Alger til Biogas i Region Midtjylland

80 Pages·2013·16.99 MB·Danish

Alger til Biogas i Region MIdtjylland
Alger til Biogas i Region Midtjylland
2010-2013

Afrapportering af et forsknings- og demonstrationsprojekt med formålet at sikre en front-
position til Region Midtjylland i udvikling af energi- og miljøteknologi baseret på akvatisk
biomasse.
Demonstrationsprojekt: 1-30-76-10-10
Operatør: Aarhus Universitet, Institut for Bioscience, Marin Økologi, Silkeborg
Projektgruppen:
Annette Bruhn, Aarhus Universitet
Michael Bo Rasmussen, Aarhus Universitet
Mette Møller Nielsen, Aarhus Universitet
Henrik B. Møller, Aarhus Universitet
Sidsel Sode, Aarhus Universitet
Lone Mouritsen, Havets Hus/Kattegatcentret
Karin Svane Bech, Teknologisk Institut
Jonas Høeg Hansen, Teknologisk Institut
Jacob Wagner Jensen, DONG Energy
© AlgeCenter Danmark 2013
© Layout: Grete Fogtmann Jensen, Havets Hus/Kattegatcentret
Citer venligst rapporten som: Annette Bruhn, Michael Bo Rasmussen, Mette Møller Nielsen, Hen-
rik B. Møller, Sidsel Sode, Lone Mouritsen, Karin Svane Bech, Jonas Høeg, Hansen, Jacob Wagner
Jensen. 2013. Alger til Biogas i Region Midtjylland, 2010-2013. pp.80.
2
Alger til Biogas i Region Midtjylland 2010-2013
”
Til Forskningens Døgn i år besøgte jeg bl.a. AlgeCenter Danmark i
Grenaa. AlgeCentret er et samarbejde mellem en række institutioner,
som er gået sammen om at forske i tang. For mig var det besøg et godt
eksempel på, hvordan forskning forandrer. Forskningen i tang er et
godt eksempel på, hvordan forskningen kan finde holdbare løsninger.
Og det viser, at forskning er en væsentlig forudsætning for, at vi kan
bevare vores velstand og velfærd.
- Morten Østergaard, Minister for forskning, innovation og videregående
uddannelser.
3
Forord

Alger til biogas i Region Midtjylland er et tre-årigt udviklings- og demonstrationsprojekt, som i 2010
modtog støtte fra Region Midtjyllands Vækstforum for Energi og Miljø. Projektet er samfinansieret
med EU FP7 projektet BioWalk4Biofuels (Biowaste and algae knowledge for the production of 2nd
generation biofuels, Grant agreement 241383).
Deltagerne i projektet er AlgeCenter Danmark, Aarhus Universitet - Engineering (Det Jordbrugs-
videnskabelige Fakultet ved Aarhus Universitet) og DONG Energy A/S. AlgeCenter Danmark er et
samarbejdskonsortium mellem Aarhus Universitet - Bioscience (Danmarks Miljøundersøgelser ved
Aarhus Universitet), Teknologisk Institut og Havets Hus/Kattegatcentret. Konsortiet blev etableret i
foråret 2010.
Formålet med projektet har været at sikre grundlaget for en frontposition til Region Midtjylland i
udvikling af energi- og miljøteknologi baseret på akvatisk biomasse.
De konkrete mål i projektet var:
1. Region Midtjylland som frontregion i udvikling af energi- og miljøteknologi baseret på akvatisk
biomasse
a. Etablering af et algedyrkningsanlæg på Grenaa Havn
b. Udvikling og implementering af nye teknologier til energiproduktion fra alger i Region Midtjylland
c. Forankring af netværk af nationale og internationale virksomheder og forskningsmiljøer i Region
Midtjylland
2. Fremme af erhvervsudvikling og innovation i regionen
a. Etablering af virksomhedsnetværk med fokus på akvatisk biomasse, mindst 10 virksomheder,
hele produktionskæden
b. Facilitering af erhvervsrettede initiativer/projekter med deltagelse af mindst 5 virksom-
heder fra Region Midtjylland
c. Beskrivelse af forretningsmæssige muligheder i Region Midtjylland for algedyrkning i
stor skala, herunder afdækning af barrierer.
