Department of Biotechnology Lund UniversityThe biogas group:
Prof. Bo Mattiasson
Dr Lovisa Björnsson
Kjell Christensson
Prof. Linda Blackall
4 postdocs
7 PhD-students
2 master students
Department of Biotechnology Lund University
The biogas group:
Prof. Bo Mattiasson
Dr Lovisa Björnsson
Kjell Christensson
Prof. Linda Blackall
4 postdocs
7 PhD-students
2 master students
Kyoto protocol: Greenhouse gasses down with 5% by 2010
EU-directive: 6% of petroleum based vehicle fuels replaced by renewable fuels by 2010
Biogasproduktion Sverige 2001:
Produktionstyp Antal Energiproduktion (TWh/år)
Avloppsreningsverk 134 0,81
Deponier/rötceller 56 0,43
Industriella avlopp 8 0,09
Samrötningsanläggningar 10 0,03
Lantbruk 6 0,01
Pilotanläggningar 5 0,01
Totalt 219 1,38
(1 W = 1 J/s 1.4 TWh = 5 PJ)
Household waste
134 digesters
Average load 1.4 kg VS/m3,d
Increase to 2.5 kg VS/m3,d 4.2 milj. tons household waste (2002)
-31% recycled
-40% incinerated
-20% landfilled
-9% biological treatment
Improved efficiency in existing digesters
Sensor development and implementation
Monitoring and control strategies Residue – not suitable as fertiliser
Gas –
electricity and heat
heat and CO2
natural gas grid
vehicle fuel
Göteborg (6) Trollhättan Lilla Edet Lerum Partille Mölndal Halmstad Falkenberg Gnosjö Gislaved Helsingborg (2) Malmö (2) +2 Lund Eslöv Kristianstad +1 Kalmar Skövde Laholm Linköping (4) Stockholm (4) + 1 Jönköping Gastankställen i Sverige klara under 2004 Västerås Eskilstuna Katrineholm Uppsala Norrköping (1) Rött = stationer som byggs under 2004 Kungälv* *) ej beslutad Mjölby Nyköping Arlanda Stenungsund*
Intensified biological degradation of municipal waste
No landfilling of biologically degradable waste after 2005
Tax of 250 kr/ton from 2000
Målsättning:
Korta behandlingstiderna, nå något som utan tvekan kan kallas aktiv biologisk behandling – inte deponi.
Fördelar:
Ekonomiskt rimlig, endast metanproduktionen är reaktorbaserad.
De känsliga metanbildande organismerna är skyddade från de höga fettsyrahalter och låga pH som kan bildas i biocellen
Metanhalten från metansteget i en tvåstegsprocess är högre, runt 70%, jämfört med 50% från en vanlig biocell.
Den huvudsakliga metanbildningen sker i det välkontrollerade andrasteget, biofiltret, vilket gör att metanläckaget som normalt uppstår i deponier/bioceller bör minska.
Hydrolyssteget kan optimeras separat Nyckel är förbättrad hydrolys av cellulosa.
Syrefri nedbrytning av organiskt material ORGANISKT MATERIAL LÖSLIGA ORGANISKA MONOMERER EXTRACELLULÄR HYDROLYS KORTA FETTSYROR ÄTTIKSYRA VÄTGAS KOLDIOXID SYRABILDNING ÄTTIKSYRABILDNING METANBILDNING METAN KOLDIOXID METANBILDNING Enzymatisk nedbrytning Mikrobiell nedbrytning BIOGAS
Generaliserad bild av mikrobiell anerob nedbrytning.
Första steget, extracellulär hydrolys, hastighetsbestämmande. Sker utanför cellerna – för stora molekyler för cellupptag. Komplicerad process som ofta är hastighetsbegränsande vid nedbrytning av växtmaterial. Utsöndrande av enzymer kan dock stimuleras på olka sätt, mo som utsödnrar önskade enzymer kan också tillsättas. (bioaugmentering).
3. De olika organismgrupperna som sköter nedbrytningen kan studeras något vi kallar mikrobiell populationsanalys.
Microbiology PLFA
Phospholipid fatty acids
FISH
Fluoresence in situ hybridsation
Isolation /characterisation
Cell
membrane DNA 16S gene Fluorescence in situ hybridisation (FISH) using DNA probes 16S rRNA * * * * * * * * * * * * * * * * * T A GC TG G C A G T A U C G A C C G U C A G U Probe
(≈ 20 bases) C A U fluorescein
Försöksstation Anneberg SLU Alnarp Köpenhamn DTU Lunds Universitet
Crop residues from a 100 ha farm
Betblast 25 ha 800 ton 600 ton
Vall 25 ha 400 ton 135 ton
Vetehalm 50 ha 200 ton 40 ton
Inventory has been made of the crpo residues in the area.
identified the average crop residues from a 100 ha crop farm
Dry digestion
10% in SB
90% in straw
If we don’t want to add water we have to work with dry digestion.
Decided 4 different reactor technologies to work with, at least initially...
Crop residues from a 100 ha farm
Betblast 25 ha 5.4 ton 300 MWh
Vall 25 ha 1.1 ton 80 MWh
Vetehalm 50 ha 0.1 ton 50 MWh Nitrogen Energy
6.6 ton 430 MWh
Inventory has been made of the crpo residues in the area.
identified the average crop residues from a 100 ha crop farm
Dry digestion
10% in SB
90% in straw
If we don’t want to add water we have to work with dry digestion.
Decided 4 different reactor technologies to work with, at least initially...
BIOGAS PRODUCTION
-AN IMPORTANT TOOL IN ENVIRONMENTAL
PROTECTION
Målsättning: minska utsläppen av växthusgaser med 60% till 2050
Kyotoprotokollet: 5% till 2010
Metanproduktion från odlingsrester får
dubbel effekt:
Ersätt 11 TWh fossila bränslen:
3,2 Mton CO2 (6%)
Förhindra läckage av metan:
1,3-3,7 Mton (2-8%)
Comments