| 21. |
- Kreuger, Emma, et al.
(författare)
-
Anaerobic digestion of industrial hemp-Effect of harvest time on methane energy yield per hectare
- 2011
-
Ingår i: Biomass & Bioenergy. - : Elsevier BV. - 1873-2909 .- 0961-9534. ; 35:2, s. 893-900
-
Tidskriftsartikel (refereegranskat)abstract
- There is a worldwide emphasis to increase the share of renewable transportation fuels. When using agricultural land for production of renewable transportation fuels, the energy output per hectare for different crops and transportation fuels is a crucial factor. In this study, the gross methane energy yield per hectare from anaerobic digestion of industrial hemp (Cannabis sativa L.), was determined at four different harvest times between July and October in Southern Sweden, a cold climate region. The biomass yield was determined for three years and the methane yield was determined for two years through the biochemical methane potential test. The highest biomass yield, 16 tonnes dry matter per hectare on an average, and the highest methane energy yield per hectare was achieved when the hemp was harvested in September or October, with an average gross methane energy yield of 136 +/- 24 GJ per hectare. There was no significant difference in the specific methane yield between the harvest times; the average being 234 +/- 35 m(3) per tonne volatile solids. Biogas from hemp turned out to be a high yielding alternative to the currently dominating renewable transportation fuels produced from crops grown in Sweden: ethanol from wheat and biodiesel from rapeseed. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.
|
|
| 22. |
- Kreuger, Emma, et al.
(författare)
-
Bioconversion of industrial hemp to ethanol and methane: The benefits of steam pretreatment and co-production
- 2011
-
Ingår i: Bioresource Technology. - : Elsevier BV. - 1873-2976 .- 0960-8524. ; 102:3, s. 3457-3465
-
Tidskriftsartikel (refereegranskat)abstract
- Several scenarios for ethanol production, methane production (by anaerobic digestion) and co-production of these, using autumn harvested hemp as substrate, were investigated and compared in terms of gross energy output. Steam pretreatment improved the methane production rate compared with mechanical grinding. The methane yield of steam pretreated stems was similar both with and without pre-hydrolysis with cellulolytic enzymes. Co-production of ethanol and methane from steam pretreated stems gave a high yield of transportation fuel, 11.1-11.7 MJ/kg processed stem dry matter (DM); more than twice that of ethanol production alone from hexoses, 4.4-5.1 MJ/kg processed stem DM. Co-production from the whole hemp plant would give 2600-3000 L ethanol and 2800-2900 m(3) methane, in total 171-180 GJ per 10,000 m(2) of agricultural land, based on a biomass yield of 16 Mg DM. Of this, the yeast and enzymes from ethanol production were estimated to contribute 700 m(3) (27 GJ) of methane. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.
|
|
| 23. |
- Kreuger, Emma, et al.