3. Formidling
a. Projektets resultater og baggrund skal løbende formidles til offentlighed og virksom-
heder
b. Lettilgængelig publikation, der sammenfatter og perspektiverer projektets resultater

Det primære fokus ved projektets start var udnyttelse af akvatisk biomasse til energi og som
virkemiddel til oprensning og genindvinding af næringsstoffer fra spildevandsstrømme
eller næringsforurenet havvand. I løbet af projektet har fokus ændret sig til også at ind-
drage andre aspekter i udnyttelsen af akvatisk biomasse, fx til produktion af fødevarer,
foder og højværdiprodukter, hver for sig eller samtidig i et bioraffinaderikoncept.
I denne slutrapport præsenterer vi resultater og effekter af projektet med udgangs-
punkt i de resultatkrav som projektdeltagere og bevillingsgivere har indgået aftale
om i resultatkontrakten af maj 2010.
På projektets vegne,
Annette Bruhn
4
Projektplan
4
3 3
1
0
2 2
1
4
2 3
1
0
2 2
1
4
1 3
1
0
2 2
1
4
0 3
1
0
2 2
1
G) M TI)
DON g i R DJF/ M
til biogas i Region Midtjylland Dyrkningsanlæg i AlgeCenter Danmark (AU/TI/KC/HH) Kortlægning af behov og ressourcer for anlægget Ansøgning om anlægsmidler Opførsel af algedyrkningsanlæg Drift af sekretariat Dyrkning af alger (AU) Udvælgelse af arter til dyrkning Karakterisering og udvælgelse af røggas og spildevandskilder Dyrkning af alger i ACD Optimering af kulhydrat sammensætning Protoplast teknologi (B4B) Stor skala scenarie for alge dyrkning i RM Høst, karakterisering og forbehandling af algebiomasse (TI) Demonstration af høst teknologi Karakterisering af algebiomasse Forbehandling af algebiomasse til biogasproduktion Forbehandling af algebiomasse med REnescience teknologi ( Forbehanling af algebiomasse med REnescience teknologi Undersøg og beskrive potentialet for fuld-skala REnescience anlæ Produktion af biogas (DJF) Demonstration af produktin af biogas fra algerion Produktion af biogas fra REnescience forbehandlede alger Svovlstripning Marint baseret inoculum Opgradering af biogas til flydende biogas (TI i B4B) Bæredygtig anvendelse af restprodukt fra biogasproduktion ( Anvendelse til økologisk jordforbedring Pelletering til forbrænding/co-firing Karakterisering af forbrændings/co-firings potentiale Formidling og erhvevskontakt (KC/HH) Kortlægning af muligheder og potentialer for erhvervsudvikling i R Deltagelse i erhvervsklynge Afholdelse af årlige workshops Udstilling på KC Implementering i skoletjeneste på KC Opstilling af small-scale demo reaktor ved KC Formidling af resultater i medier og videnskabelige fora Projektledelse (AU) Projketledelese
r
Alge WP 1 1.1 1.2 1.3 1.4 WP 2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 WP 3 3.1 3.2 3.3 WP 4 4.1 4.2 WP 5 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 WP 6 6.1 6.2 6.3 WP 7 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 WP 8 8.1
5
Indhold
Opsummering ................................................................................................................................ 9
Danske makroalger........................................................................................................................ 11
Mål 1: Region Midtjylland som frontregion i energi- og miljøteknologi baseret på
akvatisk biomasse.............................................................................................. 13
Konklusion............................................................................................................... 15
Perspektivering........................................................................................................ 15
1.2 Udvikling og demonstration af optimerede teknologier til produktion af energi fra alger....... 16
1.2.1. Dyrkning af alger........................................................................................................ 17
Produktion af alger...................................................................................................... 17
Spildevandsstrømme som næringskilde i algedyrkning............................................... 17
Røggas som kulstofkilde i algedyrkning...................................................................... 21
Protoplast teknologi................................................................................................... 24
1.2.2. Høst af alger............................................................................................................... 26
Konklusion.................................................................................................................. 28
Perspektivering........................................................................................................... 28
1.2.3 Karakterisering af alger - indholdsstoffer og høsttidspunkt.......................................... 28
Konklusion.................................................................................................................. 30
Perspektivering........................................................................................................... 16
1.2.4 Biogasudbytte fra alger................................................................................................ 30
Biogaspotentiale i forskellige alger............................................................................. 30
Biogaspotentiale ved forskellige forbehandlingsmetoder........................................... 32
Biogaspotentiale ved samafgasning af alger og kvæggylle......................................... 42
Fjernelse af svovl fra biogasproduktion....................................................................... 43
Opgradering af biogas................................................................................................. 43
Samlet konklusion, biogas fra alger............................................................................. 45
Perspektivering........................................................................................................... 46
1.2.5 Co-firing med marin biomasse..................................................................................... 47
