Bioethanolteknologier - Sønderjysk Landboforening
Bioethanolteknologier - Sønderjysk Landboforening Bioethanolteknologier - Sønderjysk Landboforening
Stivelse har på grund af α-bindingerne mellem glukosemolekylerne en anderledes rumlig struktur end cellulose, da molekylerne tilsammen danner en helix. På figuren nedenfor ses helix-strukturen i stivelsesmolekylet. Figur 14 Helixstrukturen i et stivelsesmolekyle. Sort = carbonatomer, hvid = hydrogenatomer, rød = oxygenatomer. Denne figur viser det samme som Figur 13, men desuden fremgår den rumlige opbygning. Forskellen på cellulose og stivelse er, som det ses af Figur 10 og Figur 13, den måde hvorpå glukosemolekylerne er bundet til hinanden med henholdsvis α- og β-bindinger. De to typer bindinger har betydning for molekylernes rumlige strukturopbygning – de afgør i dette tilfælde, om molekylerne er lineære eller i en helixstruktur. Dette har igen betydning for nedbrydningen af molekylerne, da enzymerne lettere kan nedbryde molekyler som stivelse på grund af dennes rumlige opbygning. Man kan forestille sig det på den måde, at det er lettere at komme til for enzymerne i en helixstruktur end i et fint tætpakket net af lange molekyler, kædet sammen på kryds og tværs til lange fibre. 100 For at nedbryde et stivelsesmolekyle skal der bruges enzymer, som for eksempel findes i gær, til hydrolyse af α-bindingerne. Men disse enzymer kan ikke nedbryde β-bindingerne i cellulosen, og heri ligger en stor del af problematikken med udnyttelse af lignocellulose. Der findes dog nogle få bakterier og mikroorganismer, der kan nedbryde cellulose, 101 men det er stadig et område der skal udvikles. Ligeledes er der et teknisk problem omkring udnyttelsen af hemicellulosen. Denne kan via enzymer nedbrydes til xylose, også kaldet C5-sukre. Men disse C5-sukre findes der i dag ingen effektive metoder til at udnytte. Ligesom det er tilfældet med cellulose, arbejder man på at finde mikroorganismer, der tilstrækkeligt effektivt kan omdanne disse C5-sukre til ethanol, og på at optimere processerne hertil. 4.2 Teknologier til produktion af bioethanol Efter kortlægningen i ressourcekapitlet fandt vi ud af, at den mest relevante ressource i forhold til opfyldelsen af 2010-målsætningen er hvede. Mens der er flere oplagte ressourcer med hensyn til opfyldelsen af 2020-målsætningen; halm, organisk affald, træ samt eventuelt energiafgrøder og hvede. Vi tager derfor i dette kapitel udgangspunkt i produktionsteknologi- 100 Voet & Voet, 2004 s. 366 101 Campbell et al., 1999 s. 64 48
er baseret på disse ressourcer, hvorfor vi ikke kommer ind på produktion baseret på for eksempel sukkerroer. Det, der generelt afgør om en råvare kan omdannes til ethanol ved hjælp af fermentering 102 , er om den indeholder kulhydrater og kan gøres flydende med hjælp fra enzymer og mikroorganismer. 103 Men på grund af de ovenfor beskrevne forskelle i den molekylære opbygning af henholdsvis lignocellulose og stivelse, er der stor forskel på produktion af bioethanol ud fra lignocellulose- og stivelsesholdige råvarer. Teknologierne bag produktion baseret på stivelsesholdige råvarer er kendte og afprøvede. Anderledes ser det ud for produktion baseret på lignocelluloseholdige råvarer, hvor der stadig skal udvikles mere effektive metoder. Disse metoder kræver langt mere avancerede processer for at gøre kulhydraterne tilgængelige for en fermenteringsproces. 