BIORAFFINADERI TIL PRODUKTION AF BIOENERGI I REGION MIDTJYLLAND

Transkript

1 BIORAFFINADERI TIL PRODUKTION AF BIOENERGI I REGION MIDTJYLLAND Af Eva Søndergaard, Niels Ove Nielsen, Nicolaj Ingemann Nielsen, Kasper Stefanek, AgroTech og Nuria Canibe, Aarhus University. Marts 2012 AgroTech A/S Institut for Jordbrugs- og FødevareInnovation Institute for Agri Technology and Food Innovation Agro Food Park 15. DK Aarhus N Tel Fax info@agrotech.dk

2 1. BIORAFFINADERI TIL PRODUKTION AF BIOENERGI I REGION MIDTJYLLAND DBH Technology A/S planlægger at etablere et bioraffinaderi i Grenaa til produktion af bl.a. 200 mio. liter bioethanol årligt. Der er tale om en fermenteringsproces ved hjælp af gæring, hvor produktionen sker på basis af ca tons foderhvede. Den forventede produktion af bioethanol svarer til ca. 8 % af det nuværende danske benzinforbrug. Det er endvidere planen, at en del af de tons CO 2, som produceres ved forgæringen, skal opsamles og anvendes i industrien. Råvarer Produkter Anvendelsesmuligheder tons vinterhvede 200 millioner liter bioethanol Brændstof til biler tons protein (tørt basis) tons fiber (klid) Dyrefoder Fuldkornsprodukter såsom bran flakes og grovhvedemel tons ren CO 2 Produktion af fx frugt og grønt Bioraffinaderiet er allerede langt fremme i planlægningen: Der er købt arealer, lavet havneudvidelse, der foreligger en godkendt VVM-redegørelse, og der er lavet aftaler om levering af gær, procesdamp m.m. En række regionale virksomheder forventes at blive leverandører til anlægget. Tilskuddet fra Region Midtjylland indgår ikke i finansieringen af bioraffinaderiet, men er anvendt til et selvstændigt projekt, hvor en gruppe af virksomheder og videninstitutioner har arbejdet med mulighederne for at udvikle højværdi fodermidler til svin og fisk på basis af de proteinrige biprodukter, der dannes ved forgæring af korn til ethanol. Det aktuelle projekt vil via en optimal udnyttelse af hele hvedekernen kunne bidrage til både at øge bæredygtigheden ved produktion af bioethanol og til at skabe erhvervsudvikling i forlængelse af DBH Technology A/S bioraffineringsprojekt. Energistyrelsen anerkender, at den tiltænkte produktion vil reducere udledningen af CO 2 med 70 % i forhold til benzin. Dertil forventes yderligere fortrængning via produktion af proteinholdigt foder, hvilket samlet giver en pæn høj effektivitet. Bioraffinaderiet vil være den første af sin art i Danmark, og det aktuelle projekt vil være det første af sin art i verden. Hveiti s (tidligere Danish Biofuel) vision er, at bioraffinaderiet i Grenaa skal være et praktisk eksempel på en bæredygtig produktion med en optimal ressourceudnyttelse. Med udgangspunkt i det konkrete eksempel er det målet at bidrage til at skabe et generelt holdningsskift i den fremtidige tilgang til ressourcer, produktion og bæredygtighed ( Bioraffinaderi til produktion af bioenergi i Region Midtjylland

3 Figur 1. Bioraffineringen som den bliver i Grenaa. Bioethanol er blot et af flere produkter, som Hveiti producerer af biomassen. Det skyldes, at produktionsprocessen er optimeret, så alle dele af biomassen udnyttes optimalt. Derfor bliver Hveiti også et bioraffinaderi og ikke blot en bioethanolproducent. ( Figur 2. Råvarer og produkter til og fra produktionen i Grenaa. Bioraffinaderi til produktion af bioenergi i Region Midtjylland

4 PROJEKTFORLØBET Workshop Projektet startede ud med en heldags innovationsworkshop, hvor en bred vifte af industriens interessenter deltog. Konkurrenter mødtes og udvekslede erfaringer og idéer. Alle idéer blev efterfølgende samlet i et idékatalog, der blev sendt ud til alle deltagere. De fleste deltagere var derefter interesserede i at gå videre til næste fase: Afprøvning af deres teknologier til efterbehandling og opgradering af biprodukterne. Efter innovationsworkshoppen meldte en række andre virksomheder deres interesse i deltagelse i projektet. Alt var således klar til projektets praktiske faser. Råvarer Det viste sig at være sværere end ventet at skaffe egnede råvarer til den praktiske afprøvning. I Grenaa er det hensigten udelukkende at anvende foderhvede, at optimere på valg af hvedesorter, at frasortere hvedeklid før ethanolforgæringen og at nedknuse hvedekernerne til en bestemt størrelse inden forgæringen. Dette har betydelig indflydelse på biprodukternes kvalitative egenskaber. Ingen bioethanolfabrikker i Europa producerer ethanol på nøjagtig samme måde, som det er tiltænkt på bioraffinaderiet i Grenaa, så hvis vi skulle skaffe sammenlignelige råvarer fra en eksisterende fabrik, skulle det være fra kilder udenfor Europa. Samtidig har det i projektet vist sig, at transport af biprodukterne over lange afstande ændrer deres egenskaber så meget, at de ikke længere er repræsentative for de biprodukter, som raffinaderiet i Grenaa kommer til at skulle arbejde med. Det har derfor vist sig meget vanskeligt at skaffe friske råvarer med præcist den ønskede sammensætning og egenskaber. Teknologiafprøvning og forsøg Med en vis forsinkelse lykkedes det dog at skaffe en mindre mængde egnet råvare til forsøgene. Disse råvarer blev distribueret til de virksomheder og institutioner, der skulle udføre teknologisk afprøvning og fodringsforsøg. Det var ikke muligt at fremskaffe yderligere råvarer. Som erstatning for den nedsatte adgang til råvarer søgtes viden hos virksomheder udenfor Europa, der har erfaring med råvarer, der mere ligner de råvarer, som skal produceres i Grenaa. Derudover samarbejdes der med danske virksomheder, som har erfaring fra tilsvarende produktioner, men hvor råvaren har en anden sammensætning. Dette samarbejde har affødt den viden, som der er behov for i projektet. Fodringsforsøgene på Aarhus Universitet, som har udgjort den største del af videnindsamlingen i projektet, blev gennemført som planlagt om end med forsinkelse. Laboratorieforsøgene på Foulum (Århus Universitet) havde til formål at undersøge om de to fraktioner af biprodukter, henholdsvis sirup og kage fermenterer, når de er alene, da det siger noget om deres mikrobiologiske stabilitet under opbevaring. På samme vis er det undersøgt, om der sker en fermentering, når sirup og kage blandes med andre ingredienser, som vil indgå i en foderblanding til grise. Bioraffinaderi til produktion af bioenergi i Region Midtjylland