Konklusion.................................................................................................................. 48
Perspektivering........................................................................................................... 48
1.2.6 Bæredygtig anvendelse af restprodukt fra biogasproduktion........................................ 48
Konklusion................................................................................................................................ 50
Perspektivering......................................................................................................................... 50
6
1.3. Netværk af nationale og internationale virksomheder og forskning....................................... 50
Konklusion.................................................................................................................. 51
Mål 2: Fremme af erhvervsudvikling og innovation i regionen..................................... 53
2.1. Virksomhedsnetværk.............................................................................................................. 53
Konklusion................................................................................................................... 58
Perspektivering........................................................................................................... 58
2.2. Facilitering af forpligtende virksomhedsrettede initiativer...................................................... 58
Konklusion.................................................................................................................. 61
Perspektivering............................................................................................................ 61
2.3. Forretningsmæssige muligheder i Region Midtjylland............................................................ 61
2.3.1 Stor-skala scenarie....................................................................................................... 61
Produktion af store brunalger...................................................................................... 62
Tangspirings anlæg................................................................................................... 63
Dyrkningsanlæg på havet......................................................................................... 63
Udbytte og omkostninger.......................................................................................... 65
Erhvervsmæssige fordele og ulemper ved storskala drift............................................ 65
Miljømæssige konsekvenser af storskala tangdyrkning.............................................. 65
Konklusion................................................................................................................... 66
Perspektivering............................................................................................................ 66
2.3.2 Forretningsmæssige muligheder og barrierer................................................................ 66
Konklusion.................................................................................................................. 66
Perspektivering........................................................................................................... 67
Mål 3: Formidling.......................................................................................................... 69
Hjemmeside.............................................................................................................. 69
Pressemeddelelser..................................................................................................... 69
Medier...................................................................................................................... 70
Sociale medier........................................................................................................... 71
Udstillinger............................................................................................................... 71
Publikationer, foredrag, rundvisninger og events...................................................... 72
Workshops og erhvervsorienterede kurser.................................................................. 73
Formidling gennem Kattegatcentrets skoletjeneste.................................................... 74
Konklusion................................................................................................................... 76
Perspektivering............................................................................................................ 76
7
Alger til Biogas i Region MIdtjylland
8
Alger til Biogas i Region MIdtjylland
Opsummering
I en verden med hastigt voksende befolkning, klimaforandringer og pres på klodens ressourcer er
der behov for at udvikle miljø- og klimamæssigt bæredygtige løsninger. Alger til Biogas i Region
Midtjylland dokumenterer, at alger kan anvendes som alternativ biomasse til bæredygtig energi,
sundere fødevarer, og bidrage til genindvinding af næringsstoffer og et renere havmiljø.
Ny viden på baggrund af projektet:
• Alger kan bruges til produktion af biogas
• Ressourcekrævende forbehandling øger ikke biogasudbyttet væsentligt
• Alger kan forøge biogasudbytte af kvæggødning
• Restproduktet fra biogasproduktion er velegnet til gødningsformål efter
afgasning
• Spildevand og gylle kan bruges som næringskilde og røggas kan anvendes
som CO kilde ved dyrkning af søsalat
2
• Indholdet af tungmetaller i tang dyrket på spildevand og røggas ligger under
grænseværdierne for anvendelse af tangen til foder og gødning
• Ekstrudering af formalet tang giver piller af teknisk god kvalitet, som kan
indgå i fx fiskefoder
Effekter
Gennem aktiviteterne i AlgeCenter Danmark er mange virksomheder blevet koblet til hinanden og/
eller til videninstitutioner, hvorved nødvendig viden til udvikling af forretningsområdet er generet.