(författare)
-
Biogas från Skånsk betblast - potential, teknik och ekonomi
- 2014
-
Rapport (populärvet., debatt m.m.)abstract
- Sammanfattning I Skåne odlas 34 500 ha sockerbetor för sockerutvinning och i Sverige 36 000 ha (Jordbruksstatistik årsbok 2014). Vid insamling och rötning av blasten från betorna i Skåne skulle drygt 200 GWh biogas kunna produceras per år och driva minst 19 000 bilar eller 1000 bussar. Men idag lämnas den i fält. Tidigare studier har visat att betblast från sockerproduktion är på gränsen till lönsamt att skörda och använda för biogasproduktion (Lantz, 2013b). I det här projektet har flera forskare, en biogasproducent och en representant för betodlarna gemensamt tagit fram och undersökt ett par förslag för hur skörd, lagring och rötning av betblast kan genomföras och hur olika tillvägagångssätt påverkar kostnader och klimatpåverkan. Dessa innefattar en jämförelse av två olika skördekedjor och undersökning av effekterna av att fraktionera betblast före lagring och rötning på; biogasproduktion, ekonomi och klimatpåverkan. För dessa beräkningar antogs att endast betblast rötades i en biogasanläggning med en årlig produktion om 172 TJ (48 GWh) metan. Effekterna av att introducera icke fraktionerad och fraktionerad betblast i en samrötningsanläggning analyserades också. Dessutom arrangerades en skördedemonstration i oktober 2013 i samarbete med Skånska Biobränslebolaget (länk till video). Analysen av skördeteknik har begränsats till skörd av blast från betor odlade för sockerproduktion, vilket är det som görs i Sverige idag. Om sockerbetor odlas endast för biogasproduktion kan andra skördetekniker för betor och blast vara aktuella. Studien har visat att när biogas från betblast ersatte fossil energi som drivmedel så sänktes utsläppen av klimatgaser kraftigt, med 80 %. Därmed uppfylldes EUs hållbarhetskriterier för biodrivmedel, både enligt dagens direktiv (35 % reduktion) och föreslagna framtida (60 % reduktion). Viktigt i detta sammanhang är att blasten är en restprodukt och den konkurrerar inte om åkermark för livsmedelsproduktion. I Skåne skulle ca 200 GWh biogas kunna produceras från betblast vid dagens sockerbetsproduktion. Men, även för den andel av blasten som skördas under september (motsvarande ca 40 GWh), då det är mer gynnsamt än vid senare skörd, är det svårt att hitta ekonomisk hållbarhet. Studien tyder på att kostnader och klimatpåverkan är de samma om betblast fraktioneras eller ej. I fallstudien framkom att fraktionering av betblasten gav praktisk möjlighet att ta emot mer material i den studerade samrötningsanläggningen. Vätskefraktionen kunde då ersätta vatten i förbehandlingen och mera torrsubstans (TS) kunde tas emot med den fasta fraktionen innan uppehållstiden begränsade mängden i rötningsprocessen. Att ersätta vatten i förbehandlingsanläggningen ger mindre kapitalkostnader per producerad MWh jämfört med om man skulle röta denna fraktion i en dedikerad anläggning. Men, inte heller i fallstudien medförde fraktionering lägre kostnader per producerad mängd metan. Blastskörden visade sig vara högre i september, 3,6 ton torrsubstans per hektar (t TS/ha), än i oktober, 3,2 t TS/ha, vilket gör det fördelaktigare att samla in blast i september än oktober. Av de skörde- och transportkedjor som teoretiskt utvärderades i projektet var det ekonomiskt mest fördelaktigt med en skördekedja där en mindre mängd blast samlades in (55 % av tillgänglig mängd) för att minimera maskinernas väntetider. Alternativet har dock nackdelen att en större andel kvarlämnad blast gör att en större andel av fältets ytafår ojämn förfruktseffekt i efterföljande gröda jämfört med ett scenario då större andel av blasten samlas in. Priset för skörd (i september) och lagring beräknades till 1,7–2,1 kr/kg TS både med och utan fraktionering. Detta är högre än det pris som tidigare beräknats (Gissén et al. 2014), vilket bedöms som underskattat. Tester av fraktionering av betblast gjordes i liten skala med en äppeljuicepress. Metanpotentialtester gjordes på de olika fraktionerna. Pressning av strimlad blast (13 % TS) gav en vätskefraktion (7 % TS) motsvarande en fjärdedel av våtvikten och 3 fjärdedelar återstod som fast fraktion (15 % TS). Den fasta fraktionen gav dubbelt så högt metanutbyte per kg våtvikt som vätskefraktionen, men ingen signifikant skillnad i metanutbyte per kg organiskt material. Ingen inverkan av sortval på betblastskörden eller metanutbyte per kg organiskt material kunde hittas vid test av fem sockerbetssorter som förädlats fram för sockerproduktion. När fraktionerad blast används kan möjlighet finnas att dubbelanvända lager för den våta fraktionen och rötrest. Det gäller även för andra flytande substrat som behöver lagras. Studien visar att dubbelanvändning kan påverka investeringskostnaderna för rötrestlagret signifikant och en närmare undersökning av om det är praktiskt möjligt vore intressant. När flera positiva faktorer samspelar kan det finnas möjlighet att med dagens förhållanden producera biogas som biodrivmedel från betblast på ett ekonomiskt hållbart sätt. Exempel på identifierade positiva faktorer är: högt blastutbyte, användning av underutnyttjade jordbruksredskap, rötning i befintliga anläggningar för att fylla ut substratluckor, korta transportsträckor och direktanvändning av färsk betblast utan lagring. Det är troligtvis endast för en liten del av den totala mängden blast som tillräckligt många positiva faktorer samspelar för att den idag ska kunna vara ekonomiskt intressant att använda för biogasproduktion.
