Biobrændsler

For at gøre Danmark grøn i fremtiden er det strengt nødvendigt at forholde sig til transportsektoren, som er ansvarlig for ca. 25 % af den nationale CO2–emission. Af disse 25 % udsendes 84 % i forbindelse med bilkørsel på benzin og diesel. I gennemsnit forbruger hver dansker ca. 2,7 liter brændstof pr. dag, hvilket giver os et nationalt årligt forbrug på 5,4 milliarder liter. Dette svarer til 11,6 millioner ton CO2. Anvendelse af stofferne i biomasse til produktion af et flydende biobrændstof er en oplagt mulighed for at reducere mængden af fossile brændstoffer i transportsektoren. Sammenlignet med andre løsninger udmærker biobrændstoffer sig ved at

  1. distributionsnettet allerede er på plads
  2. brændstoffet er kompatibelt med de allerede eksisterende forbrændingsmotorer
  3. overgangsfasen er flydende da biobrændstofferne er blandbare med de konventionelle brændstoffer

I de følgende afsnit gennemgås tre teknologityper som i en nær fremtid kan være med til at reducere mængden af fossile brændstoffer i transportsektoren: biodiesel, bioethanol og biobutanol. Ligeledes vil udgangsmaterialerne til disse produktionstyper samt deres potentiale blive gennemgået.


Biomassen

For at producere biobrændstof skal substratet (udgangsmaterialet) have et højt indhold af kulhydrater eller fedtstoffer. Biomasse som allerede nu produceres - eller vil kunne produceres - i Danmark, er fx cellulose og hemicellulose fra halm, olie fra raps, sucrose fra sukkerroer og olie fra alger. For kommercielt at kunne udnytte en given type biomasse er den nødt til at kunne give et stort udbytte. Herunder er opstillet en tabel som viser hvor stor en del af Danmarks totale dyrkningsareal der ville blive anvendt hvis vi erstatter al benzin og diesel med biobrændsel fra de respektive afgrøder:



Afgrøde Produkt Udbytte pr. hektar (ton) %-dyrkningsareal optaget ved total substitution
Sukkerroer Sucrose 9,0 38,9 %
Halm Cellulose og hemicellulose 1,6 220 %
Raps Olie 3,6 45,8 %
Alger Olie 145,2 1,14 %
Tabel 2. Oversigt over udbyttet fra forskellige afgrøder.

Tabellen er hovedsageligt produceret med 2007-09 data fra statistikbanken. Udbyttet af olie fra alger pr. hektar er valgt som det højest praktisk opnåede (valcent products inc).

Da teknologien til effektiv algedyrkning ikke er moden endnu, er det klart at biobrændsler ikke vil være en løsning i den nærmeste fremtid. Man ville for eksempel ikke kunne inddrage 38,9 % af det samlede dyrkningsareal i Danmark til beplantning af sukkerroer til bioethanolproduktion uden at påvirke bl.a. fødevareforsyningen kraftigt. Biobrændstoffer vil derfor ikke kunne erstatte de fossile brændstoffer i en nær fremtid. Det er også tvivlsomt om dette nogensinde vil ske da hydrogen/batteri-elbiler har mangefordele, specielt inden for kortdistanceture.


Biodiesel fra olie

Anvendelse af olie direkte som brændstof i biler er problematisk da oliens høje viskositet (meget tyktflydende konsistens) gør en god forstøvning af brændstoffet vanskeligt, hvorfor forbrændingen bliver ufuldstændig. En ufuldstændig forbrænding fører til opbygning af skadelige kulstofaflejringer i motoren. Dette ligger til basis for biodieselproduktionen hvor man, ved kemiske ændringer af olien, kan sænke dens viskositet og dermed gøre den velegnet som brændstof. Ændringen i viskositet opnås ved en reaktion, kaldet en transesterifikation, som går ud på adskille de tre lange fedtsyrer fra deres fælles rygrad, glycerol, og sætte dem sammen med nogle nye små alkoholer: methanol eller ethanol. Processen forløber principielt som skitseret på figur 13:


Figur 13: Omdannelse af triglycerider til biodiesel og glycerol.


