sprids på arrenderad mark eller överförs till en lantbruksentreprenör. Stallgödseln på Kolmården har teoretisk sett en potential att kunna täcka nära hälften av djurparkens årliga energibehov. Aspekter som påverkar biogasutbytet är föda, strömaterial, näringsinnehåll och antibiotika. / Manure consist of feces, manure water, urine and stray material. Environmental and health harmful substances can also occur in manure. That is why it is important that the manure management is handled in a correct way to avoid the harmful substances that are likely to cause environmental and health problems. Natural substances are also a part of the manure and those are nitrogen and phosphorus and they could cause environmental effects as eutrophication and acidification with insufficient manure management. The environmental effects could affect ecosystems and the consequences could appear as that fishes are dying and poisonous algal blooms in watercourses. The bachelor thesis will illustrate the ecological and social benefits that Kolmården could achieve if they are replacing the current manure management which is manure spreading with anaerobic digestion. Besides that the current manure management will be described in more depth, aspects that could affect the biogas potential will be presented and the theoretical amount of biogas of the manure will be calculated. The first step that was completed in the thesis were to divide Kolmården’s animals into different animal groups that later could be used in the calculations of the biogas potential. Totally there are three animal groups in this thesis and they are: fowl, non-ruminant and omnivore and beast of prey. When dividing the animals was completed the search for literature began with the purpose to get up-to-date material that could be used in the thesis and to prepare the interview questions for the study visit at Kolmården. The amount of manure that emerge in the zoo is mucked from the animal’s pens and stables every day to be stored in small manure storage places. Those are emptied three times a week and freighted to a central storage place before the manure is spread on tenancy land or transferred to a farmer. The theoretical biogas potential from the manure at Kolmården can cover almost half of the energy need in a year. Aspects as food, straw material, nutrition content and antibiotics can affect the biogas yield.

Because of the increasing trends in energy consumption and increased environmental awareness, greater focus has been placed on improvement and development of renewable energy sources. An already proven and accepted method is biogas production from anaerobic digestion at municipal wastewater treatment plants. In the waste water treatment process solid material and dissolved pollutants are separated from the water, forming a sludge. The sludge is separated from the process and stabilized during anaerobic digestion or aerobic aeration. Most often, mesophilic anaerobic digestion is used. Because of degradation by microorganisms, biogas with a high content of methane is formed during the digestion. To optimize the process different studies with co-digestion with sludge and other substrate have been made. It has been showed, in earlier research studies, that co-digestion with microalgae and sewage sludge results in a synergistic effect with increased biogas production. As the microalgae are microorganisms which use photosynthesis they contain stored energy from sun light. The stored energy will be available when the microalgae are digested in mesophilic conditions. In contrast to other biomass suitable for co-digestion microalgae have the advantage of being able to grow in waste water and reduce the pollutants in the water phase. Cultivation of microalgae will therefore not compete with the cultivation of food production and at the same time has the possibility to decrease the electricity- and heat consumption at the wastewater treatment plants. The aim of this study was to investigate how a possible synergetic effect between microalgae and sewage sludge effects the biogas production and the process stability. The microalgae was cultivated in municipal waste water from the WWTP in Umeå (Sweden) and the sludge was collected from the WWTP in Västerås (Sweden). The fermenters used was of the type DOLLY© and the active volume was 5 dm3. The temperature in the fermenters was kept at 37 °C and the study was divided into two periods. During the first period the hydraulic retention time was 15 days and the organic loading rate 2.4 g VS dm-3 