Hvilke udviklingsmuligheder ligger der i sukkerbaserede

brændstoffer?

Claus FelbySkov & Landskab, KU-Life

Mange!

Høje oliepriser = nye tider

Biobrændselkæden

Plante

Mark

Fabrik

Transport

Udviklingsmål

•Større netto energiudbytte og effektivitet for alle led i kæden

• Reduktion i udledningen af drivhusgasser

•Bedre udnyttelse af planteprotein

•Nye energibærere

•1 generation -Majs, hvede, sukkerroer

•2 generation –Halm, græs og helsæd

•3 generation –? (Nye energibærere og alger)

Bedre praksis i marken

•Energiforbruget ved dyrkning udgør kun ca. 10% af energiudbyttet

•Det største bidrag af drivhusgasser fra markbruget ligger ikke i energiforbrug, men i dannelsen af andre drivhusgasser som methan og lattergas

•Ny dyrkningspraksis og andre afgrøder kan kraftigt forbedre dette –stay tuned!

0

25

50

75

100

Fertilizers Energy in Energy out

2 gen. bioethanol output energi, sammen-holdt med energiforbrug til gødning (hvede)

Landbrug

Fabrik

Produkter fra 1 generation

•Ethanol

•CO2

• Nyt produkt; fjern CO2 fra atmosfæren! Lagring af CO2 direkte fra fermenteringen.

•Proteinfoder• Nyt produkt; Bedre højproteinfoder

Proteinfoder: Fraktionering af korn og majs

•Tørfraktionering er velkendt hos bryggerierne

•De dele af kernen som ikke indgår i fermenteringen fjernes

•Nemmere og mere ”ren” proces

•Langt bedre foderprodukt med samme proteinindhold som soyamel

KimKlid

Stivelse

1 generation; 100 kg hvede

Formaling

Nedbrydning til forgærbare sukre

Gæring

Destillation

33 kg Ethanol

34 kg CO2

33kg Foder

Formaling

Nedbrydning til forgærbare sukre

Gæring

Destillation

33 kg Ethanol

34 kg CO2

18 kg Foder

15 kg klid og kim

Idag Imorgen

Samme mængde protein 20% mindre energiinput

2 generation

•Flere demonstrationsprojekter under opstart heraf 2 i Danmark

•Stadig optimering af processernes energiforbrug og økonomi

•Stor variation i anvendelse af råmaterialer

•En lang række af produkter

• Ethanol

• Fastbrændsel

• Biogas

• Foder

• Gødning

• Kemikalier

IBUS (Inbicon/DONG)

•Demonstrationsanlæg integreret med Asnæsværket

•Råmateriale: Hvede•Udnytter både kerner

og strå•Produkter: Ethanol,

fastbrændsel, foderprotein, gødning

•Opstart 2009

BornBiofuel (BioGasol)

•Integreret anlæg med ethanol, biogas og (kraft/varme)

•Råmaterialer: Halm, græs og affald

•Produkter: Ethanol, brint, biogas, fastbrændsel (piller)

•Opstart 2008

Eksempel på 2G teknologiudvikling 1t halm

Biomasse Kulkraftværk

• Årsvirkningsgrad 65%

• Fortrængt CO2 1,3 ton

• Arbejde 0,5 GJ/GJ

Biomasse IBUS 2008

• Årsvirkningsgrad 65%

• Fortrængt CO2 0,9 ton

• Arbejde 0,62 GJ/GJ

Biomasse IBUS 2018

• Årsvirkningsgrad 72%

• Fortrængt CO2 0,96 ton (1,3 tons)

• Arbejde 0,65 GJ/GJ

Råvarer til 2G bioethanol

•Det nuværende udviklingsarbejde foregår hovedsaligt med hvedehalm, majshalm og sukkerrørsbagasse

•Træ er vanskeligt at konvertere

•Ensileret helsæd er meget velegnet

•Flerårige afgrøder (græsser) ser ud til at give den den største reduktion i udledningen af drivhusgasser.

•Flere projekter igang med udvikling af egentlige energiafgrøder

3 generation

•Nye energibærere• DMF• Butanol• Brint

•Nye kilder til biomasse• Alger

Di-methyl furan (DMF)

•DMF laves fra sukker ved hjælp af uorganiske katalysatorer

•Højere energitæthed end ethanol•Uopløseligt i vand, kræver ingen

destillation•Kræver rent sukker•1 generations anlæg kan

modificeres til at lave DMF•2 generation anlæg p.t. ikke

velegnet•5-10 år til storskala anvendelse

Sukker til butanol og brint

•Butanol er en alkohol ligesom ethanol

•Bedre forbrændingsegenskaber end ethanol

•Fremstilles ved gæring af sukker (glukose)

•Nødvendigt med nye mikroorganismer

•Meget store projekter iværksat i USA

•Stivelse, succrose og cellulose indeholder 12% brint

•God energiøkonomi i at udvinde brint fra sukker

•Flere mulige processer mest lovende er uorganisk katalyse og enzymsystemer

•Fyld tanken op med sukker!

Butanol

Brint

Hvorfor nye energibærere?

1,5-3 gange mere nettoenergiSammenlignet med 2 generation

Alger

•Alger kan lave masser af sukker eller olie

•Fotosyntesen er mere effektiv

•MEGET stort potentiale 1000 t biomasse/ha

•Kræver lukkede systemer

•Typisk saltvandsalger

•Formentlig 10-25 år førend stor skala kommerciel anvendelse

Drivhusgaseffekter

- +Ingen reduktionaf drivhusgasser

Stor reduktionaf drivhusgasser

Palmeoliebiodiesel

Rapsoliebiodiesel

Majsbioethanol

Hvedebioethanol

Halm bioethanol

Biomasseistedet for kul

Bioenergi fra alger

Nye energibærere

Animalskbiodiesel

Hele sukkerørbioethanol

Mennesker

Energi Husdyr

Økosystem

Balancen mellem fødevarer, energi og miljø bør bestemme hvordan vi udvikler biomasse til energi

Tre tommelfingerregler:• Højt udbytte i landbruget• Bevar foder- og

fødevareprotein• Mere bæredygtig

produktion, inddragflerårige afgrøder

Konklusioner

•Udvikling imod mere energieffektive processer

•Stadig teknologiudvikling på 1 generation

•Bedre forderprodukter fra sukkerbaserede biobrændsler

•2 generation er på vej, men råvareforsyningen skal opbygges

•Nye energiafgrøder er på vej •Der forskes voldsomt i nye

energibærerer

Hvor er roerne?