Beskrivelse af status og fremtidige perspektiver for bioraffinaderier



Relaterede dokumenter
Teknologiudvikling indenfor biomasse. Claus Felby Faculty of Life Sciences University of Copenhagen

Elforbrug eller egen energiproduktion Bioenergichef Michael Støckler, Videncentret for Landbrug, Planteproduktion

Korn og halm til bioethanol råvarepotentiale, kvalitet og konverteringsteknologier

Afgrøder til bioethanol

Introduktion til Sektion for Bæredygtig Bioteknologi Mette Lübeck

REnescience enzymatisk behandling af husholdningsaffald

Inbicon Demonstrationsanlæg

Præsentation af rapporten Scenarier for regional produktion og anvendelse af biomasse til energiformål Midt.energistrategimøde Lemvig, den 29.

BIOENERGI. Niclas Scott Bentsen. Københavns Universitet Center for Skov, Landskab og Planlægning

2. generations bioethanol

Det bliver din generations ansvar!

-kan landbruget lave både mad og energi samtidig? Claus Felby Det Natur- og Biovidenskabelige Fakultet Københavns Universitet

Produktion af bioenergi er til gavn for både erhvervene og samfundet. 13. september 2011 Michael Støckler Bioenergichef

Biomasse et alternativ for klimaet? Claus Felby, Forest & Landscape, University of Copenhagen

Biomasse priser, forsyningssikkerhed og bæredygtighed Vibeke Kvist Johannsen Forskningschef, Skov og Landskab, KU

København Vest området: Biomasseressourcer i Roskilde og Lejre kommuner Den 9. juni Revideret den 7. september 2013.

KvægKongres 2012 Elforbrug eller egen energiproduktion Klimaet og miljøet - Bioenergi. 28. februar 2012 Michael Støckler Bioenergichef

Eksempler på nye lovende værdikæder 1

Havets grønne guld skal blive til bioenergi og fiskefoder

Afsluttende rapport EUDP WP 4.4 Improved Environmental Performance

Bioethanol, boblerne. ph.d.-stipendiat Morten Busch Jensen. Institut for Kemi- Bio og Miljøteknologi, Det Tekniske Fakultet, Syddansk Universitet

Bioteknologisk Nonfood forskningsstrategi

Gastekniske dage Præsentation af Maabjerg projektet. v. Chefkonsulent Poul Lyhne

Den danske biomasse ressource opgørelse og fremtid

Biomassens rolle i den fremtidige energiforsyning i Region Midtjylland Midt.energistrategi Partnerskabsmøde Viborg, den 28.

BLÅ BIOMASSE TIL BIOENERGI & BIORAFFINERING

HALM, DYBSTRØELSE OG ANDRE TØRSTOFRIGE BIPRODUKTER TIL BIOGAS FORBEHANDLING OG POTENTIALER

Miljøvenlige afgrøder til energi, fødevarer og materialer

Alternative afgrøder i den nære fremtid Planteavlsmøde v/ Jens Larsen JL@gefion.dk Mobil:

Dansk biomasse til bioenergi og bioraffinering. Uffe Jørgensen, Institut for Agroøkologi

Hvor meget kan biobrændsstoffer til transport nedbringe CO 2 -udledningen?

Europa-Huset

Hvidbog om perspektiver for biobrændstoffer i Danmark

BILAG 1 Journalistisk produkt Artikel til web- mediet Videnskab.dk (ikke publiceret)

Biobrændstoffers miljøpåvirkning

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

Svar på spørgsmål fra Enhedslisten om biogas

Definitionsgymnastik

INDUSTRIEL BIOTEK HISTORIEN OG POTENTIALET FOR DANMARK

IDA Miljø. Anvendelsen af grønne ressourcer i det biobaserede samfund. Biomassens betydning i det biobaserede samfund 12.

Biogas i Danmark hvornår? Michael Dalby, E.ON Danmark Biofuel Seminar, 28. april 2011

Hvad er grøn vækst og hvilke potentialer rummer det? Lene Lange Professor, dr.scient. Forskningsdirektør, Aalborg Universitet

Der er meget mere energi i skovene end Danmark udnytter Af Marie-Louise Bretner, Dansk Skovforening

Vejledning til ansøgning om projekttilskud under Grøn Omstillingsfond. Læs denne vejledning omhyggeligt, inden du udfylder ansøgningsskemaet.