d-1. During the second period the hydraulicretention time was kept at 10 days and the organic loading rate was 3.5 g VS dm-3 d-1. The result showed an increase with 54.6 % in methane production per reduced VS in the fermenter with co-digestion compared to the fermenter where only sludge was digested. Period one showed the highest increase. The result also showed a good process stability for both fermenters during the whole experiment. This study shows that there are reasons for continued investigations about co-digestion with microalgae and sewage sludge for an increased biogas production. / På grund av ökande el- och värmeförbrukning och ökat miljöengagemang har större fokus lagts på förbättring och utveckling av förnyelsebara källor för el- och värmeproduktion. En redan beprövad och accepterad metod för framställning av förnyelsebar energi är från biogasproduktion vid kommunala reningsverk. Vid rening av avloppsvatten avskiljs fasta partiklar och lösta föroreningar och bildar ett slam som separeras från vattnet. Slammet kan sedan stabiliseras anaerobt genom rötning eller aerobt genom luftning. En ofta använd metod vid konventionella reningsverk är mesofil anaerob rötning. Vid rötningen bryts material ner av mikroorganismer och genererar biogas som framförallt innehåller metan och koldioxid. För att optimera en sådan process och därmed kunna utvinna mer gas har det tidigare undersökts hur samrötning med olika material påverkar biogasproduktionen. Det har visat sig i forskningsförsök att samrötning med mikroalger och orötat blandslam ger en synergieffekt och mer biogas produceras. Mikroalgerna innehåller lagrad energi från solljus, då de är fotosyntesiserande organismer. Den lagrade energin har visat sig bli tillgänglig vid mesofil anaerob nedbrytning. Till skillnad från annan biomassa som undersökts för samrötning kan mikroalgerna odlas på avloppsreningsverken och fungera som en del av reningsprocessen då mikroalgerna tar upp näringsämnen ur vattnet de växer i. På det sättet undviks konkurrens om odlingsmark för livsmedel och så blir reningsprocessen på avloppsreningsverken mer el- och värmeeffektiv. Syftet med studien var att undersöka om eventuell synergieffekt mellan mikroalgerna och slammet påverkar biogasproduktionen och processtabiliteten vid mesofil anaerob rötning. Mikroalgerna som användes var odlade på mekaniskt renat spillvatten från Umeås reningsverk och slammet som användes hämtades ifrån Västerås reningsverk. Rötkamrarna som användes var av modellen DOLLY© med en aktiv volym på 5 dm3. Temperaturen i rötkamrarna hölls kring 37°C och studien var uppdelad i två perioder. Under period ett var den hydrauliska uppehållstiden 15 dygn och den organiska belastningen 2,4 g VS dm-3 d-1, medan period två hade en hydraulisk uppehållstid på 10 dygn och en organisk belastning på 3,5 g VS dm-3 d-1. Resultaten visade att metangasproduktionen per tillförd mängd organiskt material var lägre vid samrötning jämfört med rötning av enbart slam. Metangasproduktionen per reducerad mängd organiskt material ökade med upp till 54,6 % vid samrötningen jämfört med rötning av enbart slam. Period ett gav upphov till den största ökningen. Processen hölls stabil även vid inblandning av mikroalger, under både period ett och två. Studien visar att det finns ett underlag för fortsatta studier kring samrötning av mikroalger och slam för en ökad biogasproduktion.

<h2>BIOGAS POTENTIAL IN GRASSES FROM WETLANDS</h2><p><em>Marvin Martins</em></p><p>The purpose of this study has been to survey wetlands that are suitable for mowing and to analyze the biogas potential in the harvested grasses. A preformed investigation showed that there are suitable wetlands, which can be harvestable, namely those mowed formerly in traditional haymaking. The practice of traditional haymaking is dying out in Sweden today but there are several good reasons why it should to be reconsidered. Nature- and cultural values are obvious, also the unutilized energy in the grass.</p><p>The suitable types of wetland that were specifically studied were the productive wetlands; meadow marshes and wet meadows. These wetlands are represented in the Swedish meadow- and pasture inventory database; (TUVA) and the Swedish national wetland inventory (VMI). Going through the databases showed that they largely complement each other. A geographical mapping was also carried out of wetlands in relation to areas of interest for the future establishment of biogas plants, so called “hotspots”. The geographical survey shows that there is ample amount of grass from wetlands within a 30-kilometer radius that can supplement the plants main substrate, manure. The map layer Swedish Ground Cover Data (SMD) together with GIS software was used to analyze the extent of overgrowth for the older VMI objects in Uppsala County, with the result that half of the VMI objects are no longer of interest. They have become either woodland and bogs, or reed beds.