Predstavitev

Transcription

Predstavitev
ALGE
obnovljiv vir surovin in energije
Miha Žitnik
AlgEn, center za algne tehnologije, d.o.o.
www.algen.si
ALGE – obnovljiv vir surovin in biomase
18.3.2013
AlgEn
• Start-up SME v okviru TPLj
• Podjetje ustanovljeno marca 2010, aktivnosti na algnem področju
od 2008
• 4 sodelavci
• Ustanovni člani European Algae Biomass Association
• Algne tehnologije:
–
–
–
–
–
–
Biološki, tehnološki in ekonomski vidik
svetovanje, R&R, integracija, partnerstva
sistemi za gojenje alg
kontrolni sistem za gojenje alg
algno-bakterijska obdelava odpadnih vod
uporaba algne biomase v procesu pridobivanja
bioplina
– gojenje algne biomase (spirulina, Haematococcus, Chlorella)
ALGE – obnovljiv vir surovin in biomase
18.3.2013
Alge
• Vodni, fotosintetski, evkariontski organizmi.
• Alge so zelo raznolika skupina organizmov,
taksonomija nima enotnega mnenja.
• Na področju algnih tehnologij med alge uvrščamo:
– Makroalge
– Mikroalge
– Cianobakterije
ALGE – obnovljiv vir surovin in biomase
18.3.2013
Makroalgae
Ulva sp.
Laminaria digitata
Macrocystis pyrifera
Lattissima saccharina
ALGE – obnovljiv vir surovin in biomase
Sargassum natans
Laminaria hyperborea
18.3.2013
Mikroalge in cianobakterije
Chlorella vulgaris
Scenedesmus
quadricauda
Arthrospira (Spirulina) sp.
Nannochloropsis
Heomatoccoccus pluvialis
Botryococcus braunii
ALGE – obnovljiv vir surovin in biomase
Dunaliella salina
18.3.2013
Zakaj alge?
Prednosti:
hitrejša rast (5-15x),
večji donos,
stalna rast,
učinkovitejša izraba hranil,
recikliranje vode v kateri jih gojimo,
ne potrebujemo kmetijskih površin,
ni izpustov, pesticidov…
ne tekmujejo s površinami hrano,
nimajo odvečnih organov (stebla,
korenine…), lignina…
uporaba lahko dostopnih hranil
(odpadna voda)
sistemi za gojenje alg so še
neoptimizirani,
žetev/separacija alg je E potratna,
stroški gojenja
Pomanjkljivosti:ALGE – obnovljiv vir surovin in biomase
18.3.2013
Gojenje alg
Hranila N, P, K…
Se zdi enostavno…
ALGE – obnovljiv vir surovin in biomase
18.3.2013
Algne tehnologije
Izbira vrste
Sistem za gojenje
Vir E
Mikroalge
Cianobakterije
Makroalgae
Zaprti sistemi
Odprti sistemi
Ploski
paneli
Fototrofni
Sončna
Proizvodnja
biodizla
Cevni
ostalo
Miksotrofni
Heterotrofni
Umetna
Vir hranil
Minerala
Organska
Odpadna voda
Vir CO2
Zrak
Industrijski
Kemični
Vir vode
Sladkovodna
Morska
Odpadna
Pogoji gojenja
Naravni
Spremljani
Nadzorovani
Separacija
Flokulacija
Filtracija
Centrifugiranje
Žetev
Sušenje
Naravno /
Sonce
Spray
Liofilizacija
Ostalo
Energetika
Uporaba
Biodiesel
Stranski produkti
Proteini
Bioetanol
Metan
Biomasa
Metan
Hrana
Gnojila
Krma
Kozmetika
Ostalo
Biorefinerije
Gnojila
Lipidi Antioksidanti Vitamini
Brez stranskih
produktov
ALGE – obnovljiv vir surovin in biomase
18.3.2013
Sistemi za gojenje alg - odprti
Cyanotech, Hawai
Sapphire Energy, ZDA
Sunchlorella, Kitajska
Seambiotic, Israel
ALGE – obnovljiv vir surovin in biomase
18.3.2013
Sistemi za gojenje alg - zaprti
GreenFuel - ZDA
AzCATI - ZDA
