To be able to meet the European Union’s energy and climate targets for 2030, all member states need to rethink their energy production and use. One potential renewable energy source is biogas. Its role has been relatively small compared to other energy sources, but it could have a more central role to solve some specific challenges, e.g., to reduce carbon dioxide (CO₂) emissions from traffic, or to act as a buffer to balance electricity production with consumption. This research analyses how the future of the biogas business in three case study countries is developing until 2030. The study is based on experts’ views within the biogas business branch in Germany, The Netherlands, and Finland. Both similarities and differences were found among the experts’ answers, which reflected also the current policies in different countries. The role of biogas was seen much wider than just to provide renewable energy, but also to decrease emissions from agriculture and close loops in a circular economy. However, the future of the biogas branch is much dependent on political decisions. To be able to show the full potential of biogas technology for society, stable and predictable energy policy and cross-sector co-operation are needed.

This study focuses on the feasibility of the dry anaerobic digestion of solid agricultural biomass for efficient renewable-energy production and nutrient recycling. Methane production and the amount of nitrogen in the digestates were measured in pilot- and farm-scale leach-bed reactors. In the pilot scale, with a digestion time of 133 days, the methane production of a mixture of whole crop fava bean and horse manure corresponded to 94% and 116%, respectively, of the methane potentials of the solid substrates. The mono-digestion of fava beans resulted in relatively low methane production (production/potential ratios of 59% and 57%). In two full-scale experiments, the methane production of mixtures of clover-grass silage, chicken manure, and horse manure corresponded to 108% and 100% of their respective methane potentials with digestion times of 117 and 185 days. In co-digestion, the production/potential ratios were similar in the pilot and farm experiments. High nitrogen loss was observed in the farm scale when the digestate was stored in a stack covered with a tarpaulin during summertime. Thus, although the technology seems promising, attention needs to be paid to management practices to minimise nitrogen losses and greenhouse gas emissions.

Lannan prosessoinnin tavoitteena on yleensä fosforin erottaminen kiintojakeeksi, joka voidaan kuljettaa kauemmaksi. Samalla muodostuu kuitenkin typpeä sisältävää nestettä, jonka volyymit ovat suuria, mutta typpipitoisuudet varsin pieniä. Nesteessä oleva ammoniumtyppi voidaan erottaa ja konsentroida hyödyntämällä strippaustekniikkaa. Täsmätyppi-hankkeessa (YM Raki 2014–2015) tutkittiin ammoniumtypen talteenottoa sian lietelannasta peräisin olevalla nesteellä. Ammoniumtypen talteenotossa prosessivaiheet ovat esikäsittely (lämmitys ja pH:n säätö), ammoniakin strippaus nestejakeesta kaasufaasiin ja ammoniakin pesu kaasufaasista vastaanottoliuokseen. Kokeissa käytettiin pilot-mittakaavan ammoniakin strippaus- ja talteenottolaitteistoa. Käsiteltävä neste oli peräisin sian lietelantaa käsittelevästä prosessista, jossa kiintoaineesta erotettu neste käsiteltiin aerobisessa mikrobiprosessissa. Nesteen kuiva-ainepitoisuus oli 0,5–0,8 %, ammoniumtyppipitoisuus 1,2–1,3 g/l ja pH 8,0–8,8. Strippausta varten nesteen pH nostettiin halutulle tasolle käyttäen 50 % natriumhydroksidia (NaOH) ja neste esilämmitettiin +40 °C:seen sähkövastuksilla. Stripperiin puhallettiin sisään huoneilmaa, joka johdettiin pesurin kautta ulos prosessista. Pesuriyksikössä kierrätettiin rikkihappoliuosta, jolloin pesutuotteena muodostui ammoniumsulfaattia. Koeajot toteutettiin kahdessa erillisessä jaksossa, joiden välillä laitteistoon tehtiin parannuksia tavoitteena prosessiolosuhteiden optimointi ja sitä myötä tehokkaampi ammoniumtypen erottuminen. Ensimmäisellä koejaksolla käytettävissä oli kaksi eri virtausnopeutta nesteelle, 0,37 ja 0,76 l/min. Ilmavirtaamat olivat puolestaan 3,6–10,9 m3/h. Toisella koejaksolla nestevirtaamat olivat välillä 1-3 l/min ja ilmavirtaamat 13–24 m3/h. Tähän esitykseen on otettu mukaan vain toisen koejakson tulokset, joiden perusteella tarkasteltiin myös prosessin taloudellista kannattavuutta. Täsmätyppi-hankkeen tulokset jul-kaistaan kokonaisuudessaan alkuvuodesta 2016 Luonnonvarakeskuksen julkaisusarjassa. Eri käsittelyolosuhteissa toteutetuissa kokeissa ammoniumtypen erotustehokkuudet vaihtelivat välillä 15–91 %. Ilma/neste-suhde ja pH vaikuttivat odotetusti erotustehokkuuteen stripperissä; erottuminen tehostui, kun käytettiin suurempaa ilmanpuhallusta, pienempää nesteen virtaamaa ja nostettiin pH korkeammalle. Tehokkaimmillaan ammoniumtypen poistuma oli 92 %, joka saavutettiin pH:ssa 11,3 ja ilma/nestesuhteella 392. Happopesurissa käytettiin panostyyppisesti samaa pesuliuosta koko koejakson ajan. Ammoniakin ja rikkihapon reaktiossa muodostuvaa ammoniumsulfaattiliuosta tuotettiin siis kaksi erää. Tuotteiden ammoniumtyppipitoisuudet olivat 15,3 ja 21,7 g/l, eli ammoniumsulfaatiksi laskettuina 7,2 ja 10,2 %. Kokeista kerättiin tietoa käytössä olleen stripperilaitteiston erotustehokkuudesta, taloudellisuudesta ja käytettävyydestä. Kokeissa mitattiin prosessin energiankulutus sekä kerättiin tiedot kemikaalien (NaOH ja rikkihappo) kulutuksesta. Prosessoinnin kustannukset on laskettu sekä käsiteltävää nestetonnia että tuotettua typpikiloa kohti. Lisäksi kokeista saatiin käytännön kokemusta tekniikan toteutettavuudesta.