”Från början fanns det alger, men ingen olja. Sen, från algerna kom oljan. Nu
finns fortfarande algerna här, men oljan tar snabbt slut. Så, vore det inte
vettigt att försöka se om vi kan återigen få olja från algerna?”
-Oilgae
2007-12-13
Varför biobränsle?
Soppan, det svarta guldet, eller oljan om ni vill, kommer oundvikligen att ta
slut förr eller senare och det är verkligen hög tid att börja fundera på
alternativa bränslekällor. Det har debatterats en hel del om vilken alternativ
och förnybar bränslekälla som är bäst. Här är några av mina åsikter:
Etanol från majs har fått mycket kritik på grund av att det går åt mycket
energi för att tillverka den, dvs netto energin som man får ut är relativt
liten. Dessutom så är majs en utmärkt födoresurs och varken grödan eller marken
den växer på bör användas till något annat ändamål. För att det ska bli möjligt
att tanka etanol måste man bygga om pumparna på alla bensin-stationer till
enorma kostnader. Vidare så måste i många fall motorerna i fordonen byggas om.
Samma resonemang gäller bränsleceller som drivs av vätgas. Vätgas är en explosiv
förening när den blandas med syre, och bör därför undvikas överhuvudtaget ur
säkerhetsynpunkt. Det går återigen åt väldigt mycket pengar för att bygga om
både motorer och bensinstationer. Man bör dock inte sticka under stolen med att
denna typ av drivmedel är otroligt miljövänligt förutsatt att produktionen av
vätgas sker på ett energieffektivt sätt.
Men varför ska vi göra det så svårt för oss? Varför inte helt enkelt använda den
otroligt effektiva, driftsäkra och redan tillverkade dieselmotorn istället och
slippa alla jobbiga kostnader med att byta motorer i våra fordon och pumpar på
bensinstationer? Men...men...dieselmotorer är ju de skitigaste av alla!! Ja, när
de drivs på konventionell diesel kanske, men inte när de går på förnybar
biodiesel.
Varför Biodiesel?
Biodiesel kan användas direkt i bensinstationernas pumpar och i alla befintliga
dieselmotorer. Ett sådant bränsle brinner 75% renare än konventionell diesel och
innehåller ingen svavel, vilket innebär att alla svavelprodukter i avgaserna
försvinner. Dessutom har biodiesel en hög energidensitet, goda smörjande
egenskaper och är miljömässigt ofarlig jämfört med petroliumbaserad diesel.
Det absolut bästa är dock att biodieseln är en bionedbrytbar, förnybar
energikälla, något verkligen är aktuellt i dag i och med klimatförändringarna.
Biodiesel är sk. ”koldioxid neutral” vilket innebär att koldioxiden som släpps
ut vid förbränning är ungefär lika stor som mängden koldioxid som fixerads när i
oljan produceras. (c.f Liu 2007). En annan intressant aspekt är att man faktiskt
rätt enkelt kan tillverka sin egen biodiesel hemma i garaget!
Biodieselproduktionen ökar snabbt inom EU och är enligt jordbruksverket fem
gånger så stor som etanolproduktionen. Tyskland är den stora aktören och stod
2005 för halva den totala produktionen i världen, men även i Sverige verkar
intresset för denna typ av bränsle öka.
Biodiesel produceras huvudsakligen från växtolja, men resterna från
resurangernas och gatukökens fritöser kan också användas. Av växtoljorna är
palmolja, soja och raps de huvudsakliga källorna till biodiesel, och man
uppskattar att 2-3 procent av hela den globala produktionen av vegetabiliska
oljor går till biodieselproduktion (Jordbrukserket 2007-12-12). Det finns dock
ett vilktigt problem: bra odlingsmark tas i anspråk för produktion av dessa
oljeproducerande grödor. Så, kan man producera biodiesel och samtidigt odla
alla våra vilktiga mat-grödor? Mikroalger kan vara lösningen.
Biodiesel från alger.
Om man tänker historiskt så är det inte så stor skillnad mellan att använda
algolja och petroliumprodukter som bränsle. Petrolium sägs ha sitt ursprung i
kerogen som ombildas till olja under högt tryck och temperatur (i berggrunden).
Kerogen producerades/produceras i sin tur från bl.a. sedimenterade alger genom
vissa biokemiska och/eller kemiska reaktioner. ( c.f. Oilgae 2007-12-13).
Små encelliga alger, sk. mikroalger (växtplankton), som lever fritt svävande i
våra sjöar och hav, utgör basen för det mesta av livet i den akvatiska miljön.
Dessa alger fungerar precis som landväxter. d.v.s., de tar upp koldioxid från
atmosfären och producerar syre via fotosyntesen. Likt vissa landväxter
producerar många alger lipider, eller fetter (olja). Detta dels eftersom de vill
hålla sig flytande i vattenmassan (fett är lättare än vatten), och dels eftersom
de använder fett som upplagsnäring. Algfetter (algoljan), kan omvandlas till
biodiesel på precis samma sätt som t.ex. rapsolja.
