Innan anaerob matsmältning fick stor dragkraft i mejeriindustrin, Allen Farms hade redan bevisat fördelarna med gödselhantering och kraftgenererande teknik.
"Vårt system var så mycket av en prototyp i början, säger Dave Allen, en Oshkosh, Wisconsin, mjölkbonde. "Nu när felen har åtgärdats, allt fungerar bra."
Sedan 2012, Allen har arbetat i samarbete med University of Wisconsin Oshkosh (UWO) och BIOFerm Energy Systems (biofermenergy.com) för att köpa och installera den anaeroba kokaren på sin gård med 130 ko. Driften av kokaren beror nu på Allens dagliga tillförsel av gödsel och andra råvaror, medan UWO-personal hanterar de tekniska aspekterna av systemet.
Holistisk effektivitet är kännetecknet för kokarens roll på mjölkgården. "Vi tar avfall och samlar in metan från det, säger Allen. "Från det, vi producerar el och värme. När allt är sagt och gjort, vi har en fantastisk gödsel att lägga tillbaka på landet.”
Den årliga eleffekten från kokaren är tillräckligt "för att ge ström till cirka 50 genomsnittliga amerikanska hem, säger Brian Langolf, chef för UWOs biogasprogram. "Rötkammarens kraftvärmeenhet på 64 kilowatt kan släppa ut maximalt 1, 536 kilowattimmar per dag, eller 560, 640 kilowattimmar per år. Vi kör för närvarande på 80 % till 90 % av full produktionskapacitet. Elen säljs till det lokala elverket.”
Förutom att hantera den tekniska driften av kokaren, UWO deltog ursprungligen i projektet genom finansieringsbidrag. Således, UWO gynnas av försäljningen av elen.
"Vi omvandlar biogasen till el och säljer den till kraftbolaget, säger Langolf. "Elföretaget krediterar elen till universitetet, och på detta sätt, vårt unika partnerskap med Allen Farms hjälper oss att nå våra hållbarhetsmål på campus när det gäller att minska koldioxidutsläppen."
Förutom att använda elen från gårdens rötkammare, UWO bedriver även forsknings- och utbildningsverksamhet för studenter vid anläggningen.
Gödselfördelar
Allen skördar fördelarna med gödselhanteringen, självklart, tillsammans med värmen som genereras av rötkammaren, som värmer hans 2, 200 kvadratmeter hem och 45×54 fot butik.
Rötkammaren består av två jäskärl med en sammanlagd kapacitet på 80, 000 liter. Allen laddar matningsbehållaren dagligen med gödselskrap, sängsäck, och ibland skörderester från gården och industriellt matavfall. Systemet bearbetar nästan 6, 000 ton råmaterial per år.
"Vi håller temperaturen på 100ºF. och tillsätt bakterier, och bioprodukten är metangas, säger Langolf. Rötkammarens kraftvärmeenhet omvandlar metanet till el och värme.
Efter denna bearbetning, den smälta gödseln, eller digestat, rinner ut i en öppen lagun, där den lagras för senare tillämpningar för att beskära fält. "Rötgödseln har mindre lukt än rågödsel, och dess näringsämnen är mer biologiskt tillgängliga för växter än näringsämnena i rågödsel, säger Langolf.
Allen applicerar vanligtvis rötresterna på gårdens 700 tunnland majs, sojabönor, och alfalfa i en hastighet av 9, 000 liter per hektar. "Den mängden gödsel minskar mängden köpt gödselmedel vi använder med ganska mycket, " han säger. "Vi testar våra jordar, och vi följer en plan för hantering av näringsämnen."
Om tester visar att kväve är kort för majs, till exempel, han kommer att komplettera matsmältningen med 100 pounds per acre av urea. "Å andra sidan, om vi tar ett fält från alfalfa och vi har använt 9, 000 liter per tunnland rötrest, matsmältningen och alfalfa ger tillsammans den fertilitet som behövs för att odla en majsskörd, säger Allen.
Grödorna levererar allt foder som nötkreaturen konsumerar. "Vi har alltid ett överskott att sälja, också, " han säger.
När relativt småskaliga producenter som Allen överväger att anta anaerob matsmältningsteknik, Langolf föreslår att en helhetssyn på systemet kan ge en helhetsbild av det potentiella resultatet.
"Se inte bara på potentiell produktion av el och värme, " han säger. "Titta även på baksidan av systemet. Titta på dess potentiella miljöfördelar – till exempel, hur det minskar risken för eventuell förorening av grundvattnet med rågödsel."
Tänk på andra fördelar med näringsämneshantering, också, såsom ökad biotillgänglighet av näringsämnen.
"Många av dessa förmåner ger inte alltid en check hem till gården, säger Langolf. "Där jag ser att rötkammare används mest framgångsrikt är på gårdar där operatörerna ser värdet av rötkammaren holistiskt."
Kostnadsförbjudande system
Ändå, inköps- och installationskostnader för ett rötkammaressystem kan vara oöverkomliga för boskapsverksamheten, och det tekniska i systemens tillsyn är betungande. Att kompensera för dessa kostnader och utmaningar genom energiförsäljning från gården är vanligtvis svårt på grund av nuvarande regleringar inom energibranschen.
"Barriärer på vissa statliga och lokala nivåer finns för att kostnadseffektivt kunna utveckla alternativ som ligger bakom mätaren, nettomätning, och pipelineinjektionskapacitet, säger Langolf.
Detta öppnar dörren, han säger, till organisationer och företag som samarbetar med bönder för att bära bördan av investeringen och generera möjligheter från rötkammare. (Se historien ovan.)
"Jag tror att anaerob matsmältningsteknologi har potential – både på egen hand och i kombination med andra teknologier – för att utveckla hållbara energikällor, " han säger.
