Dansk Bioøkonomikonference 27. September 2018 Ny viden fra Bio-Value Danmarks største projekt om bioraffinering Henning Jørgensen Plante- og Miljøvidenskab Københavns Universitet
BioValue forsknings og innovationsplatformen BioValue (2013-2018) har arbejdet på at udvikle grundlaget for bioraffinering. Indsatsen har fokuseret på alle led i bioraffineringskæden - fra optimering af biomassetyper over udvikling af nye høst- og lagringsteknologier til konvertering og separation af biomassens komponenter og fremstilling af materialer, kemikalier og foder.
Partnere i platformen I alt 4 universiteter, 10 større virksomheder, 2 GTS-institutter og innovationsnetværk har deltaget i platformen dækkende viden og kompetencer inden for hele værdikæde fra jord til bord/produkter Der har envidere været gennemført 10 innovationsprojekter med SME er og partnere i BioValue. Platformen har haft et budget på ca. 160 millioner kr og har været støttet med 50% fra Innovationfonden og 50% fra partnerne
BioValue resultater
Nye afgrøder og sorter til bioraffinering Mere og bedre biomasse til bioraffinering Test med nye dyrkningssystemer på AU mulighed for dobbelt udbytte men reduceret udledning af nitrat. Markforsøg på KU viser betydelig variation i halmudbytte mellem hvedesorter og mulighed for at forbedre total biomasseudbytte med fx triticale uden at gå på kompromis med kornproduktion (Dual purpose crops). Den totale produktion af råprotein per ha kan fordobles i forhold til nuværende afgrøder.
Grøn biomasse til protein Stor import af sojaprotein Omkostning for dansk landbrug, som ikke skaber væsentlig omsætning i DK. Bæredygtighed og klimaaftryk kan diskuteres Græs og bælgsæd indeholder meget protein Meget miljøvenlig produktion (nitrat, pesticider, kulstof i jord) Høje udbytter Proteinbehov i husdyrproduktion Forbrug i DK: 2,7 mill ton/år Produktion i DK: 1,7 mill ton/år Import: 1 mill ton/år Scenarie: kløver/græs/lucerne på 400.000 ha udbytte: 11.000 kg TS/ha 2.500 kg protein/ha 4,4 mill t tørstof 1 mill t protein Perspektiver i bioraffinering Protein til enmavede dyr Protein/fiber til drøvtyggere Andre højværdiprodukter
Ekstraktion af protein Frisk græs Pulp Juice Protein/brunsaft Grøn biomasse Biomasse input Neddeling Shredder Fraktionering Skruepresse Fiber/pulp Ensilering Kvægfoder Juice Brunsaft Proteinkoncentrat Væske/protein separation Centrifuge Proteinudfældning Varmeveksler Biogas Kraft/ varme
Pilot/storskala forsøg Pilotanlæg på Aarhus Universitet 500-1000 kg tørstof i timen Fodringsforsøg med kvæg, grise og høns Kvægforsøg viser højere mælkeydelse ved fodring med pulp Fodring med proteinkoncentrat til grise og kyllinger viser at fordøjeligheden er lavere end sojaprotein, men ved lav dosering påvirkes væksten ikke.
Økonomisk vurdering af grøn protein
Nye raffineringsmetoder til gul biomasse Ny viden fra KU og DTU skaber grundlag for mere effektiv forbehandling og enzymatisk hydrolyse Nye enzymer fra Novozymes giver mere effektiv frigivelse af sukker fra biomassen og renere lignin DTU har i laboratorieskala demonstreret brug af membranseparation til oprensning af sukkerstrømmen Ny proces baseret på kombination af enzymer og membranreaktor til separation af xylose og glukose i sukkerstrømmen
Højværdi produkter fra gul biomasse Det globale marked for aminosyren lysin på omkring 30 milliarder kr. I regi af BioValue er på DTU udviklet ny bakteriestamme til produktion af lysin, der udnytter alle sukkerstoffer fra biomassen. Tested i laboratorieskala.
Højværdi produkter fra gul biomasse Haldor Topsøe har sammen med DTU udviklet nye kemiske katalysatorer og processer til direkte omdannelse af sukker fra biomassen til mindre molekyler er byggestene for fx plastik. Dele af processen testet i pilotskala. MEG er vigtigt component i PET plastik til emballage og flasker. Det globale MEG marked er omkring 150 milliarder kr. MVG er ny biobaseret byggesten med interessante egenskaber.
Udnyttelse af lignin Laboratorieudvikling af processer til omdannelse af lignin til mindre kemiske byggestene til fx plast. Pilotanlæg på Aarhus Universitet til hydrotermisk behandling af lignin til fx bioolie. Georgia Tech Modificering af lignin til brug som bæredygtigt alternativ til traditionelle bindere i forbindelse med produktionen af Rockwool
Konklusioner BioValue platformen har levet afgørende ny viden og teknologi til at understøtte udviklingen af bioraffinering i Danmark Nye og mere bæredygtige dyrkningssystemer og afgrøder til levering biomassen til fremtidens bioraffinaderier er blevet afprøvet En række ny/forbedrede teknologier til separation og konvertering er blevet udviklet i laboratorieskala og nogle opskaleret til pilotskala Økonomimodeller og livscyklusanalyser er blevet anvendt til miljø- og bæredygtighedsmæssig vurdering af teknologier og værdikæder Platformen har resulteret i en betydelig vidensopbygning blandt partnerne og uddannelse af 18 ph.d. ere og 6 post docs
Fremtidig forskning i bioraffinering Der er stadig behov for en fokuseret forskningsindsats inden for følgende områder: Nye sædskifter og teknologier til høst og oplagring af biomasse målrettet behovet for kontinuert forsyning i fremtidens bioraffinaderier Planteforædling rettet mod nye robuste afgrødesorter med høj produktivitet Teknologier til separation og oprensning af komponenter og produkter i bioraffinaderier Teknologier til enzymatisk, katalytisk og/eller mikrobiel omdannelse af sukkerforbindelser fra biomasse Teknologier til omdannelse af lignin til højværdiprodukter Økonomimodeller og livscyklusanalyser til miljø- og bæredygtighedsmæssig optimering af bioraffineringsteknologier og - strategier
Afslutningshæfte Tilgængelig online fra omkring november
For mere information besøg BioValues hjemmeside på www.biovalue.dk Eller kontakt platformskoordinator Jan K. Schjørring (jks@plen.ku.dk) Københavns Universitet