| 1. |
- Fjäll, Stephanie, et al.
(författare)
-
CASE STUDY ON SUSTAINABLE AND SELF-SUFFINCENT AGRICULTURE : INTEGRATING GRASS BIOREFINERY, ANEROBIC DIGESTION AND HYDROTHERMAL LIQUEFACTION
- 2023
-
Ingår i: Proc of EUBCE 2023. - : ETA-Florence Renewable Energies. ; , s. 533-539
-
Konferensbidrag (refereegranskat)abstract
- The agricultural industry plays a crucial role in transitioning towards a sustainable and fossil-free future. This article explores the potential of biorefineries using biomass from agriculture to reduce emissions and promote self sufficiency. Regarding a concept that integrated anaerobic digestion, grass and legume protein production, and hydrothermal liquefaction. A case study was conducted in the southwestern part of Sweden, involving interviews with a biogas plant and local farmers. The study analyzed the utilization of input goods in agriculture and evaluated the potential of biomass in the area. To assess the potential for farms to become self-sufficient in fuel, protein feed, and plant nutrients. The results show an overall positive outlook of the biorefinery concept. By utilizing 20% of the available biomass in the area can the biorefinery concept annually produce 100 GWh of biogas, 3800 tonnes of grass and legume protein concentrate and 1200 GWh bio-oil. This could theoretically cover 100 % of the need of soy meal, 44% for nitrogen, 50% for phosphorus and 100% for potassium.
|
|
| 2. |
- Gunnarsson, Carina, et al.
(författare)
-
Ökad användning av restströmmar från spannmålsodling för en svensk biobaserad ekonomi
- 2022
-
Rapport (övrigt vetenskapligt/konstnärligt)abstract
- Det finns ett stort intresse att använda halm i bioraffinaderiprocesser för att producera förnybara material, kemikalier och drivmedel, men mängden halm är begränsad och aktuella processer är ofta storskaliga. Målet med detta projekt var att bidra till ökad användning av tillgängliga restströmmar från spannmålsproduktion och därmed bidra till ökad andel inhemsk råvara till den svenska biobaserade industrin. Projektet undersökte tre restströmmar från spannmålsproduktionen: halm, rensverksfraktion (från tröskans rensverk som normalt sprids ut på fältet och inte samlas in) samt avrens från rensmaskiner och aspiratörer på spannmålsmottagningar. Arbetet innefattade att karakterisera olika sorters halm, utvärdera tekniker för att öka insamlingsgraden vid skörd, lagringsförsök samt modellering av leveranssäkerhet och skördestrategier. Ett speciellt fokus var att utvärdera materialet med avseende på biogasproduktion. Den grundläggande karakteriseringen som gjordes av halm och rensverksfraktion från höstvete, korn, havre, höstråg och höstraps visade vissa skillnader i innehåll av cellulosa, hemicellulosa, lignin, oorganiska ämnen samt extraktivämnen, men inga som kunde förklara skillnaderna i metanproduktionen mellan proverna. Råghalm hade den högsta metanproduktionen, medan halm från höstraps hade signifikant lägre metanproduktion än de andra halmsorterna. Metanproduktionen från rensverksfraktionerna visade samma tendens som för halmen. För att försöka hitta förklaringar till den lägre metanproduktionen för halm och rensverksfraktion från höstraps gjordes kompletterande analyser av biomassans struktur och sammansättning. Inga tydliga skillnader i cellullosakristallinitet kunde ses som skulle kunna förklara den lägre biogasproduktionen. De fördjupade analyserna kunde visa att det finns skillnader i ligninstruktur, det skulle dock behöva undersökas vidare om dessa bidrar till skillnaderna i metanproduktionen. En hypotes som inte kunde bekräftas är att höstrapshalmen innehåller glukosinulater som när de bryts ner kan verka hämmande på bakterierna i jäsningsprocessen. Detta behöver utredas vidare i kommande studier. I projektet utvärderades två olika tekniker för att förutom halm även samla in rensverksfraktion och därigenom öka mängden bärgat material. Vid skörd av spannmål samlas kärnan i en tank, medan halmen och övriga överjordiska delar av spannmålsplantan som återstår matas ut efter skördetröskan. Utvärderingen visade att total insamlad mängd biomassa ökade när även rensverksfraktionen samlades in. Även halmbalarnas densitet ökade vid inblandning av rensverksfraktionen i halmen, vilket är fördelaktigt för transporteffektiviteten. Ökningen