I dag anvendes primært methanol som den nye alkohol da denne er billigst, men hvis man i fremtiden kan fremstille bioethanol til konkurrencedygtigte priser, vil også ethanol være en mulighed. Den generelle proces til produktion af biodiesel ved transesterifikation er skitseret på figur 14.


Figur 14: Produktion af biodiesel ved transesterifikation


Det kritiske element i denne proces er transesterifikationen og specielt katalysatoren som bruges her. I dag anvendes base som katalysator i kommerciel produktion af biodiesel (se følgende figur 15).


Figur 15: Procesdiagram for industriel biodiesel produktion: Triglyceridet behandles med base og alkohol, hvorved der sker en transesterifikation. Ved henstand opnås en fase adskildelse, hvoraf den øvre fase indeholder biodiesel, mens den nedre fase indeholder glycerolen. Begge faser oprenses således at produkterne forekommer tilstrækkelig rene.


Anvendelse af en base som katalysator medfører dog komplikationer da separation af katalysator og biodiesel er nødvendig for at opnå den nødvendige renhed af produktet. Ligeledes er der en risiko for sæbedannelse (salte af fedtsyrerne) og vandkontaminering af produktet ved basisk katalyse.


Opgave 3

Opskriv reaktionen for uønskede reaktion, som kan forekomme ved biodieselproduktion, hvor en basekatalysator anvendes.



I fremtiden vil bioteknologien måske kunne løse dette problem idet enzymer som bekendt er meget specifikke hvorfor sidereaktioner kan undgås. Bioteknologien tilbyder desuden en mulighed for helt at undgå oprensningsprocessen af katalysator fra ureageret alkohol idet enzymerne kan immobiliseres (sættes fast på et søjlemateriale). Der er endvidere mulighed for at lave whole cell immobilisation hvor hele celler immobiliseres; en teknologi som klart reducerer omkostningerne ved immobilisering som følge af de langt færre procestrin (se figur 16).


Figur 16: Produktion af katalysator til biodiesel produktion



Opgave 4

Hvilke problemer kan det medfører i en produktionsmæssig sammenhæng, at anvende whole cell immobilisering fremfor enzym immobilisering?




Bioethanol fra stivelse

Bioethanol produceres i dag i enorme mængder på verdensplan: omkring 25 milliarder liter pr. år. Denne årlige produktion er nok til, ved en total erstatning af benzin og diesel, at dække Danmarks brændstofbehov i ca. 8,6 år. Produktionen foregår hovedsageligt med majsstivelse som substrat, dog bruger man sucrose (fra sukkerrør) til produktion af bioethanol i Brasilien. Omkring 86 % af den totale produktion stammer fra dry-grind-processen. Dry-grind-processen foregår ved at hele majs eller sukkerrør (eller et helt tredje substrat) kværnes til et groft mel der herefter kan processeres. Processen er meget simpel og producerer kun tre produkter i forholdene 1:1:1; ethanol, CO2 og restproduktet Distillers Dried Grains with Solubles (DDGS) der efterfølgende kan bruges som husdyrfoder.
Denne proces er meget illustrativ for bioteknologisk udnyttelse af biomasse hvorfor overvejelserne for at opstille en sådan proces er vigtige at forstå. Ved enhver anvendelse af biomasse til produktion af fermenterbare sukre må man have kendskab til følgende:

  • Hvad vil du fremstille?
  • Hvordan er udgangsmaterialet opbygget?
  • Hvordan gøres udgangsmaterialet tilgængeligt for nedbrydning til fermenterbare sukre?
  • Hvordan nedbrydes substratet?
  • Hvordan omdannes sukkerplatformen til det ønskede produkt?

Disse punkter gennemgås, en for en, for at finde frem til en plan for biomasseproduktionen.


Hvad vil du fremstille?

Ved dry-grind-processen ønskes et så højt udbytte af bioethanol som overhovedet muligt. Desuden vil man også gerne fremstille DDGS af nogenlunde kvalitet så det kan bruges til foder.


