Fylt med kloakk. I denne 24 meter høye betongsiloen på over 30 meter i diameter, flyter det nå 17 millioner liter kloakkslam. Denne ansatte fra Pizzagalli Construction, som deltok i fornyingen av vannrenseanlegget i Washington, kom seg forhåpentlig ut i tide. (Bilde: Evelyn Hockstein)

#NORGEETTEROLJEN

Se hvordan kloakk fra 4,5 millioner amerikanere forvandles til gjødsel og strøm

Med norsk teknologi.

Cambi

  • Cambi er en verdensledende teknologileverandør for konvertering av slam og organisk avfall til biogass, ved hjelp av forbehandlingsmetoden termisk hydrolyseprosess (THP).
  • Totalt tar Cambi-anlegg rundt om i verden hånd om kloakken til over 50 millioner mennesker, tilsvarende befolkningen i Sverige, Norge, Danmark, Finland, Nederland og Belgia.
  • THP bruker damp til å trykkoke og destruere materialer før utråtning. Dette fører til færre biogassreaktorer, øker produksjon av biogass, reduserer mengden av patogen og gir et luktfritt gjødselprodukt.
  • I Europa har Cambi 25 anlegg i drift, med England som hovedmarked.

    Siden 1995 har Cambi solgt 41 anlegg i 17 forskjellige land, hvorav de fleste er ferdigstilt.
  • Blant referanseanleggene er Storbritannias største slambehandlingssenter i Manchester og Oslo Ege Biogassanlegg for våtorganisk avfall, samt Washington-anlegget.
  • Cambi er involvert i en rekke forskningsprosjekter,  innenfor ulike ledd i THP-prosessen.

#NORGEETTEROLJEN

  • Teknisk Ukeblad vil i en rekke artikler og reportasjer gi eksempler på bedrifter som med ny teknologi kan gi Norge nye arbeidsplasser utenfor oljenæringen.
  • Norge har i dag over 200.000 sysselsatte i oljeindustrien. Stadig mer av samfunnsdebatten dreier seg nå om hva Norge skal leve av om konsekvensen blir mindre oljevirksomhet. De nye norske vekstnæringene er utarbeidet i samarbeid med Norges forskningsråd og Innovasjon Norge.

Sakene så langt:

For ett år siden kunne mannen på bildet, en bygginspektør på oppdrag for den amerikanske vann- og avløpsmyndigheten D.C Waters, ta en spasertur i denne katedral-lignende betongtanken på byggeplassen til Blue Plains, verdens største avanserte renseanlegg i Washington D.C.

Nå er den samme tanken fyllt med drøyt 17 millioner liter kloakkslam, som eltes rundt og rundt, mens ekstrem-mikrober spiser på herligheten og sørger for utvinning av store mengder metangass.

Termisk hydrolyse

Nøkkelprosessen - som er grundig illustrert nederst på denne siden - forvandler effektivt kloakkslam fra 4,5 millioner innbyggere i Washington om til biogjødsel og energi er norsk, kalles termisk hydrolyse (THP) og er levert av norske Cambi.

Det er den samme forbehandlingsteknologien som i dag omdanner Oslo-beboeres grønne matavfallsposer om til metangass på Vormsund, før den fylles på tanken på mange av hovedstadens busser.

Teknologien har etter år med forskning blitt butikk for Cambi, som i øyeblikket håndterer kloakk fra mange titalls millioner mennesker verden over.

Les også: Er det dette vi skal tjene milliardene våre på i fremtiden?

Produserer egen strøm

I 2011 fikk Cambi oppdraget om å levere nøkkelteknologi til Washington-anlegget, som skulle fornyes etter 80 års drift. Etter flere år med omfattende ombygging, begynte D.C. Waters å fylle den første av i alt fire store tanker med kloakkslam i oktober i fjor.

I mars i år var anlegget oppe i full produksjon, og leverer nå 250 tonn "tørrstoff" i døgnet, gjødsel av ypperste klasse, som kjøres ut til bønder i Virginia og omegn.

Når gassturbinene kjøres i gang om noen måneder, vil Blue Plains i tillegg produsere 13 MW elektrisitet, tilsvarende elektrisitetsforbruket til 10.500 Washington-borgere.

Elektrisiteten vil redusere strømregningen til renseanlegget med opp mot en tredjedel.

Les også: Denne næringen eksporterte for 8 milliarder - kan den ta av i Norge?

