Trelleborgs Kommun
MIKROALGER SOM
AVLOPPSRENINGSVERK
Tony Fagerberg, marinbiolog
Samhällsbyggnadsförvaltningen, Hållbar utveckling
Trelleborg Kommun
Trelleborgs Kommun
Foto: Trelleborgs kommun
Foto Johnny Carlsson
Trelleborgs Kommun
Foto Annika Hansson
Annika Hansson, miljöstrateg Trelleborgs kommun
Trelleborgs Kommun
• EU-Life projekt
• Samarbetspartners: Malmö stad, Region Skåne, Trelleborg Kommun
• Tid: 2013-2015
• Budget 32 miljoner
• Frågeställning:
Kan akvatisk biomassa minska havens övergödning och ge oss ren energi
- minska övergödningen
- producera förnybar energi
- återföra fosfor till lantbruket
Problem till resurser
Lead Partner - Projektledning
Samordna informationspridning
Storskalig musselodling i Öresund
Inventering av akvatisk biomassa
Biogas
Workshops och konferenser
Foder
Trelleborgs Kommun
Produktionsvåtmarker
Anlägga två produktionsvåtmarker
Utvärdera biogasutvinning av
våtmarksväxter.
Kontrollprogram
Högvärda produkter från
våtmarksväxter
Samla och sprida kunskap kring
produktionsvåtmarker.
Trelleborgs Kommun
Produktionsvåtmarker
Biogas från tång/alger
Anlägga två produktionsvåtmarker
Fullskaliga tester av biogas
från alger på stränder
Utvärdera biogasutvinning av
våtmarksväxter.
Kontrollprogram
Tester i pilotanläggning av
biogas från musslor, alger
och våtmarksväxter
Högvärda produkter från
våtmarksväxter
Utvärderingar, mätningar,
kontrollprogram
Samla och sprida kunskap kring
produktionsvåtmarker.
Ta emot studiebesök och
sprida konceptet.
Trelleborgs Kommun
Produktionsvåtmarker
Biogas från tång/alger
Hållbara reningsverk
Anlägga två produktionsvåtmarker
Fullskaliga tester av biogas
från alger på stränder
Kan vi rena avloppsvatten
på ett “grönare sätt”?
Pilotstudie i Smygehamns
reningsverk.
Kontrollprogram
Tester i pilotanläggning av
biogas från musslor, alger
och våtmarksväxter
Högvärda produkter från
våtmarksväxter
Utvärderingar, mätningar,
kontrollprogram
Samla och sprida kunskap kring
produktionsvåtmarker.
Ta emot studiebesök och
sprida konceptet.
Utvärdera biogasutvinning av
våtmarksväxter.
Trelleborgs Kommun
Avloppsvatten = näring
Övergödning av hav
och inlandsvatten
(+ Patogener och kemikalier)
Tony Fagerberg,
Hållbar utveckling, Trelleborg Kommun
Problem:
Avloppsvatten = näring
• Höga flöden (näring måste tas upp mycket fort)
Tony Fagerberg,
Hållbar utveckling, Trelleborg Kommun
Innovationer
•
•
•
•
•
•
•
•
Tesla, Nichola.
(1900-tal)
Meucci, Antonio
(1800-tal)
Franklin, Benjamin.
(1700-tal)
Da Vinci, Leo.
(1400-tal)
Gutenberg, Johannes.
(1400-tal)
Archimedes, of Syracuse. (200-BC)
Okänd
(3600-BC)
Mikro, Al. G.
(3,5x109 -BC)
Växelström
Telefonen
Åskledare, mm
Helikopter, mm
Boktryckarkonst
Vattenskruv
Hjulet
Fotosyntesen
WP3 Fresh water cultivation: Microalgae
Tony Fagerberg,
Hållbar utveckling, Trelleborg Kommun
Innovationer
•
•
•
•
•
•
•
•
Tesla, Nichola.
