CO2 to Bio
God CO2 bruk – dyrking av mikroalger
Cermaq
Bærekraftig havbruk
Utfordringer og løsninger
Oslo 24.mai 2012
Hans Kleivdal, forskningsleder
Uni Research, Senter for anvendt bioteknologi
•
•
•
•
•
Mikroalger – kilde til EPA og DHA
Produksjonsprosess
Industriell symbiose med oljeindustri
Marked
Industrialisering - muligheter og begrensninger
1
Performance
Green?
Miljø og klima
Helse
Mat
Bærekraftig industri
Muliggjørende
teknologi
Energi
Bioteknologi muliggjør mer effektiv bruk av bioressurser
2
Økende fokus på bærekraftig matproduksjon
Global mangel på EPA og DHA
Mangel på omega-3 til fôr
- Begrenset pelagisk tilgang
- Økt bruk i helsekost/farma
Alternativ kilder til omega-3
- GMO raps eller gjær
- Krill
- Alger
Løsning basert på
-
Kostnad og kostnadsutvikling
Prisutvikling
Gjennomførbarhet
Markedsaksept
Bærekraft
3
Bærekraftig kilde til omega-3 fettsyrer
Direkte utvinning
Utvinne omega-3 på land i stedet for
uttak med økologisk press på marin næringskjede
Alger er havets regnskog
- Avfall er en ressurs på feil plass
José A.K. Lutzenberger
4
Intensiv algeproduksjon med CO2
CO2 dannes til biomasse v/fotosyntese under vann
Høy produktivitet - fra gram til tonn på 10 dager
Industriell produksjon gjøres på land
Algeråstoff med omega-3 fettsyrer som brukes til fiskefôr
CO2 O2
0,4 t lipid m/ omega-3
1,8 t
CO2
0,6 t protein og
karbohydrat
1,0 t alger
O2
Verdier oppgitt i tørrvekt
TCM - en høyteknologisk ‘månelanding’
CO2
Muligheten;
En bioteknologisk ‘månelanding’
CO2 O2
5
Industriell symbiose på Mongstad
Muliggjørende teknologi
Ressurs
Behov
Alger i fiskefôr
Kriterier for bruk
-
EPA og DHA
Fordøyelighet
Næringsverdi
Added value: Astaxhantin and ß-glucans
• Kriterier for produksjon
- Lokal art
- Rask og stabil vekst
- Optimalisering - avl og seleksjon
I. galbana
DHA
P. lutheri
EPA & DHA
Bergen Marine Biobank
- Samling av mikroalger
- Screening av nye stammer
P. tricornutum
EPA & DHA
6
Alger produserer EPA og DHA
Base case values
Algal
species
Fatty acid component
Isochrysis
galbana
Isochrysis
sp. (T-iso)
Pavlova
lutheri
Phaeodactylum
tricornutum
Skeletonema
costatum
Nannochloropsis sp.
Saturates
Mono-saturates
37.0
30.4
32.2
26.1
35.9
20.4
30.2
35.3
39.2
32.0
30.2
33.9
C16 poly-unsaturates
0.4
2.6
0.8
10.2
13.1
-
18:2n-6
18:3n-6
18:3n-3
18:4n-3
18:5n-3
20:4n-6
20:4n-3
20:5n-3 EPA
22:5n-6
22:6n-3 DHA
Reference
2.3
0.2
0.4
8.0
n.d.
0.1
n.d.
7.2
n.d.
4.3
2.5
2.4
3.6
17.4
2.0
n.d.
n.d.
0.2
1.8
8.3
1.5
0.4
1.8
6.0
n.d.
TR
n.d.
19.7
2.0
9.4
1.1
n.d.
1.3
1.3
n.d.
n.d.
n.d.
14.7
n.d.
0.3
2.2
0.3
0.3
2.2
n.d.
n.d.
TR
6.0
n.d.
2.0
4.8
3.4
25.3
1.4
Waldock
and
Nasci-mento
1979
Volkman
al. 1989
Volkman et al.