Dampeksplosjon. Cambi har 24 reaktorer på anlegget. Her varmes kloakkslammet, patogener som salmonella og ecoli drepes, før slammet blir utsatt for et plutselig trykkfall. D.C. Water

Endret kravene underveis

Da D.C. Waters fiikk i oppdrag å overhale det rundt 80 år gamle renseanlegget Blue Plains, fikk de beskjed om å tilfredstille en rekke kriterier: Det nye renseanlegget måtte bli langt mer effektivt, mer bærekraftig og teknologien som ble valg måtte ha vært i fullskala drift i minst fem år - i Nord-Amerika.

Dermed var det ingenting som tydet på at Cambi kunne bli valgt som teknologileverandør. Til tross for at selskapet ville kunne innfri kravene til laveste pris, og vise til europeiske anlegg med flere års track-record.

– Amerikanerne prosjekterte først et anlegg med ni svære råtnetanker, og en altfor høy prislapp. Så ble kravet om at teknologien skulle være testet i Nord-Amerika fjernet, og arbeidet med å kvalifisere vår teknologi ble satt i gang, sier forskningssjef Pål Jahre Nilsen til Teknisk Ukeblad.

Les også: Gjennomsiktig solcelle lager strøm av usynlig lys

Mer energi, mindre avfall

Hva var det med Cambis teknologi som fikk amerikanerne til å endre prosjekt-krav, og sette i gang ti år lang prosess for å kvalitetssikre Cambis teknologi?

Svaret er økt energiproduksjon og langt mindre avfall å håndtere etter at kloakkslammet er kjørt gjennom anlegget. Cambis løsning er dampeksplosjon.

Cambis prosess starter først etter at Blue Plains har renset, hygienisert og sluppet brorparten av vannet ut i det store elveområdet Potomac.

Etter at en sentrifuge har skilt ut det meste av vannet fra kloakkslammet, sendes det inn i en forvarmingstank. Her varmes slammet opp ved hjelp av overskuddsvarme fra et senere ledd i prosessen, før slammet flommer videre inn i en av de 24 cambi-reaktorene på anlegget.

Her varmes massen til 165 grader, slik at patogener som salmonella og e.coli blir drept, før slammet blir utsatt for et plutselig trykkfall i trykkavlastningstanken.

Les også: Ga opp tidevanns-satsing i Norge - nå skjer det i Skottland

Potetmos

Trykkfallet eksploderer kloakk-slammet i bittesmå fragmenter, før det sendes inn i en av de fire, gedigne betongtankene, som vi her velger å kalle råtnetanker.

– Vi har en analogi: I stedet for å spise poteten rå, koker vi den på høyt trykk. Så knuser vi poteten med dampeksplosjon slik at det blir en lettfordøyelig potetmos, sier Jahre Nilsen.

Potetmos er som kjent lettere å fordøye enn en rå potet. Dampeksplosjon gjør jobben til metanogenene, såkalte urbakterier som trives under ekstreme forhold, langt enklere.

Når det flytende kloakkslammet slippes inn i råtnetankene, begynner organismene å fortære fragmentene i raskere tempo, og produserer metan og karbondioksid som etterhvert pipler opp til overflaten og ledes inn i en gassturbin.

Etter 15-20 dager i råtnetanken fjernes den siste vannrest fra massen, og sluttproduktet består nå av 30 prosent tørrstoff og er spekket med næringsstoffer.

Les også: I disse tankene vokser det som kan bli Norges nye milliard-næring

Fra bløtt til tørt

Forskjellene på det nye og gamle sluttproduktet er store. Der det tidligere kom ut en bløt masse, er det nye restproduktet like tørt som jord. Men det har også en rekke andre fordeler.

  • Lukten er redusert til et minimum, med et "luktavtrykk" på rundt ti prosent av lukten fra det gamle anlegget.
  • Der det gamle renseanlegget måtte håndtere 1,2 millioner tonn klasse B-avfall, som hadde sterke begrensninger i bruken, får Blue Plains nå halvert mengden restprodukt.
  • Cambis sluttprodukt tilfredstiller de strenge hygienekravene til biomasseavfall klasse A. Det betyr at tørrstoffet kan erstatte mineralgjødsel i landbruket og brukes til matproduksjon.
  • Biogass-produksjonen reduserer el-bruken til anlegget med 30 prosent, og reduserer utslippene fra anlegget med 41 prosent.

– I dag produserer anlegget en bil-last på 25 tonn hver time. Før gikk det tre biler i timen ut fra anlegget, som kjørte illeluktende, fuktig slam gjennom Washingtons gater, som de ikke visste helt hvor de skulle gjøre av, sier Jahre Nilsen. 

Da D.C. Water valgte Cambis teknologi i stedet for det opprinnelige, altfor kostbare forslaget, ble antall råtnetanker redusert fra ni til fire. En årsak er at forråtningen går raskere. I tillegg ble de årlige driftskostnadene ved anlegget kraftig redusert.

