• Facebook
  • LinkedIn
  • KONTAKT
  • ANNONCERING
  • OM KEMIFOKUS
  • PARTNERLOGIN

KemiFOKUS

Fokus på kemi

  • Analytisk kemi
  • Arbejdsmiljø/Indeklima
  • Biokemi
  • Biologi
  • Bioteknologi
  • Branchenyt
  • Energi
  • Fødevarekemi
  • Historisk kemi
  • Kemiteknik
  • Kemometri
  • Klikkemi
  • Klima og miljø
  • Lovgivning og patenter
  • Medicinalkemi
  • Nanoteknologi
  • Organisk kemi
  • Artikler fra Dansk Kemi

EnergiKlima og miljø01. 04. 2017 | Katrine Meyn

Ressourcegenvinding – vejen til øget bæredygtighed i biobaserede produktionsprocesser

EnergiKlima og miljø01. 04. 2017 By Katrine Meyn

Opstrømsprocesser, såsom fermentering, foregår typisk under ret milde forhold, f.eks. af temperatur, pH og tryk. Til gengæld resulterer dette ofte i relativt stærkt fortyndede produkter. Som en konsekvens bliver der genereret store mængder af spildevand, som kan indeholde værdifulde ressourcer – inklusiv vandet selv.

Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 4, 2017 og kan læses uden illustrationer, strukturer og ligninger herunder.

Læs originalartiklen her

Af Seyed Soheil Mansouri1, Stefano Cignitti1, Isuru A. Udugama1, Aleksandar Mitic1, Xavier Flores-Alsina1, Jesper Bryde-Jacobsen2 og Krist V. Gernaey1
1 PROSYS Forskningscenter, Institut for Kemiteknik, DTU
2 BIOPRO

Grundet øgning af velstand og befolkningstal bliver tilgængeligheden af ressourcer mindre. Oveni er der flere stramninger af miljøreguleringer og retningslinjer for industrien. Det driver miljømæssige og økonomiske nødvendigheder for ressourcegenvinding i de danske biobaserede industrier for at bibeholde deres globale konkurrenceevne.

Fortiden, nutiden og fremtiden af ressourcegenvinding
Hvis man kigger tilbage til den tid i historien, hvor man startede med at bygge nye biobaserede fabrikker, så var energiudgifterne lave, vandmangel var ikke et problem, klimaforandringer var ikke en bekymring, og der var kun begrænsede økonomiske fordele ved at genvinde ressourcer fra spildevand. Målet var primært at beskytte nærmiljøet og sikre en lav sundhedsrisiko for samfundet.
I dag har det pga. økonomiske og lovmæssige krav højeste prioritet at forholde sig til genvinding af værdifulde ressourcer fra spildevand fra processtrømme, såsom tilbageløb og energistrømme. Det skal sikre rent vand, genanvendelse af råvarer med tilsvarende værditilvækst, og at overskudsvarme udvindes fra spildstrømmene.
En succesfuld implementering af ressourcegenvindingsteknologier fra spildevand vil øge processernes økonomiske ydeevne pga. en begrænset øgning af driftsomkostningerne.
Flere forskellige typer af affaldsstrømme og processtrømme dannes i fermenterings- og oprensningsprocesserne, som hver især kan indeholde potentielle ressourcer i variable mængder, figur 1. Afhængigt af tilgængeligheden og forholdene af spildevandstrømmene kan der anvendes forskellige separationsteknikker til at genvinde specifikke ressourcer.
Hvis ressourcegenvinding bliver en industristandard i biobaserede produktionsprocesser, så bør der i fremtiden blive tilstrækkeligt markedspotentiale til at få aftaget disse ressourcer.

Løftet om ressourcegenvinding
Ressourcegenvinding fra produktionsprocesser såsom traditionelle petrokemiske- og mejeriprocesser er allerede veletablerede. Hvis der er tilgængelige teknologier til at genvinde disse ressourcer til en rimelig pris, så har ressourcegenvindingsenhederne en god chance for også at blive kommercialiseret inden for biobaserede produktionsprocesser.
I den traditionelle petrokemiske industri bliver energien, som bliver båret af processtrømme, betragtet som en væsentlig ressource. Derfor har udvikling og implementering af varmegenvindingsmetoder fundet sted i mange år.
I mejeriindustrien er ressourcegenvinding derimod en relativ ny udvikling. Et eksempel er valleprotein, hvor adskillelse med et membranmodul er det første skridt mod at producere det værdifulde valleprotein-pulver. Spildvarme fra mejeriindustrien findes også i betydelige mængder, og er dermed også under kontinuerlig udvikling mht. varmegenvinding (Cignitti et al., 2016).
Generelt er markedspotentialet for mange ressourcer i biobaserede produktionsaffaldsstrømme stort, mens der er store udsving i værdien af de forskellige ressourcer, der kan genanvendes. F.eks. har hesperidin en markedsværdi på 250.000 USD pr. ton, og kulhydrater en markedsværdi på ca. 250 USD pr. ton. Fra et rent økonomisk synspunkt kan ressourcegenvinding fra biobaserede produktionsstrømme således være en væsentlig lovende proces, der bidrager på bundlinjen af dansk industri.

