DANMARKS MILJØUNDERSØGELSER. AARHUS UNIVERSITET Tangnetværket Tang til energi. Annette Bruhn. PhD forsker projektleder.

Transkript

1 AARHUS UNIVERSITET Tangnetværket Tang til energi Annette Bruhn PhD forsker projektleder DMU Silkeborg

2 Tang til energi - produktionskæden Produktion Høst Forbehandling Energikonvertering

3 Tang biomasse potentiale T DW per år minimum ha = 100 km 2 DK søterritorium = km 2 a: Bruhn, et al b: Bruton et al, c: A.H. Buschmann, Chile, pers com. Laminaria Macrocystis a b c

4 B Brunalger Energi konvertering Termisk konvertering (Forbehandling tørring/afsaltning/pelletering) Direkte forbrænding B G Termisk forgasning syngas Pyrolyse bioolie/biokul B Hydrotermisk forflydning - bioolie Biologisk konvertering (Forbehandling kemisk/termisk/enzymatisk hydrolyse) Biogas Bioethanol B B R R G G G R Grønalger Rødalger Mikroalger Ross, et al Bruhn, et al 2011 Stucki, et al G B G Ross, et al, Demirbas, et al Wu,et al DTI. Unpublished Habig, et al, Chynoweth, Gunaseelan, Vergara-Fernadéz, et al Bruhn et al, 2011 Horn, Adams et al, Wi, et al Isa, et al Nielsen et al, 2009

5 Tørring pellettering (lagring) transport Ca. 60 % H 2 O Ca. 15 % H 2 O

6 Termisk konvertering - direkte forbrænding Lavere brændværdi end land-afgrøder a,b MJ kg 1 mod MJ kg 1 Højt aske indhold a,b 8-14% mod 2-6% slaggedannelse Højt alkali indhold a,b tærer kedlerne a: Ross, et al b: Bruhn, et al

7 Termisk konvertering - pyrolyse Pyrolyse kemisk spaltning af materiale ved høj varme uden ilt Laver pyrolyseolie af fast stof (et olielignende produkt, som efterfølgende kan forædles) Alger bedre end mos a 46,8 48,2 % udbytte ved K Filamentøs grønalge Brunalger kan pyrolyseres til brændstof og kemikalier b dog bør mineraler og halogener fjernes ved forbehandling a: Demirbas, et al b: Ross, et al 2009.

8 Termisk konvertering - udfordringer Askeindhold Vask sand/salt Alkali komponenter Høst tidspunkt Lamare & Wing, 2001

9 Biologisk konvertering - bioethanol Transport brændstof 2. generation Anaerob forgæring til alkohol, C6 sukre (C5 sukre) Ethanol udbytte (L kg DW-1) 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Hvede a a a a a a Halm (hvede) Majs Majs halm Sukkerrør Bagasse b/c Ulva Laminaria digitata a: Kim & Dale, b: Nielsen et al, c: Isa et al, d: Schiener, et al. Biomara, Skotland d Chaetomorpha b

10 Biologisk konvertering - biogas m 3 CH4 kg -1 VS Varme, el, transport Anaerob forgæring til biogas (50-75% methan) 0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0 M. porifera a A. nodosum a a a b c d e e f S. latissima S. fluitans G. tikvahiae Chaetomorpha sp. U. lactuca Wheat straw Turf grass Manure a: Chynoweth, b: Habig, et al, c: Nielsen et al, d: Bruhn, et al, e: McKendry, et al, f: Møller et al, 2003.

11 Biologisk konvertering - udfordringer Forbehandling: Kemisk enzymatisk termisk hydrolyse salt og vand (vask/tørring) oplukning af biomassen Enzymer Cellulose C6 Alkohol fermentering Alternative mikroorganismer Ulvan C5 Forgasning til biogas Specifikke mikroorganismer - marint inoculum Svovl fjernelse

12 Generel udfordring - økonomi a Produktionsomkostninger: 1 ha 15 T DW DKR a: Bruhn et al, 2010 Indtjening biogas: 15 T DW 13,5 T VS 3645 m 3 methan (0,27 m 3 kg VS -1 ) DKR ( 1 m 3 methan ~ 6 DKR)

13 Tang til bioenergi Bruton et al, 2009 (SEI, Irland) Kelly & Dworjanyn, 2008 (Crown Estate, Skotland) Reith, et al, 2005 (ECN, Holland) Wegeberg & Felby, 2010 (DONG Energy, DK) Bruhn, Rasmussen og Beck, 2010 (Klimakommissionen, DK) Chynoweth, 2002 (review, biogas fra marin biomasse) Gunaseelan, 1997 (review, biogas fra biomasse)