• Fra halm til bioetanol, en bioteknologisk udfordring

    Bioethanol

    DONG Energy A/S og Institut for Systembiologi byder dig velkommen til dette projektarbejde om fremstilling af bioethanol fra halm.  Formålet med projektet er at vise dig, at uddannelsen som ingeniør i bioteknologi er et spændende og godt valg med et væld af muligheder. Projektet vil give dig et indblik i den nyeste forskning og udvikling i en dansk bioteknologi virksomhed, og herigennem vil du se, hvordan biologiens fantastiske verden kan udnyttes og bevares ved at vi mennesker udvikler de rette teknologier. Vi tror på, at den bedste måde hvorpå vi kan vise, hvordan det er at være bioteknologi ingeniør, er ved at lade dig selv få lov til at prøve det…Projektet er udarbejdet af Simon Guldberg Poulsen i samarbejde med fagfolk fra de to samarbejdspartnere. Det er ved hver artikel angivet med hvem, den er  udarbejdet.

    For at navigere i projektet bruges menuen ude til venstre eller oversigten herunder.

    Rigtig god fornøjelse med projektet!

     

    Oversigt over teorien til dette projekt:

    • Introduktion
    • Lignocellulose
    • Nedbrydning af lignocellulose
    • Fermentering, destillation og separation
    • Metabolic engineering – tuning af naturens maskineri
    • Konklusion og perspektiver
    • Litteraturliste

    Brug menuen til venstre til at navigere rundt i projektets afsnit.

  • Velkommen

    Velkommen til et projekt om bæredygtighed og bioethanol!

    I en verden, hvor vi hver eneste dag benytter enorme mængder fossile brændsler til at dække verdensbefolkningens behov for varme, føde, materialer, elektricitet og transport, er det nødvendigt, at vi tænker fremad og overvejer vores adfærd. Hvor længe vil vi have kul og olie nok til at drive vores nuværende levevis? Og hvilke alternativer har vi, hvis vi ønsker at udvikle miljøvenlige teknologier og bæredygtige samfund? – Disse spørgsmål beskæftiger ingeniører verden over, og i dette projekt vil du få lov at være med!

    Forskere indenfor energi, bioteknologi, kemi, mekanik og fysik undersøger i dag utallige muligheder for alternative grønne energikilder. Brintbiler, solfangere og solceller, vindmøller, bølgekraft og meget mere, listen over vore kreative forsøg på at skabe vedvarende energi er lang. På listen er, foruden de viste, også biomasse. Biomasser er plantematerialer, som er energiholdige og kan afbrændes eller omdannes til værdifulde brændstoffer, f.eks. bioethanol. I historiske tider, før kul og olie blev dominerende, samt i primitive samfund var brugen af træ og andre plantematerialer til opvarmning, madlavning og konstruktion helt central. Måske skal vi nu igen til at udnytte planterne på denne direkte vis for at sikre bæredygtighed.

    Nye planter vokser vha. solens lys og CO2, så biomasse er en vedvarende og lettilgængelig energikilde, som der samtidig er ekstremt store mængder af på Jorden. Af denne grund har man de seneste årtier forsket intensivt i teknologier til at omdanne den kemiske energi, som er bundet i træ, halm, græsser, til nyttige energiformer. I de seneste år har flere forskergrupper opnået lovende resultater med omdannelse af biomasse til bioethanol, og i dette projekt vil du lære meget mere om netop det. Du vil introduceres til DONG Energys forskningsprojekt IBUS, som handler om teknologier til at lave bioethanol fra halm – såkaldt andengenerations bioethanol. Du vil skulle læse om den kemiske opbygning af halm og derigennem forstå, hvordan mikroorganismer kan omsætte sukre i halm til bioethanol, som er en miljøvenlig biobenzin, der kan drive motorer.

     

    Om projektets opbygning

    Projektet er bygget op som webbog med links. Du kan navigere rundt mellem siderne via menuen i venstre side, og anvende diverse links på selve tekstsiderne til at lære mere om et nyt ord, læse en artikel eller lignende. Undervejs i læsningen vil du desuden støde på såkaldte BIOSPOTS. Disse er fakta-bokse, som forklarer et begreb nærmere eller går lidt tættere på en detalje i stoffet. Projektet består som helhed af et antal teoretiske sider, der introducerer de nødvendige kemiske og biologiske begreber, giver indblik i de indgående problemstillinger og gennemgår hele processen fra halm til færdig bioethanol. Foruden disse teorisider kan du finde et antal relaterede artikler under menupunktet artikler. Disse vil være gode at læse sideløbende med teorien. Efter at du har læst og forstået det teoretiske materiale, er du klædt på til at prøve at lave din egen bioethanol. En praktisk øvelse, som I gennemfører i klassen sammen med jeres lærer, vil starte med halm og slutte med bioethanol. Ved at måle koncentrationen af ethanol vil I dernæst kunne beregne udbyttet af ethanol i forhold til en teoretisk maksimal værdi.

    Den litteratur og de web-referencer, som ligger til grund for dette projekt, er samlet i en litteraturliste efter teorien. Dermed kan du se et eksempel på, hvordan man, på en smart og professionel måde, kan angive sine kilder. Denne viden kan du eventuelt bruge i større opgaver som f.eks. din studieretningsopgave.

    Det er ønsket, at du i arbejdet med dette projekt vil få et spændende indblik i bioteknologiens verden, samtidig med at du lærer en masse nye begreber og processer i biologi og kemi. At være ingeniør i bioteknologi er uhyre udfordrende og spændende, idet det lader os beskæftige os på teknik vis med naturens diversitet og muligheder.

    Rigtig god fornøjelse!

  • Bæredygtig fremtid

    Hvorfor er bioethanol interessant? Hvorfor er det nødvendigt at udvikle teknologier til udnyttelse af fornybare ressourcer? Og hvorfor er denne opgave højst aktuel og relevant? I dette afsnit besvares disse indledende spørgsmål som motivationen for dit videre arbejde med projektet. Begreberne om bioethanol, der anvendes her, kan virke nye, men vil blive beskrevet nærmere i de næste afsnit. I det følgende gennemgås to drivkræfter for udviklingen af teknologi til bioethanolproduktion; nemlig det at olien slipper op samt CO2-udledningen fra fossile brændsler.

    Spørg engang dig selv hvor energien kommer fra? – Energien til varmt vand til brusebadet og radiatoren, – den elektriske energi som driver metroen og din computer, – energien i benzinen som driver bilen frem ved forbrænding og – energien til de utallige andre processer, som konstant finder sted i samfundet omkring dig. Hvad er den oprindelige kilde til denne energi?