– De sparer 20 millioner kroner i året på å investere mindre. Det er uvanlig, og veldig hyggelig å kunne bidra til, sier Jahre Nilsen.

Les også: – Hvis dette er sant, blir oljen verdiløs

Mindre lukt

Ifølge D.C. Waters-direktør George Hawkins har oppstarten av Blue Plains gått som forventet, bortsett fra noen få startproblemer med råtnetankene, som ikke var relatert til Cambi-prosessen.

– Kvaliteten på restproduktet er svært stabilt, og det lukter mindre. Vi har ikke mottatt noen naboklager. Våre feltinspektører har heller ikke detektert lukt med olfaktometer. I tillegg er transportkostnadene halvert som følge av at mye av slammet i stedet konverteres til metan, opplyser Hawkins i en epost til Teknisk Ukeblad.

Fornyingen av Blue Plains har fått en totalpris på drøyt 3,8 milliarder kroner, med dagens kurs. Cambis kontrakt har en verdi på rundt 200 millioner kroner.

– Det tok ti år fra vi hadde første kontakt til vi fikk kontrakten. I løpet av de årene teknologien gått etter i sømmene gjennom omfattende forskningsarbeid utført av studenter og professorer, gjennom et bredt nettverk av universiteter, slik at D.C. Water kunne dokumentere at Cambi-prosessen var den beste teknologien, forteller Jahre Nilsen.

Les også: Ingeniørlegenden bidro sterkt til Norges oljeeventyr. Nå brukes teknologien til flytende vindmøller

50 millioner mennesker

Forskningsresultatene har bidratt til at Cambi i dag er etablert som en betydelig leverandør av avansert renseteknologi i utlandet, som gjør det langt enklere og billigere å håndtere innbyggernes "produksjon".

Forbehandlingsprosessen kan forbehandle alle typer biomasse, eller substrat, som det heter på fagspråket.

Termisk hydrolyse kan for eksempel mykgjøre lignin i treflis før den blir til pellets. Hovedsatsingen er likevel kloakk-slam fra renseanlegg.

– Til sammen håndterer vi kloakkslam fra over 50 millioner mennesker verden over, hvis vi inkluderer anlegg under bygging. Anleggene kan produsere rundt 580 millioner m3 fornybar biogass hvert år, som tilsvarer 1400 GWh elektrisitet, sier Jahre Nilsen.

Les også: Nå kan du få solceller på taket - uten at det synes

Milliard-oppussing. Fornyingen av Washington-anlegget Blue Plains har fått en totalpris på drøyt 3,8 milliarder kroner. Cambis kontrakt har en verdi på rundt 200 millioner kroner. D.C. Water

Ikke nytt

Dampeksplosjon er langt i fra noen ny teknologi, forteller Sintef-forsker Judit Sandquist, som har tatt en masteroppgave i prosessen. Det Cambi har gjort er å gjøre prosessen selvstendig og kommersiell.

– Det geniale Cambi har gjort er å lage et modulbasert system, som kan tilpasses anlegg i enhver størrelse, uten at kostnadene skyter i været. Til tross for at anlegget er veldig stort, slik som Washington-anlegget, sier Sandquist.

Cambis konkurrerende teknologi er tradisjonell utråtning. Cambis har fått fem-seks konkurrenter på verdensbasis, inkludert Veolia, som også eier to andre konkurrenter, Biothelys og Exelys. Disse har imidlertid lav markedsandel.

Les også: Dette kan erstatte kull i kullkraftverk

Fra problem til ressurs

Førsteamanuensis John Morken ved Fakultet for miljøvitenskap og teknologi ved NMBU har samarbeidet med Cambi i flere forskningsprosjekter med dampeksplosjon.

Morken mener prosessen kan gir en betydelig samfunnsgevinst ut over å redusere mengden kloakkslam, og forvandle sluttproduktet fra et avfallsproblem til en ressurs.

– Termisk hydrolyse kan være en nøkkelteknologi for forbehandling av planterester til produksjon av 2. generasjons biodrivstoff, og videre utnytting av plantemateriale i landbruksproduksjon, sier Morken til Teknisk Ukeblad.

– Er teknologien en del av det Norge kan leve av etter oljen?

– Dersom vi ikke skal bruke oljen, er vi avhengig av å utnytte energien i organisk materiale maksimalt, for å erstatte mest mulig av energiproduksjonen med fornybar energi. Sånn sett kan Cambis teknologi være viktig for å øke energiutbyttet. Og teknologi som får fotfeste på verdensmarkedet kan generere arbeidsplasser, sier Morken.

Les også: Slik vil DNV GL rense bykloakk med gamle tankskip