TEKNISKE LØSNINGER TIL UDVINDING AF PROTEIN FRA KLØVERGRÆS

Transkript

1 overskriften ssata Light TEKNISKE LSNINGER TIL UDVINDING AF PROTEIN FRA KLVERGRÆS ANDERS PETER ADAMSEN, SIMON KRISTENSEN, SIMON FINNEMANN JENSEN

2 OVERSIGT eroverskrift én linje nktopstilling på teksten uer findes), listeniveau estillet tekst stilling, brug listeniveau Udvinding af græsprotein generelt Multiplant projektet pilot anlæg i Foulum Hvad er udfordringerne?

3 PROTEINUDVINDING FRA GRN BIOMASSE Gødning Biogasanlæg Gylle Kraft/ Varme Restsaft Græsbioraffinaderi Protein- Koncentrat Fibre En-mavede dyr Drøvtyggere Fødevare 3

4 PROTEINUDVINDING FRA GRN BIOMASSE Gødning Biogasanlæg Gylle Kraft/ Varme Neddeling Restsaft Proteinfældning Protein- Koncentrat En-mavede dyr Fødevare Presning Fraktionering Fibre Drøvtyggere 4

5 TRSTOF OG PROTEIN UDBYTTER Hel plante DM =100% Protein = 100% Rest juice. DM = 10-20% Protein = 0-10% Fraktionering Juice Protein udfældning & separation Fiber DM = 50-70% Protein = 40-60% Protein koncentrat DM = 10-20% Protein = 30-60% Vigtige faktorer Plantens modenhed Tørstof i planten Protein indhold Fraktionerings metode Udfældnings metode Hvor frisk planten er ved processering 5

6 INDLEDENDE STUDIER u Screening af forskellige grønne biomasser Hvidkløver, Rødkløver, Lucerne & Rajgræs u Næringsstof evaluering af protein koncentrat Rotte eksperiment -> model for en-mavede dyr Amino acid (% of total AA) Human requirements Soy bean White clover Red clover Lucerne Ryegrass Cysteine Lysine Methionine Results from Damborg (2014). 6

7 FLERE KVALITETER AF FODER PROTEIN Juice Proteinudfældning og separa;on Rest juice Våd protein pasta Opgradering af protein koncentra;on Inddampning Forsuring Tørring Tørring Tørt juicekoncentrat Konserveret våd proteinkoncentrat Tørt proteinkoncentrat Opgraderet tørt proteinkoncentrat S;gende procesomkostninger

8 overskriften ssata Light MULTIPLANT FLERÅRIGE HJVÆRDIAFGRDER I KOLOGISK PLANTEPRODUKTION nktopstilling på teksten uer findes), listeniveau estillet tekst stilling, brug listeniveau Udfordringer i økologisk planteavl: Lav frugtbarhed og ukrudt Udfasning af konventionel gylle Lav biodiversitet Potential løsning: Flerårige kvælstoffikserende mangeartsblandinger med højværdi i form af proteinudvinding, energi og kvalitetsgrovfoder Projektleder: Jørgen Eriksen, Foulum Mail: Jorgen.Eriksen@agrsci.dk

9 ORGANISERING AF MULTIPLANT Agroøkologi, Husdyrvidenskab, Bioscience, Ingeniørvidenskab KU Inst. for Fødevare- og Ressourceøkonomi Bestøvere Systemanalyse Protein Seges, kologisk Landsforening, Agro Business Park DLF-Trifolium, PlanEnergi, Vestjyllands Andel Frugtbarhed Marken Demo/formidling Biogas

10 MARKFORSG I MULTIPLANT Blandinger Hl protein udvinding, energi og bestøverer 5 forsøg 4 lokaliteter 10 blandinger 3 høststrategier (1, 2 og 4 slæt/år) Arts grupper Arter Græs Alm. rajgræs Stærke bælgplanter Hvidkløver, rødkløver og lucerne Stærke urter Cikorie, kommen og lancet vejbred Svage urter Kællingetand, bibernelle, blåhat, alm. brunelle, vild kørvel

11 MARKFORSG I MULTIPLANT Arts grupper Græs Stærke bælgplanter Stærke urter Svage urter Arter Alm. rajgræs Hvidkløver, rødkløver og lucerne Cikorie, kommen og lancet vejbred Kællingetand, bibernelle, blåhat, alm. brunelle, vild kørvel Nr Græs Bælgplanter Stærke urter Protein 1 0 Hvidkløver Rødkløver Lucerne Hvidkl. +Rødkl. + Lucerne ( ) Hvidkl. +Rødkl. + Lucerne ( ) 0 0 Svage urter

12

13 OGSÅ IKKE-KOLOGISKE FORSKNINGSPROJEKTER PÅ PROTEINUDVINDING FRA GRN BIOMASSE

14 overskriften ssata Light GRASS REFINERY PILOT PLANT Foulum Aarhus

15 PILOT ANLÆG FLOW DIAGRAM 15-25% TS Grøn Biomasse Biomasse input og blander Neddeling Shredder 0-70% recirkulering Fraktionerin g Skruepresse Juice 6-12% TS Fiber 25-35% TS Ensilering Kvæg foder Residue juice 3-8% TS Tank Protein koncentrat 20-40% TS Væske/protein separation Centrifuge Protein udfældning Varmeveksler Biogas Kraft/ Varme 15

16 INDFDNING OG NEDDELING 15-25% TS Grøn Biomasse Biomasse input og blander Neddeling Shredder 0-70% recirkulering Fraktionerin g Skruepresse Juice 6-12% TS Fiber 25-35% TS Ensilering Kvæg foder Residue juice 3-8% TS Tank Protein koncentrat 20-40% TS Liquid/solid separation Centrifuge Protein udfælgning Varmeveksler Biogas Kraft/ Varme 16