</p><p>There is very little information on wetland-grasses and methane production. Instead, a theory was evaluated regarding the possibility of transforming nutritional values for grass and sedges into biogas potentials. It was shown that this method does not capture the total biogas potential, but offers a minimum value that can be considered rather reliable. The energy transformation showed that late harvested grasses from wetlands has a biogas potential about 0, 21Nm³methane/ (kg, DM) which is about 60 % of the biogas potential for grass-legume forages. The gas yield after 20 days is also relatively low. It could though be favorable to try grasses from wetlands in methane production, because co-digestion with these grasses and other suitable materials could produce a higher net gas yield for the plant, than using the materials solely by themselves. The derived biogas potential showed that there is at least 4, 4 GWh biogas energy in grasses from wetlands in Uppsala county at a low estimate. Harvesting costs were however shown to be too high in the present to achieve a plus result.</p> / <h2>BIOGASPOTENTIAL HOS VÅTMARKSGRÄS</h2><p><em>Marvin Martins</em></p><p>Syftet med detta arbete har varit att kartlägga våtmarker i Biogas Östs region lämpliga att skörda samt att undersöka biogaspotentialen i detta våtmarksgräs. Undersökningen visar att det finns lämpliga våtmarker, så kallade slåtterängar, i den undersökta regionen. Traditionell slåtter är en utdöende företeelse i Sverige men det finns flera goda argument till varför den borde återupptas. Natur- och kulturvärden är givna sådana men även den outnyttjade energin i gräset.<em></em></p><p>Våtmarkstyper som specifikt har studerats är de produktiva våta slåtterängarna; fuktängar, strandängar och mader. Dessa våtmarker finns representerade i Ängs- och betesmarksinventeringens databas; TUVA och våtmarksinventeringens VMI. En genomgång av databaserna visade att de i stor utsträckning kompletterar varandra. En geografisk kartläggning har även utförts på slåttermarker i förhållande till intressanta områden för framtida biogasanläggningar, så kallade ”hotspots”. Kartläggningen visar att det finns gott om våtmarksgräs inom en tremilsradie som kan komplettera anläggningarnas huvudsubstrat, gödsel. Kartskiktet Svenska Marktäckedata (SMD) tillsammans med GIS-programvara har använts för att analysera hur mycket de äldre VMI-objekten i Uppsala län har växt igen, med resultatet att hälften av VMI-våtmarkerna är inaktuella i dagsläget. De har antingen växt igen med mossor och träd eller blivit vassbälten.</p><p>Det finns ytterst begränsat med information kring rötdata på våtmarksgräs. Istället utvärderades en teori, om fodervärden för ett par gräs- och starrarter kan omvandlas till biogaspotentialer. Det visade sig att denna metod inte ger den maximala biogaspotentialen men ett minimivärde erhålls som kan betraktas som ganska tillförlitligt. Energiomvandlingen visar att sent slåttat våtmarksgräs har en biogaspotential runt 0,21 Nm³ metan/(kg, TS) vilket är omkring 60 % av den odlade åkervallens biogaspotential. Gasutbytet efter 20 dagars rötning är också relativt lågt. Trots detta kan det vara fördelaktigt att röta våtmarksgräs, eftersom samrötning mellan detta och annat lämpligt material kan ge ett högre nettogasutbyte för anläggningen än rötning av de enskilda materialen var för sig. Den framtagna biogaspotentialen visar att det finns minst 4,4 GWh biogasenergi i våtmarksgräs från till exempel Uppsala län, lågt räknat. Slåtterkostnaderna har dock visat sig vara för höga för att få det att gå ihop ekonomiskt i dagsläget.</p>