AlgaIn - Italija
Klötze (Roquette) - Nemčija
NCRIS - Australia
ALGE – obnovljiv vir surovin in biomase
AlgEn - Slovenija
18.3.2013
Algadisk – pritrjene alge
www.algadisk.eu
ALGE – obnovljiv vir surovin in biomase
18.3.2013
Gojenje makroalg
ALGE – obnovljiv vir surovin in biomase
18.3.2013
Žetev in sušenje alg
•
•
•
•
Centrifugiranje – E potratno
Flokulacija – uporaba flokulantov
Sedimentacija – počasno
Filtracija – počasno
Sušenje biomase
• Spray drying oz. razprševalno sušenje
• Liofilizacija
• Sušenje na soncu (naravno)
ALGE – obnovljiv vir surovin in biomase
18.3.2013
Povezovanje z industrijo
GOJENJE ALG
ALGE – obnovljiv vir surovin in biomase
18.3.2013
Biorafinerije
ALGNA
BIOMASA
̴ 50 %
̴ 15 %
LIPIDI
(OLJE)
̴ 25 %
0 – 0,5 %
PROTEINI
Trans esterifikacija
Izolacija
lipidov
Izolacija
proteinov
Biodiesel
Maščobne
kisline
(omega3), …
Aminokisline,
krma, ostalo,
…
OSTANEK
Anaerobna
fermentacija
Bioplin
MINERALI
SLADKORJI
Izolacija
mineralov
Fermentacija
- destilacija
Izolacija in
obdelava C-H
Si, P, I …
Bioetanol,
biobutanol,
mlečna
kislina, …
Poli & oligo
– saharidi,
…
ALGE – obnovljiv vir surovin in biomase
18.3.2013
Področja uporabe alg
Zdravila po meri
(npr. cepiva, biozdravila)
Farmacevtiki
(biološko aktivne substance)
Nutricevtiki
(vitamini, omega mašćobne kisline)
Ekologija (WWT)
Kozmetika
Prehranski
dodatki
Krma
Gnojila
Biogoriva
ALGE – obnovljiv vir surovin in biomase
18.3.2013
Področja uporabe alg
• Za komercialne namene se goji le 10
različnih vrst alg
• 50 % algne biomase za ekstrakcijo
različnih snovi (karotenoidi, fikobilini,
antioksidanti)
• 74 % algne biomase se uporablja za
prehrano in prehranske dodatke, 25
% za krmo (ribe…).
ALGE – obnovljiv vir surovin in biomase
18.3.2013
Biogoriva
Prednosti v primerjavi z
rastlinami:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
hitrejša rast
večja vsebnost lipidov
potrebujemo manjše površine
ne potrebujejo kmetijskih površin
ne tekmujejo s hrano
ni odvečnih organov, lignina
ni letnih ciklov
sprotni proces, manj zalog
bolj učinkovita izraba nutrientov
bolj učinkovita izraba vode
Botryococcus braunii
Pridelek:
ALGE – obnovljiv vir surovin in biomase
Donos olja (l/ha)
18.3.2013
Primerjava površin za cilje 2020
Kmetijske površine v uporabi
Vsa transportna goriva
10% transportnih
71,7% skupne
površine
10%
diesla
goriv
3,1kratnik kmetijskih površin
ALGE – obnovljiv vir surovin in biomase
18.3.2013
Algna biogoriva - VSE transportne
potrebe
• 6,5 krat Krajinski park Barje
• polovico terena z naklonom
manj kot 4°
ALGE – obnovljiv vir surovin in biomase
18.3.2013
Biogoriva v morju
• Proizvodnja 100% transportnih goriv
ALGE – obnovljiv vir surovin in biomase
18.3.2013
Za vsa transportna goriva v EU
potrebujemo
• 400 mio m3 lipidov
• 9.25 mio ha površine
=velikost Portugalske
• Stranski produkt je
400 mio ton proteinov
• 40-kratnik sojinih
proteinov, ki jih
letno uvozimo v EU
*Wijffels & Barbosa (2010) An outlook on microalgal biofuels.
Science.. 379: 796-799.)
