Modeller visar vägen för framtida biogasproduktion

Ökad biogasproduktion och en betydligt större användning av återförda näringsämnen, framför allt från gödsel, till jordbruket. Det är två önskade effekter av ett forskningsprojekt vid Linköpings universitet där VTI tagit fram modelleringsunderlagen.

– Flera studier visar att gödsel och restprodukter från jordbruket är underutnyttjade resurser, säger Roozbeh Feiz som är projektledare och universitetslektor på Institutionen för ekonomisk och industriell utveckling, IEI, vid Linköpings universitet.

Det finns goda skäl att ta tillvara näringsämnen från gödsel och rester från jordbruksprodukter, samtidigt som man tillverkar biogas. En anledning är att minska beroendet av importerad konstgödsel, vilket efter Rysslands fullskaliga anfall mot Ukraina 2022, blivit ännu viktigare. Andra fördelar är att i produktionsprocessen kunna fånga in växthusgaser som annars skulle läcka till atmosfären och ytterligare påverka klimatet negativ. Biogas konsumeras dessutom oftast lokalt, vilket minskar transporterna och användningen av fossila bränslen.

Det pågående projektet heter Var ska vi bygga infrastruktur för cirkulär ekonomi - Rumslig modellering för lokalisering av biogasanläggningar. Det bygger på fynd från tidigare forskningsprojekt som även visat på stora besparingsmöjligheter av primärenergi. Dessutom kan biogödseln, som är en restprodukt från biogasproduktionen, täcka 91, respektive 44 procent av jordbrukets fosfor- och kvävebehov.

Tanken med projektet är att kunna göra modelleringar, där VTI står för stora delar av beräkningsunderlagen. Modelleringarna ska bland annat kunna visa på lämpliga placeringar av biogasanläggningar.

En utmaning är dock att gödsel är en lågvärdig produkt, eftersom den i vanliga fall innehåller mycket vatten. Detsamma gäller de rötrester som efter biogasproduktionen kan användas som biogödsel. Vattenhalten gör transporterna potentiellt mycket kostsamma.

– De logistiska perspektiven blir därför särskilt viktiga för en resurseffektiv expansion av biogasproduktionen, säger Roozbeh Feiz.

Utgångspunkten i arbetet är regioner med existerande biogasproduktion. Forskarna har skapat en rumslig modell av en region som ett rutnät med 3 x 3 kilometer stora celler. För varje cell uppskattas mängden gödsel och mängden jordbruksrester som kan produceras, liksom cellens jords behov av bland annat kväve, fosfor och kalium. Olika datauppsättningar, till exempel gödselmängd och gödsel används, liksom olika modelleringsmetoder. För att beräkna transportkostnaden har en modell, kopplad till det befintliga vägnätet, utformats.

– Utöver de regionala analyserna har vi också skapat ett nationellt rutnät för att identifiera områden som verkar ha lämpliga förhållanden för att bygga nya, eller expandera befintliga biogasanläggningar.

Transportkostnader av gödsel och jordbruksrester åt ett håll och rötrester samt biogödsel åt andra hållet är viktiga komponenter i den finansiella bedömningen av biogasproduktion.
– Därför är det viktigt att våra modeller har en realistisk bild av hur mycket olika transporter kostar, säger Roozbeh Feiz.

Sammanställningen av den rumsliga modellen med lokalisering av gödsel och andra rötbara material, samt var behoven av biogas och biogödsel finns, har gjorts i samarbete mellan Linköpings universitet och forskningsingenjörerna Filip Kristofersson och Gabriella Grenander på VTI.

Kostnadsmodellen har till stor del utvecklats av Tobias Fors, senior utredare på VTI, och Gabriella Grenander som också leder VTI:s del av projektet.

– Vi har skapat underlagen för att kunna göra simuleringar av var det kan vara lämpligt att placera biogasanläggningar, säger Tobias Fors.

Gabriella Grenander har byggt en matris utifrån uppgifter om bland annat sträckor mellan biogasanläggningar och olika lantbruk, tillåten hastighet och vägstandard, vilket ger siffror på tid och avstånd för olika transporter mellan de olika platserna. Tobias Fors har i sin tur bidragit med kompetens kring logistik och har tagit fram data för transportkostnader som uppstår vid insamlandet av rötbara material och återdistribution av gödsel till åkrarna vid biogasproduktion.

– Tillsammans blir det en transportkostnadsmodell utifrån vilken Linköpings universitet kan göra simuleringar med olika ingångsvärden, säger Tobias Fors.

Fotnot: Artikeln har varit publicerad i VTI aktuellt 2-2024 Länk till annan webbplats.

Text: Johan Granath/ Redakta