4.3 Produktion baseret på stivelsesholdige råvarer En af de konventionelle teknologier til produktion af bioethanol baseres på stivelsesholdige råvarer. Eksemplet nedenfor illustrerer en produktion baseret på hvede som råvare; På tegningen er principperne i produktionsprocessen skitseret: Hvede Modtagelse, Lager, råvarer Mølleri Forbehandling Lager og udlevering af foder Forflydigelse og forsukring Tørring af restfraktion Lager og udlevering af ethanol Fermentering Destillering Dehydrering Figur 15 104 Omdannelse af hvede til ethanol og foder. Bokse med rød skrift viser hvilke trin som indgår i enhver omdannelsesproces af stivelsesholdige ressourcer til ethanol. De generelle trin i processen er som følger: På mølleriet males kornet for at blotlægge stivelsen. Dette ville også være tilfældet hvis majs benyttedes som råvare. I forflydigelsen (hydrolysen) tilsættes vand og enzymer, og blandingen varmes op. Der er forskellige måder, hvorpå forflydigelsen kan gennemføres, men formålet er at gøre stivelsen tilgængelig for enzymet α-amylase, der kan klippe de lange kulhydratkæder i stivelsen til mindre kæder (forsukring). Processen er relativt energiintensiv, da der kræves meget opvarmning (traditionelt varmes massen op til 140º C, men der eksperimenteres med at nøjes med 90º C) og nedkøling. Herefter forsukres og gæres produktet. Forsukringen kan foretages inden gæringen, men det er endvidere muligt at foretage forsukringen og gæringen samtidigt, hvilket tyder på at være mere effektivt. Forsukringen foretages ved behandling med enzymer, mens gæringen foregår ved tilsætning af gær. I processen dannes alkohol på 10-12 volumenprocent. 105 Processen fo- 102 Den del af produktionsprocessen, hvor kulhydraterne omdannes til ethanol, for eksempel via gæring. 103 Sønderjysk Landboforening, 2004 s. 18 104 Sønderjysk Landboforening, 2004 s. 19 105 Sønderjysk Landboforening, 2004 s. 19 49
- Page 1: Bioethanolteknologier - En dansk st
- Page 4 and 5: INDHOLDSFORTEGNELSE 1 INDLEDNING...
- Page 6 and 7: Resumé Med henblik på at nedbring
- Page 8 and 9: En anden gruppe af løsninger sigte
- Page 10 and 11: påpeges, at biobrændstoffer bør
- Page 12 and 13: 85 procent ethanol og 15 procent be
- Page 14 and 15: 2 METODE I dette kapitel vil vi gen
- Page 16 and 17: adgang til disse ressourcer, eller
- Page 18 and 19: gynde at bruge halm som råvare til
- Page 20 and 21: 2.2 Roadmapping Den anden tilgang,
- Page 22 and 23: De aspekter, der er mest afgørende
- Page 24 and 25: landsk, eftersom man endnu ikke har
- Page 26 and 27: Oliebranchens Fællesrepræsentatio
- Page 28 and 29: 2.5 Opbygning af projektrapporten V
- Page 30 and 31: areal til dyrkning, bliver hermed m
- Page 32 and 33: Det er den politiske målsætning,
- Page 34 and 35: 3.3 De glukose- og stivelsesholdige
- Page 36 and 37: nedmuldes tjener blandt andet til a
- Page 38 and 39: des til procesenergi men også til
- Page 40 and 41: ligvis overveje denne mulighed frem
- Page 42 and 43: Der er dog også forhold som taler
- Page 44 and 45: tativt at nå målsætningen. Hvorv
- Page 46 and 47: 6 4 CH 2OH 5 OH OH 3 O 2 1 OH OH Fi
- Page 50 and 51: egår ved omkring 30º C og tager 5
- Page 52 and 53: I modsætning til stivelse, er cell
- Page 54 and 55: 5,75 procent af transportsektorens
- Page 56 and 57: tager udgangspunkt i en kombineret
- Page 58 and 59: 4.5 Danske aktiviteter med relevans
- Page 60 and 61: giproduktion. 149 Der peges desuden
- Page 62 and 63: Fortsat fokus på raffinering af bi
- Page 64 and 65: således tænkt som den biomassebas
- Page 66 and 67: af lignocelluloseholdige råvarer e
- Page 68 and 69: Bioraffinaderi Årlig produktion (m
- Page 70 and 71: at billiggøre bioethanolproduktion
- Page 72 and 73: Af Figur 21 fremgår de milepæle,
- Page 74 and 75: De ovennævnte omstillinger er dog
- Page 76 and 77: perspektivet for brændstofblanding
- Page 78 and 79: Brændstof Ethanolforbrug Bioethano