(1900-tal)
Meucci, Antonio
(1800-tal)
Franklin, Benjamin.
(1700-tal)
Da Vinci, Leo.
(1400-tal)
Gutenberg, Johannes.
(1400-tal)
Archimedes, of Syracuse. (200-BC)
Okänd
(3600-BC)
Mikro, Al. G.
(3,5x109 -BC)
Växelström
Telefonen
Åskledare, mm
Helikopter, mm
Boktryckarkonst
Vattenskruv
Hjulet
Fotosyntesen
WP3 Fresh water cultivation: Microalgae
Tony Fagerberg,
Hållbar utveckling, Trelleborg Kommun
Modifierad från källa: mistermagister.skolbloggen.se
WP3 Fresh water cultivation: Microalgae
Tony Fagerberg,
Hållbar utveckling, Trelleborg Kommun
Modifierad från källa: mistermagister.skolbloggen.se
Näring
Biomassa
WP3 Fresh water cultivation: Microalgae
Tony Fagerberg,
Hållbar utveckling, Trelleborg Kommun
Modifierad från källa: mistermagister.skolbloggen.se
Näring
Biomassa
WP3 Fresh water cultivation: Microalgae
Tony Fagerberg,
Hållbar utveckling, Trelleborg Kommun
Mikroalger
Mikroalger: Växer snabbast av alla växter i
världen = effektiva näringsupptagare!
Tony Fagerberg,
Hållbar utveckling, Trelleborg Kommun
Vad är mikroalger?
• Mikroalger är encelliga mikroskopiska
vattenväxter.
• Mer än 200,000 arter, bara
ett fåtal odlas
• Kan dubbla sin biomassa
på mindre än ett dygn.
Tony Fagerberg,
Hållbar utveckling, Trelleborg Kommun
Fördelar med mikroalger:
•
Gratis energi från solen
•
Klarar av inkommande avloppsvatten
•
Producerar syre till bakterier
•
Tar upp näring väldigt fort
•
Värdefull energirik biomassa
•
Flexibel biokemisk sammansättning
(SimrisAlg AB)
Tony Fagerberg,
Hållbar utveckling, Trelleborg Kommun
Hur kan vi hjälpa algerna
att hjälpa oss?
Uppgifter:
1. Hitta en tuff mikroalg, OK
2. Göra avloppsvattnet, OK
mindre grumligt
3. Använda rätt odlingsystem,
OK
4. Hitta lämpliga
skördemetoder, OK
5. Använda algbiomassan
6. Synergier
Tony Fagerberg,
Hållbar utveckling, Trelleborg Kommun
1. Tuff alg, hög tillväxt
Grönalgen Scenedesmus!!!!
Day 2
Day 1
Day 5
Day 3
Day 6
Day 4
Day 7
Tony Fagerberg,
Hållbar utveckling, Trelleborg
Day 8 Kommun
Näringsupptag
2. Göra avloppsvattnet mindre grumligt
Tony Fagerberg,
Hållbar utveckling, Trelleborg Kommun
2. Göra avloppsvattnet mindre grumligt
Förbehandling av inkommande avloppsvatten.
Design: Bertil Siversson
-Anpassat system optimerad
för ett klart vatten med
mycket näring
13-10-07
Tony Fagerberg,
Hållbar utveckling, Trelleborg Kommun
3. Använda rätt odlingsystem
WP3 Fresh water cultivation: Microalgae
Tony Fagerberg,
Hållbar utveckling, Trelleborg Kommun
3. Använda rätt odlingsystem
Öppna dammar (Raceways)
vs.
Slutna system (Fotobioreaktorer)
WP3 Fresh water cultivation: Microalgae
Tony Fagerberg,
Hållbar utveckling, Trelleborg Kommun
3. Använda rätt odlingsystem
Fem olika algodlingsystem utvärderas med
avseende på algtillväxt och näringsupptag per
volymenhet
WP3 Fresh water cultivation: Microalgae
Tony Fagerberg,
Hållbar utveckling, Trelleborg Kommun
4. Hitta lämpliga skördemetoder
• Samarbetspartner
Alfa Laval
4. Hitta lämpliga skördemetoder
5. Använda algbiomassan
• Energi, OK
• undersöka biomassans kemiska
sammansättning.