En mycket intressant nyhet på algdieselfronten är att Shell nu planerar att
satsa på produktion av biodiesel från mikroalger. Ett fantastiskt initiativ från
ett petroliumföretag! Jag är övertygad om att vi kommer få höra mycket mer om
detta ämne i media i framtiden.
Fördelar med alger som oljekälla jämfört med landväxter
• Alger kan med fördel produceras på områden som annars anses obrukbara för
växtodling. Öknar har föreslagits som alternativ eftersom det finns gott om sol
för algernas fotosyntes. Används öknar så konkurrerar man heller inte om bra
odlingsmark för mat-grödor, som t.ex. raps gör. Det som behövs är dock näring
och vatten. Näring producerar vi i överflöd, både via jordbruk och reningsverk
och vatten finns det olika lösningar på enligt Briggs (2004), vilka dessa är
anges dock inte. En lösning som jag kan tänka mig kan fungera är att förlägga en
odlig där havet möter öknen, som längs vissa delar av afrikas kust... En annan
är helt enkelt att odla algerna i havet i tropikerna.
• Vissa alger växer väldigt fort jämfört med landväxter och kan under rätta
förhållanden fördubbla sitt antal ett till ett par gånger per dygn.
• Vissa alger innehåller dessutom väldigt mycket växtolja (up till 50%; Briggs
2004) vilket gör att de kan potentiellt producera mycket mer olja per yta och år
än konventionella grödor:
Liter olja per hektar och år (omräknat från Peswiki 2007-12-12)
Majs ……….…. 23
Soyabönor …… .73
Tistel……….…. 126
Solros ……….... 155
Raps……….….. 192
Palmolja ……… 963
Mikroalger ….....2 805 (Baserat på faktisk biomassa)
Mikroalger .........3 580-22 740 (Teoretisk yield i laboratoriemiljö)
Biggs (2004) räknade ut att det behövs 534 miljarder liter biodiesel för ett
ersätta all petroliumdiesel som konsumeras av den amerikanska transportsektorn
(varje år?). Han räknade också ut att det skulle behövas 38 840 kvadratkilometer
landmassa för att producera en sådan mängd bränsle från alger. Dessa värden är
dock baserade på de högsta teoretiska värdena i tabellen ovan och bör alltså ses
som högst optimistiska. När man räknar på de lägsta teoretiska värdena krävs
istället 115 335 km2. Detta område är ungefär lika stort som Kuba. Skulle man
göra samma sak med vilken annan land-baserad gröda som helst så är det helt
andra ytor det handlar om. De senare ytorna skulle dessutom utgöras av bra
matjord istället för ”obrukbara” öknar...
Hur produceras biodiesel
Möjligheten att använda vegetabiliska oljor som bränsle har varit känd sedan
dieselmotorns begynnelse. Dessa oljor har dock en alltför hög viskositet (de är
för trögflytande) för att användas direkt i dieselmotorer. Men det finns några
sätt att reducera viskositeten av de vegetabiliska oljorna. Det vanligaste
sättet är att man transesterifierar triacylglyceriderna (TAG) i oljan med en
alkohol och en basisk katalysator (vanligen lut= NaOH). (Demirbas 2008).
Resultatet blir biodiesel med glycerin som biprodukt.
Reaktionen beskrivs så här (R är en kolkedja):
Vad som händer är att en esters alkoxygrupp byts ut mot en annan alkohol. På så
vis produceras metylester som är den önskvärda produkten.
Transesterifikation är inte någon ny process. E. Duy and J. Patrick utförde
reaktionen så tidigt som 1853 och biodiesel användes redan innan andra
världskriget i Sydafrika för att driva stora dieselfordon (Oilgae 2007-12-13).
I Sverige forskar man relativt lite på denna typ av energikälla. Det finns dock
en liten försöksanläggning vid Lunds Universtet/Campus Helsingborgs
marinbiologi, med syfte att maximera fettproduktionen hos marina mikroalger.
Detta forskningsprojekt ska även undersöka möjligheten att odla alger i det
kalla skandinaviska klimatet. Förutom biodieselproduktion är vi mycket
intresserade av andra värdefulla produkter från alger. Om ni vill veta mer ang
detta, kontakta Tony Fagerberg.
Källor:
Briggs (2004) Http://www.unh.edu/p2/biodiesel/article_alge.html
Demirbas (2008) Energy Conversion and Management 49 125–130
Jordbruksverket 2007-12-12. Http://www2.sjv.se/nyhetsarkiv/nyheter/
5.1737b9f10d11b6eae480003136.html).
Liu och Zhao 2008. J Chem Technol Biotechnol 82:775–780
Oilgae 2007-12-12. Http://www.oilgae.com/algae/oil/biod/prod/prod.html
Oilgae 2007-12-13 Http://www.oilgae.com/
Peswiki 2007-12-12.
Http://peswiki.com/index.php/Directory:Biodiesel_from_Algae_Oil