    Et fundamentalt fysisk princip om energiens bevarelse betyder, at energi hverken kan opstå eller forsvinde, men at den kan omdannes mellem forskellige former. Således drives en bil frem, når kemisk energi indeholdt i de kemiske bindinger i benzinen (forgrenede alkaner) omdannes delvist til bevægelsesenergi og varme. Det sker, når bindingerne sprænges ved forbrænding (oxidation).
    Konventionel benzin og diesel fremstilles i den petrokemiske industri ud fra råolie, så den kemiske energi i benzinen stammer altså fra olie. Men hvorfra stammer da energien i olien? Svaret er ligetil og simpelt: Solen er den oprindelige kilde. Solen indeholder enorme mængder oplagret energi, som den til stadighed udsender i form af lys og varme (elektromagnetisk stråling).

    Som omtalt boksen nedenfor opfanges energien fra Solen af fotosyntetiserende planter og organismer, hvorunder de fikserer CO2. Dette er yderst centralt for hele Jordens befolkning. Energien i de kemiske bindinger i olie og andre fossile brændsler er oprindeligt havnet her gennem planters og organismers fiksering af CO2. Siden hen er disse døde, og gennem millioner af år er det organiske materiale blevet komprimeret og kemisk reduceret til kompakte, energiholdige former, som vi kender som de fossile brændsler olie, kul og naturgas.

    I det 21. århundrede fortsætter en udvikling, som har kendetegnet det 20. århundrede: Fossile brændsler anvendes i stadig hurtigere tempo til energi, samtidig med at Jordens samlede energibehov hastigt stiger. Dette voksende forbrug af fossile brændsler betyder, at eksperter nu anslår, at et maksimum for olieproduktion er nået; der kan ikke produceres mere olie, end der gør nu (jf. Figur 1). Det er yderst kritisk af mange årsager – f.eks. fordi 95 % af Jordens energiforbrug til transport dækkes af olie (Fulton, Eads 2004)! Derfor er det nødvendigt hurtigt at finde nye energiformer.

    Figur 1. Verdens olieproduktion i milliarder tønder pr. år. Bemærk at figuren er fra 1998 og at toppen ved 2006 derfor kun er en prognose (Duncan, Youngquist 1998).

    Figur 2. Prisudviklingen på råolie siden 1861 i US$ pr. tønde. Olie har været billigt stort set gennem hele det 20. århundrede (undtaget under oliekrisen i 1970’erne), men i starten af det 21. århundrede stiger prisen voldsomt (Davies 2006).

    På nuværende tidspunkt er der fortsat reserver af kul, naturgas og olie, men disse reserver bliver konstant sværere tilgængelige og derfor dyrere at udvinde. Mange beregninger og estimeringer foretages i disse år, og eksperter verden over er voldsomt uenige om størrelsen af reserverne og udsigterne for fremtiden (Zittel & Schindler 2004). Det står dog efterhånden klart, at med et fortsat forbrug af olie som ligger på 2005-niveau, vil der om mindre end 40 år ikke være mere olie, som kan udvindes af reserver. Dette skulle gælde uanset teknologiudviklingen. Vægten er altså ved at tippe, og hvordan vil vores verden se ud uden olie? Hvad skal Jordens befolkning gøre, hvis der ikke længere er mulighed for transport og logistik?

    Figur 3. Er vægten ved at tippe?

    Ved forbrænding af fossile brændsler frigives CO2, som er en drivhusgas. Det voldsomme forbrug af fossile brændsler, som er udviklet henover de seneste 150 år, har betydet, at den atmosfæriske CO2-koncentration i samme periode er steget med 25 % (jf. Figur 4) (NEIC 2004). De senere år har verden set voldsomme naturkatastrofer som hurricanes og tsunamier. Samtidig har eksperter påvist at gletsjere i de polare egne er begyndt at smelte; tilsyneladende som følge af drivhuseffekt og global opvarmning. Disse fænomener har medført, at regeringer og organisationer verden over har underskrevet aftaler om at arbejde på at bringe udledningen af CO2 ned. Dette kan ske på flere måder, men primært transportsektoren ses som et mål i forhold til at sænke udledningen. Denne sektor står på verdensplan for omkring 20 % af al udledt CO2, og der er kun er et meget ringe årligt fald i udledningen fra transport. Disse miljømæssige overvejelser er vigtige for dit arbejde med projektet her, idet det netop handler om at fremstille brændstoffer, som ikke udleder CO2.

    Figur 4. Den atmosfæriske CO2-koncentration og den antropogene CO2-udledning (dvs. som skyldes menneskelige aktiviteter) gennem de sidste 250 år (NEIC 2004).

    Meget mere kan siges om forbruget af fossile brændsler og CO2-udledning, men det er ikke målet med dette projekt. I stedet skal fokus nu rettes mod mulige løsninger. Hvilke metoder og teknologier kunne løse disse to truende problemstillinger? Hvilke veje må vi tage for at kunne sikre fremtidens samfund energi på en miljømæssigt forsvarlig måde?

    Svaret er igen simpelt: Bæredygtighed. Den nuværende totale afhængighed af fossile brændsler til energi, kemikalier og materialer er ikke en mulighed for fremtiden – det er ikke en bæredygtig vej, fordi netop disse ressourcer på sigt vil slippe op. Global eller national bæredygtighed som begreb skal forstås ved, at de processer, som anvendes i verdenssamfundet eller i det enkelte land, energi- og miljømæssigt er baseret på fornybare ressourcer. Disse to begreber er vigtige at notere sig, idet de danner den røde tråd gennem hele dette projekt.

    Kun ved at udvikle teknologier og metoder til at skabe de, for samfundet, nødvendige elementer: energi, kemikalier, materialer og lignende ud fra fornybare ressourcer kan vi bevæge os på en bæredygtig kurs og dermed sikre det fremtidige verdenssamfund. Som omtalt tidligere ”stammer” al tilstedeværende energi fra Solen. Den udstråler energi til Jorden, og på Jorden eksisterer samtidigt energi i de atomer og molekyler, hvoraf Jorden blev dannet for 4,5 milliarder år siden. Det betyder, at der principielt er to kilder til fornybare (eller rigelige) ressourcer: Solen og allerede eksisterende atomer.

