Department of Biotechnology. Lund University

Transkript

1 Lund University The biogas group: Prof. Bo Mattiasson Dr Lovisa Björnsson Kjell Christensson Prof. Linda Blackall 4 postdocs 7 PhD-students 2 master students

2

3 Kyoto protocol: Greenhouse gasses down with 5% by 2010 EU-directive: 6% of petroleum based vehicle fuels replaced by renewable fuels by 2010 TWh Industrial waste MSW Biogas production today Sewage sludge Potential Manure Crop residues totalt

4 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)

5 Household waste 4.2 milj. tons household waste (2002) -31% recycled -40% incinerated -20% landfilled -9% biological treatment 134 digesters Average load 1.4 kg VS/m 3,d Increase to 2.5 kg VS/m 3,d

6 Improved efficiency in existing digesters Sensor development and implementation Monitoring and control strategies Residue not suitable as fertiliser Gas electricity and heat heat and CO 2 natural gas grid vehicle fuel

7

8 Gastankställen i Sverige klara under 2004 Skövde Trollhättan Lilla Edet Lerum Stenungsund Kungälv Partille Göteborg (6) Mölndal Gislaved Falkenberg Halmstad Laholm Helsingborg (2) Lund Malmö (2) +2 Rött = stationer som byggs under 2004 ) ej beslutad Uppsala Västerås Arlanda Stockholm (4) + 1 Eskilstuna Katrineholm Nyköping Norrköping (1) Linköping (4) Mjölby Jönköping Gnosjö Kalmar Kristianstad +1 Eslöv

9 Intensified biological degradation of municipal waste No landfilling of biologically degradable waste after 2005 Tax of 250 kr/ton from 2000

10 Till återvinning Till förbränning KombiReaktorTeknik ton Fastighetsnära källsortering Producentansv. material ton ton Hushållsavfall Grovfraktion ton Sönderdelning och siktning ton Kompost Till rötningsreaktor ton Org. fraktion Våt fraktion ton Press Sortering på platta ton Torr fraktion ton Sluten Biogas kompostering ton ton ton ton KRT, rötningssteg ton Sönderdelning och siktning Finfraktion ton KRT, komposteringssteg Industriavfall Finfraktion Grovfraktion ton ton ton ton Siktning Finkompost Rejekt Rejekt 500 ton ton Siktning Material ton Till återvinning Deponering Till förbränning Deponering Till återvinning

11 UTTAG AV GAS 4 m LAKVATTENUPPSAMLING 30 m

12 Syrefri nedbrytning av organiskt material Enzymatisk nedbrytning ORGANISKT MATERIAL EXTRACELLULÄR HYDROLYS Mikrobiell nedbrytning LÖSLIGA ORGANISKA MONOMERER SYRABILDNING KORTA FETTSYROR ÄTTIKSYRABILDNING ÄTTIKSYRA VÄTGAS KOLDIOXID METANBILDNING METANBILDNING METAN KOLDIOXID BIOGAS

13 Microbiology PLFA Phospholipid fatty acids FISH Fluoresence in situ hybridsation Isolation /characterisation

14 Fluorescence in situ hybridisation (FISH) using DNA probes DNA Probe ( 20 bases) 16S rrna fluorescein TAGCTG GCAG T C GUAUCGACC GUC AUA 16S gene Cell membrane

15 Köpenhamn DTU Försöksstation Anneberg Lunds Universitet SLU Alnarp

16 TWh Industrial waste MSW Biogas production today Sewage sludge Potential Manure Crop residues totalt

17 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

18 Crop residues from a 100 ha farm Nitrogen Energy Betblast 25 ha 5.4 ton 300 MWh Vall 25 ha 1.1 ton 80 MWh Vetehalm 50 ha 0.1 ton 50 MWh 6.6 ton 430 MWh

19 BIOGAS PRODUCTION -AN IMPORTANT TOOL IN ENVIRONMENTAL PROTECTION

20 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 CO 2 (6%) Förhindra läckage av metan: 1,3-3,7 Mton (2-8%)

21 What is lacking to make biogas an attractive alternative? Research Simple, cost efficient digesters Economy The biogas producer should get paid for the environmental benifits Education A strategy for education of future entrepreneurs

22 ANTHONY MSHANDETE - Anaerobic digestion of agroindustrial waste and technology transfer to developing countries. JIM ANDREASSON - collaborative project with NSR on intensified hydrolysis of municipal waste. DORES CIRNE - lipid degradation, lipase producing isolates, microbial dynamics in hydrolysis/methanogenesis MATTIAS SVENSSON - single stage digestion of dry crop residues IRENE BOHN FISH quantification and low temperature digestion WILSON PARAWIRA high rate digestion of agroindustrial residues ANNI LEHTOMÄKI anaerobic digestion of energy crops SANKAR MARICHAMY isolation and characterisation of cultures for hydrolysis, solvent production and enzyme production. JING LIU - instrumentation and control, development of sensors and improved control algorithms MARIKA MURTO FISH, surfactants and UASB, biogas upgrading LOVISA BJÖRNSSON microbiology, hydrogen sensor technology