Projektet har samlet interessenter, såsom virksomheder, videninstitutioner, interesseorganisationer,
myndigheder og beslutningstagere inden for området, så det er muligt at samarbejde om at identi-
ficere og finde løsninger på de udfordringer og barrierer, virksomhederne står overfor. Dermed er
Region Midtjylland blevet et centrum for erhvervsudvikling og forskning i dyrkning og anvendelse
af alger - ikke bare til energi, men i hele værdikæden fra produktion til færdigt produkt.
Der er stor interesse for perspektiverne i alger til forskellige formål. AlgeCenter Danmark oplever
et væld af henvendelser fra industri og forskning i ind- og udland.
Barrierer og muligheder
Aktiviteterne i Alger til Biogas projektet har dokumenteret et behov hos erhvervslivet for mere
viden inden for mange aspekter af dyrkning og anvendelse af alger.
9
Alger til Biogas i Region MIdtjylland
De største barrierer for en betydelig udvikling af forretningspotentialet i dyrkning og anvendelse
af alger er dels, at produktionsomkostningerne endnu er for høje og dels, at forskellige lovmæssige
aspekter endnu ikke er på plads.
Samtidig med at der arbejdes på at bringe produktionsomkostningerne ned via øget mekanisering
og samdyrkning med andre afgrøder udvikles der metoder til bioraffinering, som muliggør en
integreret udnyttelse af hele algebiomassen, så flere komponenter fra den samme algebiomasse
kan udnyttes til forskellige formål. Endelig bør der ses på de miljømæssige fordele ved at udnytte
tangs potentiale som biofilter, som et virkemiddel til at fjerne og dermed genindvinde nærings-
stoffer fra havmiljøet. Dette aspekt har stor bevågenhed fra virksomheder, interesseorganisationer
og beslutningstagere.
Aktiviteter i projektet
• Virksomhedsrettede projekter med deltagelse af mere end 20 forskellige virk-
somheder med fokus på energi, fødevarer, foder, højværdistoffer, og dyrkning
af tang, som et virkemiddel til genindvinding af næringsstoffer fra havmiljøet
• Erhvervsnetværk, som pt. omfatter 15 virksomheder og 10 forskere og kon-
sulenter
• Årlig, international konference og hjemmeside, som platform for vidensud-
veksling, formidling og match-making
Nye visioner
To aspekter er afgørende for en fortsat økonomisk og miljømæssigt bæredygtig erhvervsmæssig
udvikling: 1. at kunne producere store kvanta af konstant kvalitet til en konkurrencedygtig pris.
2. at værdien af biomassen øges, ved at den samme biomasse udnyttes til flere formål samtidig.
Det kræver effektivisering af dyrknings,- høstteknologi, og videreudvikling af lagringsteknologi og
bioraffinaderimetoder i tæt samarbejde mellem industri og forskning. Det er særligt vanskeligt for
små og nystartede virksomheder at udvikle ny teknologi. Det er omkostningstungt og tidskrævende
og kræver omfattende viden inden for mange områder.
Derfor ønsker partnerne bag AlgeCenter Danmark at udvikle faciliteterne i Grenaa til et videncen-
ter for dyrkning og anvendelse af alger, som kan hjælpe virksomheder med at løse konkrete pro-
blemstillinger. Udover det eksisterende landbaserede anlæg bør et videncenter omfatte pilotskala
off-shore forsøgsanlæg, spiringsanlæg, samt forbehandlingsanlæg for den høstede algebiomasse.
Gennem videncenteret kan både uformelle og strukturerede netværk udbygges og konsolideres,
så der fortsat opbygges nødvendig viden og ekspertise for at udvikle produktion og anvendelse
af alger til en økonomisk bæredygtig industri i Region Midtjylland.
10