ALGE – obnovljiv vir surovin in biomase
18.3.2013
Biogoriva
ALGE – obnovljiv vir surovin in biomase
18.3.2013
V Evropi
• potekajo 3 FP7 Energy projekti +
biogoriva iz alg (∑ 31 mio €)
– ALLGas - Industrial scale Demonstration
of Sustainable Algae Culture for
Biofuels Production; Frank Rogalla AQUALIA (Spain)
– InteSusAl - “Demonstration of Integrated
& Sustainable enclosed raceway and
photobioreactor microalgae cultivation
with biodiesel production and validation. “
Lois Hobson Centre for Process Innovation limited (UK)
– BIOFAT - BIOfuel From Algae Technologies
Neftali Lopez - ABENGOA BIOENERGY
ALGE – obnovljiv vir surovin in biomase
18.3.2013
Bioplastika
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Hitra rast v primerjavi z rastlinami
Vsebuje naravne proteine in biopolimere (škrob, celuloza…)
Ne potrebujejo kmetijskih površin
Ne tekmujejo s hrano
Ni odvečnih organov, lignina
Ni letnih ciklov – pridelek celo leto
Sprotni proces, manj zalog
Bolj učinkovita izraba nutrientov, vode, CO2, uporabljamo lahko odpadne
vode…
Stranski produkt proizvodnje algnih biogoriv, čiščenja odpadnih vod…
Trenutno se algna oz rastlinska biomasa se dodaja polimerom (do 50 %)
ALGE – obnovljiv vir surovin in biomase
18.3.2013
Obdelava odpadnih vod
obdelana
voda
Odpadne
vode
O2
CO2
N,P
biomasa
organske
snovi
ALGE – obnovljiv vir surovin in biomase
18.3.2013
Alge
Sonce
+
CO2
bakterije
obdelana
voda
CO2
N
P
Odpadne
vode
O2
CO2
N,P
biomasa
organske
snovi
ALGE – obnovljiv vir surovin in biomase
18.3.2013
Hibridna algno bakterijska čistilna naprava
primarna obdelava
sekundarna & terciarna obdelava
sekundarni usedalnik
čista voda
svetli del
algno bakterijska obdelava
zračenje z algami temni del
predobdelava
inokulacijski FBR
bioprodukti
biorafinerija
zračenje
po potrebi
bioplin
nutrienti
CO2
anaerobic
digestion
CO2
ALGE – obnovljiv vir surovin in biomase
gas
motor
električna
energija
gnojilo
18.3.2013
Bioplin
Prostor za
bioplinarno, silažo
in prostor za
skladiščenje
digestata: 5-6 ha
Za 1MW električne
moči potrebujemo
335 ha energetskih
rastlin
Za porabo CO2 iz 1MW
bioplinarne potrebujemo 56
ha terena, ki ni nujno
namenjen za pridelavo
hrane
Produkti iz algne biomase
Rafinerija
ostanek biomase
vrnemo v
bioplinarno
algna
biomasa
digestat kot
vir hranil
Električna
energija
1MW
CO2, toplota
Fotografija: Biogas plant, Hannover, Germany;; Algal plant, Sapphire energy
ALGE – obnovljiv vir surovin in biomase
18.3.2013
Prehranski dodatki
• Spirulina, Chlorella, Haematococcus…
• V obliki praškov in tablet
ALGE – obnovljiv vir surovin in biomase
18.3.2013
Roquette - Nemčija
• Roquette Klötze: gojenje
Chlorelle za prehrano in krmo
• 500 km (600 000 litrov) steklenih
cevi
• 130 t/leto
ALGE – obnovljiv vir surovin in biomase
18.3.2013
Cyanotech - Havaji
ALGE – obnovljiv vir surovin in biomase
18.3.2013
Spirulina v Ljubljani
www.algica.si
ALGE – obnovljiv vir surovin in biomase
18.3.2013
Visokovredni produkti
Pigmenti:
•
•
•
•
Astaxanthin (150 - 3000 €/kg )
Phycobilines
Phycocyanin (20 - 2000000 €/kg )
Haematococcus
Zeaxanthin
pluvialis
Dunaliella salina
dry powder
Dunaliella salina
ALGE – obnovljiv vir surovin in biomase
Haematococcus
pluvialis
Astaxanthin
18.3.2013
Astaxanthin
ALGATECHNOLOGIES - Izrael
ALGE – obnovljiv vir surovin in biomase
18.3.2013
BIOZDRAVILA
Rastline
ALGE – obnovljiv vir surovin in biomase
18.3.2013
Biofarmacevtiki in genski inženiring
ALGE – obnovljiv vir surovin in biomase
18.3.2013
HVALA ZA POZORNOST
Miha Žitnik
miha@algen.si
ALGE – obnovljiv vir surovin in biomase
18.3.2013