• möjlighet att utvinna värdefulla
ämnen från mikroalgerna?
Problem till resurs
WP3 Fresh water cultivation: Microalgae
Tony Fagerberg,
Hållbar utveckling, Trelleborg Kommun
Synergier...
Avloppsvatten
Algodling
Biogasverk
Alger från stränder
WP3 Fresh water cultivation: Microalgae
Tony Fagerberg,
Hållbar utveckling, Trelleborg Kommun
Avloppsvatten
Koldioxid
Algodling
Biogasverk
Alger från stränder
WP3 Fresh water cultivation: Microalgae
Tony Fagerberg,
Hållbar utveckling, Trelleborg Kommun
Avloppsvatten
Koldioxid
Algodling
Biogasverk
Alger från stränder
WP3 Fresh water cultivation: Microalgae
Tony Fagerberg,
Hållbar utveckling, Trelleborg Kommun
Avloppsvatten
Koldioxid
Algodling
Biogasverk
Alger från stränder
WP3 Fresh water cultivation: Microalgae
Tony Fagerberg,
Hållbar utveckling, Trelleborg Kommun
Avloppsvatten
Koldioxid
Algodling
Biogasverk
Alger från stränder
Algbiomassa
WP3 Fresh water cultivation: Microalgae
Tony Fagerberg,
Hållbar utveckling, Trelleborg Kommun
Alger från stränder
Avloppsvatten
Algodling
Biogasverk
Koldioxid
Algbiomassa
FERMENTERING
FOTOSYNTES
WP3 Fresh water cultivation: Microalgae
Tony Fagerberg,
Hållbar utveckling, Trelleborg Kommun
Alger från stränder
Avloppsvatten
Algodling
Biogasverk
Koldioxid
Algbiomassa
Bioenergi
Biogödsel
Renat vatten
WP3 Fresh water cultivation: Microalgae
Tony Fagerberg,
Hållbar utveckling, Trelleborg Kommun
Trelleborgs Kommun
• Men… först måste vi:
1. Veta mer om algskördens kemiska
sammansättning.
2. Undersöka halten tungmetaller
3. Titta på upptag av läkemedelsrester
Trelleborgs Kommun
• Samarbete och informationsutbyte med Malin
Hultbers forskargrupp vid SLU.
– Mikroalger är kända för att kunna fånga upp
metaller och kemikalier.
Trelleborgs Kommun
• Samarbete och informationsutbyte med Malin Hultbers
forskargrupp vid SLU.
– Mikroalger är kända för att kunna fånga upp
metaller och kemikalier.
– Kan mikroalger rena avloppsvatten från
läkemedelsrester?
That solution to pollution is dilution is a delusion – Use microalgae instead!
Tack!
Tony Fagerberg,
Hållbar utveckling, Trelleborg Kommun
3. Använda rätt odlingsystem
Mobilt containerbaserat system (Norup Gård)
anpassat för vinterförhållanden.
WP3 Fresh water cultivation: Microalgae
Tony Fagerberg,
Hållbar utveckling, Trelleborg Kommun
Skördemetoder: 3 Mellanting mellan
separator och dekanter
Innovationer
•
•
•
•
•
•
•
•
Tesla, Nichola.
(1900-tal)
Meucci, Antonio
(1800-tal)
Franklin, Benjamin.
(1700-tal)
Da Vinci, Leo.
(1400-tal)
Gutenberg, Johannes.
(1400-tal)
Archimedes, of Syracuse. (200-BC)
Okänd
3600-BC)
Mikro, Al. G.