    Energien i allerede eksisterende atomer er nævnt for at vi også kan overveje atomkraft, også kaldet kernekraft. Både kernespaltning af tunge atomkerner (fission) og kernesammensmeltning af små atomkerner (fusion, kun på forskningsniveau) er processer, hvorved nukleare energier omdannes til varme og siden til elektricitet. Uran som anvendes i fissionskraftværker er strengt taget ikke en fornybar ressource, men verdens uranreserver vil formentlig række meget lang tid, efter de fossile brændsler er sluppet op (Kidd 2005). Danmark anvender som bekendt ikke kernekraft, men på verdensplan bidrager kernekraft til 16 % (2003) af al produceret elektricitet (EIA 2004). Kernekraft udleder kun indirekte uhyre beskedne mængder CO2 ved det minearbejde, der foregår for at indsamle uranmalm. På trods af det åbenlyse problem med deponering af radioaktivt affald må kernekraft derfor ses som en positiv og nødvendig vej i fremtiden.

    Figur 5. Verdens elektricitetsproduktion i 2002 fordelt på kilde (IEA 2004).

    I Danmark er der flere forskningsinstanser inden for bæredygtighed og fornybare ressourcer. Særligt satses stort inden for biofuels, og især bioethanol prioriteres højt. DONG Energy udvikler i disse år, i samarbejde med universiteterne, metoder til at omdanne billig biomasse som halm til bioethanol. Derved giver virksomheden deres bud på, hvordan en del af verdens energibehov kan efterkommes i fremtiden. I det følgende beskrives de teknologier som DONG Energy bruger, idet hele processen gennemgås fra halm til bioethanol.

    Læs mere:

    Verdens forventede oliereserver
    Om verdens oliereserver og om det oil peak (maksimal olieproduktion), som er analyseret af utallige offentlige og private instanser.

    Kyoto-aftalen
    Om Kyoto-aftalen der forpligter de indgående lande til specifikke mål i forhold til at nedbringe udledningen af drivhus-gasser.

    E85 (benzin med 85% ethanol) og brugen af det i Brasilien
    Om E85 og brugen af bioethanol i Brasilien

    An inconvenient truth
    Website bag Al Gores film, ”An inconvenient truth”. Filmen omhandler global opvarmning og de miljømæssige konsekvenser heraf.

    International Thermonuclear Experimental Reactor
    Om det multinationale forskningsprojekt inden for fusionsenergi, International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER), som i 2008 påbegynder bygning af et forsøgsanlæg i Cadarache i Sydfrankrig

  • Teori

    Du har i det forrige fået en kort introduktion til mulighederne for at sikre en bæredygtig fremtid og hørt om selve baggrunden for at lave bioethanol. På de følgende teori sider kan du nu læse mere om DONG Energys IBUS-system og dermed om, hvordan man laver bioethanol fra halm.

    Projektets teoriafsnit fremgår af oversigten nedenfor. For at navigere i de teoretiske artikler bruges menuen ude til venstre.

    • Introduktion
    • Lignocellulose
    • Nedbrydning af lignocellulose
    • Fermentering, destillation og separation
    • Metabolic engineering
    • Konklusion og perspektivering
    • Litteraturliste

    Rigtig god fornøjelse med den teoretiske del af projektet!

    I Skærbæk ved Fredericia står DONG Energys demonstrationsanlæg til bioethanolproduktion. Anlægget er blevet til i et større europæisk samarbejde og DONG Energy har sammen med forskere ved Det Biovidenskabelige Fakultet, KU (tidligere Den Kgl. Veterinær- og Landbohøjskole) og Forskningscenter Risø skabt konceptet IBUS – Integrated Biomass Utilisation System. Demonstrationsanlægget skal prøve IBUS konceptet af i praksis, for at undersøge om det reelt kan fungere i stor skala.

    At systemet er integreret, betyder, at det indeholder flere trin og processer, som er kombinerede til et sammenhængende hele. Her skal vi kort se på IBUS systemet som helhed for dermed at forstå fordelene ved at bruge et sådant sammenkoblet system. I næste afsnit gennemgås hvert trin separat, hvorved du vil forstå den kemi og bioteknologi, som skal til for at omdanne halm til bioethanol og andre nyttige produkter.

    I et integreret procesanlæg som IBUS anlægget kan flere forskellige biomasser indgå (korn, halm og organisk affald) som udgangsstoffer og omdannes til tre primære produkter, nemlig bioethanol, melasse til dyrefoder og en fiberrest; se Figur 2. Fiberresten, også kaldet fast biobrændsel, bruges løbende til elproduktion ved fyring i et kraftværk. Hele processen sker i én koblet proces, som inkluderer tilførsel af biomasse, diverse procestrin til bearbejdning og omdannelse heraf og endelig klargøring af de tre produkter. Det primære produkt i relation til dette projekt, bioethanolen, fås ved at destillere efter at gær har levet på den nedbrudte halm. Meget mere om det i de kommende afsnit.

    Figur 1. Det samlede IBUS demonstrationsanlæg (DONG Energy 2006).

    Det er vigtigt at bemærke muligheden for at bruge et antal forskellige udgangsstoffer og samtidig trække flere end ét produkt ud af systemet. Dette er kendetegnende for såkaldte bioraffinaderier, som du kan læse mere om til slut i afsnittet konklusion og perspektiver. Ved at kunne kombinere forskellige udgangsstoffer til IBUS anlægget får anlægget bredere anvendelsesmuligheder i forhold til at bruge organiske affaldsprodukter. Hermed haves endnu et aspekt i forhold til at kalde processen integreret. Ved at sammenkoble, eller integrere, et bioraffinaderi og et kraftværk spares der energi. Samtidigt kan man opnå synergieffekter ved sideløbende brug af teknologierne til første- og andengenerations bioethanol. Ingeniøren, som styrer processen, er ligeledes mindre afhængig af, hvilke biomasser der er til rådighed på et givent tidspunkt. Det kunne jo f.eks. tænkes, at der er en variation i tilgængeligheden af halm henover året. En anden meget væsentlig fordel er, at man, med et integreret system til udnyttelse af energikilder, kan spilde mindst mulig energi. Ressourcerne, altså udgangsstofferne, udnyttes så godt som det er muligt, hvormed mest mulig af den bundne kemiske energi overføres til nyttig energi i produkterne. Det er indlysende, at det er godt for miljøet at optimere brugen af ressourcer sådan.

    Figur 2. Skematisk billede af den samlede integrerede proces fra halm til bioethanol i IBUS andengenerations bioethanol anlæg. (DONG Energy 2006).