5 Selve fodringsforsøgene havde til formål at måle fordøjeligheden af de enkelte næringsstoffer i kage og sirup med det formål at fastlægge værdien af disse produkter som ingredienser i grisefoder. Derudover er det undersøgt, om fermentering af kage og sirup øger fordøjeligheden. Dette er med til at fastlægge, om fermentering er en strategi, der kan øge næringsværdien af disse produkter. Forsøgene blev udført på en måde, så de svarer til, hvad der vil ske ved brug af produkterne i et vådfodringssystem til slagtesvin. Resultaterne fra forsøgene på AU-Foulum sammenholdes med resultater fra lignende forsøg andre steder. Det er dog unikt, at vi i forsøgene i dette projekt har holdt de to fraktioner adskilt, også under udfodring. Det giver mulighed for at vurdere, om der er fordele/ulemper ved forskellige blandingsforhold mellem de to fraktioner, og om der er potentiale i at udvikle på fraktionerne hver for sig. Resultaterne fra forsøgene på AU- Foulum indgår i en samlet rapport fra projektet Optimising PDGS from the Bioethanol Production. Udover den praktiske afprøvning er fraktionerne blevet analyseret på traditionel vis både som særskilte produkter og i forskellige blandingsforhold til en analyse af deres anvendelighed i traditionelle foderrationer til svin og kvæg. Også dette arbejde indgår i rapporten Optimising PDGS from the Bioethanol Production. Resultater Resultaterne fra projektet viser, at tørring af foderprodukterne ikke umiddelbart er en gangbar vej. Produkterne har en konsistens, der gør dem vanskelige at håndtere i skånsomme tørringsanlæg, og ved tørring under høje temperaturer påvirkes foderværdien negativt. Forsøgene på AU-Foulum viste, at produkterne var mikrobiologisk stabile, dvs. at den fermentering der sker naturligt, ikke giver skimmelsvamp eller andre urenheder. Forsøgene er selvfølgelig udført under forhold med høj hygiejnisk standard, men phværdien i produkterne ved lagring (Figur 3) antyder, at det også vil være muligt at lagre dem under andre forhold uden problemer. Bioraffinaderi til produktion af bioenergi i Region Midtjylland

6 Figur 3. ph i kage, siru p, kage +mix og siru p+mix i et simule ret rent (0 til 48 timer) elle r dynamisk (144 til 174 timer) vådfodrin gssyste m. Kagen indeholder mere protein og aminosyrer end sirup, og fordøjeligheden er også højere. Sammenlignet med litteraturværdier på tørrede biprodukter fra ethanolproduktionen fandtes højere fordøjelighed for lysin i de to produkter undersøgt her, hvilket bekræfter, at en tørring er vanskelig at gennemføre uden at påvirke produkterne negativt. Fermenteringen havde også en negativ effekt på fordøjeligheden af protein og aminosyrer, som dog var mest udtalt i sirupsfraktionen. De traditionelle metoder til at bedømme foderværdier ser ud til at overestimere foderværdien for sirup, men ikke for kage. En sammenligning med andre fodermidler, som i dag bruges som proteinkilder til svin og kvæg, viser, at PDGS (en 50:50 blanding af sirup og kage) er anvendelig og kan prisfastsættes. Perspektiver Hvis tørring af produkterne bliver aktuelt, er det vigtigt at fokusere på en tørringsmetode, der ikke reducerer fordøjeligheden af aminosyren lysin. Dette kan gøres ved at tørre forskellige blandingsforhold af sirup og kage med forskellige tørringsteknologier mht. temperatur, tid mv. og undersøge effekten af dette på tilgængeligheden af lysin. Ved blanding af de to produkter vil en øget andel af sirup være med til at sænke aminosyrefordøjeligheden af det blandede produkt. Det bør undersøges, om yderligere næringsstoffer som fx råfedt og fosfor med fordel kan ekstraheres og sælges separat. Det anbefales at gennemføre produktionsforsøg til bestemmelse af foderværdien for PDGS i relation til tilvækst hos slagtesvin og mælkeproduktion hos kvæg. Disse forsøg kan først gennemføres, når der er tilgængelige produkter fra bioraffinaderiet i Grenaa. Bioraffinaderi til produktion af bioenergi i Region Midtjylland