To menn klapper ku inne i et fjøs.
Ved å fange opp metangass som slipper ut når kyr raper på båsen, vil SINTEF-forskerne Tor Olav Sunde (foran) og Yngve Larring utnytte ubrukt energi – og spare klimagassutslipp i samme slengen. Her er de i fjøset på Bygdø Kongsgård som er med på forskningsprosjektet. Foto: Werner Juvik / SINTEF

Ku-rap kan gi bonden klimavennlig energi

Forskere vil lage grønn varme av drivhusgass fra kuas vom – med Bygdø Kongsgård som mulig testarena. Det kan gi Norge klimagevinster som tilsvarer varig parkering av 140 000 dieselbiler.

Åtte prosent av Norges menneskeskapte klimagassutslipp kommer fra landbruket.

Største enkeltkilde til utslipp herfra, er fordøyelsen til storfe. Her, som hos alle drøvtyggere – inklusive sau, geit og viltlevende hjortedyr – dannes metan. Denne aggressive klimagassen gir dyrene fra seg til omgivelsene. Fra kyr kommer mesteparten ut gjennom raping.

Metangassen som dyr slipper ut utendørs, er det umulig å håndtere.

Men utslippet som kommer når drøvtyggerne står inne, stiger til værs og samles under fjøstaket. Denne gassen lar seg derfor til en viss grad fange. Nettopp det skal en gruppe norske fagmiljø nå prøve å få til i storfefjøs, gjennom et nylig oppstartet forskningsprosjekt – anført av SINTEF og Nord universitet.

   Les også: Klimavennlig betong kan bli trøndersk eksportvare

Gevinster for bonden og samfunnet

Figur av gjennomskåret fjøs med ku, pluss synliggjorte avgasser

Fra problem til grønn ressurs – slik skal metan fra fjøset forvandles:
• Metan er lettere enn luft og stiger derfor til værs. En blanding av metan og luft skal suges ut oppe under taket. Her vil metankonsentrasjonen være høyest.
• Gassblandingen hentes ut via en ventilasjonskanal. I et forbrenningskammer vil katalysatorer sørge for at metan reagerer kjemisk med oksygen fra gassblandingen.
• Varme fra forbrenningen kan utnyttes til oppvarming på gården, og til produksjon av biogass som i sin tur blir brukt til el-produksjon på gården.
Illustrasjon: Knut Gangåssæter / SINTEF

Ideen er å bruke smart ventilasjon til å trekke metan og luft ut av fjøset – i en blanding som er energirik nok til at gassen kan forbrennes i en spesialutviklet prosess og bli til utnyttbar varme.   

Lykkes nybrottsarbeidet, vil både samfunnet og bonden bli vinnere:

  • Samfunnet, fordi forbrenning omgjør metan til den langt mindre hissige klimagassen CO2. Dette vil mer enn halvere drivhuseffekten av utslippet fra alle fjøs som får slike energianlegg. Varmen som produseres, vil dermed hjelpe klimaet.

  • Bonden, fordi målet er å hente ut denne grønne varmen til en konkurransedyktig pris, for bruk på gården.

Utslippskutt som monner

Slår løsningen an, vil den gi utslippskutt som monner.

Ideens fedre, SINTEF-forskerne Yngve Larring og Tor Olav Sunde, forklarer:

– Hvis 30 prosent av gårdene i Norge har installert det planlagte systemet innen 2030, vil resultatet bli et utslippskutt som tilsvarer 280 000 tonn CO2. Det er like mye som om 140 000 dieseldrevne personbiler blir parkert for godt.

   Les også: Kjøp mindre, vær lykkeligere og skap en friskere klode 

Romoppvarming og biogass

Varmen fra oppfinnelsen kan brukes til vannbåren oppvarming av bygninger eller drivhus.

Varmen kan også brukes til å øke produksjonen i reaktorer som forvandler kumøkk til biogass – en høyaktuell kilde for grønn produksjon av strøm, varme og drivstoff. Slike reaktorer testes nå på flere gårder.

Dyrenes liv blir uendret

Ti års nedbetalingstid er målet

  • Aktører i det nylig oppstartede forskningsprosjektet har beregnet at et fangstanlegg for metangass kan gi 60 000 kilowattimer kWh varme i et fjøs av den størrelsen som er vanlig ved nybygging i norsk landbruk.

     

  • 1 kilowattime varme tilsvarer den varmemengden som produseres når en elektrisk ovn står på 1000 watt i en time.

     

  • Ved en strømpris på 1 kr per kWh, vil metanfangsten gi en besparelse på 60 000 kroner årlig i bondens fyringsbudsjett. Dette under forutsetning av at gården får til god utnyttelse av varmen.

     

  • Målet forskerne har satt seg, er at anlegget skal bli billig nok til en nedbetalingstid på maks ti år – og gjerne mindre enn det.
Forskerne bak ideen forklarer at «ku-rap-gassen» metan lar seg hente ut av fjøset uten at dyrenes liv påvirkes i det hele tatt.   

De understreker at kyr trenger god tilgang på friskluft for å få et godt inneklima. Og at endringene det er snakk om i ventilasjonen, ikke vil gå på bekostning av dyrevelferden.

   Les også: Litt vann gjør karbonfangst enklere 

Samarbeid på tvers av faggrenser

SINTEF og Nord universitet har nå fått ti millioner kroner av Forskningsrådet for å realisere ideen, gjennom et flerfaglig forskningsprosjekt.