    Som substrat (et andet ord for udgangsstof) i bioethanolproduktion kan anvendes et antal forskellige biomasser fra planteriget. Hvilken type biomasse, man anvender, vil afhænge af priser og tilgængelighed som nævnt ovenfor. Fællesnævneren for de mulige biomasser er indholdet af kulhydrater, i modsætning til biomasser med overvejende protein- og fedtindhold; f.eks. vegetabilske olier, animalske produkter og fedtaffald. Korn, majs og sukkerrør anvendes i dag flere steder i verden til produktion af bioethanol; f.eks. i Brasilien og USA. Disse biomasser karakteriseres ved at indeholde tilgængelige kulhydrater, som relativt let kan udtrækkes og omdannes af mikroorganismer til ethanol ved fermentering. Anlæg, der bruger substrater af denne type, kaldes førstegenerations bioethanolanlæg. I brugen af majs og sukkerrør er det kun majskornet hhv. det sukkerholdige indre af sukkerrøret, der anvendes, mens resten af planten er affald. Majskornet indeholder kulhydraten stivelse, som er et polysakkarid af glukose. I fagsprog er stivelse en polymer af α-1,4’-glycosidforbundne D-glukose-monomerer. Mere om dette lidt senere.

    Tabel 1: Kort beskrivelse af fire forskellige biobrændsler.

    Brændsel   Kemisk indhold   Kilde   Erstatter
    Biogas Primært methan Gylle, halm, fedtaffald, græsser, valle (org. affald) Naturgas
    Bioethanol Ethanol (C2) Korn, majs, græsser, halm, sukkerrør, pil, rest-træ (kulhydraterne) Benzin
    Biobutanol Butanol (C4)
    Biodiesel Alkylerede fedtsyrer Vegetabilske olier og animalsk fedtstof Diesel

    I kontrast hertil står andengenerations bioethanolanlæg, som f.eks. IBUS anlægget. Heri er substraterne meget billige og rigelige biomasser, typisk restprodukter eller såkaldte energiafgrøder fra landbruget. Det kunne være piletræ, stænglerne fra majsplanter, halm eller forskellige græsplanter. Disse biomasser indeholder også kulhydrater, men de er ikke lettilgængelige som i majs og sukkerrør. I stedet er kulhydraterne svære at få fri, idet de er bundet i en kompakt kemisk struktur kaldet lignocellulose. De næste afsnit vil beskrive for dig først, hvad lignocellulose er og dernæst, hvordan det nedbrydes.

    Lignocellulose udgør 75-98 % af alle grønne planter og er i kraft heraf det mest udbredte biologiske materiale på Jorden! Lignocellulose omfatter de tre makromolekyler cellulose, hemicellulose og lignin, som i plantens cellevæg danner en tæt kemisk struktur og gør væggen stiv og modstandsdygtig over for mikrobielle og kemiske angreb. Cellulosen og hemicellulosen betragtes ofte sammen under betegnelsen holocellulosen. De væsentligste forskelle i sammensætningen af plante-biomasser ligger i fordelingen af cellulose-, hemicellulose- og ligninindholdet. I det følgende anvendes nogle kemiske betegnelser, som eventuelt kan virke fremmede for dig, men forsøg blot at læse teksten alligevel. Dernæst kan din lærer hjælpe med at angive hvilke ting, der er mindre væsentlige at forstå.

    Cellulose udgør 35-40 % af halmstrå (Mosier et al. 2005) og er en lineær polymer bestående af β-1,4’-glycosidforbundne D-glukose-monomerer. Cellulose er som stivelse et kulhydrat, nemlig et polysakkarid bestående af et meget stort antal af monosakkaridet glukose. I modsætning til stivelse er cellulose svært at nedbryde til glukose (se næste afsnit). Glukose er et vigtigt monosakkarid og bruges af næsten alle levende organismer fra mikroorganismer til mennesket som brændstof. Molekylet består af grundstofferne carbon, hydrogen og oxygen, og har den kemiske formel C6H12O6. Molekylet findes i tre mulige konfigurationer eller indstillinger, nemlig lineært åbnet samt som to ringformer (kaldet α- og β-D-glukose defineret efter hvordan 1-OH gruppen vender) mellem hvilke der eksisterer en dynamisk ligevægt kaldet mutarotation. Glukose er en hexose, idet molekylet har seks carbonatomer, og dannes, som tidligere omtalt, i fotosyntetiserende planter ved CO2-fiksering.

    Figur 1. Halm

    Disse lange kæder af monosakkarider holdes sammen parallelt af såkaldte protonbroer og van der Waals kræfter i en tæt ordnet struktur (krystallinsk cellulose); en mindre del er dog uordnet.

    Hemicellulosen udgør 20-30 % af halmstrået og består af forgrenede og lineære hetero-polysakkarider af D-xylose, D-mannose, D-galaktose, D-glukose, L-arabinose, 4-O-methyl-glukuron-, D-galakturon- og D-glukuronsyre. Disse polysakkarider er meget kortere end i cellulose. D (dextrorotatory, højredrejet) og L (leverorotatory, venstredrejet) er betegnelser, som angiver stereokemisk konfiguration i et molekyle med såkaldte chirale centre. Hvis du kigger i en biokemi bog, vil du kunne læse mere præcist, hvad dette betyder. Det vigtigste monosakkarid i hemicellulose er pentosen (5 carbonatomer) xylose, som danner polymeren xylan. Desuden indgår typisk en væsentlig del arabinose, som også er en pentose.

    Lignin står for de sidste ca. 20-25 % af halmstrå og er en vand-uopløselig amorf blandings-polymer af phenylpropan enheder samt flere substituerede alkoholer. I modsætning til cellulose og hemicellulose består lignin altså ikke af kulhydrater. De forskellige molekylære enheder er knyttet sammen af bl.a. carbon-carbon- og aryl-ester-bindinger, og danner flere typer bindinger til polysakkariderne i hemicellulose (Colberg 1988). Nedenfor kan du se et eksempel på den kemiske opbygning af lignin. Denne komplekse rumlige sammensætning betyder, at lignin kun meget vanskeligt kan hydrolyseres og dermed nedbrydes. I plantecellevæggen fungerer lignin som uigennemtrængelig strukturel støtte og beskyttelse mod oxidation og mikrobielle angreb (Nielsen, Ahring & Angelidaki 1993, Pérez et al. 2002). En beskrivelse af lignin er desuden givet i artiklen Fra halm til alkohol.

     

    Som Figur 4 nedenfor antyder, danner lignin og hemicellulose (hhv. grå og grøn i fjerde punkt af figuren) en tætforbundet struktur, som holdes sammen af xylan, ferulsyre og esterbindinger (Malherbe, Cloete 2002). Strukturen kan siges at indkapsle cellulose-polymeren, som danner fibre i cellevæggen. Det er denne stærkt ordnede og lukkede struktur, af den sværtnedbrydelige lignin omkring holocellulosen, der vanskeliggør nedbrydningen af lignocellulose.

    Figur 2. Skematisk opbygning af et cellulosemolekyle. De enkelte glukosemonomerer er i β-D konfiguration. Den højre ende kaldes den reducerende ende (ved carbonatom nummer 1), mens den venstre ende kaldes den ikke-reducerende ende (ved carbonatom nummer 4). (Modificeret fra (Ingram 2006)).