Hvordan er udgangsmaterialet opbygget?


Majskornene indeholder 75 % stivelse, 8,9 % protein, 4 % olie, 1,5 % aske, 1,7 % sukre og 8,9 % fibre. En total komposition er dog ikke tilstrækkelig til at designe en proces til at hydrolysere stivelsen da man bliver nødt til vide hvilke redskaber vi skal bruge for at frigøre de fermenterbare sukre: Er den ønskede komponent (her stivelse) fx pakket ind i fibre, bliver man nødt til at fjerne disse før man tilsætter enzymerne som kan nedbryde stivelsen. For majs har det vist sig at majskernen er pakket ind i klid, der består af 85 % fibre som udgøres af cellulose, lignin og arabinoxylan.
Stivelse findes i et bestemt plantecelleorganel; nemlig amyloplasten som fungerer som energilager af tætpakket stivelse (som et kuriosum kan det nævnes at en specialiseret form for amyloplast, statolith, er ansvarlig for planters opfattelse af tyngdekraft).


Hvordan gøres udgangsmaterialet tilgængeligt for nedbrydning til fermenterbare sukre?

Stivelsen skal gøres tilgængelig for en enzymatisk nedbrydning til glucose. Det er klart at en forudgående forbehandling er nødvendig da stivelse er indpakket i fiberholdigt klid. Derfor anvendes en hammermølle som slår kornene i stykker.
Stivelsens tætpakkede struktur i amyloplasten må man ligeledes forholde sig til da reaktionshastigheden for den enzymatiske nedbrydning af stivelsen er proportional med mængden af tilgængeligt substrat. Da det kun er substrater på overfladen af ”pakken” der er tilgængelig for enzymerne, vil reaktionen foregå meget langsomt på naturlig vis. Derfor anvendes en proces kaldet jet-kogning som opvarmer en blanding af vand og knust substrat til omkring 105 grader i ca. 20 minutter hvorved stivelsen bliver frit tilgængelig.


Hvordan nedbrydes substratet?

Substratet, stivelse, er nu frit tilgængeligt til en enzymatisk nedbrydning, men hvilke enzymer skal man anvende? Fra introduktionsartiklen husker vi at stivelse består af en lineær polymer af 1,4- bundne a-D-glucopyranose-enheder. Denne polymer er ofte forgrenet via a-1,6-glycosidbindinger. For at spalte den lineære polymer anvendes to enzymer:

  • a-amylase med aktiviteten: Endohydrolyse af a-1,4-glycosidbindinger i polysaccharider som indeholder tre eller flere 1,4-bundne a-D-glucopyranose enheder.
  • Glucoamylase med aktiviteten: Hydrolyse af terminale (ude i enden) 1,4-bundne a-D-glucopyranose enheder fra den ikke-reducerende endeaf stivelseskæderne under frigivelse af β-D-glucose.

Ønsker man en fuldstændig hydrolyse af stivelsen skal man endvidere bruge enzymer som kan spalte a-1,6-glycosidbindingerne og dermed fjerne forgreningerne på stivelsen. Imidlertid undlades enzymer med denne aktivitet (egenskab) for at gøre processen billigere. Hermed forekommer et tab da ca. 4-6 % af glucosemolekylerne i stivelse er forgreningspunkter. Det egentlige tab er højere da forgreningspunkterne gør det umuligt for a-amylasen og glucoamylasen at spalte tæt på.
Novozymes har flere produkter på markedet der forbedrer produktionen for 1. generations bioethanol, bl.a. Spirizyme® og Liquozyme®.
Spirizyme®er en glucoamylase som er nævnt ovenfor. Denne nedbryder altså stivelsen til glucosemolekyler. Liquozyme® er et enzym der nedsætter viskositeten af fermenteringsvæsken – det bliver derved lettere at fordele substrat, co-faktorer, ilt og varme til hele tanken. Hvis fermenteringsvæsken er meget viskøs, kan omrøreren ikke fungere optimalt – ligesom det er lettere at piske flødeskum end bolledej. Det Liquozyme® gør, er at den nedbryder stivelse til maltodextrin, som er små molekyler der ikke forstyrrer omrøringen i tanken.
Derudover producerer Novozymes også enzymer der kan bruges til produktion af 2. generations bioethanol: Novozym 188 og Celluclast 1,5 L FG, som anvendes i den øvelsesvejledning der er knyttet til dette materiale. Novozym 188 er en β-glucosidase der kløver β-1,4 bindinger i cellobiose og andre oligosaccharider, hvorved man får glucose. Celluclast 1,5 L FG er et cellulasekompleks, hvilket betyder at flere forskellige enzymer katalyserer nedbrydningen af cellulose til glucose og cellobiose samt længere oligosaccharider.


