17/01/2014. Algen: terug naar de oorsprong

Transcriptie

1 17/01/2014 Algen: terug naar de oorsprong

2 Inhoud» Wat zijn algen en waarom algen?» Hoe algen kweken?» Vlaams algenplatform» Waarvoor kunnen algen ingezet worden» Besluit 17/01/2014 2

3 Wat zijn algen?» Fotoautotroof (plantenrijk)» CO 2, N, P en spore elementen als grondstof» Zonlicht als energiebron» Biomassa en zuurstof als eindproduct» Heterotrofe algenkweek mogelijk:» Nutriënten» Koolstofbron 17/01/2014 3

4 Algen in de tree of life! Here! Here! Here as well! Not Here. And Here! 17/01/2014 4

5 Wat zijn algen?» Verzamelnaam voor zeer diverse organismen» Een of meercellig (µ vs macroalgen (wieren))» Groei in waterige/vochtige omgeving» Geen gespecialiseerde weefsels» Meerdere verdubbelingen per dag» Van gletsjers tot hotsprings» Meer dan soorten µalgen Duurzame Chemie 5 17/01/2014 5

6 We kunnen niet met» Troebel water» Drijflagen» Giftige algen: zwemverbod» Zuurstoftekort: vissterfte» Groene aanslag op vochtige oppervlakken 17/01/2014 6

7 We kunnen niet zonder» Basis van het leven op aarde (oudste fossiel 3,65 miljard jaar)» basis van het aquatisch ecosysteem» groene longen van de aarde» Basis van de economie» Visserij» Aardolie,aardgas 17/01/2014 7

8 Waarom algen? Closing the circle CO 2 Fossiele grondstof Conversie Energie Producten Plant algen CO 2 O 2 Biomassa Mens Dier 17/01/2014 8

9 Algen superkrachten» Hoge productiviteit» Geen lignine» Geen nood aan vruchtbare bodem» Hoge toegevoegde waarde producten» Groeien ook in brak en zout water» Grote diversiteit algen (> )» Voedsel-grondstof problematiek minder van toepassing 17/01/2014 9

10 Hoge productiviteit Productiviteit Ton DS/ha Marktwaarde EUR/ton DS Maïs Winter tarwe Soja Algen open pond Algen fotobioreactor Blijft landbouw grote oppervlaktes nodig!!! 17/01/

11 Ideale industriële plant koolzaad µ algen Plant productiviteit T/ha/jaar (België) Plant productiviteit T/ha/jaar (België) Samenstelling Samenstelling 5 T stro 20 T koolhydraten 3 T filter koek 35 T proteïnes 2 T olie 15 T olie 17/01/

12 Producten met hoge toegevoegde waarde» Lipiden (hoog gehalte poly-onverzadigden (omega 3,6))» Vitamines (A,C,E,K 1 )» Anti-oxidaten» Enzymes» Binders (alginaten)» Mono-, oligo- en polysacchariden» Eiwitten (hoog gehalte essentiële aminozuren)» Pigmenten (bladgroen, cyanoblauw, caretenoïden, )» Organisch gebonden sporenelementen» Plantenhormonen» Natuurlijke toxines (bestrijdingsmiddelen)» 17/01/

13 Algenproducten 17/01/

14 Inhoud» Wat zijn algen en waarom algen?» Hoe algen kweken?» Vlaams algenplatform» Waarvoor kunnen algen ingezet worden» Besluit 17/01/

15 Is algenkweek nieuw?» Macro algen: Aziatische keuken (> 5000 jaar) Agar,» Micro-algen:» Chlorella (1960): hele algen» Spirulina (> 3000 jaar ): hele algen» Dunaliela (1980): betacaroteen» Haematococcus (1990): astaxantine 17/01/

16 Schema van algenkweek en valorisatie drogen CO 2 NO x water cultivation oogsten extractie zuivering Nutriënten O 2 Medium recycle 17/01/

17 Commerciële productie macro algen» ton nat/jaar» Kost: $/ton DS 17/01/

18 Commerciële productie µ algen» Wereldwijd ton DS/jaar» Open ponds: 98 %» Gesloten reactoren: 2 %» kolommen» buizen» Platen» Kost : EUR/Ton DS 17/01/

19 Oogsten» Bezinking» Membraan filtratie» Centrifuge Bron: WUR 17/01/

20 Algen productie and water» ton ds per jaar» Product: algenpasta van 20 % Dry Cell Weight (DCW) Open pond PBR Productie oppervlakte (ha) Biomassa concentratie (g/l) 0,5 5,0 Oogst uit reactor (m³/year) Pasta (m³/year) Verwijderd water (m³/year) Verwijderd water (m³/h) Once through system niet duurzaam water management!!!!! 17/01/