Nærmere beskrivelser scenarier for regionens energiforsyning i 2025

FREMTIDENS PRODUKTION

DEN BIOBASEREDE ØKONOMI. Hvordan kan bioteknologien skabe øget bæredygtighed, effektivitet og værdiløft indenfor fødevareerhvervet?

Ny viden fra Bio-Value

Afslutningskonference. Axelborg 24. juni 2013 AGROBIOSAM. Anvendelsen af Grønne RessOurcer i det BIObaserede SAMfund AGROBIOSAM.

PERSPEKTIVER OG INVESTERING I BIOØKONOMISK FORSKNING

Vækst i Region Sjælland. hvorfra og hvordan?

J.nr.: 11/ Hyprovide Large-scale alkaline electrolyser (MW) Projektnavn: Green Hydrogen.dk. Ansøger: Finsensvej 3, 7430 Ikast.

Bioplast og miljøet. Hvad er fup og hvad er fakta?

Veje mod bæredygtig brug af biomasse i energisystemet Henrik Wenzel, professor ved SDU, Institut for Kemi-, Bio- og Miljøteknologi

Robust og bæredygtig bioenergi

Er der penge i halmen?

Det fremgår af aftalen af 2. november 2006, at der skal igangsættes forskning inden for miljøteknologi.

Biogas. Fælles mål. Strategi

Status for biogasanlæg i Danmark og udlandet

46 Nanoteknologiske Horisonter

FORSKNING OG INDUSTRI FRA LAB TIL OFF-SHORE

NOTAT 10. Klima effekt og potentiale for substitution af fossil energi. Christian Ege og Karen Oxenbøll, Det Økologiske Råd

PLADS TIL GAS. Gas mere grøn end træ

SUBLEEM - Generisk pilotanlæg til kaskadeudnyttelse af restressourcer gennem bioraffinering

Forest & Landscape Sukker, bioethanol og biomasse Den store udfordring for planteavlen!

Kornbaseret bioethanolproduktion på. Studstrupværket. Præsentation på offentligt møde den 6. april 2006

VÆKSTFORUM. Energi i Nordjylland. Regionale styrkepositioner og potentialer

DONG Energy - New Bio Solutions Perspektiver og potentiale for Bioraffinering

Hvad siger energi-scenarierne om transporten? Hvad skal vi vælge til hjemmeplejen og hvad med den tunge transport

Det Biobaserede Samfund

Udfordringer for dansk klimapolitik frem mod 2030

Biomasse og det fleksible energisystem

Resumé af: Livscyklusanalyse af biogas produceret på majsensilage

Hvad er den bedste hvede til bioraffinering? CLAUS FELBY, DET NATURVIDENSKABELIGE FAKULTET KØBENHAVNS UNIVERSITET

2020 VISIONEN: I DANMARK FOR VERDEN

Halm til energiformål er udarbejdet i 1998 for Energistyrelsen af Videncenter for Halm- og Flisfyring ( Publikationen findes på

HVAD ER INDUSTRIELLE ENZYMER?

Kan sukkerroer være kick-start til bæredygtig dansk produktion of biopolymerer?

INBICON KALUNDBORG M I L J Ø R E G N S K A B

klimastrategi for danish crown koncernen

SCENARIER FOR REGIONAL PRODUKTION OG ANVENDELSE AF BIOMASSE TIL ENERGIFORMÅL RAPPORT AGROTECH

9.kl anvende fysiske eller kemiske begreber til at beskrive og forklare fænomener, herunder lyd, lys og farver

Energiteknologisk Udviklingsog Demonstrationsprogram. Cleantechdag Væksthus Hovedstadsregionen. 15. marts 2010

Potentialer i den biobaserede økonomi. Biorefining Alliance 24. juni 2013

Biomasse til energi. Indlæg på Landboungdom s Bioenergi konference den 27/4-10 på Bygholm Landbrugsskole. Jens Bonderup Kjeldsen

Claus Felby siger: "Det er bare ikke godt nok. Hvis de vil være kritiske, må de lave det bedre."

Faktaark - værdikæder for halm

Perspektiver for VE-gas i energisystemet

NATURE ENERGY PLANER MED HALM TIL BIOGAS. Adm. direktør Ole Hvelplund DANSKE HALMLEVERANDØRERS GENERALFORSAMLING 3. MARTS 2017

Industriens rolle i biogassektoren som kunde og leverandør

Forgasning af biomasse

Muligheder på trafikområdet

Dansk Træpillekonference 2015

Bekendtgørelse om biobrændstoffers bæredygtighed m.v. 1)

NIK-VE /ECW NIK-VE Energivisioner for Region Nordjylland1 1

Økonomisk og ernæringsmæssig værdi af hampefrø og hampekage i 100 % økologisk fjerkræfoder.

