| 1. |
- 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.
|
|
| 2. |
- de Toro, Alfredo, et al.
(författare)
-
Effects of variable weather conditions on baled proportion of varied amounts of harvestable cereal straw, based on simulations
- 2021
-
Ingår i: Sustainability. - : MDPI AG. - 2071-1050. ; 13:16
-
Tidskriftsartikel (refereegranskat)abstract
- All harvestable cereal straw cannot be collected every year in regions where wet periods are probable during the baling season, so some Swedish studies have used 'recovery coefficients’ to estimate potential harvestable amounts. Current Swedish recovery coefficients were first formu-lated by researchers in the early 1990s, after discussions with crop advisors, but there are no recent Swedish publications on available baling times and recovery proportions. Therefore, this study evaluated baling operations over a series of years for representative virtual farms and machine systems in four Swedish regions, to determine the available time for baling, baled straw ratio and annual variation in both. The hourly grain moisture content of pre-harvested cereals and swathed straw was estimated using moisture models and real weather data for 22/23 years, and the results were used as input to a model for simulating harvesting and baling operations. Expected available baling time during August and September was estimated to be 39–49%, depending on region, with large annual variation (standard deviation 22%). The average baling coefficient was estimated to be 80– 86%, with 1400 t·year−1 harvestable straw and 15 t·h−1 baling capacity, and the annual variation was also considerable (s.d. 20%). © 2021 by the authors.
|
|
| 3. |
- de Toro, Alfredo, et al.
(författare)
-
Väderlekens inverkan på pressning av halm : Bedömning av leveranssäkerhet baserat på simulering
- 2021
-
Rapport (övrigt vetenskapligt/konstnärligt)abstract
- Det övergripande syftet med denna studie var att undersöka leveranssäkerheten för halm kopplat till risker på grund av dåliga väderförhållanden vid skörd samt utvärdera regionala skillnader i fyra viktiga odlingsområden i landet. Väderlekens inverkan på halmens vattenhalt i sträng och halmmängd som kunde pressas vid varierande gårdsstorlek, bärgningsperiod och halmmängd undersöktes. Med hjälp av simuleringsmodeller och historiska väderleksdata från 22-23 år beräknades vattenhalten på timbasis för spannmålskärna i den stående grödan och för halm i sträng. Skördetröskning och halmpressning simulerades med en annan modell under samma period, där en kort pressningsperiod till sluten av augusti och en längre period till mitten av september utvärderades. Väderlekens inverkan på pressningsförloppet uppskattades, samtidigt som begränsande och känsliga faktorer identifierades. De årliga pressade halmmängderna beräknades för typgårdar med 100, 300 och 600 ha spannmålsareal, belägna i Västmanland, Östergötland, Västra Götaland och Skåne.
|
|
| 4. |
- Pari, L., et al.
(författare)
-
Performance and work quality of the chaff collection in Sweden : A case study
- 2021
-
Ingår i: European Biomass Conference and Exhibition Proceedings. - : ETA-Florence Renewable Energies. ; , s. 207-210
-
Konferensbidrag (refereegranskat)abstract
- Grain chaff could provide 54.8 Mt of additional annual potential biomass in Europe. In the framework of the AGROinLOG H2020 Project, the chaff collection system developed by Thierart company was tested in Sweden to evaluate the amount of biomass collectible, the harvesting losses and performance, and the economic feasibility of the system. Such system allows to collect the chaff separately onto a trailer. The total residual biomass increased by 0.84 t ha−1 without negatively affecting the performance of the combine.
|
|
| 5. |
- Gunnarsson, Carina, et al.