1989
Ben-Amotz
1987
et
et
al.
Volkman
1989
et
al.
Hu and Gao 2003
Fettsyre innhold (g/100 g totale fettsyrer).
Operasjonelt eksempel
Ytterligere optimalisering ved metabolsk stress vil gi høyere verdier.
Novagreen v/T. Fahrendorf
7
Produksjonssystem
CO2
Næring
Sjøvann
Næringstank
Lys
O2
Høste
Separator
System kontroll
Alge biomasse
Prosessering
CO2 til industriell algeproduksjon
• Pilot for industriell produksjon
• Teknologiutvikling
-
Utvikle og sammenligne PBRs
Oppskalering
Optimalisering
Energibehov
Kostnader
8
Prosessering og fôrutvikling
Dyrkning
Høsting
Prosessering
• Åpne celler?
• Avvanning
• Sentrifugering? • Ekstrahere?
• Tørke?
• Flokkulering?
• DAF?
Fôr
komponent
Fôr
produksjon
• Ren olje?
• Tørket mel?
• Hel slurry?
• Pasta?
Næringsinnhold
Kvalitet
Marked og kommersialisering
Marked:
Fiskefôr: 80% av tilgjengelig fiskeolje
-ceuticals: behov ca 500 000 t fiskeolje i 2015
Etterspørsel vil tredobles på 6 år – prisene trolig øke15-20% årlig
Høy verdi produkt som sidestrøm
Kostnad:
Dagens produksjonskostnad er høy
Teknologi og biologisk FoU vil drive dette kraftig ned de neste årene
CO2 beregnet til ca 1/3 av produksjonskostnad (varme, CO2)
WUR: 4,16 €/kg til 1,43 €/kg algeråstoff (ned mot 20 €/kg omega-3)
Pilotanlegg kostnadsberegnet til 11 mill
Føre Var, 2011
9
ProAlge 2012
Industriell produksjon av marine mikroalger
som kilde til EPA og DHA rikt råstoff for fiskefôr –
Grunnlag, kunnskapsstatus og muligheter
•
•
•
•
Uni Research, SINTEF Fiskeri og Havbruk
Bred nasj og int.nasj referansegruppe
Mai – Des 2012
Mål: Utarbeide beslutningsgrunnlag – beskrive mulighet for
produksjon av EPA og DHA i mikroalger for
anvendelse i fiskefôr til en økonomisk forsvarlig kostnad.
• Aktivitet:
• Kartlegge internasjonal kunnskaps- og industriell status
• Utrede grunnlag
Økende fokus på industrielt potensial
Internasjonalt
- USA – biofuel
- EU FP7 “The CO2 algae biorefinery”
Nasjonal fokus
- Nasjonal strategi for bioteknologi
- IN,NFR - industriell bioteknologi
Workshop Tromsø okt-11’
- Univ, FoU-inst, næring, NFR, IN,
- Nasjonalt fagforum
- Styrke anvendt fokus
- Nasjonal pilot for algeproduksjon
- Økt integrering mellom FoU-industri
10
Teknologiplattform industriell algeproduksjon
Innovasjonsnettverk
Etablering
av algeproduksjon
CO2Bio AS
for
industriell
Mål:
- Etablere pilotanlegg
- Drive FoU prosjekt med
forskningspartnere
- Utvikle oppskalert produksjon
NHIL
11
Takk til alle bidragsytere:
Øivind Larsen
Gunhild Bødtker
Pål Puntervoll
Svein M. Nordvik
NHIL
Einar Wathne
Louise Buttle
Trond Mork-Pedersen
Katarina Kousoulaki
Caspar Lund
Per Grieg Jr.
Nils Inge Hitland
Øyvind Kråkås
Svein Rune Erga
Rene Wijffels
Laura Brentner
Tore Amundsen
Olav Falk-Pedersen
I have been impressed with the urgency of doing.
Knowing is not enough - we must apply.
Being willing is not enough - we must do.
Leonardo Da Vinci
12