Muligheder for anvendelse af halm i energisektoren

Enzymer og katalysatorer

Materialer til vinduesrammer og -karme

Perspektiv ved græs-til-biogas i den fremtidige biogasmodel

Transkript:

K Ø B E N H A V N S U N I V E R S I T E T Natur- og Landbrugskommissionen Vedr.: S A G S N O T A T 1. JUNI 2012 Beskrivelse af status og fremtidige perspektiver for bioraffinaderier ØKOSYSTEMER OG BIOMASSE SKOV & LANDSKAB Sagsbehandler: Henning Jørgensen, Claus Felby, Vivian Kvist Johannsen DET NATUR- OG BIOVIDENSKABELIGE FAKULTET Baggrunden for notatet: Til brug for Natur- og landbrugskommissionens arbejde ønskes en beskrivelse af perspektiverne for bioraffinering og bioraffinaderier. ROLIGHEDSVEJ 23 1958 FREDERIKSBERG C Beskrivelse af problemstillingen: Det nærværende notat beskriver baggrund, status og perspektiver for bioraffinering og bioraffinaderier, med fokus på: En ikke-teknisk beskrivelse af bioraffinaderikonceptet, herunder hvilke teknologier der er centrale, hvilke typer biomasse der kan anvendes, hvilke produkter der kan produceres og hvilken rolle energiproduktion spiller samt en vurdering af tidsperspektiverne for udvikling af markedsmodne teknologier på kort og længere sigt. Hvad er klart til afprøvning og kommerciel implementering, og hvad kræver yderligere forskning og udvikling? I et senere notat beskrives følgende, på baggrund af igangværende projekter: DIR 35331699 MOB 20300969 vkj@life.ku.dk www.sl.life.ku.dk En beskrivelse af behovet for forskning, udvikling og demonstration samt hvilke styrkepositioner Danmark har på området. En beskrivelse af hvilke nye afsætningsmuligheder der kan skabes for landbruget som følge af bioraffinaderier. REF: VKJ Barrierer og muligheder samt forudsætninger for en offensiv satsning på bioraffinering i Danmark.

SIDE 2 AF 9 Perspektiver for bioraffinering og "bioraffinaderier" Baggrund og beskrivelse Udviklingen og implementering af bioraffinaderier i Danmark er funderet på fem unikke nationale styrkepositioner 1) Danmark har en omfattende foderproduktion og fødevareproduktion, hvor værdiløft er af stor betydning for deres fastholdelse i Danmark, 2) Udnyttelse af biomasse til kraftvarmeproduktion er veletableret, på et teknologisk meget højt niveau og logistikken omkring håndtering af biomasse er til stede, 3) Flere danske virksomheder er globalt førende inden for bioteknologi og udvikling af teknologi til produktion af bioenergi og processering af biomasse, 4) Danske universiteter og forskningsinstitutioner udfører front forskning inden for alle dele af værdikæden fra biomasse til slutprodukt, 5) Danmark har generelt et højt privat og offentligt investeringsniveau i grøn teknologi. Generelt om bioraffinering Det overordnede princip for bioraffinering bygger på ønsket om at erstatte fossile kulstof ressourcer med tilsvarende biologiske. I forhold til den internationale arbejdesgruppe International Energy Agency Bioenergy Task 42 Biorefinery, er definitionen på et bioraffinaderi: Definition Bioraffinering er den bæredygtig processering af biomasse til et spektrum af salgbare produkter I definitionen fra Task 42 lægges vægt på, at ved bioraffinering kan der være tale om både én facilitet men også et klynge af industrier som udnytter hinandens processtrømme (analog Kalundborg Symbiosis). Centralt er også, at et bioraffinaderi i modsætning til mange af de traditionelle foder- og fødevareindustrier, som allerede eksisterer, producere både energi og andre produkter, herunder foder/fødevare, biokemikalier, biomaterialer [1]. Den nuværende forbrænding af biomasse til kraftvarmeproduktion vil i dette øjemed heller ikke kunne anses for værende et bioraffinaderi. Mange eksisterende industrier med processering af biomasse vil i princippet kunne opgraderes til egentlige bioraffinaderier ved at udnytte restprodukter eller sidestrømme til energiproduktion. I figuren herunder er angivet værdikæden i et generisk bioraffinaderi.

