Taredyrking som ny norsk næring Silje Forbord SINTEF Fiskeri og havbruk AS Oslo, 29.01.13
Dagens tekst: Kort presentasjon av SINTEF Eksisterende makroalgeproduksjon Hvorfor dyrke tare i Norge? Biomasseproduksjon Lab Sjø Kjemiske bestanddeler/biodrivstoff Integrerte multi-trofisk akvakultur (IMTA) Rapporten "Verdiskapning basert på produktive hav i 2050"
Organisasjon
SINTEF Fiskeri og havbruk- Fem avdelinger Marin ressursteknologi Fiskeriteknologi Havbruksteknologi Prosessteknologi Internasjonale prosjekter og rådgivning
Marin ressurs teknologi 24 forskere innen marin biologi, biokjemi, matematikk, oseanografi og kybernetikk 3 faggrupper: Plankton- og yngelteknologi Marine modellering Anvendt økologi
Hva er forskjellen på tang og tare? Makroalger
Produksjon av makroalger globalt From: Y Lerat, CEVA, F
Dyrket vs høstet biomasse Globalt Europa Source: Y Lerat, CEVA, F Produksjon av makroalger er 15.8 million tonn per år Høsting av makroalger er 1.1 million tonn per år
Makroalgeindustri i Norge Art Høstet biomasse (tonn våtvekt per år) Region Bruksområder Firma Stortare 130 000 180 000 Rogaland Alginat FMC Biopolymer Laminaria hyperborea Sør Trøndelag (7000 tonn) Grisetang Ascophyllum nodosum 10 000 20 000 Midt-Norge - Troms Tangmel, ekstrakter (7000 tonn) Algea Økonomisk verdi: 1,2 mrd NOK (0,16 billion ) Foto: Mentz Indergaard
Dyrkning åpner for nye muligheter og økt anvendelse SINTEF En biomasse med stort potensiale 3.generasjons bioenergi Mat Fôr Bioaktive høyverdikomponenter Gjødsel Bærekraftig økning i bruk forutsetter dyrket biomasse, spesielt når store volum kreves Seaweed Energy Solutions Bioraffineri en forutsetning for lønnsomhet
Makroalgearter i Norge av spesiell interesse for industriell dyrking hurtigvoksende store brunalger (tare) BUTARE (Alaria esculenta) Biodrivstoff Fôr Mat SUKKERTARE (Saccharina latissima) Biodrivstoff Mat
Fordeler med makroalgedyrkning langs Norskekysten Geografi Lang kystlinje Stor økonomisk sone: 90.000 km 2 480 makroalgearter 205 røde 175 brune 100 grønne
Fordeler med makroalgedyrkning langs Norskekysten Kunnskap og kompetanse Akvakultur (fisk, skjell) Off-shore industri (fisk, olje/gass) Bioteknologi (fykokolloider) Mulighet for samdyrking med lakseindustri (IMTA) Design: Mats Heide, SINTEF
Tarens livssyklus
Produksjon av kimplanter
Tarelab I 6-8 mm tau UV-behandlet vann, kontinuerlig gjennomstrømming 16:8 t lys:mørke regime God vekst, men ikke plasseffektivt (27 m tau per tank) Kan settes rett ut i sjø
Tarelab II 1-2 mm tau UV-behandlet vann, kontinuerlig gjennomstrømming Bobling 16:8 t lys:mørke regime Plasseffektiv, 720 m tau per sylinder Må surres rundt bæreliner ved utsett i sjø
Gametofyttkulturer Enkelt å oppskaler til industriell skala Korter ned kimplantefase på lab Nødvendig for avlsarbeid Pågående forsøk med ulike vekst medium, hormoner og lysintensitet
Dyrking i sjøanlegg 10 kg m -1 tau etter 4,5 mnd i sjø
Effekt av utsettstidspunkt på vekst av sukkertare i Midt-Norge Sporophyte length (cm) 160 140 120 100 80 60 40 Aug R 2 =0.99 5 m depth 20 0 Aug Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep
Effekt av utsettstidspunkt på vekst av sukkertare i Midt-Norge 160 140 Sporophyte length (cm) 120 100 80 60 40 Aug Nov R 2 =0.99 R 2 =0.97 20 0 Aug Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep
Effekt av utsettstidspunkt på vekst av sukkertare i Midt-Norge 160 140 Sporophyte length (cm) 120 100 80 60 40 Aug Nov Feb R 2 =0.99 R 2 =0.97 R 2 =1.0 20 0 Aug Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep
Effekt av dybde på vekst av sukkertare i Midt-Norge 2 m 160 140 2 m 5 m 8 m a Sporophyte length (cm) 120 100 ab b 5 m 80 8 m 60 Handå et al. submitted
Effekt av dybde på vekst av sukkertare i Midt-Norge 160 140 * S porophyte length ( cm) 120 100 80 60 40 20 * * * * * * * * * 2 m 5 m 8 m R 2 =0.99 R 2 =0.99 R 2 =0.97 0 Aug S ep Oct Nov Dec J an Feb Mar Apr May J un J ul Aug S ep Handå et al. submitted