    Figur 3. Lignin

    Figur 4. Sammensætning af en plantes cellevæg. Halmens strå består af fine stængler, hvis vægge igen består af stadig finere fibre, jo mere man forstørrer. Punkt fire illustrerer den meget tætpakkede strukturelle opbygning af lignocellulose med cellulose (gul), hemicellulose (grøn) og lignin (grå). På molekylært niveau (punkt 5) sidder de lange kæder af glukose, hvilke danner såkaldte mikrofibriller. 

    LÆS MERE:

    Biomasse
    Information om biomasse fra det amerikanske National Renewable Energy Laboratory

    Gensplejsning og bioethanol bør gå hånd i hånd
    Planteforsker Birger Lindberg Møller forsker i brugen af cassavaplanten. Denne er en rodplante, som i roden oplagrer stivelse ligesom kartofler. Da stivelse er langt lettere at nedbryde end cellulose endsige lignocellulose er dette et interessant substrat for bioethanol produktion. Super landbrugsplanter på hidtil ubeplantede arealer; en fremtidsudsigt?

    Med den ovenfor beskrevne struktur af lignocellulose træder selve essensen af andengenerations bioethanolanlæg frem: Nedbrydningen af lignocellulose til fermenterbare sukre. Dette trin udgør det mest komplicerede af alle i processen og har derfor været målet for intensiv forskning. Hvordan kan man på den energimæssigt billigste måde opbryde den stærke kemiske struktur i lignocellulosen og derved få frigivet de værdifulde monosakkarider (hexoser og pentoser) i cellulosen og hemicellulosen? Dette spørgsmål er helt centralt at besvare, før andengenerations bioethanolanlæg kan realiseres i praksis.

    Et stort antal metoder er beskrevet af forskningsgrupper over hele verden; således er brugen af mekanisk opskæring, syrer, baser, oxygen, højt tryk og høj temperatur forsøgt. I alle tilfælde er der tale om input af energi til at bryde kovalente kemiske bindinger, og dette tab af energi skal absolut minimeres for at skabe et positivt energiregnskab for processen som helhed (Ekemisk,produkt – Etab,proces > 0).

    I IBUS bidrager fire faktorer til at opnå en tilfredsstillende forbehandling af halm. Først skæres halmen til stykker med en længde på 1-5 cm og lægges så i blød i vand. Dernæst indføres denne suppe i en skråstillet koger med en roterende snegl, hvorved halmen presses opad og møder vand i modstrøm. Herved koges halmen under højt tryk (190-200 °C, 13-18 bar) i en opholdelsestid på 10-15 minutter (jf. Figur 1). Bemærk, at den nødvendige energi til kogning, tryksætning og hydraulik tilføres fra det kraftvarmeværk, ved hvilket anlægget er opstillet (læs mere).

    Figur 1. Billede af den skrå koger i testopstilling. Via særlige pumper entrer den skårne iblødsatte halm kogeren til venstre og drives opad af en indre mekanisk snegl. I kogeren er der højt tryk og temperatur og den er isoleret for at mindske varmetab (DONG Energy 2006).

    Ved processen opnås en åbning af den tætte lignocellulose-matrix, idet behandlingen slider materialet itu og tilfører tilstrækkelig energi til at bryde kemiske bindinger. Resultatet er fibre med forøget porøsitet og dermed større overfladeareal (jf. Figur 2). Den indeholdte lignin i halmen er stort set intakt, hvorimod hemicellulose og cellulose er væsentligt nedbrudt. Den lille mængde væske, som løber ud fra bunden af kogeren, indeholder opløste pentoser fra hemicellulosen. Ved at inddampe denne rest fås melasse, som kan anvendes i husdyrfoder.

    De forbehandlede fibre er porøse, sådan at der er fysisk adgang for vand og enzymer til de indeholdte poly- og oligosakkarider. Efter kogeren overføres suppen af fibre derfor til en såkaldt forflydningstank, og der tilsættes enzymer. Forflydning af suppen betyder, at fiberklumperne langsomt nedbrydes, sådan at suppen bliver mere homogen og flydende uden klumper.

    Figur 2. Skåret og forbehandlet halm. Det kan anes at strukturen af de forbehandlede fibrene er mere fin og åben. Overfaldearealet og porøsiteten er øget. Den brune farve fremkommer som følge af kogningen (Ph.D. Henning Jørgensen, 2006).

    De anvendte enzymer er vidt forskellige mht. deres virkemåder og substrater, men virker overordnet ved, på synergisk koordineret vis, at nedbryde cellulose og hemicellulose til monosakkarider – primært glukose og xylose. At enzymerne virker synergisk koordineret, betyder, at de så at sige samarbejder om nedbrydningen.

    Enzymerne er resultatet af intensiv forskning, idet de to danske biotek-virksomheder Novozymes og Danisco til stadighed forsøger at forbedre enzymerne mht. aktivitet, effektivitet og holdbarhed. Produktionen af enzymerne sker på industriel skala i genetisk manipulerede mikroorganismer, f.eks. svampen Trichoderma (Rosgaard et al. 2005). Forflydningen med enzymer kan ses som et finere forbehandlingstrin, hvor de, i halmen, indeholdte sukre endelig kan frigives i vandig opløsning.

    Enzymatisk hydrolyse af cellulose kræver tre typer cellulaser: Endoglukanaser EG, exoglukanaser (cellobiohydrolaser CBH) og β-glukosidaser βG. Endoglukanaser hydrolyserer β-1,4’-glycosidbindinger mellem D-glukosemonomerer fortrinsvis i amorfe områder, hvilket skaber nye ender på cellulose-fibrillen. Cellobiohydrolaser angriber de tilgængelige ender og spalter cellobiose-enheder af. Disse hydrolyseres af β-glukosidaser til to glukose molekyler.

    Hemicellulose nedbrydes ligeledes ved en koordineret procedure af flere hemicellulaser, især xylanaser (xylan er det mest udbredte kulhydrat i hemicellulose). På grund af lignins komplekse og udefinerede struktur (jf. afsnittet Lignocellulose) er hydrolyseringen vanskelig at beskrive. Dog kendes mindst to grupper af nedbrydende enzymer: Peroxidaser og laccaser. Lignins nedbrydning er langsom og medfører mange forskellige nedbrydningsprodukter (Colberg 1988).

     

    LÆS MERE

    Fra halm til alkohol
    Forskere ved DTU og Novozymes arbejder målrettet på at udvikle bedre enzymer til nedbrydning af lignocellulose. En rigtig god artikel.