SIDE 3 AF 9 Figur der viser værdikæden, procestrin og mulighederne i et generisk bioraffinaderi Konceptet i et generisk bioraffinaderi er at biomassen i første omgang fraktioneres ud i forskellige bestanddele så som sukkerstoffer (stivelse, cellulose, hemicellulose), lipider (olier/fedt), protein, lignin og eventuelle højværdikomponenter som aroma- og farvestoffer eller pharmaceutisk aktive stoffer. Disse stoffer kan så indgå i en videre forarbejdning og oprensning. Ideen i bioraffinaderiet er at alle dele af biomassen udnyttes. Endvidere er det vigtigt, at recirkulering af næringsstoffer tænkes ind i processen eller produkternes livscyklus. Udviklingen af bioraffinaderier kan være drevet ud fra to forskellige motiver: 1) Energi-drevet bioraffinaderi hvor hovedformålet er produktion af energi (hovedsagelig transport brændstoffer) og øvrige produkter sælges til foder (nuværende situation) eller opgraderes til biobaserede produkter (under udvikling) for at optimere økonomi og miljømæssige fordele 2) Bioprodukt-drevet bioraffinaderi hvor hovedformålet er at lave forskellige biobaserede produkter med maksimal værdiskabelse og restprodukter bruges til energiproduktion, typisk afbrænding til kraftvarmeproduktion I forhold til produktion af energi vil der i et energi-drevet bioraffinaderi med den nuværende udvikling være fokus på produktion af flydende eller gasformede brændstoffer så som bioethanol, biodiesel, methan (biogas) og evt. nye produkter som butanol og DME. Som allerede omtalt vil mange eksisterende foder- og fødevareindustrier kunne kategoriseres som bioraffinaderier, hvis de blev tilkoblet en energiproduktion.

SIDE 4 AF 9 Biomasse til bioraffinering For Danmark gælder at landsbrugsarealet er ca. 4 gange større end skovarealet, hhv. 2.624.000 ha og 585.607 ha. Såvel skov- som landbrug udgør en stor ressource i forhold til produktion af biomasse til bioraffinering. I princippet vil alt biomasse kunne anvendes til bioraffinering. Men visse typer vil have forskellige fordele og ulemper afhængig af den processeringsteknologi og de produkter man ønsker. Med udgangspunkt i danske forhold er det logisk at kigge på 1) afgrøder hvorfra man kan producere stivelse eller sukker (sukrose), 2) afgrøder hvorfra man kan producere olier, 3) afgrøder, afgrøde rester eller træ, hvor størstedelen af massen udgøres af lignocellulose, 4) marinbiomasse som microalger eller makroalger (tang), 5) gylle og endelig 6) biomasseholdig husholdningsaffald. Statistiske oplysninger i de følgende afsnit fra kilderne 3, 4 og 5. Stivelses- eller sukkerholdige afgrøder Stivelsesholdige afgrøder som korn, majs og kartofler bliver allerede i dag anvendt i vid udstrækning i den traditionelle foder- og fødevareindustri og som sukkerkilde i mange bioteknologiske fermenteringsprocesser. Korn er den mest dominerende afgrøde med en produktion på 8,4 mio. tons i 2010, hvoraf størstedelen 6,7 mio. tons blev anvendt direkte til foder. Af andre stivelsesholdige afgrøder produceres omkring 900.000 ton kartofler, som anvendes til produktion af ren stivelse samt et rest produkt til foder. Endelig er den danske produktion af sukkerroer på omkring 2.6 mio. tons årligt, hvorfra der produceres 260-300.000 tons sukker (sukrose) og 80.000 tons melasse samt restprodukter til foder. Sukker (glukose) produceret på baggrund af nedbrydning af stivelse eller sukrose fra sukkerroer (eller sukkerrør i fx Brasilien) udnyttes allerede i stor stil til bioraffinering. Det er et kommercielt produkt, som kan fås i relativ ren form og derved nemt udnyttes i bioteknologiske processer til produktion af kemikalier, enzymer og lægemidler. Bioethanol produceret på baggrund af disse afgrøder finder også allerede sted i stor stil i USA, Brasilien, Frankrig og Tyskland. I forhold til bioraffinering anvendes disse afgrøder allerede og i forhold til den teknologiske udvikling er det hovedsagelig et spørgsmål om udvikling af nye mikroorganismer til omsætning af sukkeret til nye produkter. Olieholdige afgrøder Af planter som producerer olieholdige frø er raps den mest udbredte i Danmark. I 2010 var produktionen af rapsfrø 580.000 tons, hvoraf en ca. 75 % blev anvendt til produktion af biodiesel. Der er et enkelt større produktionsanlæg i Danmark til rapsbaseret biodiesel, nemlig Emmelev Mølle. Af denne produktion eksporteres 100 %. Andre afgrøder med olieholdige frø er marginal i Danmark. Udnyttelse af plante olier til produktion af biodiesel er allerede en kommerciel proces og der findes et anlæg med produktion i Danmark (omkring 100.000 tons). Et andet produkt af biodieselproduktionen er glycerol som har en række anvendelsesmuligheder. Der forskes endvidere i konvertering af glycerol til andre kemikalier eller ethanol. Lignocellulose Lignocellulose er fællesbetegnelsen for den del af planten som udgøres af stængel, strå, blade og stamme. Selve navnet lignocellulose er dannet ved en sammentrækning af navnene på de tre hoved-