Hvordan omdannes sukkerplatformen til det ønskede produkt?

Omdannelse af glucose til ethanol foretages med en batch fermentering med gær. Fermenteringen foretages ved 32 grader og tager mellem 48 og 72 timer. Under fermenteringen er det nødvendigt at køle blandingen for at holde temperaturen konstant da fermenteringen udvikler meget energi. Efter endt fermentering indeholder blandingen mellem 9 og 16 % ethanol. Ethanolen oprenses efterfølgende med en destillation. Ved en destillation udnyttes det at ethanol har et kogepunkt som er ca. 22 grader lavere end kogepunktet for vand. Dette tillader at man ved opvarmning til en vis grænse (95,6 % ethanol) kan adskille ethanol og vand. Da ethanolen skal anvendes i en forbrændingsmotor, er det endvidere nødvendigt at fjerne den resterende mængde vand. Hertil anvendes en molekylær si der har porer som præcis er store nok til at absorbere vand, hvorved oprensning til nær 100 % er muligt. Den resterende masse fra bioethanolproduktionen oprenses ved at fjerne vandet. Dette gøres ved centrifugering, fordampning og tørring. Det resulterende produkt indeholder nu ikke-nedbrudte kulhydrater, protein, salte og fedtstoffer og kan således anvendes som fx dyrefoder.


Procesdesign

Baseret på svarene til de ovenstående spørgsmål kan en proces bestående af fem overordnede trin sammensættes (se figur 17):


Figur 17: (1) Fysisk forbehandling (maling) af kornet med en hammermølle (trin ikke vist på figuren), hvorpå produktet opslemmes i vand (slurry tank). (2) Jetkogning efterfulgt af enzymatisk hydrolyse af stivelsen. (3) Fermentering. (4) Destillation. (5) Tørring.


(1) Fysisk forbehandling (maling) af kornet med en hammermølle (trin ikke vist på figuren), hvorpå produktet opslemmes i vand (slurry tank).
(2) Jetkogning efterfulgt af enzymatisk hydrolyse af stivelsen.
(3) Fermentering.
(4) Destillation.
(5) Tørring.


Biobutanol

Butanol er en kortkædet alkohol der anvendes i utallige industrielle sammenhænge. Da butanol kan produceres ved fermentering af organisk materiale, er den såkaldte biobutanol en oplagt mulighed i jagten på vedvarende energikilder. Det har dog ikke altid forholdt sig sådan. Oprindeligt var butanol blot et biprodukt ved industriel acetoneproduktion uden nogen synderlig interesse. Efter udbruddet af Første Verdenskrig opstod et akut behov i Storbritannien efter acetone der skulle benyttes til at fremstille ammunition til krigen (acetone anvendes som opløsningsmiddel ved produktion af cordite – også kaldet ”smokeless gunpowder”), og en række initiativer blev sat i gang. Den fremherskende løsning på acetoneproduktion blev en "mixed-culture" fermenteringsproces der hovedsageligt bestod af den mikroorganisme der senere blev kendt som Clostridium acetobutylicum. Denne mikroorganisme producerede ikke kun acetone, men også butanol og ethanol under fermenteringen, hvilket affødte tilnavnet ABE (Acetone, Butanol, Ethanol) fermentering.