|
|
| 24. |
- Kreuger, Emma, et al.
(författare)
-
Ensiling of crops for biogas production: effects on methane yield and total solids determination
- 2011
-
Ingår i: Biotechnology for Biofuels. - : Springer Science and Business Media LLC. - 1754-6834. ; 4
-
Tidskriftsartikel (refereegranskat)abstract
- Background: Ensiling is a common method of preserving energy crops for anaerobic digestion, and many scientific studies report that ensiling increases the methane yield. In this study, the ensiling process and the methane yields before and after ensiling were studied for four crop materials. Results: The changes in wet weight and total solids (TS) during ensiling were small and the loss of energy negligible. The methane yields related to wet weight and to volatile solids (VS) were not significantly different before and after ensiling when the VS were corrected for loss of volatile compounds during TS and VS determination. However, when the TS were measured according to standard methods and not corrected for losses of volatile compounds, the TS loss during ensiling was overestimated for maize and sugar beet. The same methodological error leads to overestimation of methane yields; when TS and VS were not corrected the methane yield appeared to be 51% higher for ensiled than fresh sugar beet. Conclusions: Ensiling did not increase the methane yield of the studied crops. Published methane yields, as well as other information on silage related to uncorrected amounts of TS and VS, should be regarded with caution.
|
|
| 25. |
- Lantz, Mikael, et al.
(författare)
-
Styrmedel för en ökad produktion av gödselbaserad biogas - En fallstudie för Skåne och Västra Götalands län
- 2014
-
Rapport (övrigt vetenskapligt/konstnärligt)abstract
- Produktion av biogas från gödsel har i flera studier visat sig leda till stora positiva miljöeffekter, i synnerhet vad gäller emissioner av växthusgaser, jämfört med andra förnybara energibärare. Skälet är att produktionen av biogas, utöver att ersätta fossila bränslen, också ger en minskad miljöpåverkan från konventionell hantering av stallgödsel. Trots dessa positiva miljöeffekter utnyttjas dock endast ett par procent av biogaspotentialen från gödsel, som i Sverige uppgår till cirka 3 TWh per år. Skåne och Västra Götaland är de två län som har störst potential och syftet med föreliggande studie har bland annat varit att på regional nivå beräkna miljönyttan och det samhällsekonomiska värdet av att producera biogas från gödsel samt att beskriva nuvarande och planerad produktion. Syftet har också varit att analysera behovet av ytterligare ekonomiska incitament och huruvida sådana styrmedel skulle kunna införas på regional nivå. År 2012 producerades endast cirka 10 GWh gödselbaserad biogas i de två länen. Baserat på den sammanställning som genomförts här kan det dock konstateras att produktionen kan komma att öka betydligt de närmaste åren om alla planerade projekt genomförs. Sett till den totala potentialen är det trots detta inte mer än drygt 20 % respektive 10 % av potentialen som skulle utnyttjas i Skåne respektive Västra Götaland. Samtidigt menar flera aktörer att de ekonomiska förutsättningarna är mycket begränsade och en stor del av projekten har ännu inte fattat några investeringsbeslut. I de intervjuer som genomförts har regionala och nationella branschaktörer bland annat fått svara på om de ser ett behov av ytterligare styrmedel för att främja en gödselbaserad produktion av biogas och vilken typ av styrmedel de i sådana fall skulle föredra utifrån sin situation. Med något undantag menar samtliga aktörer att man föredrar ett produktionsstöd framför ett investeringsstöd. Merparten av de större bolagen ser dock gärna stöd i form av ett klimatcertifikat som också gynnar andra substrat utöver