SIDE 5 AF 9 bestanddele; cellulose, hemicellulose og lignin. Cellulose og hemicellulose er bygget op af kulhydrater (sukkerstoffer) mens lignin har en aromatisk struktur med 6 leddede ringe af kulstofmolekyler. Halm er dermed et godt eksempel på lignocellulose som er et restprodukt fra den normale landbrugsproduktion. Sammensætningen af lignocellulose er afhængig af planteart og hvilken del af planten der anvendes f.eks. stængler eller blade. Generelt udgør cellulose 30-50 %, hemicellulose 15-25 %, lignin 15-30 % og aske og andre komponenter op til fra 1-15 % [2]. Generelt har træ den højeste andel af cellulose og lignin samt den laveste andel af aske i forhold til biomasse fra landbruget. Cellulose kan spaltes med hjælp fra bl.a. enzymer til glukose og kan dermed erstatte glukose fra stivelse. Hemicellulose er fællesbetegnelsen for en mere kompleks sukkerpolymerstruktur og kan også nedbrydes til enkelt sukre, som kan videreforarbejdes. Lignin er umiddelbart svært nedbrydelig og er på nuværende tidspunkt et restprodukt, som kun anvendes til energiproduktion ved afbrænding. Der er dog et stort teknisk og økonomisk potentiale i at videreudvikle lignin som diesel til tung transport. Halm fra hvede, byg, rug og raps halm samt i en vis udstrækning også hø fra græsser vil i Danmark være en potentiel lignocellulosekilde til anvendelse i et bioraffinaderi. På nuværende tidspunkt forbrændes i omegnen af 1,2 mio tons halm i kraftvarmeværker og det estimeres dette udgør omkring 50 % af den totale mængde halm der vil være tilgængelig. Træ er en anden kilde til lignocellulose og en klassisk papirmølle er et godt eksempel på et bioraffinaderi. Set med danske forhold er den primære udnyttelse af træ i øjeblikket til energiproduktion i form af kraftvarme samt til konstruktionstræ. Den årlige hugst er omkring 2,4 mio m 3, hvoraf knapt halvdelen afbrændes. Desuden er der en betydelig import af træpiller og træflis, som også anvendes til afbrænding. I forhold til bioraffinering sker der en intensiv forskning og udvikling af processer til nedbrydning af den sukkerholdige del af lignocellulose (cellulose og hemicellulose) til frit sukker, som teknisk set vil kunne erstatte sukker, der på nuværende tidspunkt hovedsaligt kommer fra stivelse og sukrose. Man betegner ofte dette koncept som sukkerplatformen, idet man ud fra biomassen laver sukker, som kan udnyttes som platform for produktion af en lang række kemikalier og stoffer ved fermentering eller organisk syntese. Trods massiv forskning i nye teknologier og ikke mindst ny og bedre enzymer er det stadig en forholdsvis dyr og kompliceret proces i forhold til at udnytte sukker fra stivelse. Generelt anses det for nemmere at udnytte rester fra landbrugsafgrøder (halm) i forhold til træ. Det skal dog her understreges at de i de senere år har været en række teknologiske gennembrud, hvoraf flere i Danmark, som har muliggjort en langt billigere og effektiv proces. Globalt set har udviklingen omkring udnyttelse af lignocellulose næsten entydig været energidrevet. Dette skyldes dels at der har været politiske fokus på at finde erstatninger for fossilt brændsel, men også det tekniske faktum, at sukkerstrømmen er meget forurenet og uren, hvilket giver problemer i forhold til mange eksisterende bioteknologiske processer. Oprensning af sukkerstrømmen fra en nedbrydning af lignocellulose til en kvalitet der direkte vil kunne erstatte sukker fra stivelse eller sukrose er kostbar og et område som kræver yderligere teknologisk udvikling. Udnyttelse af sukker fra lignocellulose til produktion af bioethanol der derimod meget tæt på kommercialisering, bl.a. eksemplificeret med det to danske firmaer Inbicon og Biogasol. Som allerede omtalt åbner sukkerplatformen op for en del fleksibilitet, hvorfor det er muligt at omstille eller udvide en produktion af biotehanol til også at producere andre stoffer via fermentering.