Butanol anvendes i dag både som industrielt opløsningsmiddel og i en lang række andre produkter såsom makeup, tekstiler, læder, plastik og som syntetisk smagsstof. Derudover er det muligt at anvende butanol både som råmateriale i den kemiske industri og som brændstof i forbrændingsmotorer. Især anvendelsen af butanol som brændstof vil kunne bidrage positivt til reduktion af CO2-udledning fra transportsektoren.

Ethanol har fået megen omtale som fremtidens brændstof - ikke mindst fordi man allerede har betydelig produktion flere steder i verden. I mange lande er det allerede muligt at tanke benzin iblandet varierende mængder ethanol på sin bil. Sammenligner man egenskaberne for butanol og ethanol er der dog en række faktorer der taler for at det bliver butanol, og ikke ethanol, der bliver fremtidens brændstof. Ser man på energiindholdet af en liter butanol, så ligger den meget tættere på benzin end energiindholdet af ethanol. Herved behøver man ikke tanke nær så meget butanol som ethanol for at køre en given distance. Ligeledes sparer man transportudgifter da man skal transportere mindre mængder brændstof rundt i landet til tankstationer og lignende. En oversigt over energiindholdet i nogle typiske brændstoffer kan ses i tabel 3.


Energiindhold af en række brændstoffer

Brændstof Energiindhold [MJ/L]
Benzin 32
Methanol 16
Ethanol 19,6
Butanol 29,2
Propanol 30,75
Tabel 3 - Oversigt over energiindhold af forskellige brændstoffer


Ud over at indeholde mere energi pr. liter, så er butanol også mindre blandbart med vand end ethanol. Da man har problemer med vand i længere tids opbevaret ethanol, giver dette endvidere den fordel at man kan oplagre butanol uden at bekymre sig for kvaliteten. Ligeledes kan man anvende den eksisterende infrastruktur fra benzin til at opmagasinere og fordele butanol. Derudover er butanol blandbart med eksisterende benzin i alle forhold. Dette medfører at det er muligt at tilsætte ligeså store mængder butanol til benzin som man ønsker, uden det er nødvendigt at modificere forbrændingsmotorerne i eksisterende biler. Man kan faktisk allerede i dag køre på op til 100 % ren butanol i alle biler. Ethanol derimod kan med nuværende teknologi kun iblandes op til 85 % (E85). Sidst, men ikke mindst, så har butanol har også et lavere damptryk end ethanol, hvilket gør det mere sikkert at håndtere end ethanol. Der er altså en række grunde til at biobutanol, frem for bioethanol, bliver fremtidens brændstof.

Ligesom med bioethanol kan mikroorganismerne kun fermentere fordøjelige sukre. Da man på enzymatisk vis kan omdanne ufordøjelige sukre til fordøjelige sukre (se afsnittet om Novozymes’ enzymer), eksisterer der på samme vis en 2. generationsteknologi for biobutanolproduktion.


Biogas

Methan – eller naturgas – har i mange år været brugt som energikilde. Gassen blev først opdaget af den italienske fysiker Alessandro Volta som opsamlede gas fra marskland og viste at det kunne forbrændes. Naturgas ligger lagret i store reservoirer ligesom olie, og ligesom olie er naturgas et fossilt brændstof. I dag kan vi ved en proces der kaldes bioforgasning, fremstille denne gas uden at frigive mere CO2 til atmosfæren.
Bioforgasning er processen hvorved man fremstiller energiholdig methangas ved anaerob mikrobiel omsætning af organisk materiale. Da den producerede energi stammer fra organisk materiale, siges denne proces at være CO2-neutral. Dvs. at den mængde CO2 der frigives, i løbet af væksten er blevet optaget af det organiske materiale.
Det organiske materiale der oftest bruges til bioforgasning, er husdyrgødning. Ved at bruge husdyrgødning får man foruden energirig gas også gødning til brug på markerne. Når gødningen er blevet gasificeret, får man en gødning der er lugtfri, og som samtidig har en kendt komposition af næringsstoffer. Dette betyder at landmanden kan gøde mere effektivt: højere gødningsværdi for afgrøderne samt mindre udvaskning af nitrat til økosystemet.
Bioforgasning har en positiv energibalance. Det vil sige at processen frigiver mere energi, end den kræver for at kunne løbe rundt.