gödsel. De lantbruksanknutna aktörerna för istället fram det så kallade metanreduceringsstödet som tidigare föreslagits av Energimyndigheten och är kopplat endast till biogasproduktion från gödsel. Utöver önskemålen om direkta stöd är det också flera aktörer som nämner ett fortsatt behov av satsning på infrastruktur och de offentliga aktörernas betydelse som användare av i första hand fordonsgas. Baserat på dessa intervjuer och de litteraturstudier som genomförts presenteras ett antal olika styrmedel som direkt eller indirekt skulle kunna förbättra förutsättningarna för en ökad gödselbaserad produktion av biogas. När arbetet med denna studie inleddes fanns det inte några förslag på nationella styrmedel för att främja en gödselbaserad produktion av fordonsgas. I september 2013 kom dock besked om att regeringen avsätter medel till ett sådant stöd i form av ett pilotprojekt på 10 år. Som en del i denna studie inkluderades därför en beräkning av hur olika avgränsningar i detta stöd skulle kunna påverka produktionen i respektive region. Avgränsningar som analyserats är bland annat krav på hur biogasen ska användas och krav på andelen gödsel i biogasanläggningen. Resultatet visar att merparten av biogasproduktionen, så som projekten är utformade nu, kommer att ske i anläggningar som tar emot minst 80 % gödsel och som producerar fordonsgas. Sådana avgränsningar kommer därmed att ha relativt liten betydelse för kostnader och utfall förknippade med stödsystemet. Däremot kan det ha stor betydelse för enskilda anläggningar. Förutsättningarna för att införa nya styrmedel på regional nivå tycks vara något mer begränsade. De alternativ som ligger närmast tillhands bedöms därför vara satsningar som gynnar biogasutvecklingen i stort, utan att offentliga medel riktas mot en enskild aktör, samt att ställa krav som gynnar gödselbaserad biogas i den regionala upphandlingen av varor och tjänster.
|
|
| 26. |
- Murto, Marika, et al.
(författare)
-
Evaluating the biogas potential of the dry fraction from pretreatment of food waste from households.
- 2013
-
Ingår i: Waste Management: international journal of integrated waste management, science and technology. - : Elsevier BV. - 1879-2456. ; 33:5, s. 1282-1289
-
Tidskriftsartikel (refereegranskat)abstract
- At the waste handling company NSR, Helsingborg, Sweden, the food waste fraction of source separated municipal solid waste is pretreated to obtain a liquid fraction, which is used for biogas production, and a dry fraction, which is at present incinerated. This pretreatment and separation is performed to remove impurities, however also some of the organic material is removed. The possibility of realising the methane potential of the dry fraction through batch-wise dry anaerobic digestion was investigated. The anaerobic digestion technique used was a two-stage process consisting of a static leach bed reactor and a methane reactor. Treatment of the dry fraction alone and in a mixture with structural material was tested to investigate the effect on the porosity of the leach bed. A tracer experiment was carried out to investigate the liquid flow through the leach beds, and this method proved useful in demonstrating a more homogenous flow through the leach bed when structural material was added. Addition of structural material to the dry fraction was needed to achieve a functional digestion process. A methane yield of 98m(3)/ton was obtained from the dry fraction mixed with structural material after 76days of digestion. This was in the same range as obtained in the laboratory scale biochemical methane potential test, showing that it was possible to extract the organic content in the dry fraction in this type of dry digestion system for the production of methane.
|
|
| 27. |
- Prade, Thomas, et al.
