Små, lokala bioraffinaderier på gårdarna kan i framtiden omvandla biomassa i minsta detalj till mat, foder, material, kemikalier och energi. Det ska främja klimatet och ett naturligt kretslopp. En tysk försöksgård omvandlas för ändamålet till ett bioraffinaderi.
Forskningsinstitutet i Karlsruhe (KIT) och universitetet i Hohenheim utreder ekonomiska och uthålliga tekniska lösningar för återvinning av biogena restmaterial från jordbruket. Forskningsgården ”Unterer Linderhof” i Baden Württemberg tjänar som försöksstation.
Utöver sedvanliga jordbruksprodukter ska gården leverera möjligast många baskemikalier som i minsta detalj går att utvinna ur växtbiomassa. Dessa kemikalier kan därefter användas som råmaterial och bränslen i extern produktion.
Restmaterialet från processerna används i sin tur som energi i en biogasanläggning eller hamnar på åkern som gödsel. Det är åtminstone visionen för den aktuella forskningsgruppen för konversionsteknik och katalysforskning och -teknologi.
Slutna kretslopp för material och energi
På området uppstår en bioraffinaderifarm som använder växtrester och biprodukter från jordbruket. Olika slag av material och bränslen ska framställas i processerna, som uteslutande bygger på råvaror som inte konkurrerar med matproduktionen.
Genom att koppla diverse processer i serie, går det att förädla biomassa till bland annat livsmedel, foder, kemikalier och energi. Bioraffinaderier bidrar dessutom till att skydda natur och klimat, säger KIT-professorn Nicolaus Damen.
Nya material och bränslen som framställs av biomassa bidrar också till att binda kol. Om dessa biogena material eldas upp för att generera energi i slutet av sin livscykel, frigörs endast den mängd koldioxid som uppstår då materialet ruttnar.
Därmed kan kedjan minimera insatsen av fossila bränslen och tillhörande CO2-emissioner, förklarar forskarna. Ett viktigt mål för projektet är att skapa slutna kretslopp för material och energi direkt på ort och ställe.
I grund och botten syftar projektet till att utveckla möjligast mångsidiga kombinationer av kemisk-fysikaliska processteknologier och biologiska och biotekniska processer för en fullständig bearbetning av biomassa, säger Damen.
Trä, halm och gräs innehåller lignocellulosa som stödämne. I processen kan materialet spjälkas upp i de enskilda komponenterna cellulosa, hemicellulosa och lignin, som var för sig går att ta tillvara för separat användning.
Vid forskningsinstitutet i Karlsruhe har ett förfarande utvecklats som gör det möjligt att klyva ligninet för återvinning av lignocellulosa. I processen uppstår bland annat furfural och fenoler som går att använda inom produktionen av formaldehydfria spånskivor.
Allt går att återvinna
En annan metod gör det möjligt att omvandla torr biomassa till syntetiska bränslen och kemiska basprodukter. Som ett slags biprodukt uppstår värme och elektricitet som kan tas tillvara som energi för själva processen.
Ett separat koncept för agrara bioraffinaderier under ledning av professor Andrea Kruse i Hohenheim arbetar med kopplingar mellan livsmedelsproduktion och produktion av bland annat förpackningar.
För ändamålet utvinns exempelvis hydroxymetylfurfural, som kan användas för framställning av en mängd olika föremål. Som exempel nämner forskarna livsmedelsförpackningar, bilbarnstolar, sportkläder och bildelar.
I vardagslag är det givetvis inte möjligt att förena samtliga processteg i en och samma anläggning. Målet är möjligast små gårdsanläggningar, där alla viktiga näringsämnen filtreras ut och återförs till gårdens åkrar.
För att trygga ekonomin kommer sannolikt bearbetningen av mellanprodukter att genomföras av specialiserade företag. På detta sätt går det att trygga metodens hållbarhet på regional nivå, understryker forskarna.