    Positivt energiregnskab for dansk bioetanol
    I 2006 opstillede folkene bag IBUS-projektet et samlet energiregnskab for hele processen – og der er grønne tal på bundlinjen.

    Med de interessante sukre frigivet til vandig opløsning er behandlingen af substratet færdig. Disse sukre er nu klar til at blive optaget af en relevant mikroorganisme, som kan omdanne monosakkariderne til ethanol. Se her for at læse om den biokemi, som ligger bag, når glukose optages og omdannes til ethanol ved fermentering. Gæren Saccharomyces cerevisiae, almindelig bagegær, er den typiske organisme til dette formål, men forskellige termofile bakterier er også undersøgt, idet S. cerevisiae ikke kan nedbryde pentoser. Gæren mangler simpelthen i sit genom de gener, som koder for de proteiner, der er nødvendige for at kunne leve af pentoser.

    Efter fermentering, en filtrering og destillation får man ren bioethanol, der så bruges som brændstof. Tilbage er en tykflydende rest, som indeholder 60 % lignin og rester af hemicellulose. Denne rest separeres i en fast (fast biobrændsel, jf. Figur 6) og en flydende fraktion. Den faste fraktion, som er ligninrig og saltreduceret i forhold til halm (primært kaliumklorid, reduktion af KCl betyder, at korrosion i kedlerne kan undgås. Reduktionen sker i kraft af iblødsætningen og kogningen, hvorunder salte vaskes ud af halmen.), tørres og er hermed opgraderet til et fast biobrændsel af høj kvalitet (højere brændværdi end halm). Dette brændes i kraftværket, og bidrager dermed bl.a. til at danne den nødvendige energi til forbehandlingen og destillationen. Den våde fraktion inddampes delvist til melasse, og en del af denne melasse recirkuleres ind i processen, idet den indeholder aktive enzymer. Den udtagne melasse kan bruges i dyrefoder.

    LÆS MERE

    Forgæring af sukre til ethanol
    I et andet Biotech Academy projekt om ølbrygning er det centrale stofskifte i gær under fermentering beskrevet fra glukose til ethanol.

    Saccharomyces cerevisiae
    I samme projekt om øl er der også en omfattende artikel om gærsvampe. Hvordan de formerer sig, og hvordan de ser ud.

    Gener fra Islands varme kilder brygger grøn benzin
    I Islands varme kilder har forskere fra Institut for Systembiologi isoleret interessante termofile bakterier. Disse bakterier lever ved høj temperatur og har fra naturens hånd gener for enzymet xylanase. Ved at indsplejse disse gener i kornplanter kan man få planterne til at nedbrydes ”automatisk” ved at hæve temperaturen.

    Så er der bio-biler til danskerne
    I foråret 2007 sker det så: De såkaldte Flexifuel biler kommer på det danske marked. Ford lancerer en Focus model som kan køre på benzin/ethanolblandinger op til E85.

    Begrebet metabolic engineering dækker over en række moderne analytiske og praktiske metoder inden for den anvendte molekylærbiologi, hvormed man modificerer de reaktionsveje, som en mikrobiel celle benytter. Det kan f.eks. glukolysen, citronsyre-cyklen eller andre af cellens stofskifteprocesser. Modifikationen sker ved en indsættelse eller fjernelse af gener, og hensigten er at forbedre cellens egenskaber, f.eks. i forhold til at øge produktionen et givent stof.

    Formålet med en sådan modificering er lettest af forstå ved et eksempel. I et tidligere afsnit nævntes det, at gær ikke kan nedbryde og derved anvende pentoser. Et sådant problem ville man tidligere ikke have haft chance for at løse. Men med matematikkens og computerens indtog i biologiens verden er vi trådt ind i den såkaldte post-genome æra. Vi har nu kendte genomsekvenser for et stort antal forskellige organismer, og det har gjort det muligt, at finde frem til de gener som skal til, for at en given organisme kan optage og bruge xylose. Ved hjælp af metabolic engineering kan disse gener indsættes i gærs genom, og den resulterende stamme undersøges mht., om den kan bruge xylose.

    Figur 12. Scanning elektronmikrograf af celler af Saccharomyces cerevisiae (Wheals 2002).

    Metabolic engineering er det overordnede begreb – det integrerer analysen af cellen, den matematiske behandling af data og det efterfølgende eksperimentelle forsøg for at karakterisere den opnåede fænotype og evaluere resultatet i virkelighedens verden. De opnåede erfaringer kan så igen indgå til finjustering af modellen, hvorved der effektivt opstår en såkaldt iterativ cyklus til gradvis forbedring mod målet (jf. nedenstående figur). Industriel bioteknologi benytter metabolic engineering som vejen til at udvikle grønne cellefabrikker.

     

    LÆS MERE

    Systembiologi og bioinformatik
    I et andet Biotech Academy projekt om bioinformatik og antimikrobielle peptider er bioinformatik og systembiologi introduceret. Der er en række gode artikler som forklare hvad disse emner handler om, og der er eksempler på hvordan forskerne ved Institut for Systembiologi bruger systembiologien og bioinformatikken til at finde ny medicin, sundere fødevare og meget mere.

     

    Eksperter i cellefabrikker
    Danske Fluxome Sciences er eksperter inden for industriel bioteknologi og udvikler innovative og kosteffektive bioprocesser vha. metabolic engineering. Firmaet har blandt andet foretaget dybdegående analyser af ethanoldannelsen i gær – i en såkaldt genome scale model – og har derved kunnet forbedre udbyttet med 5 % (hvilket er meget for denne proces).

     

    Kæmpe databaser der kan bruges til metabolic engineering
    Store databaser med biologisk information eksisterer i dag i takt med at flere og flere organismer sekventeres (deres genomers sekvens bestemmes). Prøv at søge efter ’xylose’ i KEGG eller efter ’TEF1’ i Saccharomyces Genome Database

    Figur 13. Et billede af den såkaldte iterative cyklus indenfor metabolic engineering. Der er tre delmomenter. Først designes stofskiftet via en computermodel og biokemisk information (Design). Dernæst udføres de genetiske manipulationer, som er blevet forslået i design-fasen (Synthesis = syntese). Endelig analyseres det fremkomne resultat; virkede ændringerne efter hensigten? (Analysis = analyse).

    Dette afsnit vil ganske kort perspektivere den gennemgående proces til andengenerations bioethanol. Hvorfor er andengenerations bioethanolanlæg overhovedet relevante, og hvorfor er udviklingen af disse teknologier nødvendige?