av insamlad mängd och baldensitet var dock signifikant i endast ett av de två försöken. Mellan 36 % och 41 % av den teoretiskt bärgningsbara mängden biomassa samlades inte in och kan betraktas som förluster i systemet. Vissa av förlusterna går att åtgärda med val av maskiner som är väl anpassade till varandra medan andra kräver ett helt annat skördesystem. Potentialen för utveckling av nya och förbättrade tekniska system som möjliggör att en större andel biomassa kan tillvaratas är därför stor. Tillgången på halm för användning i bioraffinaderier kan även ökas genom att använda halm av olika kvalitet, tex fuktig halm. I tre olika lagringsförsök undersöktes under vilka förutsättningar det finns risk för förluster under aeroba förhållanden. Försöken utvärderades med avseende på effekten på förluster och kvalitet samt metanproduktion. Respirometerförsök genomfördes på halm och rensverksfraktion från höstvete och korn vid två olika vattenaktiviteter (vattenhalter) under ca 2 månader. Resultaten visade att förlusterna hos höstvetehalm troligen kan hållas låga om den lagras vid en vattenhalt under 20-23 %. Kornhalm verkar vara något känsligare och kan behöva vara några procentenheter torrare, medan rensverksfraktionen verkar vara något mer motståndskraftig mot mikrobiell tillväxt. I vetehalm ökade metanpotentialen under lagringen, medan den minskade för halm och rensverksfraktion från korn. Den stora minskningen i metanpotential för kornproverna kan ha orsakats av de högre kvävehalterna och lägre C/N kvot som gynnar mikrobiell aktivitet. Resultaten tyder på att fuktig aerob lagring av vetehalm kan fungera som ett förbehandlingssteg där cellulosanedbrytande mögelsvampar bryter ned cellulosan och därmed gör kolet mer tillgänglig för de metangasproducerande mikroorganismerna. Studien tyder på att denna process går snabbare med kornhalm. Dessa resultat behöver följas upp och fördjupas. Genom att utnyttja lagringstiden till biologisk förbehandling inför användning i bioraffinaderiet kan vi på ett positivt sätt utnyttja faktorer som normalt har negativ inverkan på kvalitet, såsom hög fukthalt och temperatur samt långa lagringstider. I fullskaliga försök som upprepades under två år vid Gasum AB biogasanläggning i Jordberga utvärderades avrenslagring under praktiska förhållande i stora plansilor utan täckning. Lagringsförsöket genomfördes med avrensat material (avrens) från i spannmålshandelns mottagningsanläggningar. Lagringsprocessen övervakades på olika djup genom mätningar av gassammansättning och temperatur och lagringsförlusterna bestämdes. Förlusterna av torrsubstans under lagringen varierade mellan 1,5 och 3 %, dock med undantag från ytprovet år två där förlusterna uppgick till 63 %. De höga förlusterna i ytprovet beror sannolikt på en längre lagringstid i kombination med direkt exponering mot atmosfäriska förhållanden och därmed nederbörd. Detta resulterade i en omfattande tillväxt av mögelsvampar. Metanpotentialen i proverna från ytan var båda åren signifikant lägre (8 % respektive 62 %) än i proverna från inläggningen. Mellan djupare liggande prover fanns ingen signifikant skillnad i metanpotential sinsemellan eller jämfört med inläggningsprovet. Låg vattenhalt, syrefattiga förhållanden och höga temperaturer hämmade mikrobiell tillväxt i djupare liggande prover. Den modelleringsstudie baserad på väderdata som genomfördes med syftet att under-söka hur leveranssäkerheten av halm påverkas av väderleken visade att mängden torr halm som kan bärgas varierar stort mellan år. Andelen av den tillgängliga mängden halm som i genomsnitt över flera år är möjlig att bala (pressningskoefficient) beräknades till 84, 86, 82 och 80 % för Västmanland, Östergötland, Västra Götaland respektive Skåne vid maximalt 18% vattenhalt vid pressning. Den varierade även över skördesäsongen. Den tillgängliga pressningstiden minskade från över 50 % i den andra halvan av juli till under 30 % i de första veckorna i oktober beroende på område. De genomsnittliga andelarna pressad halm varierade för de enskilda grödorna: den var högst för höstvete, ca 90 % för gårdarna belägna i Västmanland, Östergötland och Västra Götaland, och 80 % i Skåne. Andelarna för vårvete var lägst, 67–75 % beroende på område.
|
|
| 3. |
- Casimir, Justin, et al.