En biologisk basis til produktion af biogas

Anaerob nedbrydning af det organiske materiale foregår som vist på figuren. Nedbrydningen sker ved hjælp af tre forskellige hovedgrupper af bakterier: I) fermentative bakterier, II) hydrogenproducerende acetogene bakterier og III) methanproducerende bakterier. De fermentative bakterier hydrolyserer polymererne i det organiske materiale til oligo- og monomerer ved ekstracellulær enzymatisk kløvning af bindingerne. Derved kan materialet optages af bakterierne og fermenteres under dannelse af alkoholer, H2, CO2 og kortkædede fedtsyrer (fx acetat). Se figur 18 for oversigt


Figur 18: Omdannelse af organisk materiale til biogas og CO2


Alkoholer og fedtsyrer der er længere end acetat, oxideres af hydrogenproducerende acetogene bakterier (II). Ved denne proces dannes H2, CO2, acetat (CH3COO-) og formiat (HCOO-). Disse produkter omdannes videre til methan (CH4) af de methanproducerende bakterier (III).


Hydrolyse og fermentering

Hydrolyse (kløvning) af polymere forbindelser er det første trin i anaerob nedbrydning af det organiske materiale. Dette gøres af fermentative bakterier der secernerer forskellige grupper af enzymer. Disse enzymer er:

  1. Proteaser der katalyserer nedbrydning af proteiner til aminosyrer (kløver peptidbindinger).
  2. Cellulaser der katalyserer nedbrydning af cellulose til glucose (kløver β-1,4-glycosidbindinger mellem glucosemolekyler).
  3. Xylanaser der katalyserer nedbrydning af xylan til fructose (kløver β-1,4-glycosidbindinger mellem fructosemolekyler) .
  4. Lipaser der nedbryder fedtstoffer (triglycerider) til glycerol og fedtsyrer (primær alkohol og carboxylsyre).


Opgave 5

Prøv at finde EC-numrene for de fire enzymklasser der bruges til biogasproduktion. Det er ikke sikkert at enzymerne hedder præcis dette. For at finde den rigtige skal du se på enzymets aktivitet (hvad den gør). Se evt. afsnittet om biomassens opbygning.
  1. Protease
  2. Cellulase
  3. Xylanase
  4. Lipase (Hint: den nedbryder estere til carboxylsyrer og alkohol)



Den enzymatiske hydrolyse foregår uden for cellen da cellen ikke kan optage de store polymerer. Når polymererne er hydrolyseret til mindre mono- og oligomerer, kan de optages af de fermentative bakterier. Ved anaerob fermentering omdannes størstedelen af materialet til H2, CO2, formiat og acetat, som betegnes som methanogene substrater. Resten omdannes til alkoholer og fedtsyrer.


Methanproduktion

De methanproducerende bakterier er ikke som sådan bakterier, men tilhører det domæne der kaldes Archaea. Organismer der tilhører Archaea, kaldes også arkebakterier. Arkebakterierne minder strukturelt meget om bakterier, men på trods af det er de to grupper meget forskellige. Arkebakterierne er ofte extremophile, hvilket betyder at de kan leve under forhold hvor andre organismer dør, fx ved ekstreme temperaturer, ekstrem pH eller ekstrem saltkoncentration. De methanogene arkebakterier udmærker sig ved at kunne overleve ved høje koncentrationer af methan. Faktisk er al den naturgas vi pumper op fra vores reservoirer, dannet af methanogene arkebakterier. De vigtigste substrater for methanproduktion er acetat, CO2 og H2 som alle methanogene arkebakterier kan omsætte. De fleste kan dog også omsætte formiat, hvorfor denne også anses som et vigtigt substrat. Nedenfor ses afstemte reaktioner for methanproduktionen:

Acetat: CH3CO2- + H+ → CH4 + CO2 (1)
Formiat: 4HCO2- + 4H → CH4 + 3CO2 + 2H2O (2)
Kuldioxid og hydrogen: CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O (3)


Som det ses af reaktionsligningerne er reaktionerne ofte koblede idet kuldioxid er produkt ved nedbrydning af acetat og formiat (1, 2), men også et substrat ved omdannelse til methan (3).


