GOD OG DÅRLIG BIOENERGI - MED FOKUS PÅ BIOMASSE Gustav Vaaje-Kolstad Proteomikk and Protein Engineering gruppa (PEP) Institutt for Kjemi, Bioteknologi og Matvitenskap
HVA VIL FREMTIDEN BRINGE? Kilde: Chang et al, Biotechnology and Bioprocess Engineering 2010, 15: 1-10 2 UNIVERSITETET FOR MILJØ- OG BIOVITENSKAP
FORNYBARE ALTERNATIVER TIL FOSSIL OLJE OG GASS Enkleste form: forbrenning (ved, pellets, halm, søppel ) gir varme og/eller strøm. Per i dag eksister seks plattformer : Syngass Syntetisk bioolje Biogass Karbonrike kjeder Flyktige fettsyrer Sukker/lignin Råvare: Fornybar biomasse. Termokjemisk produksjon Biokjemisk produksjon 3
TERMOKJEMISK KONVERTERING Syngass: Termisk behandling (1400-1500⁰C) av biomassen med en veldefinert mengde oksygen. Gir hovdesaklig CO og H 2. Nedstrøms teknologi (for eksempel Fischer Tropsch) benyttes til å lage energiprodukter (syntetisk petrolium). Bioolje: Termisk (400-600⁰C) behandling av biomassen i oksygenfritt miljø (pyrolyse). Gir en pyroolje som har råoljeegenskaper og bruksområde. 4
TERMOKJEMISK KONVERTERING - PROBLEMER Lavt utbytte. Trenger avansert katalysatorteknologi. Krever omfattende anlegg. Fosfat problemet: Kilde: Cordell, Drangert and White The Story of Phosphorus: Global food security and food for thought, Global Environmental Change Journal, 2009 5
BIOKJEMISK KONVERTERING Biogass Anaerob forråtnelse av biomasse. Bakterier gjør jobben; primærprodukt er metan. Kan anvendes overalt. Karbonrike kjeder Olje fra oljeplanter (palmekjerne, raps, alger ) og dyr. Krever dyrka mark (alger er for dyrt å høste). Problemer med innblanding i petro (jfr medie opplsag den siste tiden). Flyktige fettsyrer Anaerob nedbrytning av biomasse (produkter: eddik-, propion,-og smørsyre). Lovende plattform pga stor anvedelighet. 6
BIOKJEMISK KONVERTERING SUKKER/LIGNIN Første generasjons biodrivstoff Kultiverte planter (mais, sukkerør, poteter ) Stort moralsk dilemma mat må prioriteres! 7
BIOKJEMISK KONVERTERING SUKKER/LIGNIN Andre generasjons biodrivstoff: Fra lignocellulose til etanol. Flaskehalser: Logistikk. Effektiv sakkarifisering. Effektiv fermentering. Foreslått som fremtidens brensel av Henry Ford and Charles F. Kettering allerede på 1930-tallet. 8
BIOKJEMISK KONVERTERING SUKKER/LIGNIN Etanol som drivstoff har noen ulemper: Lite energi per liter. Tiltrekker seg vann (gir kort holdbarhet på blandingsdrivstoff). Er korrosivt. Kan ikke erstatte diesel eller flybensin. 9
BIOKJEMISK KONVERTERING SUKKER/LIGNIN Alternativer til etanol (neste generasjons biodrivstoff fra sukker) Rettkjedede alkaner ( drop-in biodiesel; produsert av designerbakterier) Terpener ( drop-in biodiesel; produsert av designergjær) Butanol (mer energirik enn etanol, mindre trøbbel) DROP-IN FUELS : 10 BIODRIVSTOFFVARIANTER FOR FREMTIDEN?