17 Overskrift KS. én linje nktopstilling på teksten uer findes), listeniveau estillet tekst stilling, brug listeniveau BIOMASSE INDFDNING u Cormall multi feed mixer u 15m3, snegle, vægt sensor u Shredder u Mere tværkræft end snitning u Transportbælte 17

18 FRAKTIONERING 15-25% TS Grøn Biomasse Biomasse input og blander Neddeling Shredder 0-70% recirkulering Fraktionerin g Skruepresse Juice 6-12% TS Fiber 25-35% TS Ensilering Kvæg foder Residue juice 3-8% TS Tank Protein koncentrat 20-40% TS Liquid/solid separation Centrifuge Protein udfælgning Varmeveksler Biogas Kraft/ Varme 18

19 SKRUEPRESSE- PROTOTYPE u Biomassen snegles ind u μm filter u Ekstra tyndt mellemrum til filter-kage u Separate juice udtag 19

20 SKRUEPRESSE- PROTOTYPE 20

21 FRAKTIONERING 15-25% TS Grøn Biomasse Biomasse input og blander Neddeling Shredder 0-70% recirkulering Fraktionerin g Skruepresse Juice 6-12% TS Fiber 25-35% TS Ensilering Kvæg foder Residue juice 3-8% TS Tank Protein koncentrat 20-40% TS Væske/protein separation Centrifuge Protein udfældning Varmeveksler Biogas Kraft/ Varme 21

22 PROTEIN UDFÆLDNING OG SEPARATION u Varmeveksler u Spiral konfiguration for at forbygge tilstopning u Opvarmning: 10 à 80 C u Mulighed for nedkøling: 80 à 20 C u Dekantercentrifuge u Centrifuge capacity 0,5-3 m 3 /timen u Pumper væsken ud for at undgå skum 22

23 PROTEIN UDFÆLDNING OG SEPARATION 23

24 STATUS Der er kørt to tests af hver 4 tons frisk biomasse hhv. rødkløver og rajgræs Der er produceret i alt 150 kg våd protein koncentrat (ca. 30% TS) Nu skal der optimeres! 24

25 UDFORDRINGER FOR IMPLEMENTERING Logistik Proteinet skal udvindes mens biomassen er frisk Produktion kun mulig i vækstperioden meget vand (> 80% af biomassen er vand) Fordøjelighed (ANF-antinutritional factors) Hvor stort et problem er det? Kan vi fjerne dem? Logistik modellering Praktisk erfaring Fokus på foder forsøg og analyser Optimering af processen Evt. yderligere opgradering konomisk holdbarhed Optimering på hele systemet Bedst mulig udnyttelse af fiber og restjuice

26 TAK FOR OPMÆRKSOMHEDEN Morten Ambye-Jensen

27 FRSTE MODELLERING DECENTRAL ANLÆG

28 DECENTRAL ANLÆG Biomasse Grøn biomasse dyrket 30% Grøn biomasse udbytte 15 t TS/ha Dyrket område ha Gennemsnit radius (½ areal) 3.0 km 20,000 t TS/år - 10 t TS/time på anlæg I kombination med biogasanlæg Ingen tørring af proteinkoncentrat Anvendes til vådfoder Længste radius 4.2 km Græsmark Græsmark Placeret tæt på malkekøer og svineproduktion Traktor transport BioBase 28

29 KONOMI - DECENTRAL ANLÆG Bioraffinering t.kr. Proteinkoncentrat Græsfibre Indtjening Biomasse DB I Energi Aflønning 745 Vedligehold 745 Omkostning II DB II Rente og afskrivning Resultat Raffineringsomkostning pr. ton TS 236 Forudsætninger: Decentral anlæg Produktion maj sept./okt driftstimer Restbiomasse i saft anvendes til biogas omkostningsneutrol Næringsstoffer, P og K, tilbage med afgasset gylle Protein-koncentat: 3,0 kr./kg Græsfibre: 1,3 kr./kg Biomasse: 0,7 kr./kg

30 SENSITIVITY ANALYSIS Central scenario ± 20% of costs and selling prices Decentral scenario ± 20% of costs and selling prices 50% 50% Return on investment 40% 30% 20% 10% 0% -10% 40% 30% 20% 10% 0% -10% -20% CAPEX Grass Protein Grass fibre -20% CAPEX Grass Protein Grass fibre BioBase 30

31 overskriften ssata Light PROTEIN MANGEL ER IKKE KUN ET PROBLEM I KOLOGISK REGI HELE EU MANGLER ALTERNATIVER TIL SOJAPROTEIN nktopstilling på teksten uer findes), listeniveau estillet tekst stilling, brug listeniveau Kødproduktionen i EU er 75% afhængig af sojaprotein import fra sydamerika Det svare til et areal på størrelse med England EU food industry is vulnerable to world market changes Soy protein production adds to soil depletion due to unsustainable carbon and nutrient flux out of South America! Soy protein qualities for feed: High protein content / Essential amino acids / Stable quality BioBase 31

32 GLOBAL TRENDS Increasing population Increasing prosperity More people will demand more meat in their diet Increasing meat production of especially monogastric animals (pigs and poultry) BioBase 32

33 ARGUMENTS FOR USING GREEN BIOMASS PROTEIN u u Green leafs are the origin of protein synthesis -> No translocation losses Active growth during the entire growth season -> Several harvest High yields [Protein ha -1 yr -1 ] u u Perennial growth -> Soil carbon generation and Less nitrate leaching Integrated in crop rotation management -> Increasing biodiversity Environmental benefits BioBase 33