BIOGAS POTENTIAL IN GRASSES FROM WETLANDS Marvin Martins The purpose of this study has been to survey wetlands that are suitable for mowing and to analyze the biogas potential in the harvested grasses. A preformed investigation showed that there are suitable wetlands, which can be harvestable, namely those mowed formerly in traditional haymaking. The practice of traditional haymaking is dying out in Sweden today but there are several good reasons why it should to be reconsidered. Nature- and cultural values are obvious, also the unutilized energy in the grass. The suitable types of wetland that were specifically studied were the productive wetlands; meadow marshes and wet meadows. These wetlands are represented in the Swedish meadow- and pasture inventory database; (TUVA) and the Swedish national wetland inventory (VMI). Going through the databases showed that they largely complement each other. A geographical mapping was also carried out of wetlands in relation to areas of interest for the future establishment of biogas plants, so called “hotspots”. The geographical survey shows that there is ample amount of grass from wetlands within a 30-kilometer radius that can supplement the plants main substrate, manure. The map layer Swedish Ground Cover Data (SMD) together with GIS software was used to analyze the extent of overgrowth for the older VMI objects in Uppsala County, with the result that half of the VMI objects are no longer of interest. They have become either woodland and bogs, or reed beds. There is very little information on wetland-grasses and methane production. Instead, a theory was evaluated regarding the possibility of transforming nutritional values for grass and sedges into biogas potentials. It was shown that this method does not capture the total biogas potential, but offers a minimum value that can be considered rather reliable. The energy transformation showed that late harvested grasses from wetlands has a biogas potential about 0, 21Nm3 methane/ (kg, DM) which is about 60 % of the biogas potential for grass-legume forages. The gas yield after 20 days is also relatively low. It could though be favorable to try grasses from wetlands in methane production, because co-digestion with these grasses and other suitable materials could produce a higher net gas yield for the plant, than using the materials solely by themselves. The derived biogas potential showed that there is at least 4, 4 GWh biogas energy in grasses from wetlands in Uppsala county at a low estimate. Harvesting costs were however shown to be too high in the present to achieve a plus result. / BIOGASPOTENTIAL HOS VÅTMARKSGRÄS Marvin Martins Syftet med detta arbete har varit att kartlägga våtmarker i Biogas Östs region lämpliga att skörda samt att undersöka biogaspotentialen i detta våtmarksgräs. Undersökningen visar att det finns lämpliga våtmarker, så kallade slåtterängar, i den undersökta regionen. Traditionell slåtter är en utdöende företeelse i Sverige men det finns flera goda argument till varför den borde återupptas. Natur- och kulturvärden är givna sådana men även den outnyttjade energin i gräset. Våtmarkstyper som specifikt har studerats är de produktiva våta slåtterängarna; fuktängar, strandängar och mader. Dessa våtmarker finns representerade i Ängs- och betesmarksinventeringens databas; TUVA och våtmarksinventeringens VMI. En genomgång av databaserna visade att de i stor utsträckning kompletterar varandra. En geografisk kartläggning har även utförts på slåttermarker i förhållande till intressanta områden för framtida biogasanläggningar, så kallade ”hotspots”. Kartläggningen visar att det finns gott om våtmarksgräs inom en tremilsradie som kan komplettera anläggningarnas huvudsubstrat, gödsel. Kartskiktet Svenska Marktäckedata (SMD) tillsammans med GIS-programvara har använts för att analysera hur mycket de äldre VMI-objekten i Uppsala län har växt igen, med resultatet att hälften av VMI-våtmarkerna är inaktuella i dagsläget. De har antingen växt igen med mossor och träd eller blivit vassbälten. Det finns ytterst begränsat med information kring rötdata på våtmarksgräs. Istället utvärderades en teori, om fodervärden för ett par gräs- och starrarter kan omvandlas till biogaspotentialer. Det visade sig att denna metod inte ger den maximala biogaspotentialen men ett minimivärde erhålls som kan betraktas som ganska tillförlitligt. Energiomvandlingen visar att sent slåttat våtmarksgräs har en biogaspotential runt 0,21 Nm3 metan/(kg, TS) vilket är omkring 60 % av den odlade åkervallens biogaspotential. Gasutbytet efter 20 dagars rötning är också relativt lågt. Trots detta kan det vara fördelaktigt att röta våtmarksgräs, eftersom samrötning mellan detta och annat lämpligt material kan ge ett högre nettogasutbyte för anläggningen än rötning av de enskilda materialen var för sig. Den framtagna biogaspotentialen visar att det finns minst 4,4 GWh biogasenergi i våtmarksgräs från till exempel Uppsala län, lågt räknat. Slåtterkostnaderna har dock visat sig vara för höga för att få det att gå ihop ekonomiskt i dagsläget.