21 Algen productie en water Cooling water Evaporation Water Pretreatment Medium fabrication Growth medium Harvesting Algae 17/01/

22 Knelpunten bij µ algenkweek» Investeringskosten» Oogstkosten (0,2-5 g/l)» Nutriënten» Energie» Water 17/01/

23 Time line µ-algae applications 17/01/

24 Potentiële doorbraak gesloten systemen» Proviron reactor» More info: 17/01/

25 Inhoud» Wat zijn algen en waarom algen?» Hoe algen kweken?» Vlaams algenplatform» Waarvoor kunnen algen ingezet worden» Besluit 17/01/

26 VLAAMS ALGENPLATFORM Samen op weg naar een Vlaamse algeneconomie

27 Vlaams Algenplatform Waarom? Roots in het SBO Sunlight project (lipide-gebaseerde, hoogwaardige producten en hernieuwbare energie uit microalgen) (2009) Algen hebben heel wat te bieden: veel opportuniteiten veel toepassingen veel onzekerheden Onderzoeksagenda kennisinstellingen Ontwikkelingsvragen industrie 27

28 Wat? Vlaams Algenplatform Netwerking & innovatiestimulering project Financiering: FISCH + cofinancierende bedrijven Boterakker Eurobrazil development Privee initiatief Koen Colpaert 28

29 Kernactiviteiten Vlaams Algenplatform Communicatie en netwerking (website, informatieverstrekking, who s who databank, workshops, netwerking events, ledenwerving) Innovatiestimulering (bedrijfsbezoeken, partner matchings, ondersteunen subsidieaanvragen) Innovatie ondersteunende studies (wetgeving, potentieel in Vlaanderen, duurzaamheid) Voedingsbodem voor het opstarten van concrete collaboratieve en collectieve projecten rond microalgen 29

30 Doelgroep Vlaams Algenplatform Alle stakeholders actief of geïnteresseerd in algen Zeer ruim: Kennisinstellingen Sectorfederaties, beroepsverenigingen Upstream: voedingsstoffen, infrastructuur Mainstream: algentechnologie (productie, oogsten, verwerking, valorizatie) Downstream: potentiële verbruikers Alle toepassingen: food & feed, chemie, energie, waterbehandeling & CO 2 captatie,

31 Doelgroep Vlaams Algenplatform VAP LIDMAATSCHAP 250 euro/kalenderjaar per bedrijf of particulier voordelen voordelen bedrijfsfiche op website Toegang tot members only gedeelte van de website (met eventuele kortingscodes voor externe events, studierapporten, informatiedatabanken, roadmap) Krijgen van niet marktverstorend advies

32 Doelgroep Vlaams Algenplatform Cofinancieren Grote onderneming KMO + KC MO + Innov. Onderst. Org /jr gedurende 2 jaar 1 000/jr gedurende 2 jaar 500/jr gedurende 2 jaar Voordelen cofinancierders naast voordelen lidmaatschap: Lid van de gebruikersgroep Mogelijkheid tot sturen van de activiteiten Verkrijgen van proactieve informatie

33 Vlaams Algenplatform Contact 33

34 Inhoud» Wat zijn algen en waarom algen?» Hoe algen kweken?» Vlaams algenplatform» Waarvoor kunnen algen ingezet worden» Besluit 17/01/

35 Diversiteit in toepassing Zuiver Voeding: bulk producten, nutraceuticals Voeders: aquacultuur, vee Chemicaliën: Bulk producten, fijn chemicaliën Emissie behandeling (CO 2, NOx, afvalwater) Energie: olie, biodiesel, bioethanol, biogas Vuil 17/01/

36 Diversiteit in technologie Fotobioreactor Open Pond Gemengde cultuur Reincultuur Diverse oogsttechnieken Gebruik zonder oogsten Drogen of niet Uitgebreide downstream processing Integratie in gebouwen Gebruik hele algen 17/01/

37 Welke economisch model voor algen 17/01/

38 Welke economisch model voor algen 1. Algen als hoogwaardig eindproduct proper water zuivere nutriënten proper water (restnutriënten, nutriënt recycling?) Microalgen als PRODUCT nemen nutriënten op voor groei water is vrij van polluenten Resulterende biomassa: gecontroleerd geproduceerd geen contaminanten aanwezig bruikbaar als: nutraceuticals/farma voeding/veevoeding CULTIVATIE PROCES IS DUUR HOOGWAARDIGE TOEPASSINGEN MET HOGE MARKTWAARDE 17/01/

