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 TWh 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 Industrial waste MSW Biogas production today Sewage sludge Potential Manure Crop residues totalt
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 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
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
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
Intensified biological degradation of municipal waste No landfilling of biologically degradable waste after 2005 Tax of 250 kr/ton from 2000
Till återvinning Till förbränning KombiReaktorTeknik 82 000 ton Fastighetsnära källsortering Producentansv. material 22 000 ton 38 000 ton Hushållsavfall Grovfraktion 19 000 ton Sönderdelning och siktning 10 000 ton Kompost Till rötningsreaktor 40 000 ton Org. fraktion Våt fraktion 11 000 ton Press Sortering på platta 22 000 ton Torr fraktion 11 000 ton Sluten Biogas kompostering 2 000 ton 30 000 ton 8 000 ton 2 000 ton KRT, rötningssteg 5 000 ton Sönderdelning och siktning Finfraktion 19 000 ton KRT, komposteringssteg Industriavfall Finfraktion Grovfraktion 25 000 ton 22 000 ton 5 000 ton 4 500 ton Siktning Finkompost Rejekt Rejekt 500 ton 6 000 ton Siktning Material 4 000 ton Till återvinning Deponering Till förbränning Deponering Till återvinning
UTTAG AV GAS 4 m LAKVATTENUPPSAMLING 30 m
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
Microbiology PLFA Phospholipid fatty acids FISH Fluoresence in situ hybridsation Isolation /characterisation
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
Köpenhamn DTU Försöksstation Anneberg Lunds Universitet SLU Alnarp
TWh 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 Industrial waste MSW Biogas production today Sewage sludge Potential Manure Crop residues totalt
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
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
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 CO 2 (6%) Förhindra läckage av metan: 1,3-3,7 Mton (2-8%)
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
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