Procesparametre

Ud over de omtalte substrater vil de anvendte mikroorganismer have nogle krav der skal være opfyldt for at processen kan forløbe som beskrevet. Disse krav omfatter bl.a. makro- og mikronæringsstoffer (vitaminer, mineraler m.m), temperatur, pH og nitrogenkilden (oftest ammonium, NH4+). Derudover er der nogle substrater der virker inhiberende, og derfor er det ofte nødvendigt at blande gødning fra forskellige dyr for at få et substrat der kan omdannes til methan. Især fedtstoffer har en stor påvirkning på biogasproduktionen. I et normalt biogasanlæg vil fedtstofferne inhibere gasproduktionen da bakterierne akkumulerer de langkædede fedtsyrer fra hydrolysen af fedtstofferne. På den anden side kan fedtstofferne være en fordel hvis biogasanlægget er specielt optimeret til at nedbryde fedt. Nogle bakterier er gode til at nedbryde langkædede fedtsyrer, og hvis der er tilstrækkeligt mange af disse i anlægget, vil fedtstofferne, som har et højt energiindhold, give et stort udbytte af methan. Også proteinindholdet er vigtigt for methanproduktionen da nedbrydningsproduktet ammonium (NH4+) kan virke inhiberende på den anaerobe fermentering. Igen kan man designe biogasanlæg der er optimeret til høje proteinkoncentrationer, men det er stadig nødvendigt at have kontrol over hvilke substrater der kommer ind i anlægget.


Biogaspotentiale

Biogaspotentialet beskriver et givet substrats evne, potentiale, til at danne biogas. Tabellen nedenfor viser biogaspotentialet for forskellige substrater:

Substrat Biogaspotentiale
(m3 methan/ton substrat)
Fiskeolie 350-600
Limvand 70-100
Marmeladeaffald 300
Affald fra spiritusproduktion 240
Organisk husholdningsaffald 150-240
Tabel 4 - Oversigt over biogaspotentialer fra forskellige substrater


Biogas som energikilde

Naturgas er i dag en vigtig energikilde, især bruges den til el-, varme- og kraftvarmeproduktion. I Danmark anvendes naturgas primært til madlavning og opvarmning af boliger. I udlandet bruges naturgas også i transportsektoren, men denne trend har endnu ikke slået rødder i Danmark.
Da biogas og naturgas groft set er det samme produkt (naturgas indeholder en lille mængde andre alkaner end methan), er der altså allerede etableret et marked, samt infrastuktur, for implementering af biogas i den industrialiserede del af verden. Fordelene ved et skift fra naturgas til biogas gentages her:

  • Bioforgasning er CO2-neutral, i modsætning til naturgas, der er et fossilt brændstof.
  • Restproduktet fra bioforgasning kan anvendes til gødning på markerne.
  • Landmanden kan gøde mere effektivt med gødning der er afgasset og har en kendt komposition.

Ud over at kunne udskifte naturgassen på et allerede etableret marked har biogassen endnu et potentiale: Da processen er så simpel som den er, og substratet bogstaveligt talt ligger og flyder på gaden, kan bioforgasning finde sted stort set over alt. Det vil sige at man kan etablere små biogasanlæg til husholdningsbrug, og dette er især anvendeligt i den tredje verden. Et lille biogasanlæg i hver landsby vil kunne producere gas til madlavning og kogning af beskidt vand. Derudover er anlægget billigt og nemt i drift – så landsbyens beboere vil selv kunne fylde gødning på og opretholde produktionen.
Et sådan anlæg vil altså, ideelt set, bidrage til både beskæftigelse og bedre sundhed i den tredje verden.

Læs mere:



Page updated by   18.11.2009