Mikrobiologisk Processstyrning för optimerad drift Anna Schnürer

1. MikrobiologiskProcessstyrning för optimerad drift Anna Schnürer InstitutionenförMikrobiologi, SLU

2. 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 forskninginommångaolikaområden i helabiogasproduktionskedjan (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)

3. Vad behövs för att producera biogas ? …..ett komplex samhälle av olika aktiva mikroorganismer SverigesLantbruksUniversitet

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

5. Mångafaktorerpåverkarvilkamikroorganismersomäraktivaiprocessen!Mångafaktorerpåverkarvilkamikroorganismersomäraktivaiprocessen! • 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?

6. 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! SverigesLantbruksUniversitet

7. Vi försökerlänkamikrobiologi med funktion! Analysavmikrobielltsamhälle Analysavprocessfunktion Forskningsobjekt Isoleringochkaraktärisering avnyamikroorganismer Analysavnedbrytnings-effektivitet SverigesLantbruksUniversitet

8. Proteinrika material - ett exempel NH3 C. ultunense T. acetatoxydans Methanoculleus sp. S. schinkii Ärdetmöjligtattkörabiogasanläggningarvidhögaammoniakhalterutanattfå problem? Isolering och karaktärisering av unika ammoniaktoleranta organismer 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 SverigesLantbruksUniversitet

9. Lignocellulosamaterial - 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 SverigesLantbruksUniversitet

10. 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. SverigesLantbruksUniversitet

11. Lösning på problemet = mikrobiellövervakning! • Mikrobiellövervakning • 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. SverigesLantbruksUniversitet

12. Mikrobiologisk övervakning – ett nytt koncept för process-styrning och optimering SverigesLantbruksUniversitet

13. Tack för uppmärksamheten! SverigesLantbruksUniversitet