    I en verden hvor lignocellulose er det mest udbredte biologiske materiale, en verden som samtidig hver dag søger at gå fremtidens udfordringer i møde i forhold til energi og ressourcer, ja, da er brugen af biomasse for alvor kommet på mode. Vi må lære os at nedbryde de genstridige plantefibre for at kunne anvende denne voldsomt store og fornybare ressource optimalt.

    I dette projekt har fokus været alene på bioethanol, men et koncept kaldet et bioraffinaderi beskriver de positive muligheder, forskerne ser inden for integration af diverse komplekse substrater og produktion af mange forskelligartede produkter. Som figuren nedenfor antyder, forestiller man sig i fremtiden, at genanvendelse af en stor mængde forskellige biologiske restprodukter vil få betydning. Mellemprodukter vil blive behandlet på kryds og tværs sådan, at den opnåede energi i brugbare brændsler og værdi i diverse produkter er maksimal. Disse produkter skal indeholde så meget som muligt af energien og potentialet i det oprindelige substrat. Eller sagt med andre ord skal ressourcerne udnyttes så optimalt, som det er muligt. IBUS-konceptet er således et glimrende eksempel på en synergisk samkørsel af flere processer for at opnå energibesparelser.

    Figur 13. Idealiseret bioraffinaderi koncept. Alle dele af samfundet fungerer samlet og bidrager derved til at mindske spild og optimere energi- og produktudbyttet fra substraterne (Herrera 2004, billedet fra Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TN, USA).

    Nedenstående er en fortegnelse over den litteratur, som ligger til grund for de foregående teoretiske afsnit. At udarbejde en litteraturliste kan virke som en triviel og kedelig opgave i forbindelse med projektskrivning, men det er en god disciplin at øve og mestre. For det er meget vigtigt at kunne redegøre for sine kilder og referencer på en fornuftig, veldefineret måde – det gælder såvel i en studieretningsopgave i gymnasiet som i en artikel på højeste videnskabelige niveau.

    Der eksisterer et stort antal kommercielle og gratis programmer til at håndtere referencer, importere disse data til en kildedatabase og endelig automatisk lave en konsistent og komplet litteraturliste til slut. Prøv f.eks. at kigge på JabRef(freeware, http://jabref.sourceforge.net/) eller Refworks (kommercielt webbaseret program, http://www.refworks.com/). Det kræver et nogenlunde engelskkendskab og lidt computersnilde, men i længden er der meget at vinde i sparet tid, hvis man lærer sig at anvende et sådant program. Nedenstående litteraturliste er lavet i Refworks.

    Screendump fra Refworks

    • Colberg, P.J. 1988, “Anaerobic microbial degradation of cellulose, lignin, oligolignols and monoaromatic lignin derivatives” in Biology of anaerobic microorganisms, ed. A.J.B. Zehnder, John Wiley & Sons Inc., New York, , pp. 333-369.

    • Davies, P. 2006, Quantifying energy – BP Statistical Review of World Energy 2006.

    • DONG Energy 2006, Courtesy of DONG Energy.

    • Duncan, R.C. & Youngquist, W. 1998, The World Petroleum Life-Cycle.

    • EIA 2004, International Energy Annual 2004 – World Net Electricity Generation by Type (Billion Kilowatthours), 2003, Energy Information Administration (EIA), US Department of Energy.

    • Fulton, L. & Eads, G. 2004, IEA/SMP Model Documentation and Reference Case Projection.

    • Herrera, S. 2004, “Industrial biotechnology-a chance at redemption”, Nature biotechnology, vol. 22, no. 6, pp. 671-675.

    • IEA 2004, World Energy Outlook 2004, International Energy Agency (IEA).

    • Ingram, V. 2006, MIT Biology Hypertextbook, Massachusetts Institute of Technology, MA, USA.

    • Kidd, S. 2005, Uranium – Resources, Sustainability And Environment, The Uranium Institute, London, England.

    • Larson, D. 2006, Mischantus – University of Illinois, University of Illinois – College of Agricultural, Consumer and Environmental Sciences.

    • Malherbe, S. & Cloete, T.E. 2002, “Lignocellulose biodegradation: Fundamentals and applications”, Reviews in Environmental Science and Biotechnology, vol. 1, no. 2, pp. 105-114.

    • Mosier, N., Wyman, C., Dale, B., Elander, R., Lee, Y.Y., Holtzapple, M. & Ladisch, M. 2005, “Features of promising technologies for pretreatment of lignocellulosic biomass”, Bioresource technology, vol. 96, no. 6, pp. 673-686.

    • NEIC 2004, Greenhouse Gases, Climate Change, and Energy, National Energy Information Center (NEIC), Energy Information Administration, EI-30, Forrestal Building, Room 1E-226, Washington, DC 2058, Energy Information Administration, US DOE.

    • Nielsen, P., Ahring, B.K. & Angelidaki, I. 1993, Udredning vedrørende forøgelse af husdyrgødnings biogaspotentiale, Energistyrelsens Energiforskningsprogram.

    • Pérez, J., Muñoz-Dorado, J., Rubia, T.,de la & Martínez, J. 2002, “Biodegradation and biological treatments of cellulose, hemicellulose and lignin: an overview”, International Microbiology, vol. 5, no. 2, pp. 53-63.

    • Rosgaard, L., Pedersen, S., Meyer, A. & Andersen, E.S. 2005, “Fra halm til alkohol”, Aktuel Naturvidenskab, nummer 3.

    • Saab 2006 Concept Saab Biopower, Saab Biopower UK.

    • Wheals, A. 2002, Scanning electron micrograph of S. cerevisiae, University of Bath, United Kingdom.

    • Wilson, T.V. 2007, How the Earth Works, Howstuffworks, link.

    • Zittel, W. & Schindler, J. 2004, Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH, The Countdown for the Peak of Oil Production has Begun – but what are the Views of the Most Important International Energy Agencies.

  • Øvelsen

    Øvelsen – fremstilling af bioethanol

    Lav selv bioethanol af halm!

    Formålet med denne laboratorieøvelse er at fremstille bioethanol ud fra halm eller andre celluloseholdige substrater som papir. Som beskrevet i afsnittet: ”Nedbrydning af lignocellulose” her på projektet, er nedbrydningen af lignocellulose til monosaccharider en vanskelig og energisk krævende proces. Der kræves en grov forbehandling af halmen, før enzymer kan udføre det finere arbejde med at nedbryde polymerer af glukose og andre monosaccharider. Disse ting vil du her selv få lejlighed til at prøve af.