Domænerne af ressourcegenvindingsteknikker
I biobaserede produktionsprocesser kan mange af de traditionelle kemiske procesanlæg anvendes, såsom membranbaserede separationsenheder, bundfældning, damp-væske destillation, solvent-baseret udvinding, varmegenvinding gennem anvendelse af varmekraftmaskiner og varmepumper. Derfor er området stort og mange af disse teknikker er veletablerede i den kemiske og petrokemiske industri. Der har også været en udvikling af matematiske modeller, softwareværktøjer og testanlæg (fra mikroskala til storskala og industriskala).
Derfor kan den danske biobaserede industri udnytte denne relativt enkle adgang til viden, hvorved et potentielt ønske om nyttiggørelse af ressourcer hurtigt kan identificeres, designes/eftermonteres og implementeres på en bæredygtig og effektiv måde. Metoder og redskaber fra processystem-teknologi (Eng: process systems engineering (PSE)), såsom procesmodellering, computerbaseret produkt- og processyntese og design kan bruges til at identificere den optimale konfiguration af ressourcegenvindingsenheder, herunder hybride, intensive og integrerede processer. Dette suppleres med principper som Quality by design (QbD) og procesanalytisk teknologi (Eng: Process Analytical Technology (PAT)). Ved at kombinere allerede eksisterende værktøjer og teknologier kan der designes og implementeres omkostningseffektive og robuste ressourcegenvindingsløsninger, figur 2.

Økonomi og implementering
Idéen om at undersøge muligheden for at omdanne et spildevandsrensningsanlæg fra et industrielt biobaseret produktionssted til et ressourcegenvindingsanlæg er baseret på økonomisk potentiale. Dette potentiale kan skyldes markedets efterspørgsel efter en værdifuld ressource, som findes i affaldsstrømmen (herunder vand i sig selv), samt opstå på grund af opstramninger af miljølovgivningen.
Der er mange separationsteknologier, som kan bidrage til at realisere det økonomiske potentiale. Men skalaen, modenhed og anvendeligheden af disse teknologier er forskellige og skal systematisk overvejes. Derfor skal udviklingen af en separationsteknologi til dette formål baseres på overvejelser af både tekniske og økonomiske aspekter.
Det kan opnås ved at anvende et sæt af teknisk-økonomiske retningslinjer sammen med nutidsværdianalyse (Eng: net present value (NPV)), teknisk-økonomisk risikovurdering og lag af beskyttelsesanalyse (Eng: layer of protection analysis (LOPA)). Disse kan fremmes ved hensigtsmæssig brug af tilgængelige PSE-metoder og værktøjer. Figur 3 viser en teknisk-økonomisk retningslinje, der inkorporerer veletablerede og industrielt accepterede principper som teknologisk parathedsniveau (Eng: technology readiness level (TRL)) til at vurdere de tekniske aspekter af et projekt, mens begreber som nutidsværdianalyse kan bruges til at vurdere de økonomiske aspekter af projektet. Den teknisk-økonomiske vurdering vil gøre det muligt at stoppe projekter, som ikke er praktiske eller rentable allerede tidligt i processen, hvorved der kan fokuseres på udvikling af mere lovende projekter.

Fremtidige perspektiver
Vil man fremme ressourcegenvinding i fremtiden, bør man fokusere på samarbejdet mellem dansk industri og den akademiske verden gennem fælles udviklingsprojekter. Et potentielt problem, der kan hindre en sådan udvikling, er, at virksomheder kun sjældent besidder detaljerede oplysninger om sammensætningen af de affaldsstrømme, der dannes i processerne. Derfor er en detaljeret analyse af affaldsstrømmene nødvendig i kortlægningen af potentielle ressourcer. Samarbejde mellem industri og universiteter er nødvendigt, så der kan opnås optimal fremgang af videnskab og teknologi til at udvikle ressourcegenvinding som en vigtig ekstra proces, der giver et væsentligt positivt bidrag til industrielle og kommercielle interesser. For at nå dette mål inden for forholdsvis kort tid, kræves der nationale såvel som internationale samarbejdsinitiativer. Et eksempel er BIOPRO2 Strategisk Forskningscenter.