Prosjektleder SINTEF stiller med spesialister på energiomforming. Nord universitet, representert ved sitt landbruksmiljø på Steinkjer, bidrar med eksperter på fjøsutforming, ventilasjon i fjøs og hvordan den produserte varmen kan utnyttes i landbruket.     

Med seg på laget har de selskapet Fjøsmiljø som går inn i prosjektet med en egenandel – norsk firma som utvikler og leverer nye teknologier og løsninger til fjøs. Dette selskapet får en viktig rolle i arbeidet med å fremme teknologien overfor norske bønder og stimulere til at den blir tatt i bruk.

Kongsgården er med

I tillegg bidrar flere kompetansemiljøer fra inn- og utland som støttespillere i prosjektet. Blant disse er Bygdø Kongsgård – Oslos største melkeprodusent og i dag en del av stiftelsen Norsk Folkemuseum

– Vi ser på dette som et svært interessant prosjekt. I landbruket lever vi om ikke av klimaet, så i alle fall med klimaet. Derfor er det både viktig og riktig at også vår sektor setter klimasaken på agendaen, sier forvalter Jan Tore Sørsdal ved Kongsgården.

Han understreker at folk like fullt må huske at gårdsdrift er og blir «en utendørsidrett.»

– Så ingen må begynne å tenke at dyr skal stenges inne av klimahensyn. Men når det er sagt, vil jeg understreke at vi ser metanfangst fra storfefjøs som en kjempespennende mulighet.

Derfor utvikler storfe metangass

Nærbilde av ku som slikker seg rundt munnen

  • For folk flest er metan kjent som hovedbestanddelen i naturgass. Men metan dannes også i fordøyelsessystemet til drøvtyggere som kyr, okser og kalver.

  • Storfe har fire mager. Mye av fôret brytes ned av mikroorganismer i den første magen – den store vomma.

  • Nedbrytingen – en gjæringsprosess (fermentering) – skjer i et oksygenfritt miljø (anaerobt).

  • Under prosessen oppstår et overskudd av hydrogen (H2) som må fjernes. Dette skjer ved at H2 omdannes til metan (CH4) av spesielle mikrober.

  • Metangassen fra vomma skilles ut ved raping.
  • Noe fermentering av fôr finner sted også i bakre tarmavsnitt og skilles ut som promp.

Kilde: Store norske leksikon

 

– Kommer dere til å stille Kongsgården til disposisjon for en tidlig utprøving av løsningen?

– Det er så avgjort en mulighet. Gården eies av staten og vi har alltid vært opptatt av å bruke anlegget vårt til utprøving og formidling av nyheter knyttet til gårdsdrift. 

– Og hva vil varme fra metanfangst eventuelt bli brukt til på Kongsgården?

– Hos oss er det oppvarming av bygninger som vil være aktuelt, sier Sørsdal.

   Les også: Dette må du vite om CO2-fangst og -lagring

Forbrenning uten flammer

Nøkkelen til gevinstene som prosjektet åpner for, er en flammefri forbrenning, skapt ved hjelp av katalysatorer.  

I prosjektet skal SINTEF utvikle slike kjemiske «hjelpere». Disse vil bli skreddersydd for å forbrenne metan i så lave konsentrasjoner som det et fjøs vil avgi.

Samtidig vil nettopp katalysatorene sikre at forbrenningstemperaturen blir lav nok til at det holder med rimelige forbrenningsanlegg.

Rimelig utstyr viktig 

Initiativtakerne Yngve Larring og Tor Olav Sunde i SINTEF vet at løsningen står og faller med prislappen.

Målet er kostnader som er lave nok til at utstyret blir tatt i bruk, uavhengig av om klimagassutslipp fra fjøs i fremtiden blir avgiftsbelagt eller ikke, opplyser de to.

Utfordringer gjenstår

Som i all annen forskning, er det en risiko for at ideen vil vise seg å være ugjennomførbar, understreker Larring og Sunde. Men begge er optimister.

Yngve Larring: – I teknologisk forstand bør utfordringene være overkommelige. En av dem er å ende opp med robuste katalysatorer som får lang levetid. Et annet viktig poeng er å få metankonsentrasjonen høy nok til å opprettholde temperaturen i forbrenningsanlegget og på den måten sikre at forbrenningsreaksjonen blir selvdrevet.

Tor Olav Sunde: – Løsningen krever sannsynligvis mekanisk ventilasjon. For fjøs som alt har mekanisk ventilasjon med avtrekksvifter, har vi god tro på at løsningen vil være liv laga. Når det gjelder fjøs som har naturlig ventilasjon, er vi til gjengjeld litt spent på om vi vil klare å samle opp nok metan til at teknologien vil fungere. Derfor er vi veldig glade for å ha med oss Nord universitet som har spesialkompetanse nettopp på design av fjøs og ventilasjon i fjøs.

Disse deltar i prosjektet

Prosjektet "Solution towards sustainable Zero Emission Cowshed Economically beneficial for the farmer (ZEC)", skal gjennomføres i perioden 2019–22.

Budsjettet er på 10.2 millioner kroner, hvorav 10 millioner kroner kommer fra Norges forskningsråd.

Deltakere:

SINTEF, Nord universitet og Fjøsmiljø AS

Støttespillere:

Antec Biogas, Fjøssystemer, Landbruk 21 Trøndelag, Mære landbruksskole, Bygdø Kongsgård og
Københavns Universitet