Mikrobiologisk processtyrning (Anna Schürer, SLU)

Report
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 biogasprocessenhttp://www.slu.se/sv/samverkan-ochinnovation/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
Anaerob oxidation
H2+CO2
Acetat
Metanbildning
CH4+CO2
Många 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 vägrar
arbeta om jag
inte får kött till
lunch
Jag vill jobba
i grupp!
Jag tycker att
det är för
kallt här!
Jag gillar inte
min kollega!
Jag vill
bestämma!
Sveriges Lantbruks Universitet
Vi försöker länka mikrobiologi med funktion!
Analys av
mikrobiellt samhälle
Isolering och
karaktärisering
av nya
mikroorganismer
Analys av
processfunktion
Analys av
nedbrytningseffektivitet
Sveriges Lantbruks Universitet
Proteinrika material - ett exempel
NH3
T. acetatoxydans
C. ultunense
S. schinkii
Methanoculleus sp.
Är det möjligt att köra biogasanläggningar vid höga
ammoniakhalter utan att få problem?
1. Isolering och karaktärisering av unika ammoniaktoleranta organismer
2. 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 nyckelorganismer 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

similar documents