SIDE 6 AF 9 Marinbiomasse alger, tang Der har i Danmark været enkelt forskningsprojekter omkring produktionen af makroalger Ulva lactua og Laminaria saccharina, som kilde til produktion af sukkerholdig biomasse. Endvidere har der globalt været stor interesse for at udnytte microalgers potentiale til produktion af olie til brug for biodiesel produktion. Det er dog forsat et område, hvor der er endog meget store tekniske barrierer for produktion og processering. Det må vurderes, at stor-skala produktion og anvendelse af alger til bioraffinering på et kommercielt relevant niveau ikke vil være muligt indenfor de næste 25 års tidshorisont. Der kan dog være et potentiale indenfor militære anvendelser. Gylle Grundet den store animalske produktion i Danmark er der en stor produktion af gylle, i omegnen af 27 mio tons. Gylle anvendes allerede til biogasproduktion men der er et meget betydelig potentiale for udvidelse. Med indvielsen af Mårbjerg Bioenergi og de nye regler for tilskud vil produktionen af biogas fra gylle i Danmark stige betydelig i årene fremover. Set i forhold til bioraffinering er der ikke mange andre anvendelsesmuligheder for gylle end afgasning i et biogasanlæg. Der er yderligere en række fordele ved anvendelse af gylle til biogas i forhold til reduktion af lugtgener og recirkulering af næringsstoffer. Husholdningsaffald I gennemsnit indeholder husholdningsaffald 60-70 % biologisk materiale (madaffald, papir, karton, emballage mm) som vil kunne omsættes til energi. I Danmark produceres 1,7 mio tons husholdningsaffald, hvoraf langt størstedelen afbrændes, men i projektet REnescience, som er støttet af EUDP, udnyttes den organiske fraktion til biogasproduktion. Den komplekse blanding og muligheden for tilstedeværelse af forskellige uønskede stoffer gør at denne type biomasse kun vil kunne udnyttes til energiproduktion, hvor biogas er den mest effektive i forhold til at udnytte energiindholdet. Bioraffineringsteknologier med udgangspunkt i energiproduktion Forbrænding Den mest simple form for udnyttelse af biomassen til energi er afbrænding til produktion af kraftvarme, hvilket allerede sker i stor stil i Danmark (110 PJ i 2009, hvilket udgør 75 % af alt vedvarende energiproduktion). Set alene er dette ikke bioraffinering, men som tidligere omtalt kan forbrænding af restprodukter i forbindelse med processering af biomasse være med til at udgøre et bioraffinaderikoncept og dermed sikre fuld udnyttelse af biomassen. Mange eksisterende industrier i Danmark med traditionel udnyttelse af biomassen, fx processering af kartofler til forskellige stivelsesprodukter eller CP Kelcos produktion af pectin og fødevareingredienser på basis af citrusskaller, kunne ved påbygning af en energiproduktion på baggrund af deres restprodukter (afbrædning eller biogas) blive egentlige bioraffinaderier. Forbrænding af biomasse er problematisk i forhold til recirkulering af næringsstoffer hvor både kvælstof og fosfor tabes eller immobiliseres. Biodiesel Produktion af biodiesel på baggrund af planteolier (triglycerider) er en kendt og kommerciel teknologi. Teknologien er på nuværende tidspunkt udelukkende baseret på en kemisk proces hvor planteolien reagere med methanol under tilstedeværelse af en katalysator (kaliumhydroxid) under dannelse