(författare)
-
Farmers current practices, and their opinion on supplying straw for production of second-generation biofuels in Sweden
- 2020
-
Rapport (övrigt vetenskapligt/konstnärligt)abstract
- This report presents results from the EU project AGROinLOG (Grant Agreement 727921) and especially focuses on the results from a survey looking at the current practices with straw use in Sweden as well as the farmer’s opinion on supplying straw for the production of second-generation biofuel. The survey was developed as a collaboration between LRF (Federation of Swedish farmers) RISE and Lantmännen.The reader can first read about the context within which the survey was developed and analysed. The questions and the methodology are then presented. The main part of the report presents the questionnaire results before drawing conclusions in line with the project’s objectives.The survey shows that about 60% of the straw from farmers participating in the survey, remains in the field while 40% is harvested mostly for animal production. The county of Skåne, the “ÖSÖ” region (Östergötland, Södermanland, and Örebro counties), the region including Uppsala, Stockholm and Västmanland counties, and the county of Västra Götaland have the largest potential for collection of straw for industrial processes in Sweden. However, farmers from these regions are the most concerned about the decrease of soil quality due to straw removal. The current common practices for straw handling in Sweden, including baling, collection, transport, storage and sale, are highlighted.Some interesting conclusions are drawn concerning the logistics needed for the handling of straw for the biobased industry. Moreover, the answers from the survey give some insights concerning a potential “straw contract” between Lantmännen and the farmers. The report also highlights the aspects to be further researched.More information concerning the Swedish contribution to the AGROinLOG project can be found in the public report AGROinLOG (2020a).
|
|
| 4. |
- Lund, Johanna, et al.
(författare)
-
Outnyttjat ensilage till förnybar energi
- 2018
-
Rapport (övrigt vetenskapligt/konstnärligt)abstract
- There are large amounts of unutilized silage from agriculture and from municipalities that harvest meadows and grasslands. This biomass is a disposal problem and a cost. At the same time, there are biogas plants which have an increased demand for substrates that do not compete with the production of feed and food. Unutilized silage can be an excellent biogas substrate provided it is effectively pretreated. This study is conducted as a case study of Jordberga Biogas plant in Skåne (in the south of Sweden), although the results of the project are applicable to other regions in Sweden where unutilized silage exists. The project aim was to study a 20 % replacementof today’s crop-based substrates in Jordberga biogas plant with unutilized silage from agriculture and municipalities. The project has been conducted by RISE Agrifood and Bioscience in collaboration with the German Biomass Research Center (Deutsches Biomasseforschungszentrum, DBFZ), Gasum, County Administrative Board of Skåne and Fogda Farm.The project was divided into three parts. In the first part the amounts of different types of unutilized silage was estimated, from arable land and forage areas at municipalities and County Administrative Boards, for the area around the Gasum Biogas plant in Jordberga, and for Sweden in total. In a second part the adequate technique for pretreatment was identified and tested in practical trials on different types of unutilized silage. In the third part cost calculations were done for the disintegration of the unutilized silage.The study showed that the largest potential for unutilized silage is from forage production. The area of meadows is much less with much lower yield. An assumption was made that 5% of the total amount of unutilized silage bales are available for biogas production. Project calculations showed that 35% of these must be used to substitute 20% of the crop based substrates at Jordberga. Depending on the quality and biogas yield, 12-23 ton DM is needed per day.Based on earlier studies and experiences from the project group, three machines were chosen for the practical tests to disintegrate silage bales; Rot Grind, RS CutMaster and I-GRIND. Roto Grind and I-GRIND used hammermill technique whereas RS CutMasterused knife rotors for disintegration. All three machines managed to disintegrate silage bales with DM-content varying from 40-70% DM. The particle length after disintegration was analyzed and a visual estimation of the effect on particle structure was made. Particle size after disintegration was the same for Roto Grind and RS CutMaster whereas it was considerable longer for I-GRIND. Disintegration worked better on silage with lower DM content regarding both particle size and structure for all tested machines.Based on the test results RS CutMaster had higher total disintegration costs compared with Roto Grind and I-GRIND. The differences in costs was mainly due to lower measured capacity of RS CutMaster, and higher depreciation and maintenance costs of both RS CutMaster and I-GRIND. To lower the costs to same level as Roto Grind and I-GRIND, RS CutMaster would need approximately 40% higher capacity than measured in the tests.