(författare)
-
EU sustainability criteria for biofuels potentially restrict ley crop production on marginal land for use as biogas substrate
- 2013
-
Ingår i: Grassland Science in Europe. ; 18, s. 528-530
-
Konferensbidrag (refereegranskat)abstract
- Ley crops can be grown to provide a substrate for biogas vehicle-fuel production on a range of soils including marginal land. According to EU regulations, such biofuel currently has to achieve an emission reduction of 35%, but tightened goals of 50 and 60% will come into effect as early as 2017. In two field trials (one on marginal soil, one on productive soil) ley crop mixtures were tested and the biomass DM yield was determined. In a life-cycle assessment approach, the emissions of the production chain for biogas-vehicle-fuel were estimated for a range of biomass DM yields. The results show that the emission intensity per energy unit of fuel produced is an asymptotic function of the DM yield. Currently, marginal lands not competing with food production can provide biofuels fulfilling the emission reduction requirements. However, a tightening of the goals to 50 or 60% is likely to cause a shift in biomass production towards better soils, potentially causing competition with food and feed production. Alternatively, the CO2 emissions from biomass production of marginal soils need to be further reduced, e.g. by increased nitrogen fixation or reduced machinery use.
|
|
| 28. |
- Prade, Thomas, et al.
(författare)
-
Introduction of grass-clover crops as biogas feedstock in cereal dominated crop rotations. Part I: Effects on soil organic carbon and food production
- 2014
-
Ingår i: Proceedings of the 9th International Conference on Life Cycle Assessment in the Agri-Food Sector. - 9780988214576 ; , s. 1032-1040
-
Konferensbidrag (refereegranskat)abstract
- Changes of soil organic carbon (SOC) ontent can have a substantial effect on greenhouse gas emissions, but are rarely included in cropproduction LCAs. SOC content strongly influences soil fertility and therefore crop yields, but is declining in many European soils. The present study investigated if integration of 1-2 years of grass-clover crops in a cereal-dominated crop rotation can increase the SOC pool and how this would impact food production. Results show that when grass-clover crops are integrated, the potential SOC content at steady state will be 41 to 52% higher than in the conventional cereal-dominated crop rotation. The net increase of wheat yields based on SOC improvements indicate that for a crop rotation with one year of grass-clover crops, the initial loss of food production can be counterbalanced due to the impact on fertility of the SOC increase.
|
|
| 29. |
- Sipos, Balint, et al.
(författare)
-
Steam pretreatment of dry and ensiled industrial hemp for ethanol production
- 2010
-
Ingår i: Biomass & Bioenergy. - : Elsevier BV. - 1873-2909 .- 0961-9534. ; 34:12, s. 1721-1731
-
Tidskriftsartikel (refereegranskat)abstract
- Biomass can be converted into liquid and gaseous biofuels with good efficiency. In this study, the conversion of industrial hemp (Cannabis sativa L.), a biomass source that can be cultivated with a high biomass yield per hectare, was used. Steam pretreatment of dry and ensiled hemp was investigated prior to ethanol production. The pretreatment efficiency was evaluated in terms of sugar recovery and polysaccharide conversion in the enzymatic hydrolysis step. For both materials, impregnation with 2% SO2 followed by steam pretreatment at 210 degrees C for 5 min were found to be the optimal conditions leading to the highest overall yield of glucose. Simultaneous saccharification and fermentation experiments carried out with optimised pretreatment conditions resulted in ethanol yields of 163 g kg(-1) ensiled hemp (dry matter) (71% of the theoretical maximum) and 171 g kg(-1) dry hemp (74%), which corresponds to 206-216 l Mg-1 ethanol based on initial dry material. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.
|
|
| 30. |
|
|