(författare)
-
Optimerad lagring av biomassa : en strategisk innovationsagenda
- 2016
-
Rapport (övrigt vetenskapligt/konstnärligt)abstract
- I dag finns stor kunskap inom området lagring av biomassa, även om kunskapen i delar är fragmenterad. Inom energiområdet finns problem med både lagringsförluster och arbetsmiljö. Vid lagring av grödor till foder och livsmedel är bibehållen kvalitet hos biomassan under lagring en förutsättning, och mycket forskning och utveckling har bedrivits inom detta område. Genom samverkan mellan olika områden skapar vi förutsättningar att tänka i nya banor och öka möjligheterna för en optimerad lagring av biomassa. Arbetet med agendan har gett nya gränsöverskridande diskussioner och samarbeten. Med en förväntad kraftigt ökad efterfrågan och därmed konkurrens om biomassa blir effektivitet och hållbarhet nyckelfaktorer för fortsatt god tillgång. Kontinuerliga förbättringar i alla led av tillförselkedjan är nödvändiga för att hantera dessa i grunden positiva marknadsförändringar. Ett billigare och mer homogent bio-bränsle från jord- och skogsbruk leder till ökad konkurrenskraft gentemot andra idag billigare bränslen. Vid biobaserad värme- och kraftvärmeproduktion står bränslet för en av de största kostnadsposterna, vilket gör hantering och lagring med låga förluster högt prioriterat. Biobränslen från jord- och skogsbruk har en hög fukthalt vid skörd, vilket innebär att de har låg lagringsstabilitet. För att få ned kostnaderna för hantering och lagring, och kunna leverera efterfrågade kvaliteter och därmed öka bio-bränslenas konkurrenskraft, behövs mer kunskap om vad som händer med bränslet under olika lagringsförhållanden med olika lagrings- och hanteringsmetoder. Grundläggande och fördjupade kunskaper för att bedöma lagringsstabiliten för biomassa, framför allt livsmedelsbaserade såsom spannmål och rapsfrö, finns och är helt nödvändig för att garantera livsmedelssäkerhet. Dessa erfarenheter kan användas för att öka kunskapen om lagringsstabilitet och lagringsförluster hos biomassa som helhet. Denna agenda har tagits fram i samverkan mellan forskare från jord- och skogsbruk samt representanter från råvaruproducenter och energibolag som slutanvändare. Agendans syfte är att skapa ett bra utgångs-läge för en effektivare hantering av biomassa genom kunskapsöverföring mellan branscher. Agendans mål är ta fram forskningsbehov för utveckling och innovationer inom området som ska leda till effektiv och kvalitetssäkrad hantering av biomassa. Fokus är användning av biomassa inom energisektorn. Agendan avgränsas till att omfatta primära och sekundära oförädlade biobränslen från skogsbruk och jordbruk samt återvunna trädbränslen för värme- och kraftvärmeproduktion för anläggningar större än 1 MW. Vår vision är att använda biobränslets fulla potential genom kontrollerad lagring med låga förluster som ger effektiva och lönsamma leveranser med förutsägbar och homogen kvalitet utan hälsorisker. Vid två workshops på JTI i Uppsala träffades deltagarna för att identifiera kunskapsluckor, forskningsbehov och aktiviteter. För att inkludera synpunkter från fler aktörer genomfördes telefonintervjuer med ytterligare personer med koppling till biomassalagring.
|
|
| 6. |
|
|
| 7. |
- De Toro, Alfredo, et al.
(författare)
-
Cereal harvesting : Strategies and costs under variable weather conditions
- 2012
-
Ingår i: Biosystems Engineering. - : Elsevier BV. - 1537-5110 .- 1537-5129. ; 111:4, s. 429-439
-
Tidskriftsartikel (refereegranskat)abstract
- This study simulated 30 years of harvesting operations on an hourly basis with a harvesting model linked to a grain moisture model capable of predicting the moisture content of standing ripe wheat using historical weather data from Stockholm, Sweden, as input, in order to assess the effects of weather on cereal harvesting costs. Several combinations of harvester size and grain moisture ceiling were assessed on three cereal areas in terms of overall costs (machine + labour + timeliness + drying) and their annual variations.The main findings obtained by simulation and valid for regions with similar climate and agricultural conditions to the studied region were that: (a) available combining time was highly dependent on grain moisture ceiling, which showed large annual variation, e.g. a moisture ceiling of 21% (w.b.) was related to a potential harvesting time of 65% and a standard deviation of 24% (n = 30 years); (b) in order to complete harvesting operations in most years, it was necessary to operate at a moisture ceiling of 22-24% (w.b.), however, the average moisture content of the harvested grain was much lower, about 17-18%; (c) overall harvesting costs were estimated at approx €140 ha -1 for those systems performing relatively well, i.e. with a daily harvesting capacity of 4-5% of the cereal area and operating at a moisture ceiling of 22-24% (w.b.); and (d) the main sources of annual cost variation were firstly the timeliness costs and secondly the drying costs. © 2012 IAgrE.
|
|
| 8. |
|
|