Kilder
Deloitte, Opportunities for the fermentation-based chemical industry, (2014), https://www2.deloitte.com/content/dam/Deloitte/nl/Documents/manufacturing/deloitte-nl-manufacturing-opportunities-for-the-fermentation-based-chemical-industry-2014.pdf, hentet 24 Februar 2017.
Cignitti, Stefano; Frutiger, Jerome; Zühlsdorf, Benjamin; Bühler, Fabian; Andreasen, Jesper Graa; Müller, Fridolin; Haglind, Fredrik; Elmegaard, Brian; Abildskov, Jens; Sin, Gürkan; Forbedring Af Industrielle Processers Energieffektivitet, (2016), Dansk Kemi, 97, 10, 10-12.

Funding
Forskningsarbejdet er udført som en del af BIOPRO2 strategisk forskningscenter (InnovationsFonden, sagsnummer 4105-00020B).

[FAKTABOKS begynd:]
BIOPRO Strategisk Forskningscenter og PROSYS Forskningscenter
BIOPRO:
Oprettelsen af et biotekpartnerskab på Sjælland er den grundlæggende idé bag BIOPRO (www.biopro.nu). Der har været globale bioteknologiske ledere i vores region i mange år og ved at forene kræfterne skal der skabes et partnerskab, der gavner af eksisterende knowhow og skaber ny viden og beskæftigelse. Partnerskabet står på tre ben: industri, universiteter og et frugtbart regionalt erhvervsklima. Industrien sigter efter øget konkurrenceevne og bæredygtighed. Partnere er CAPNOVA, Chr. Hansen, Novozymes, Novo Nordisk, DONG Energy, CP Kelco, Københavns Universitet og Danmarks Tekniske Universitet.

PROSYS:
Forskningscenteret er en del af instituttet for Kemiteknik på Danmarks Tekniske Universitet, DTU. Det er internationalt anerkendt for sin forskning, som er rettet mod udvikling og implementering af den næste generation af bæredygtige processer i den kemiske, biobaserede og farmaceutiske industri. PROSYS fungerer på grænsefladen mellem flere discipliner, herunder bioteknologi, procesteknik, kemi og systemteknologi.
[FAKTABOKS slut:]

Skrevet i: Energi, Klima og miljø

Seneste nyt fra redaktionen

Hofmeister – nem at anvende, svær at forstå

Artikler fra Dansk KemiFødevarekemiTop23. 06. 2025

Franz Hofmeister opløste æggehvide i vandige saltopløsninger. En artikel fra 1888 beskriver, hvordan nogle ioner får proteiner til at udfælde, mens andre ioner har den modsatte effekt. Fødevarekemien bruger stadig Hofmeister, men langt mere nuanceret. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 3,

Udvinding af fødevareproteiner fra kløvergræs ved membranteknologi

AktueltArtikler fra Dansk KemiFødevarekemi17. 06. 2025

Hvis kløvergræs skal kunne anvendes som ny ressource til udvinding af fødevareproteiner, kan membranteknologi være vejen frem. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 3, 2025 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) Af Mette Lübeck, Mads

Trinatriumhexafluo… hvad for noget?

AktueltArtikler fra Dansk KemiHistorisk kemi09. 06. 2025

Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 2, 2025 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) I år fejrer man internt i IUPAC 20-året for offentliggørelsen af The Red Book (i det følgende blot "RB2005") med anbefalinger vedrørende

Prisen på grisen: Hvad koster oprensning af beskidt CO2?

AktueltArtikler fra Dansk KemiGrøn omstilling02. 06. 2025

Hvor rent er CO2 fra CO2-fangst? Og hvor dyrt er det at oprense CO2? Denne artikel giver indsigt i nogle af udfordringerne ved at implementere en global CO2 infrastruktur. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 2, 2025 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs

Der er brug for lange måleserier af miljøparametre

AktueltArtikler fra Dansk KemiKlima og miljø26. 05. 2025

Kontinuerlige, kvalitetssikrede målinger af kemiske, fysiske og biologiske miljøparametre giver uundværlig information. Det gælder også for Grønland. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 2, 2025 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen

Chemical ionization mass spectrometry in atmospheric studies

AktueltAnalytisk kemiArtikler fra Dansk Kemi19. 05. 2025

Advances in chemical ionization mass spectrometry can improve our understanding of atmospheric composition. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 2, 2025 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) Af Varun Kumar, Institut for

Gamle processer, nye muligheder: Nyt kemisk-biologisk koncept til CO2-fangst og omdannelse