39 Welke economisch model voor algen 2. Algen om afvalstromen te zuiveren afvalwater rookgassen loosbaar water of rookgas Microalgen als MIDDEL voor ZUIVERING nemen nutriënten op voor groei nemen polluenten op? algenkwaliteit ondergeschikt Resulterende biomassa: Contaminatie? niet bruikbaar als voeding? bruikbaar als: veevoeding? chemische bouwstenen energie CULTIVATIE PROCES IS EERDER GOEDKOOP LAGE MARKTWAARDE 17/01/

40 Welke economisch model voor algen 3. Combinatie mogelijk? nutriënt nevenstromen gedeeltelijk gezuiverd water (niet loosbaar) Microalgen als PRODUCT algen direct kweken op de afvalwaterstroom goedkope nutriëntafscheiding gebruiken en concentraat inzetten in algenkweek? Resulterende biomassa: kwaliteit gewaarborgd? afh van reststroom contaminanten aanwezig hoe controleren? bruikbaar als: maatschappelijke acceptatie voor voeding, veevoeding of chemie? CULTIVATIE PROCES IS GOEDKOPER? GOEDKOPERE GRONDSTOF COMPLEXERE TEELT LAGERE MARKTWAARDE 17/01/

41 Algen voor afvalwaterzuivering Klassieke zuivering Algenkweek Energieverbruik - + Productie afvalslib -? Ruimtebeslag + - Hergebruik nutriënten - + Bewezen technologie + - Jaarlijkse exploitatiekosten /01/

42 Algen voor waterzuivering» Vooral laag belaste afvalwaters» Weinig COD en BOD» Veel nutrienten (N en P)» Bij hoog belaste afvalwaters is er een keuze» eerst voorzuiveren» bacterie/algen co-cultuur» Grote oppervlaktes nodig owv:» Lage dieptes (20 cm)» Zonlicht nodig 17/01/

43 Algen voor emissiebehandeling» CO 2 trading geen financiële motivatie» 1,8 kg CO2/ kg algen» 30 EUR/ton CO2 = 54 EUR/ton algen DS» noodzaak voor algen» NOx zal belangrijke motivatie worden» Stikstofbron» Toekomstige boetes?» Halen van de normen 17/01/

44 Voorbeeldprojecten in Vlaanderen» Enalgae» MIP Alchemis (Hooge Maey) 17/01/

45 Enalgae project» MAB-vlokkenreactor: MicroAlgen Bacterie vlokken» Ontwikkeling bij Howest: Sofie Van den Hende 17/01/

46 MIP-project ALCHEMIS ALgae for CHemicals production and EMISsion abatement» Duration: april 2010 november 2012» Budget:» EUR research partners (MIP funding)» EUR industrial partners (own and IWT funding) /01/

47 Partners 17/01/

48 Project scheme Algae production Emissions Harvest Chemicals Medium recycle 17/01/

49 Why chemicals market?» High purity resources:» Pharmaceuticals» Food» Feed» Agricultural purity resources (new or clean waste nutrients):» Food» Feed» Chemicals» Low purity nutrients (waste nutrients):» Chemicals» Energy 17/01/

50 Resources Algae production Emissions Harvest Chemicals Medium recycle?? NPK CO2 Heat 17/01/

51 Algae production Algae production Emissions Harvest Chemicals Medium recycle» Upscaling to 500m²» Innovative aspects:» Low invest /m²» Low E use» High gr/l» Good temperature buffer 17/01/

52 Harvesting and medium recycle Algae production Emissions Harvest Chemicals Medium recycle Low E use Up to 98% recycled Efficiency > 99,5 % DM up to 25% 17/01/

53 Downstream processing and marketing Algae production Emissions Harvest Chemicals Medium recycle» Wet downstream processing» Market as driver for research 17/01/

54 Inhoud» Wat zijn algen en waarom algen?» Hoe algen kweken?» Vlaams algenplatform» Waarvoor kunnen algen ingezet worden» Besluit 17/01/

55 Besluit» Algen bieden veel mogelijkheden» Algen zitten in een transitie situatie» Opzet van een nieuwe economietak op basis van een nieuw landbouwgewas» Technology push naar market pull» High value toepassingen naar mid value» Referentiecases nodig (piloten en productie)» Good enough is good enough» Co-ontwikkeling van productie en markt nodig: partner matching 17/01/

56 Contactgegevens Bert Lemmens Project manager renewable chemicals VITO NV Boeretang MOL Tel website: 17/01/ Duurzame Chemie 56 17/01/