Færdigudvikling af biosensor til biogasanlæg

Efter udvikling af VFA online systemet i rammen af et tidligere EFP projekt blev systemet afprøvet på Lintrup biogasanlæg (LinkoGas). Formålet var at give oplysninger om specifikke krav til systemet ved indbygning i biogasanlæg, vedligeholdelse ved længerevarende indsats og udnyttelsen af VFA data til overvågning af biogasprocessen.

Projektbeskrivelse
Formålet af projektet er at færdigudvikle og teste en biosensor til måling af de specifike VFA'er (volatile fatty acids = flygtige fedtsyrer) på et udvalgt biogasanlæg. VFA måling er en af de bedste parametre til tolkning af stabilitet af biogasanlæggets proces og evt. overbelastning. Indtil videre benytter flere af de danske anlæg manuelle metoder til estimering af det totale indhold af VFA (TVFA). Denne parameter har vist sig at kunne indikere processens belastningsgrad og eventuelle ubalance hvis den anvendes jævnligt (2-3 gange ugentligt). Men selv daglige TVFA målinger er utilstrækkelig ved hurtige/voldsomme ændringer i processens stabilitet. Derfor har flere anlæg da også oplevet at processen er kollapset uden forudgående varsel fra de manuelle TVFA målinger. Den ny teknologi udviklet under EFP projektet 'On-line VFA måling i biogasanlæg' har gjort det muligt at give information om processens aktuelle tilstand vha. af direkte måling af de enkelte fedtsyrers koncentration. Foreløbige tests har vist at dette nye informationsgrundlag kan give adgang til et meget præcist indblik i den aktuelle belastning og kan give øjeblikkelig advarsel om procesændringer, som kan medføre forringet gasudbytte og evt. reaktorstop hvis driftspersonale ikke omgående reagerer. Men endnu har det ikke været muligt i praksis at evaluere hvorledes disse nye on-line procesparametre kan anvendes til at styre biogasprocessens stabilitet på et fuldskala anlæg. I det foreliggende projekt vil sensoren blive installeret på et biogasanlæg og afprøvet af anlæggets personale i samarbejde med udviklerne. Måledata vil blive stillet til rådighed for anlægget og evalueret med henblik på bedre styring af anlægget. Projektet skal munde ud i en færdig evaluering af produktmarked, produktudgaver, prissætning og videreudviklingspotentiale
Resultater

Det viste sig at substratet i Lintrup havde en anden sammensætning end ved tidligere testning på Snertinge biogasanlæg. Det var derfor nødvendigt at tilpasse systemet på ny. Tilpasningen gav ikke desto mindre nye erfaringer med systemet og den videreudviklede udgave er nu egnet til tilpasning på flere biogasanlæg. Det viste sig at online sensoren kræver daglig kontrol af dens funktion, men når rutinekørsel er opnået på anlægget kan der forventes at driftsomkostninger ikke overstiger 79000 kr. om året. Kontrollen af biogasprocessen vha. online sensoren vil øge procesøkonomien når den kan indenfor et år hindre procesforstyrrelser som ellers ville føre til en stop af substrattilførsel i tre uger. I testfasen har online sensoren vist sig at være et velegnet redskab til hurtig detektion af procesændringer. Den normale drift er kendetegnet gennem en dynamik af acetat- og iso-valeratkoncentrationen som følger fødningen af reaktoren, en propionatkoncentration under 5 mM som er ret uafhængig af den enkelte fødning og et koncentrationsniveau af butyrat, iso-butyrat og valerat under detektionsgrænsen. Første tegn af en procesforstyrrelse er en højere niveau af propionat af mere end 10 mM som vedbliver uændret i flere dage efter stop af substrattilførsel. Derudover stiger koncentrationerne af butyrat, iso-butyrat og valerat på et målbart niveau. Normaliseringen af processen kan bedst aflæses ved indsættende fald af propionatkoncentrationen. En alvorlig hæmning af biogasprocessen er især kendetegnet ved relative høje niveauer af butyrat, iso-butyrat, iso-valerat og valerat som vedbliver høje over et længere tidsrum. Gennem analyse af den normale koncentrationsprofil og overvågning af dens ændring vha. VFA online sensor får driftslederne på biogasanlægget dermed mulighed for at kontrollere processen ved ændring af substratsammensætning og for at forøge belastningen af reaktoren uden at løbe en risiko for at overbelaste processen

Key figures

Periode:
2001 - 2004
Bevillingsår:
2001
Egen finansiering:
0,25 mio.
Støttebeløb:
0,70 mio.
Støtteprocent:
74 %
Projektbudget:
0,95 mio.

Kategori

Oprindelig title
Færdigudvikling af biosensor til biogasanlæg
Program
EFP
Fælles overordnet teknologiområde
Bio og affald
Projekttype
Udvikling
Journalnummer
1713/01-0017

Deltagere

Danmarks Tekniske Universitet (DTU) (Main Responsible)
Partner og Økonomi
Partner Tilskud Eget bidrag
Bioscan A/S

Kontakt

Kontakperson
Ahring, Birgitte K.
Adresse
BioCentrum - DTU
Søltofts Plads - bygn. 221
DK-2800 Kgs. Lyngby, Denmark
Ahring, Birgitte K. (prof.), 45256183, birgitte.k.ahring@biocentrum.dtu.dk
Øvr. Partnere: Danmarks Tekniske Univ., Institut for Produktudvikling; Bioscan A/S