    I øvelsen får du således mulighed for selv at simulere hele processen fra halm til bioethanol. Et substrat klippes eller blendes i småstykker og koges i syre. Hernæst tilsættes de rette industrielle enzymer til suppen, og den, over tid, frigivne glukose måles. Når substratet er nedbrudt, er det tid til at fermentere glukosen til ethanol – hertil vil gæren Saccharomyces cerevisiae anvendes. Under den anaerobe vækst omdanner gæren langsomt glukose til ethanol, CO2 og energi til egen vækst. Du vil kunne følge dannelsen af bioethanol via gaschromatografi. Endelig destilleres den dannede ethanol fra, og derefter kan du finde udbyttet i forhold til det teoretisk mulige.

     

    Faglig forberedelse

    Før øvelsen udføres er det vigtigt, at du har et kendskab til kulhydraters opbygning og en forståelse for, hvordan cellulose kan nedbrydes. Du vil nemlig få mulighed for i praksis at bruge enzymer til nedbrydning af halm eller papir, ligesom du vil prøve at følge anaerob gærvækst. Endelig vil der skulle arbejdes med kemiske reaktionsligninger for at beregne udbyttet af bioethanol. Hvis man har særlig lyst til at bruge gaschromatografi, giver øvelsen ligeledes mulighed for det. Der henvises til den teori om lignocellulose, enzymer, forgæring og bioethanol som er tilgængelig på dette projekt samt på følgende andre steder på sitet.

     

    Praktiske informationer

    Såfremt det af økonomiske, tidsmæssige eller andre årsager ikke er muligt at gennemføre hele forsøget fra start til slut, kan de enkelte delmomenter snildt tilpasses til at stå alene. Alt efter mulighederne, kan man vælge til og fra blandt de beskrevne muligheder for målinger og også køre øvelsen i flere forskellige sværhedsgrader.

    Dokumenterne Fra halm til bioetanol og dataark anvendes i øvelsen. Det vil være smartest at downloade og printe øvelsesvejledningen, mens Dataark.xls skal downloades og bruges til at lave databehandling på computeren. Et dokument med opgaver (Rapportspørgsmål), der kan bruges i diskussion og rapportering, er ligeledes inkluderet. Bemærk at enzymer og et antiskummiddel skal bestilles i forvejen, og et glukometer med tilhørende målesticks skal købes på apoteket.

    Hvis du har spørgsmål af enhver art til øvelsen, er du meget velkommen til at kontakte forfatterne. Så vil vi forsøge at hjælpe bedst muligt, hurtigst muligt.

    Rigtig god fornøjelse!

    Øvelsesvejledningen til dette projekt hentes her

    Rapportspørgsmål hentes her

    Lærervejledning hentes her.

  • Artikler

    Nedenfor ses der en oversigt over tidsskrifter, hvori der er bragt relevante artikler i forhold til projektet.

    Gener fra Islands varme kilder brygger grøn benzin

    I Islands varme kilder har forskere fra DTU isoleret interessante termofile bakterier. Disse bakterier lever ved høj temperatur og har fra naturens hånd gener for enzymet xylanase. Ved at indsplejse disse gener i kornplanter kan man få planterne til at nedbrydes ”automatisk” ved at hæve temperaturen.

    Dysten om fremtidens biobrændstof

    Læs om de forskellige danske forskningsinitiativer inden for 2. generations bioethanolproduktion på DTU, KVL, Risø og i industrien.

    Forsker-tænketank: Vi skal have biobenzin nu

    Et hjemmemarked for bioethanol er afgørende, hvis Danmark skal blive storeksportør af teknologi til at fremstille grøn benzin, konkluderer en rapport fra ATV i februar 2007.

    Positivt energi-regnskab for dansk bioetanol

    I 2006 opstillede folkene bag IBUS-projektet et samlet energi-regnskab for hele processen – og der er grønne tal på bundlinjen.

    Gensplejsning og bioethanol bør gå hånd i hånd

    Planteforsker Birger Lindberg Møller forsker i brugen af cassavaplanten. Denne er en rodplante, som i roden oplagrer stivelse ligesom kartofler. Da stivelse er langt lettere at nedbryde end cellulose endsige lignocellulose er dette et interessant substrat for bioethanol produktion. Super landbrugsplanter på hidtil ubeplantede arealer; en fremtidsudsigt?

    Fuld tryk på bioethanol

    Senioringeniør Jan Larsen omtaler her den teknologi som Inbicon/Dong Energy har udviklet med forbehandling af halm i en trykkogning ved 15 bar. Fra demonstrationsanlægget i Skærbæk på 1 ton halm i timen skalerer Dong Energy nu processen op: I november 2009 skal et større anlæg ved Asnæsværket i Kalundborg behandle 4 ton halm i timen, og det i en kontinuerlig proces. Anlægget kan herved fremvises i forbindelse med Klimatopmødet i København 2009.

    Fremstilling af bioethanol 

    En udmærket oversigtsartikel som ridser de væsentlige ufordringer op i forbindelse med bioethanol fra halm, papir og træ.

    Eksperter i cellefabrikker

    Danske Fluxome Sciences er eksperter indenfor industriel bioteknologi og udvikler innovative og kosteffektive bioprocesser vha. metabolic engineering. Firmaet har blandt andet foretaget dybdegående analyser af ethanol dannelsen i gær – i en såkaldt genome scale model – og har derved kunnet forbedre udbyttet med 5% (hvilket er meget for denne proces).

    Fra halm og affald til morgendagens brændstof til biler

    Denne artikel er forfattet af nogle af forskerne bag udviklingen af IBUS-systemet. Den giver et godt indtryk af de tekniske undersøgelser, som er nødvendige for at optimere processen fra halm til bioethnanol. Desuden viser den nogle af de resultater, som forskerne har opnået i demonstrationsanlægget.

    Så er der bio-biler til danskerne

    I foråret 2007 sker det så: De såkaldte Flexifuel biler kommer på det danske marked. Ford lancerer en Focus model som kan køre på benzin/ethanol blandinger op til E85.

    Fra halm til alkohol

    Forskere ved DTU og Novozymes arbejder målrettet på at udvikle bedre enzymer til nedbrydning af lignocellulose. En rigtig god artikel.

null

Jan Larsen er senioringeniør i DONG Energy og har været sparringspartner på denne artikel.

Jan Larsen

null

Niels Henriksen er direktør for DONG Energys bioethanoldatterselskab Inbicon.

Niels Henriksen

Maj Østergaard Petersen er forsker hos DONG Energy og har været sparringspartner på denne artikel.

Maj Østergaard Petersen

Frank Krogh Iversen er projektingeniør i DONG Energy og har været sparringspartner på denne artikel.

Frank Krogh Iversen

null

Institut for Systembiologi har Danmarks største biovidenskabelige og bioteknologiske forskning på universitetsniveau.
Instituttet har været partner og sponsor på projektet.

Institut for Systembiologi