Udfordringen – Hvorfor er halm svært at nedbryde?

Transcription

Udfordringen – Hvorfor er halm svært at nedbryde?
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