JOANNEUM RESEARCH Forschungsgesellschaft

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1 JOANNEUM RESEARCH Forschungsgesellschaft Nutzungspfade von Mikroalgen zur Produktion von Biotreibstoffen und Biomaterialien Maria Hingsamer Netzwerk Algen Neues aus Forschung und Industrie Wien, 17. November

2 2 Inhalt EU Projekt: FUEL4ME Future European League 4 Microalgal Energy Modellierung einer kommerziellen Biotreibstoffanlage Nutzungspfade zur Produktion von Biotreibstoffen und Biomaterialien

3 3 FUEL4ME Future European League for Microalgal Energy Projekt gefördert im Programm FP7-ENERGY Projektkoordinator: Wageningen University & Research Center (Niederlande) 11 Projektpartner Projektdauer: Jänner 2013 Dezember 2016 Ziel: Demonstrierung eines nachhaltigen Prozesses zur kontinuierlichen Produktion von Biotreibstoffen aus Mikroalgen Biotreibstoffe der 2. Generation als wettbewerbsfähige Alternativen zu fossilen Brennstoffen Nannochloropsis Phaeodactylum

4 4 Produktionsprozess: Von der Kultivierung bis zum Biotreibstoff

5 5 Life Cycle Sustainability Assessment (LCSA) Mikroalgen Ökonomie Umwelt Soziales Gesamte Wertschöpfungskette Lebenszyklusbetrachtung Vergleich mit konventionellen Systemen Sustainability Assessment

6 6 Struktur der Modellierung im Model ALGAE_UPSCALE 1.0 Charakteristika der Bioraffinerie, z.b. Art der Produkte, Kapazitäten Ergebnisse: Guiding values Modelling einer Algenöl-Produktion (z.b. Kultivierung, Ernte, Ölextraktion) Ziele: z.b. THG Reduktion, Energieverbrauch, Erlöse Technische Grunddaten Annahmen 6

7 7 Die drei Hauptziele für eine kommerzielle Anlage Produktionskosten (mögliche Erlöse): Algenbiomasse: < 2,000 / t TM Algenöl für Biotreibstoffe: < 900 / t Öl PUFA: 11,000 15,000 / t PUFA ZIELE THG Reduktion (nach RED): 60% ( 33.5 g CO 2 -äq/mj Biotreibstoff ) mit Transport 2 g CO 2 -äq/mj Biotreibstoff Verarbeitung g CO 2 -äq/mj Biotreibstoff Kumulierter fossiler Primärenergiebedarf 0.3 MJ fossil /MJ Biotreibstoff

8 8 Modellierter kumulierter Primärenergiebedarf im Vergleich zu fossilen Treibstoffen Modelled with ALGAE_UPSCALE 1.0

9 Modellierte Treibhausgas-Emissionen (nach der RED Methode) Modelled with ALGAE_UPSCALE 1.0 9

10 10 Modellierte Anteile der jährlichen Kosten einer Algenöl-Produktion Modelled with ALGAE_UPSCALE 1.0

11 11 Guiding Values aus der Modellierung (I) Technische Daten Kapazität der Ölproduktion [kt/a] Flächenbedarf [ha] CO 2 Bedarf (für Kultivierung, Extraktion, Fraktionierung) [kt/a] Leistung der CO 2 Quelle [MW Brennstoff ] Wasserstoffproduktion aus Algenbiomassereste nach der Ölextraktion [kg H2 /t TMReste ] Strom- und Wärmebedarf [kwh/t TM ]

12 12 Guiding Values aus der Modellierung(II) Wirtschaftliche Daten Erlöse [Mio. /a] Kosten [Mio. /a] Kostenanteile [%]: z.b. Kapital, Personal, Nährstoffe Produktionskosten [ /(t_tm], [ /(t_öl)] Investitionskosten [Mio.] Spezifische Investitionskosten [ /(t_tm*a)], [ /(t_öl*a)] Umweltdaten THG Einsparung [%] (nach RED) Gesamte THG Emissionen [g CO 2 -äq/mj HVO ] (nach RED) THG Emissionen der Kultivierung [g CO 2 -äq/mj HVO ] Kumulierter Energiebedarf [MJ fossil /MJ HVO ]

13 13 Nutzungspfade erarbeitet in verschiedenen Projekten Algae&Energy:Austria - Algen eine zukünftige erneuerbare Energiequelle? Stand der Technik und Zukunftsperspektiven für das Österreichische Energiesystem CO2USE Verwertung von CO2 aus Abgasen mittels photosynthetischer Biomasse zur Bereitstellung von Naturstoffen und Energie Ecoduna FUEL4ME Future European League 4 Microalgal Energy

14 Algae&Energy:Austria M I K R O A L G E N CO 2, H 2 O, Nährstoffe Kultivierung und Ernte Biomasse Extraktion Trocknung Öl Veresterung/ Umesterung Fluid Catalytic Cracking Alkoholfermentation Methanfermentation Hydrothermale Karbonisierung Hydrothermale Vergasung Biogas Upgrading Verbrennung Biodiesel Biobenzin, Light Cycle Oil, Heizgas Bioethanol Biomethan Strom und Wärme HTC-Kohle Biowasserstoff, Biomethan Futtermittel Glycerin Ethylen, Propylen Futtermittel Dünger Wärme

15 FUEL4ME, CO2USE, Ecoduna M I K R O A L G E N CO 2, H 2 O, Nährstoffe Kultivierung und Ernte Biomasse Extraktion PHB-Produktion Öl Fraktionierung Hydrierung Methanfermentation H 2 -Produktion Biogas H 2 Verbrennung PUFAs HVO Dünger Strom und Wärme PHB

16 16 Nutzungspfade

17 Danke! Maria Hingsamer RESOURCES Institut für Wasser, Energie und Nachhaltigkeit Elisabethstraße 18/II 8010 Graz, Austria