OPPSUMMERING SÅ LANGT Biodrivstoff er ikke bare bioetanol og biodiesel. Det er en sterk drive for utvikling av fornuftige fornybare produkter som kan gradvis erstatte dagens fossile alternativer. Kritisk kunnskap: avansert bioteknologi. Hva ender vi opp med? Vanskelig å forutsi pga ekstremt komplekst marked og noe uforutsigbar utvikling. 11
LA OSS TENKE BREDERE OG MER LANGSIKTIG Det er ikke bare drivstoff oljen gir oss Syntetiske tekstiler Kosmetikk Kjemikalier Plast (alt fra leker til medisinske finurligheter) Smøreoljer og fett Osv Vi må drive frem en bioøkonomi som faser ut oljebaserte produkter. Ergo, vi kan ikke bare bruke biomassen til energi! 12
BIOØKONOMI Interdisciplinary foresight project. From a broad economic perspective, the bioeconomy refers to the set of economic activities relating to the invention, development, production and use of biological products and processes. - La oss gjenopplive landbruket og skogbruket!
Bioøkonomi OECD tror på det, politikerne kommer etter UNIVERSITETET FOR MILJØ- OG BIOVITENSKAP
BIORAFFINERI FUNDAMENTET I EN BIOØKONOMI Kilde: Chang et al, Biotechnology and Bioprocess Engineering 2010, 15: 1-10 15 UNIVERSITETET FOR MILJØ- OG BIOVITENSKAP
BIOØKONOMI ER AVHENGIG AV BIOTEKNOLOGI Det må satses.noen eksempler USA satser hardt: I 2010 utlyste DOE (dept og energy) 19 integrerte bioraffineri prosjekter med en pott på $564 million for utvikling av biodrivstoff. BP støtter EBI (Energy Biosciences Institute) på Berkely universitetet med 50 mill USD i året kun fri forskning! Danmark satser tungt på bioteknologiforskning: 2011:Novo Nordisk fondet går inn med 700 mill DKK til DTU til etablering av biotech forskningssenter (fokus: erstatte oljebaserte produkter) Norge har muligheten, men satser vi? 16
Institutt for kjemi, bioteknologi og matvitenskap BIOØKONOMI I NORGE Industri: Noen småbedrifter har prøvd/ prøver seg (Weyland bioetanol, Xynergo biodiesel..) Et lyspunkt: Borregaard: bygger nå pilotanlegg for biokjemisk konvertering av biomasse med midler fra Innovasjon Norge, samt eget innskudd. Forskning: Etablert 2008: Norske senter for bioenergiforskning (CenBio ) Lite midler til forskning, det som er (for eksempel RENERGI programmet) støtter ikke biokjemi/biotek. BIOTECH2012, ellers lite midler til biotek, lite frie midler Skal man komme noe sted må man bruke lang tid med frie midler og god kontinuitet. 17
FRA TRESTOKK TIL SUKKER DEN STORE UTFORDRINGEN Enzymene har en formidabel utfordring! UNIVERSITETET FOR MILJØ- OG BIOVITENSKAP
GRUNNFORSKNING GA NY TEKNOLOGI Science, oktober 2010, Vol 330, side 219-222 UNIVERSITETET FOR MILJØ- OG BIOVITENSKAP
Med behandling Uten behandling Ny-utviklede enzymer gjør krystallinsk materiale mer tilgjengelig og fjerner flaskehals. UNIVERSITETET FOR MILJØ- OG BIOVITENSKAP
OPPSUMMERING Biodrivstoff er en divers og kompleks produktgruppe: Bioteknologisk innovasjonvil gi anvendelige og bærekraftige produkter (flytende biodrivstoff blir nisjeprodukt?) Alderen for fossile råvarer er unik: Bioenergi (ved) Oljealderen Bioøkonomi Produkter baser på fornybare råvarer vil GARANTERT erstatte produkter vi i dag får fra fossile råvarer. Norge er i særstilling, hvorfor satser vi ikke? 21
HVA LIGGER I ORDET BIOMASSE? Department of Chemistry, Biotechnology and Food Science UNIVERSITETET FOR MILJØ- OG BIOVITENSKAP