AktueltArtikler fra Dansk KemiBioteknologi14. 05. 2025

Oldgamle CO2-ædende mikroorganismer kan fange CO2 direkte fra skorstensrøg og omdanne kulstoffet til grønne molekyler. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 2, 2025 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) Af Mads Ujarak Sieborg1 og

Centrotherm clean solutions bliver til Pfeiffer Vacuum+Fab Solutions

AktueltBranchenyt14. 05. 2025

Busch Group annoncerer, at deres brand centrotherm clean solutions bliver en del af Pfeiffer Vacuum+Fab Solutions. Fra september 2025 vil gasreduktionssystemerne til Semicon-industrien, som tidligere blev tilbudt under dette mærke, blive integreret i Pfeiffer-porteføljen og fremover være

I dag får professor Per Halkjær Nielsen Videnskabernes Selskabs Guldmedalje

Branchenyt14. 05. 2025

For blot fjerde gang i dette årtusinde uddeles Videnskabernes Selskabs Guldmedalje. Det sker i dag, hvor bakterieforsker Per Halkjær Nielsen, professor ved Institut for Kemi og Biovidenskab ved Aalborg Universitet, får den fine hæder for sit livsværk og sin holdånd. Han er manden, der kortlægger

Atmosfærisk transport af PFAS til Højarktis

AktueltArtikler fra Dansk KemiKlima og miljø28. 04. 2025

Tilstedeværelsen af PFAS-forbindelser skyldes ikke kun lokale kilder, men de kan langtransporteres i luften til selv meget fjerntliggende arktiske egne. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 2, 2025 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen

Tilmeld Nyhedsbrev

Tilmeld dig til dit online branchemagasin/avis





Få fuld adgang til indlægning af egne pressemeddelelser...
Læs mere her

/Nyheder

  • Busch Vakuumteknik A/S

    MRPC modtager “Innovation in Vacuum Busch Award”

  • DENIOS ApS

    Dette er, hvad der sker, når batterier bryder i brand

  • MD Scientific

    Ny generation af LENS MALS-detektorer

  • Busch Vakuumteknik A/S

    Busch Vacuum Solutions præsenterer den intelligente TYR PLUS kapselblæser

  • Dansk Laborant-Forening/HK

    Laboranter er nysgerrige på ny teknik

  • DENIOS ApS

    Sådan udnytter du den stille periode i sommerferien

  • Busch Vakuumteknik A/S

    Sommer vedligeholdelsestips til din vakuumpumpe: 6 gode anbefalinger

  • DENIOS ApS

    Så er det sidste chance

  • DENIOS ApS

    Sikker tøndehåndtering starter her

  • LABDAYS – Fagmesse for Laboratorieteknik

    LabDays Aarhus 2025 – SOLD OUT

Vis alle nyheder fra vores FOKUSpartnere ›

Seneste Nyheder

  • Hofmeister – nem at anvende, svær at forstå

    23.06.2025

  • Udvinding af fødevareproteiner fra kløvergræs ved membranteknologi

    17.06.2025

  • Trinatriumhexafluo… hvad for noget?

    09.06.2025

  • Prisen på grisen: Hvad koster oprensning af beskidt CO2?

    02.06.2025

  • Der er brug for lange måleserier af miljøparametre

    26.05.2025

  • Chemical ionization mass spectrometry in atmospheric studies

    19.05.2025

  • Gamle processer, nye muligheder: Nyt kemisk-biologisk koncept til CO2-fangst og omdannelse

    14.05.2025

  • Centrotherm clean solutions bliver til Pfeiffer Vacuum+Fab Solutions

    14.05.2025

  • I dag får professor Per Halkjær Nielsen Videnskabernes Selskabs Guldmedalje

    14.05.2025

  • Atmosfærisk transport af PFAS til Højarktis

    28.04.2025

  • Biotek-firma bag fedme-medicin på tabletform har lagt en klar plan om samarbejde eller opkøb

    21.04.2025

  • Dansk virksomhed vil vende produktionen af ammoniak på hovedet – ned i en lille container

    07.04.2025

  • En EU-historie om nomenklatur – og ginseng til hunde, katte og heste!

    01.04.2025

  • Tysk elektrolyseanlæg er som det første i verden blevet integreret direkte i kemisk produktion

    31.03.2025

  • Dansk innovation blander sig i toppen over lande med de fleste patentansøgninger

    31.03.2025

Alle nyheder ›

Læs Dansk Kemi online

Annoncering i Dansk Kemi

KONTAKT

TechMedia A/S
Naverland 35
DK - 2600 Glostrup
www.techmedia.dk
Telefon: +45 43 24 26 28
E-mail: info@techmedia.dk
Privatlivspolitik
Cookiepolitik