SIDE 7 AF 9 af fedtsyremethylestre (FSM) og glycerol. FSM kan iblandes diesel og glycerol kan oprenses og bruges i kosmetik eller kemiske processer. Der udviklingspotentialet er minimalt da det allerede er en veletableret teknologi. Bioteknologisk konvertering - Bioethanol Ved bioteknologisk konvertering forstås udnyttelse af mikroorganismer til at producere ønskede kemiske forbindelser ud fra sukkerstoffer fra stivelse, sukrose eller i fremtiden også lignocellulose. Dette udnyttes allerede i stor skala til produktion af en række vigtige kemikalier men også lægemidler og enzymer. I Danmark er eksempler på virksomheder Novo Nordisk, Novozymes, Chr. Hansen, Biogen og Danisco. Set i relation til energi bliver bioethanol på nuværende tidspunkt produceret ud fra fermentering af sukker, som stammer fra stivelse fra majs og hvede eller sukrose fra sukkerroer og sukkerrør). Dette er kendt som 1G bioethanol og er en stor industri i USA og Brasilien. Teknologien til udnyttelse og fermentering af sukker fra stivelse og sukrose er velkendt og ved at vælge andre fermenteringsorganismer fremstilles allerede i dag et utal af kemiske stoffer, polymerer og materialer. Anvendes der majs eller hvede produceres der også en stor mængde proteinfoder, som arealmæssigt i stor udstrækning kompenserer for anvendelsen af kernernes stivelse til ethanol. Produktionen af bioethanol på baggrund af lignocellulose (2G processer) er en teknologi under udvikling. Processen består først at en thermo eller thermokemisk forbehandling, hvor biomassen gøres tilgængelig for enzymer, som efterfølgende vil nedbryde cellulose til glukose og hemicellulose til en række forskellige sukre (xylose, mannose, galaktose og arabinose) dette udgør sukkerplatformen. Disse sukre kan så fermenters til ethanol med teknologi der er magen til den nuværende. Mange af sukrene fra hemicellulosen er dog ikke direkte omsættelig med traditionelle mikroorganismer, hvorfor der også sker en betydelig forskning i den forbindelse. De tekniske udfordringer ligger i forbehandlingen og den enzymatiske nedbrydning. Her har Danmark en række industrielle aktører, hvor DONG Energy/Inbicon og Biogasol er førende inden for teknologier til forbehandling og Novozymes er verdensledende inden for udvikling af enzymer. Set i forhold til bioraffinering er det nemt at koble bioethanolproduktionen op med produktion af andre fermenteringsprodukter, fx laktat, ravsyre, butanol mm. I forbindelse med brugen af lignocellulose er det normalt at restproduktet lignin afbrændes til kraftvarme produktion. Men ligninen kunne alternativt også udnyttes til fx forgasning/pyrolyse eller hydrogenering til produktion af flydende brændstoffer. Forgasning, pyrolyse og hydrogenering Forgasning og pyrolyse beskrives ofte som termisk konvertering af biomasse. Processerne forløber ved temperaturer fra 300-1.200 C, og derved sker der en delvis nedbrydning af biomassen til olier eller syntesegasser som efterfølgende kan oprenses eller kondenseres til brændsler og kemikalier. Forgasning eller pyrolyse kan med fordel anvendes til mere vanskeligt nedbrydelige typer af biomasse som f.eks. nåletræ. Forgasning af træ anvendes allerede i dag til elektricitetsproduktion. Anvendelse af halm i en forgasnings eller pyrolyse proces er vanskelig grundet halmens høje indhold af salte. I modsætning til fermenteringsteknologierne sker der i dag endnu ikke en egentlig industriel produktion af brændsler og kemikalier på baggrund at termiske konvertering. Der er endnu en række problemer med tjæredannelse m.m. som skal løses førend en rentabel produktion af brændsler og kemikalier ved hjælp af termisk konvertering vil være mulig.