- Page 80 and 81: Andre aktører påpeger, at en såd
- Page 82 and 83: Man kunne også overveje særlige s
- Page 84 and 85: 7 MARKEDET FOR BIOETHANOL Hvordan b
- Page 86 and 87: ducerede bioethanol kan afsættes i
- Page 88 and 89: Som det ses af tabellen, ligger pri
- Page 90 and 91: Denne konklusion understøttes af O
- Page 92 and 93: Hedegaard og den danske oliebranche
- Page 94 and 95: 7.5 Pris inklusiv nuværende afgift
- Page 96 and 97: hvis bioethanol skal kunne konkurre
er baseret på disse ressourcer, hvorfor vi ikke kommer ind på produktion baseret på for eksempel<br />
sukkerroer.<br />
Det, der generelt afgør om en råvare kan omdannes til ethanol ved hjælp af fermentering 102 ,<br />
er om den indeholder kulhydrater og kan gøres flydende med hjælp fra enzymer og mikroorganismer.<br />
103 Men på grund af de ovenfor beskrevne forskelle i den molekylære opbygning af<br />
henholdsvis lignocellulose og stivelse, er der stor forskel på produktion af bioethanol ud fra<br />
lignocellulose- og stivelsesholdige råvarer. Teknologierne bag produktion baseret på stivelsesholdige<br />
råvarer er kendte og afprøvede. Anderledes ser det ud for produktion baseret på<br />
lignocelluloseholdige råvarer, hvor der stadig skal udvikles mere effektive metoder. Disse<br />
metoder kræver langt mere avancerede processer for at gøre kulhydraterne tilgængelige for<br />
en fermenteringsproces.<br />
4.3 Produktion baseret på stivelsesholdige råvarer<br />
En af de konventionelle teknologier til produktion af bioethanol baseres på stivelsesholdige<br />
råvarer. Eksemplet nedenfor illustrerer en produktion baseret på hvede som råvare; På tegningen<br />
er principperne i produktionsprocessen skitseret:<br />
Hvede Modtagelse,<br />
Lager, råvarer<br />
Mølleri<br />
Forbehandling<br />
Lager og<br />
udlevering af<br />
foder<br />
Forflydigelse<br />
og forsukring<br />
Tørring af<br />
restfraktion<br />
Lager og<br />
udlevering af<br />
ethanol<br />
Fermentering<br />
Destillering<br />
Dehydrering<br />
Figur 15 104 Omdannelse af hvede til ethanol og foder. Bokse med rød skrift viser hvilke trin som indgår i enhver<br />
omdannelsesproces af stivelsesholdige ressourcer til ethanol.<br />
De generelle trin i processen er som følger:<br />
På mølleriet males kornet for at blotlægge stivelsen. Dette ville også være tilfældet hvis majs<br />
benyttedes som råvare. I forflydigelsen (hydrolysen) tilsættes vand og enzymer, og blandingen<br />
varmes op. Der er forskellige måder, hvorpå forflydigelsen kan gennemføres, men formålet<br />
er at gøre stivelsen tilgængelig for enzymet α-amylase, der kan klippe de lange kulhydratkæder<br />
i stivelsen til mindre kæder (forsukring). Processen er relativt energiintensiv, da der<br />
kræves meget opvarmning (traditionelt varmes massen op til 140º C, men der eksperimenteres<br />
med at nøjes med 90º C) og nedkøling.<br />
Herefter forsukres og gæres produktet. Forsukringen kan foretages inden gæringen, men det<br />
er endvidere muligt at foretage forsukringen og gæringen samtidigt, hvilket tyder på at være<br />
mere effektivt. Forsukringen foretages ved behandling med enzymer, mens gæringen foregår<br />
ved tilsætning af gær. I processen dannes alkohol på 10-12 volumenprocent. 105 Processen fo-<br />
102 Den del af produktionsprocessen, hvor kulhydraterne omdannes til ethanol, for eksempel via gæring.<br />
103 <strong>Sønderjysk</strong> <strong>Landboforening</strong>, 2004 s. 18<br />
104 <strong>Sønderjysk</strong> <strong>Landboforening</strong>, 2004 s. 19<br />
105 <strong>Sønderjysk</strong> <strong>Landboforening</strong>, 2004 s. 19<br />
49
Change language