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-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

Komplext organiskt material Intermediära produkter Den komplicerade biogasprocessen! Komplext organiskt material (proteiner, polysackarider etc.) Mono-and oligomerer (aminosyror, socker, peptider etc.) Intermediära produkter (alkoholer, fettsyror etc) Fermentation H2+CO2 Acetat Anaerob oxidation CH4+CO2 Metanbildning Hydrolys olämplig sammansättning på ingående material överbelastning temperatursvängningar Hämning av enskilda grupper av organismer kan leda till obalans i samspelet och dålig produktion eller kollaps hämmande ämnen

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 Kan dessa organismer styras mot en effektiv och stabil biogasprocess? Är det möjligt att använda mikrobiologisk analys för optimering av biogasprocessen?

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 tycker att det är för kallt här! Jag vill jobba i grupp! Jag gillar inte min kollega! Jag vill bestämma! Sveriges Lantbruks Universitet

Vi försöker länka mikrobiologi med funktion! Analys av mikrobiellt samhälle Analys av processfunktion Forskningsobjekt Isolering och karaktärisering av nya mikroorganismer Analys av nedbrytnings-effektivitet Sveriges Lantbruks Universitet

Proteinrika material - ett exempel NH3 Isolering och karaktärisering av unika ammoniaktoleranta organismer C. ultunense T. acetatoxydans S. schinkii Methanoculleus sp. Är det möjligt att köra biogasanläggningar vid höga ammoniakhalter utan att få problem? Konstruktion av molekylärbiologiska verktyg för analys av biogasreaktorer Analys av biogas reaktorer med olika driftstategier Justering av drift för optimal tillväxt av ”våra” organismer (temperatur, spårämnen, HRT) 5-40% högre gasutbyte Sveriges Lantbruks Universitet

Lignocellulosa material - ett annat exempel Screening av nedbrytningskapacitet hos olika anläggningar (stor skillnad!) ”Identifiering” av mikroorganismer av betydelse för effektiv nedbrytning Isolering av cellulosanedbrytande organismer Pågående 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! 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 Vilka mikroorganismer ska övervakas? 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

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

Tack för uppmärksamheten! Sveriges Lantbruks Universitet