UDFORDRINGEN HVORFOR ER HALM SVÆRT AT NEDBRYDE? Morten Ambye-Jensen Post doc. Institut for Ingeniørvidenskab AU AARHUS UNIVERSITET MORTEN AMBYE-JENSEN HALMBASERET BIOGAS 25. AUGUST 2015 TO UDFORDRINGER Den biokemiske struktur i halm forhindre nedbrydning Halm blander dårligt med vand AU AARHUS UNIVERSITET MORTEN AMBYE-JENSEN HALMBASERET BIOGAS 25. AUGUST 2015 BIOKEMISK STRUKTUR Halm består primært af cellevægs-struktur -Lignocellulose Cellulose – kulhydrat polymer Hemicellulose – kulhydrat polymer Lignin/træstof – phenol polymer Lignin er naturens eget forsvar mod nedbrydning AU AARHUS UNIVERSITET MORTEN AMBYE-JENSEN HALMBASERET BIOGAS 25. AUGUST 2015 BIOKEMISK STRUKTUR Lignocellulose Cellulose Hemicellulose Lignin/træstof SEM (scanning electron microscope) Hansen et al. (2010) Enzymer har begrænset adgang til cellulosen/hemicellulosen! AU AARHUS UNIVERSITET MORTEN AMBYE-JENSEN HALMBASERET BIOGAS 25. AUGUST 2015 HYDROLYSEN BLIVER FLASKEHALS Hvis ikke halmen behandles inden udrådningen er det bakteriernes enzymer der alene står for nedbrydningen Forbehandling er derfor nødvendig for at hydrolysen ikke bliver flaskehals Hvis man køre med høj iblanding af halm og lignende biomasser vil bakteriesammensætningen i biogasreaktoren med tiden optimeres til nedbrydning af lignocellulose AU AARHUS UNIVERSITET Hydrolyse enzymer MORTEN AMBYE-JENSEN HALMBASERET BIOGAS 25. AUGUST 2015 HALM SKYDER VAND OG FLYDER OVENPÅ Høj porøsitet Lav densitet Hydrofob overflade Den biologiske nedbrydning sker i opløsning Forbehandling er nødvendig! AU AARHUS UNIVERSITET MORTEN AMBYE-JENSEN HALMBASERET BIOGAS 25. AUGUST 2015 FLYDEEVNE FØR OG EFTER FORBEHANDLING Wheat straw Rice straw chopped Shredded 100 80 60 40 20 0 Raw Above surface Shredded Under surface Extruded Bottom Extruded Volume percentage (%) Volume percentage (%) 100 80 60 40 20 0 Raw Above surface Shredded Under surface Extruded Bottom Resultater fra V. Cacciatore & M. Hjort 2015 AU AARHUS UNIVERSITET MORTEN AMBYE-JENSEN HALMBASERET BIOGAS 25. AUGUST 2015 FORBEHANDLING AF HALM Ødelægge porøsiteten Øge densiteten Mindske partikelstørrelse Øge overfladeareal Neddeling Brikettering Pelletering Ødelægge den hydrofobiske overflade Ekstrudering Nedbryde/Ændre strukturelle bindinger Lignin – Hemicellulose – Cellulose Høj temperatur / syre / base AU AARHUS UNIVERSITET Hydrotherm behandling Syre/base behandling MORTEN AMBYE-JENSEN HALMBASERET BIOGAS 25. AUGUST 2015 Tak for opmærksomheden ??? AU AARHUS UNIVERSITET MORTEN AMBYE-JENSEN HALMBASERET BIOGAS 25. AUGUST 2015 AU AARHUS UNIVERSITET