SIDE 8 AF 9 En delproces i den termiske konvertering er hydrogenering. I denne proces tilsættes der hydrogen til biomassens kulstofskelet. Derved sker der en nedbrydning af de store molekyler samtidig med at energiindholdet øges. Der forskes p.t. i at kombinere f.eks 2G bioethanol med hydrogenering af det ligninprodukt fra processen der i dag blot brændes af. Ved hydrogenering af lignin kan der fremstilles diesel til tung transport eller kemikalier. Bæredygtighed For bioraffinaderier gælder som for alle andre teknologier, at såfremt de skal betragtes som værende bæredygtige skal de opfylde en række tekniske kriterier i forhold til energiforbrug, konkurrence med andre anvendelser af biomassen (fødevarer), eventuelle land use effekter, generel miljøpåvirkning, sociale aspekter og økonomi. Det skal her understreges, at der i vores nuværende produktion og økonomi, som for langt størstedelens vedkommende hviler på fossile ressourcer, ikke er nogle grønne teknologier, som kan betegnes som værende fuldt bæredygtige. Der vil i alle tilfælde kunne identificeres en eller flere negative påvirkninger eller effekter. Fuld bæredygtighed er en simpel umulighed, men det er dog vigtigt at holde sig målet for øje og acceptere at der ikke kan tilvejebringes løsninger som på en og samme tid løser alle ressource- og miljømæssige udfordringer. Aktører i Danmark Universiteter: KU-SCIENCE Laboratorie og Pilot plant til bioraffinering, opskalering, enzymteknologi, fermenteret sukkerplatform, hydrogenering af biomasse, biomasse optimering, biobaseret økonomi DTU Simulering og fermentering, fermenteret sukkerplatform, enzymteknologi, udvikling af nye mikroorganismer, forgasning og pyrolyse, procesteknologi, innovation og bæredygtighed AU logistik biomasse, forbrænding og termisk konvertering. AAU enzyme discovery, fermentering, mikrobiologi ved biogasproduktion, forbrænding og termisk konvertering NN Biosustainability Center højværdi komponenter fra planter og mikroorganismer Potentiel industri og virksomheder indenfor området: DONG Energy Energiproduktion, bioenergi, biomasse forbehandling og processerings teknologi Novozymes enzymudvikling, nye biobaserede komponenter, fermenteringsplatform Danisco enzymudvikling, fødevareingredienser Chr. Hansen enzymer, fødevareingredienser Haldor Topsøe heterogen katalyse Biogasol Udvikling af teknologier til bioraffinaderier Xergi biogas mfl. inkluderende relevante fødevare- og fodervirksomheder

SIDE 9 AF 9 Interesse organisationer Landbrug og Fødevarer Dansk Industri Energibranchen Biorefinery Alliance (http://www.biorefiningalliance.com/) Perspektivering Bioraffinering af biomasse vurderes til at have et meget stort potentiale I forhold til udviklingen af en mere miljøvenlig- og bæredygtig produktion. Der forestår dog endnu et ganske betydeligt arbejde omkring forskning og udvikling. Men de første industrielle processer er klar og vil i de kommende år blive mere og mere efterspurgte. En fuld omstilling fra en fossil til en biobaseret økonomi vil tage 50-100 år, men der vil være tale om et kontinuert forløb med stigende efterspørgsel, udvikling og implementering. I en dansk kontekst foregår der for øjeblikket et stort udredningsarbejde omkring bioraffinaderier med deltagelse af både virksomheder og universiteter. En central aktør er den nyligt stiftede Biorefining Alliance med deltagelse af DONG, Novozymes, Haldor Topsoe og Landbrug & Fødevarer. Dette signalerer et stærkt engagement fra industrien og vil kunne være et væsentligt element i forhold til grøn vækst og udvikling for Danmark som et hele. Internationalt er der også en udvikling, hvor både forskningsprogrammer og virksomheder har stigende fokus på udviklingen af en bioraffinaderi sektor. Et vigtigt element som vil kunne belyses mere indgående og detaljeret efterhånden som udredningsarbejderne ligger klar er sammenhængen mellem biologisk produktion og teknologi. Uden en bæredygtig biomasseressource vil det heller ikke være muligt at lave en bæredygtig teknologi, og da de to faktorer er indbyrdes afhængige vil en parallel forståelse og udvikling af disse være vigtig. Referencer 1. Cherubini F, Jungmeier G, Wellisch M, Willke T, Skiadas I, Van Ree R et al.: Toward a common classification approach for biorefinery systems. Biofuels Bioproducts & Biorefining-Biofpr 2009, 3: 534-546. 2. Jørgensen H, Kristensen JB, Felby C: Enzymatic conversion of lignocellulose into fermentable sugars: challenges and opportunities. Biofuels, Bioprod Bioref 2007, 1: 119-134. 3. Danmarks Statistik, Statistikbanken - /www.statistikbanken.dk 4. Energistatistik 2010, udgivet i september 2011 af Energistyrelsen 5. Skove og plantager 2010, udgives juni 2012, Skov & Landskab