(3,5x109 -BC)
Växelström
Telefonen
Åskledare, mm
Helikopter, mm
Boktryckarkonst
Vattenskruv
Hjulet
Fotosyntesen
WP3 Fresh water cultivation: Microalgae
Tony Fagerberg,
Hållbar utveckling, Trelleborg Kommun
Hur vänder vi
problemet till en
hållbar resurs?
WP3 Fresh water cultivation: Microalgae
Tony Fagerberg,
Hållbar utveckling, Trelleborg Kommun
Koldioxid
Biogas
Algodling
Algbiomassa
WP3 Fresh water cultivation: Microalgae
Tony Fagerberg,
Hållbar utveckling, Trelleborg Kommun
6. Synergier
Scenedesmus (algen vi använder)
Metanpotential: ca 200L /kg VS
WP3 Fresh water cultivation: Microalgae
Tony Fagerberg,
Hållbar utveckling, Trelleborg Kommun
Alger från stränder
Avloppsvatten
Algodling
Biogasverk
Koldioxid
Algbiomassa
Bioenergi
Biogödsel
Renat vatten
WP3 Fresh water cultivation: Microalgae
Tony Fagerberg,
Hållbar utveckling, Trelleborg Kommun
Koldioxid
Avloppsvatten
Biogasverk
Algodling
Algbiomassa
Bioenergi Biogödsel
Renat vatten
WP3 Fresh water cultivation: Microalgae
Tony Fagerberg,
Hållbar utveckling, Trelleborg Kommun
Vad är mikroalger?
< 1% av all biomassa på jorden
MEN
Svarar för 40% av all koldioxid som fixeras
av växter varje år och ca
hälften av syret i atmosfären!
= MIKROALGERNAS
PRODUKTION ÄR
MYCKET HÖG!
WP3 Fresh water cultivation: Microalgae
Tony Fagerberg,
Hållbar utveckling, Trelleborg Kommun
Varför är de intressanta för oss?
• Mycket högre produktivitet än deras släktingar på land = stora skördar
• Kokurrerar inte med matgrödor (kan odlas på andra ytor än
jordbruksmark)
• Kan odlas i saltvatten
• Kan odlas i förenade vatten
• Kan ta hand om koldioxid från förbränningsprocesser
• Biomassan är värdefull!!!
(kan ex. användas I bioraffenaderi för att utvinna växtoljor, protein, och
värdefulla kolhydrater. samt BIOENERGI)
WP3 Fresh water cultivation: Microalgae
Tony Fagerberg,
Hållbar utveckling, Trelleborg Kommun
6. Synergier
Koldioxid
Biogas
Algodling
Algbiomassa
WP3 Fresh water cultivation: Microalgae
Tony Fagerberg,
Hållbar utveckling, Trelleborg Kommun
4. Hitta lämpliga skördemetoder
Skörden står för 20-50% av kostnaderna i en algodling.
Ok om man producerar högvärdesprodukter, inte om
målet är energiproduktion/rena vatten.
Trots detta relativt liten aktivitet för att utveckla
skördetekniker.
Forskning har fokuserat på att öka algproduktion och
sammansättning av biomassan.
Hur skördar man mikroalger:
•
•
•
•
•
•
•
Filtrering
Centrifugering
Fällning med kemikalier
Fällning med biologi
Autoflockulering
DAF
Electroflocculation
WP3 Fresh water cultivation: Microalgae
Tony Fagerberg,
Hållbar utveckling, Trelleborg Kommun
Fotosyntetisk effektivitet (FE)
FE= hur effektivt solenergin blir till biomassa.
Hög FE = Hög biomassaproduktion
Snabbt näringsupptag!!!!
WP3 Fresh water cultivation: Microalgae
Tony Fagerberg,
Hållbar utveckling, Trelleborg Kommun
4. Hitta lämpliga skördemetoder
Utmaning:
Separera små celler (<30um) från vatten.