Kjemiske bestanddeler i tare Tørrstoffinnhold varierer gjennom året (8-25 %) I tørrstoffet er det 20-60 % karbohydrat Mannitol og laminaran er lagringskarbohydrater og kan lett omdannes til etanol Alginat er strukturkarbohydrat og tyngre å fermentere Karbohydratkomponenten er den mest interessante i biomassen for biodrivstoffproduksjon Tare har relativt lavt innhold av lipid og protein Fra Horn, 2000
Karbohydrater 50 30 Carbohydrates (% of dw) 40 30 20 10 25 20 15 10 5 Dw (% of ww) Alginate (RS) Laminaran (RS) Mannitol (RS) Col 1 vs Dry weight (RS 0 Apr May Jun Jul Aug Sep 0 Mai Juni August
Ulike typer biodrivstoff Figur hentet fra Nigam & Singh, 2010
Makroalger som 3. generasjons biodrivstoff Kjemisk sammensetning egnet til konvertering til biodrivstoff (etanol, butanol) og biogass (metan): 60% karbohydrater (av tørrstoff) Høy biomasse-produktivitet (ca 2 kg K m -2 år -1 ) CO 2 -opptak: 8-10 tonn ha -1 år -1 Sammenlignbart med tempererte skogsområder Ikke nødvendig med vanning, pestisider eller kunstgjøsel (NB! Ikke noe bruk av fosfat) Ikke bruk av verdifull dyrkbar jordbruksareal Ikke bruk av mat
Bioenergi potensialet i makroalger Biomasse produksjon 100 tonn biomasse (våt vekt) ha -1 år -1 (SINTEF) 20 tonn tørrstoff ha -1 år -1 Etanol utbytte (teoretisk) 80% konvertering: 0.281 L etanol per kg tare (tørr vekt)(wargacki et al., 2012) 5,620 L etanol ha -1 år -1 Kraan, 2010. Potensiale for økning: Høyere biomasss produksjon (150-200 tonn ha -1 ) - Avl og seleksjon - Forbedre dyrkningsteknologi og strategier 90% konvertering: 2,500 km 2 gir 2 milliarder L etanol (Kraan, 2010)
Dyrkningsstrategier: Miljøforhold Lavproduktivitetsområder Høyproduktivitetsområder
Modellering 3D koblet hydrodynamisk og biologisk modellsystem Høyproduktive kystvannsområder med naturlig upwelling SINMOD Total primærproduksjon i kystvannsområder utenfor Midt-Norge
Integrert multi-trofisk akvakultur med laks (Salmo salar), sukkertare(sacharina latissima) og blåskjell (Mytilus edulis) i Midt-Norge Handa, A., Min, H., Wang, X., Broch, O.J., Reitan, K.I., Reinertsen, H., Olsen, Y. 2012: Incorporation of fish feed and growth of blue mussels (Mytilus edulis) in close proximity to salmon (Salmo salar) aquaculture: Implications for integrated multi-trophic aquaculture in Norwegian coastal waters. Aquaculture, 356-357: 328 341 Handå, A., Forbord, S., Wang., Broch, O.J.B., Dahle, S.W., Størseth, R.R., Reitan, K.I.R., Olsen, Y., Skjermo, J. Seasonal- and depth-dependent growth of cultivated kelp (Saccharina latissima) in close proximity to salmon (Salmo salar) aquaculture: Implications for macroalgae cultivation in Norwegian coastal waters. Submitted
Budsjett for næringsmassebalanse for norsk oppdrett av laks 1-5% Fôr (100% N) (100% P) Partikulær æringssalter ( 15% N) ( 44% P) Fisk (N 40%) (P 35%) Oppløste næringssalter ( 45% N) ( 21% P)
Lakseoppdrettere i Midt-Norge
Taredyrking i IMTA - potensial i Norge Grad av utnyttelse 10% av frigitt N 1 : 1 20% av frigitt N 2 : 1 Biomasse resultat Tarebiomasse : laksebiomasse Foto: Mentz Indergård, NTNU
2010 2030 2050 Mikroalger 0 tonn 10 000 tonn 500 000 tonn Makroalger 0,2 mill tonn* 4 mill tonn 20 mill tonn Makroalger 2030: kr 2 pr kg gir 8 mrd. kr Makroalger 2050: kr 2 pr kg gir 40 mrd. kr Kr 2 pr kg forutsetter at en stor andel av produksjonen blir brukt til biobrensel/bioetanol, men ikke alt (som er bedre betalt) Olafsen et al., 2012. "Verdiskapning basert på produktive hav i 2050".
Olafsen et al., 2012. "Verdiskapning basert på produktive hav i 2050".
Hvorfor er det så viktig at vi begynner med tang- og taredyrking i Norge?
Takk for oppmerksomheten silje.forbord@sintef.no Takk til Jorunn Skjermo, Aleksander Handå, Ole Jacob Broch, Ingrid Ellingsen, Kristine Steinhovden Norsk senter for tang- og tareteknologi