Mikrobiologisk Processstyrning för optimerad drift

Anna Schnürer Institutionen för Mikrobiologi, SLU

Vem är jag och vad sker på SLU?

• Professor och samverkanlektor i bioenergi vid SLU med uppdrag att samverka med samhället samt att föra ut forskningsresultat i praktiken. Jobbat med biogas i 25 år. Fokusområde mikrobiolog och kopplingar till effektivitet och stabilitet av biogasprocessen http://www.slu.se/sv/samverkan-och innovation/samverkanslektorer/anna-schnurer-samverkanslektor/ • SLU har forskning inom många olika områden i hela biogasproduktionskedjan (biomassa , förbehandlingar, substratanvändning, processbiologi, gasuppgradering , användning, lagring och kvalitet av rötrester samt systemanalys etc. SLU har också en egen produktionsanläggning vid Lövsta. Vår verksamhet finns beskriven på länken ( http://www.slu.se/biogas )

Vad behövs för att producera biogas ?

…..ett komplex samhälle av olika aktiva mikroorganismer Sveriges Lantbruks Universitet

Den komplicerade biogasprocessen!

Komplext organiskt material

(proteiner, polysackarider etc.)

Hydrolys Mono-and oligomerer

(aminosyror, socker, peptider etc.)

Fermentation Intermediära produkter

(alkoholer, fettsyror etc) Hämning av enskilda grupper av organismer kan leda till obalans i samspelet och dålig produktion eller kollaps

H 2 +CO 2 Anaerob oxidation Metanbildning CH 4 +CO 2 Acetat

M ånga faktorer påverkar vilka mikroorganismer som är aktiva i processen!

•

Reaktor typ -

Kontinuerlig -Satsvis En eller två steg •

Substrat karakteristik

-Organiskt material -C/N kvot Spårämnen •

Startmaterial (ymp)

•

Processparametrar

-Temperatur Uppehållstid -Belastning •

Hämmande ämnen

-Ammoniak -Sulfid -VFA

Biogasforskning på SLU

Övergripande mål

: Att förstå vilka som gör jobbet och vilka villkor som ska vara uppfyllda för att de ska jobba som bäst

eller

Att förstå sambandet mellan mikroorganismerna och processens funktion Att ta fram mikrobiologisk kunskap nödvändig för optimal processtyrning Jag gillar inte att bli stressad Jag vill jobba i grupp!

Jag vägrar arbeta om jag inte får kött till lunch Jag gillar inte min kollega!

Jag tycker att det är för kallt här! Jag vill bestämma!

Sveriges Lantbruks Universitet

Vi försöker länka

mikrobiologi

med funktion!

Analys av mikrobiellt samhälle Analys av processfunktion Isolering och karaktärisering av nya mikroorganismer Analys av nedbrytnings effektivitet

Sveriges Lantbruks Universitet

Proteinrika material - ett exempel

NH 3

T. acetatoxydans C. ultunense S. schinkii Methanoculleus sp.

1.

2.

Är det möjligt att köra biogasanläggningar vid höga

Isolering och karaktärisering av unika ammoniaktoleranta organismer

ammoniakhalter utan att få problem?

Konstruktion av molekylärbiologiska verktyg för analys av biogasreaktorer 3. Analys av biogas reaktorer med olika driftstategier 4.

Justering av drift för optimal tillväxt av ”våra” organismer (temperatur, spårämnen, HRT)

5 40% högre gasutbyte

Sveriges Lantbruks Universitet

Lignocellulosa material - ett annat exempel

1.

Screening av nedbrytningskapacitet hos olika anläggningar (

stor skillnad!

) 2.

”Identifiering” av mikroorganismer av betydelse för effektiv nedbrytning 3. Isolering av cellulosanedbrytande organismer

Tillsats av effektiva nedbrytare / uppstart av process med effektiva organismer

Sveriges Lantbruks Universitet

Övervakning av biogasprocessen

Idag

Kemiska analyser som visar resultatet av den mikrobiella störningen, dvs ansamling av olika intermediära nedbrytningsprodukter.

Störningen identifieras först när organismernas aktivitet är kraftigt påverkad, något som ibland är försent för att hindra utvecklingen av en ineffektiv process. Sveriges Lantbruks Universitet

Lösning på problemet = mikrobiell övervakning!

Mikrobiell



övervakning identifieringar orsaken till störning, dvs förlust av mo

   

identifierar processtörning i ett tidigt skede verktyg vid optimering reducerar risken för drift stopp möjliggör effektivare biogasproduktion

Forskargruppen från SLU identifierar olika nyckel organismer viktiga för effektiv och stabil produktion av biogas . Analys av dessa kan bistå vid övervakning/optimering av biogasproduktionen.

Sveriges Lantbruks Universitet

Mikrobiologisk övervakning

– ett nytt koncept för process-styrning och optimering Sveriges Lantbruks Universitet

Tack för uppmärksamheten!

Sveriges Lantbruks Universitet