Låg koncentration (ca 0,1% TS)
Energieffektivt
Skörden står för 20-50% av kostnaderna i en algodling!
Ok om man producerar högvärdesprodukter, inte om
målet är energiproduktion/rena vatten.
WP3 Fresh water cultivation: Microalgae
Tony Fagerberg,
Hållbar utveckling, Trelleborg Kommun
6. Synergier
Koldioxid
Biogas
Algodling
Algbiomassa
WP3 Fresh water cultivation: Microalgae
Tony Fagerberg,
Hållbar utveckling, Trelleborg Kommun
Modifierad från källa: mistermagister.skolbloggen.se
Näring
Biomassa
WP3 Fresh water cultivation: Microalgae
Tony Fagerberg,
Hållbar utveckling, Trelleborg Kommun
Innovationer
•
•
•
•
•
•
•
•
Tesla, Nichola.
(1900-tal)
Meucci, Antonio
(1800-tal)
Franklin, Benjamin.
(1700-tal)
Da Vinci, Leo.
(1400-tal)
Gutenberg, Johannes.
(1400-tal)
Archimedes, of Syracuse. (200-BC)
Okänd
3600-BC)
Mikro, Al. G.
(3,5x109 -BC)
Växelström
Telefonen
Åskledare, mm
Helikopter, mm
Boktryckarkonst
Vattenskruv
Hjulet
Fotosyntesen
WP3 Fresh water cultivation: Microalgae
Tony Fagerberg,
Hållbar utveckling, Trelleborg Kommun
Bucefalos frågar:
• Vilken odlingsmetod är bäst för att
rena näring från avloppsvatten?
• Kan vi odla året runt?
• Hur skördar vi algerna?
• Vad gör vi med den skördade
algbiomassan?
• Kan vi optimera?
WP3 Fresh water cultivation: Microalgae
Tony Fagerberg,
Hållbar utveckling, Trelleborg Kommun
Modifierad från källa: mistermagister.skolbloggen.se
E=(bio)MC2
Näring
Biomassa
WP3 Fresh water cultivation: Microalgae
Tony Fagerberg,
Hållbar utveckling, Trelleborg Kommun
Mikroalger
WP3 Fresh water cultivation: Microalgae
Tony Fagerberg,
Hållbar utveckling, Trelleborg Kommun
Mikroalger
WP3 Fresh water cultivation: Microalgae
Tony Fagerberg,
Hållbar utveckling, Trelleborg Kommun
Vad är mikroalger?
• Mikroalger är ett samlingsnamn för encelliga
eller mikroskopiska vattenväxter.
• Finns i alla naturliga vatten
• Mer än 200,000 arter
Mikroalger
Vad är mikroalger?
Varför är de intressanta för oss?
Hur odlas mikroalger?
Hur skördas de?
Vad används biomassan till?
WP3 Fresh water cultivation: Microalgae
Tony Fagerberg,
Hållbar utveckling, Trelleborg Kommun
Trelleborgs uppgifter i Bucefalos -mikroalger
Odling av alger vid avloppsreningsverk för rening av näringsämnen
•Förbehandling av avloppsvatten
•Odling i ”växthuscontainer”, delvis med glasväggar
•Algerna odlas med flera tekniker
•Skördesystem utvecklas
•Samarbete med forskare
Annika Hansson, miljöstrateg Trelleborgs kommun
Det går åt minst 8 mol fotoner (ljus) för att producera 1 mol CH2O (kolhydrat)
Ett medelvärde av fotonernas energinehåll = 208kj/mol
För att bilda en mol CH2O går det år 1744 kJ
Energiinnehållet i en mol CH2O är ca 467 kJ
Effektiviteten i omvandlingen av sol till kemisk energi = 467/1744 = 0,27
Ljuset som kan användas I fotosyntesen är bara 42% av solljuser (par)
Maximal fotosyntetisk effektivitet är bara 11.3% av
solens energi! (Brennan and Owende 2009)
