Nasjonal Algepilot Mongstad
Norsk algeforening fagseminar
Bergen, 29.April 2015
Hans Kleivdal
Prosjektleder, UiB og Uni Research
• Bakgrunn
• ProAlgae prosjektet
• Utfordringer fremover
• Status Nasjonal Algepilot
Mongstad
Uni Research Centre for Applied Biotechnology
•
•
•
•
Research institute owned by the University of Bergen
About 500 FTEs over 8 departments
UR is the research tool to connect basic research at UoB with
industrial applications
Centre for Applied Biotechnology:
-
Industrial Enzyme Discovery
Vaccine development
Bergen Marine Biobank
Microalgae applications
Strategic focus on fish oil shortage
ProAlgae project period
•
•
Fish oil prices too volatile and increasing
Aquafeed using sustainable feed resources that does:
 not compete with human food,
 not use bio-resources that are limiting food production
Samspill for utvikling av nye fôrressurser
CO2
CO2
 Fotosyntetisk kilde til EPA og DHA
 Utvikling av en bærekraftig biologisk ressurs
ProAlgae
Project owner
2012-2013
FHF no 900771
Steering committee
Reference group
Academia
Project group
Industry stakeholders
Aims:
 International status on industrial production of marine microalgae.
 Possibilities to produce EPA and DHA in microalgae for use in feed at an
economically viable cost.
• Scientific knowledge basis - potential and limitations
• Identify future research needs to support aquafeed value chain
ProAlgae Reference group
Industriell produksjon av marine mikroalger
kilde til EPA og DHA rikt råstoff for fiskefôr
- grunnlag, kunnskapsstatus og muligheter
som
The ProAlgae report
Introduction
1. Background
The knowledge base
2. The biology potential
3. Increasing productivity
4. Production of microalgae
5. Harvesting & processing
6. Feed formulation and application
Industrial status and development
7. Status and potential
8. Techno-economic analysis
9. Risk analysis
Future perspectives
10. Recommendations and outlook
The main challenges
1. Currently too expensive
2. Currently small volumes
Price
Volume
Schlarb-Ridley & Parker, 2013 (A UK Roadmap for Algal Technologies)
The main challenges - translated
1. Increase the productivity (ton/ha/year)
• Biology optimization (g/L/day)
• Technology optimization – reactor material & design
2. Lower the production costs
• Increase productivity per production unit
• Reduce OPEX energy consumption during cultivation, harvesting (and
drying and lipid extraction if needed)
• Reduce CAPEX wrt materials
3. Increase the volume
• Biofuel industry drives technology development and scale
Hvor kan FoU kjeden optimaliseres?
Algebiologi og
fysiologi
Biodiversity
Seleksjon
Optimalisering
Biologisk
produktivitet
Dyrkningsforhold
Oppskalering
Høste Avvanne
Produksjon
Ressursbruk
Prosessere
Effektiv
produksjon
Prosessering
Fôrformulering
Fôrutvikling
Formulering
Dokumentasjon
Fôrforsøk
Dokumentasjon
Biologisk produktivitet kan økes 2 – 8 fold
Ressurs
Prinsipp
Potensiell økning
Screene høyproduktive
stammer, forstå
metabolisme
Øke EPA/DHA
produksjon vha
vekstbetingelser
→ Lipid utbytte: 2-4 fold
Forbedre stammer
ved avl
Divers samling av
stammer
Seleksjonspress for
økt produktivitet
Utvikle stammer
ved genetisk
modifisering
Passende stamme
Mutagenese eller
metabolsk
engineering
Strategi
Utnytte naturlig
fysiologisk potensial
Molekylære
verktøy
→ Biomasse: 2-4 fold
og/eller
→ Lipid utbytte: 2-4 fold
→ Biomasse: 2-4 fold
og/eller
→ Lipid utbytte: 2-8 fold
CO2
Næring
Sjøvann
Næringstank
Produksjon i lukkede reaktorsystem
O2
Høste
Fjerne
vann
System kontroll
Alge biomasse
Prosessering
og inklusjon i fôr
Potensiell optimalisering av fototrof produksjon
Kunstig lys - LED
Optimalisering kan øke fotosyntetiske effektivitet 2 – 3 fold
Slegers et al (2013)
Prosessering og bruk som komponent i fôr
Bruk av hel algebiomasse reduserer kostnader
knyttet til ekstraksjon og tørking
Næringsverdi
Kvalitet
Fôrnæringens fokus for bruk av hel algemasse
•
•
•
•
•
•
•
Prisnivå
EPA&DHA innhold
Tilgjengelige næringsstoff
Balansert aminosyreprofil og fettsyreprofil
Lavt karbohydrat og fiber
Håndterbart format
Volum og stabil tilgang
Kostnadsutvikling EPA&DHA
Kilder TASA og RUBIN report 210
(Wahren & Mehlin, nov 2011)
Kostnad
(USD per kg)
Kostnad
(USD/kg
EPA&DHA ekvivalent)
Raffinert olje 30%
5 - 10
15-30
Konsentrat, 40-70%
9 - 33
27-99
Konsentrat, 70-90%
20 – 98
28-137
Konsentrat > 90%
98 - 445
108-490
$
Kostnadsnivå ulike EPA&DHA kilder
Est prod.kostnad (USD per kg)
Algetype
Fototrofe alger
(fotosyntese)
Nåværende produksjonkost
Heterotrofe
alger
(fermentering)
Nåværende produksjonkost
Estimert etter optimalisering ~2018
Estimert etter optimalisering ~2018
Algemasse DW
EPA+DHA
ekivalenter
DHA
ekivalenter
7-8
39
190 - 240
0.9-1.7
11,9
20-30
3-5
19
19
-
11,5
11,5
$
Med riktig satsing kan mikroalger utvikles til en viktig fôrressurs for laks.
Veikart for utvikling av mikroalger til fôr
Algal
metabolisme
Biodiversitet
Valg av art
Vekst
betingelser
Optimialisere
Bioengineering
Høste
Oppskalering
Avvanne
Prosessere
Fôr utvikling &
formulering
Fôringsforsøk
Dokumentasjon
University of Bergen
Uni Research
SINTEF F&A
Nofima
University of Tromsø
Polarfeed
SINTEF M&C
NTNU
NTNU
Skretting
NUMB
UiS CORE
EWOS
NIVA
Biomar
MicroA
Nasjonalt testsenter
- Styrke kapasitet & kunnskap
- Koble grunnforskning med industri
- Produsere nok alger for
optimal utvikling og testing av fôr
Nasjonal Algepilot Mongstad
Nasjonal Algepilot Mongstad
Januar 2016
Optimal prosesstyring og høsting i driftsbygg
Driftsbygg 140 m2
• Vannrensing
• Tillaging av næring og CO2
• Styring av
produksjonsprosessen i
reaktorene
• Styring av automatisert
høsting
• Høsting og avvanning
• Overvåkning og kontroll av
kulturene
• Analyse av biomasse
Basis produksjonssystem
Reaktorsystem:
•
•
Tubulær reaktorsystem danner basis
Andre system skal testes ut
Belysning:
•
•
•
Sollys som basis
Kunstig belysning som supplement
Kunstig belysning alene
CO2:
•
•
•
Teknisk CO2
Utslipp rett fra raffineri og gasskraftverk
Fanget CO2 fra ulike TRCM
renseteknologier
Kapasitet
•
•
Oppstart 3 250 L
Gradvis opp til 5 000 - 10 000 L
Takk for oppmerksomheten!