|
|
| 5. |
- Björnsson, Lovisa, et al.
(författare)
-
Förbehandling av lignocellulosarika råvaror vid biogasproduktion - Nyckelaspekter vid jämförande utvärdering
- 2014
-
Rapport (övrigt vetenskapligt/konstnärligt)abstract
- I biogassektorn finns ett ökande behov av och en ökande konkurrens om råvaror, och intresset för användning av odlingsrester, vall, mellangrödor mm som biogasråvara ökar. Gemensamt för dessa råvaror är att de är fiberrika, dvs. har ett högt innehåll av lignocellulosa, vilket gör att det är osannolikt att de skulle användas för biogasproduktion utan förbehandling. Ett antal förbehandlingstekniker har introducerats på marknaden under senare år, och både företagsdrivna projekt och forskningsprojekt kring utvärdering av en eller flera förbehandlingstekniker pågår. Utvärderingarna läggs dock upp med olika utgångspunkter och metoder så att utkomster från olika projekt blir omöjliga att jämföra. Att utreda frågan om hur man utvärderar och jämför olika förbehandlingsmetoder ur teknik-, ekonomi-, energi- och miljöperspektiv är därför angeläget. Syftet med denna förstudie är att peka ut nyckelaspekter som är viktiga för att möjliggöra jämförande utvärdering av olika förbehandlingsmetoder samt att inspirera aktörer till att vilja medverka till att ta ett samlat grepp i frågan. Ett förslag till upplägg för vidare forskning, utveckling och demonstration presenteras. Arbetet med förstudien har finansierats genom Energimyndigheten.
|
|
| 6. |
|
|
| 7. |
- Gunnarsson, Carina C., et al.
(författare)
-
Water hyacinths as a resource in agriculture and energy production : a literature review
- 2007
-
Ingår i: Waste Management. - : Elsevier BV. - 0956-053X .- 1879-2456. ; 27:1, s. 117-129
-
Forskningsöversikt (refereegranskat)abstract
- Water hyacinths are becoming a problem in lakes, ponds and waterways in many parts of the world. This paper contains a literature study of different ways to use water hyacinths, mainly in agricultural or alternative energy systems. The literature review indicated that water hyacinths can be rich in nitrogen, up to 3.2% of DM and have a C/N ratio around 15. The water hyacinth can be used as a substrate for compost or biogas production. The sludge from the biogas process contains almost all of the nutrients of the substrate and can be used as a fertiliser. The use of water hyacinth compost on different crops has resulted in improved yields. The high protein content makes the water hyacinth possible to use as fodder for cows, goats, sheep and chickens. Water hyacinth, due to its abundant growth and high concentrations of nutrients, has a great potential as fertiliser for the nutrient deficient soils of Africa and as feed for livestock. Applying the water hyacinths directly without any other processing than sun drying, seems to be the best alternative in small-scale use due to the relatively small losses of nutrients and workload required. To meet the ever-growing energy demand, biogas production could be one option but it requires investments and technological skills that would impose great problems in developing countries where the water hyacinth is often found. Composting as an alternative treatment has the advantage of a product that is easy to work into the soil compared with dried water hyacinths, because of the decomposed structure. Harvesting and transport of water hyacinths can be conducted manually on a small scale and does not require a new harvesting technique to be introduced. Transporting of fresh water hyacinths means, if used as fertiliser in amounts large enough to enhance or effect crop growth, an unreasonably large labour requirement. Based on the labour need and the limited access to technology, using dried water hyacinths, as green manure is a feasible alternative in many developing countries. (c) 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved.
|
|
