Mikroalgbaserad biogas - ett raffinerat bidrag till en hållbar stadsutveckling

I detta arbete undersöks möjligheterna att använda mikroalger som råvara för produktion av biogas, både genom en litteraturstudie och genom en förstudie för hur en pilotanläggning för hållbar odling av mikroalger för biogasproduktion skulle kunna initieras. Utgångspunkten är hållbarhet, vilket innebär att odlingen av mikroalgerna baseras på befintliga, outnyttjade samhällsflöden. Avloppsvatten och koldioxidutsläpp är exempel på flöden som kan orsaka negativ miljöpåverkan i form av klimatförändringar, övergödning och försurning. Om dessa resurser istället får utgöra närings- och kolkällor vid odling av mikroalger för produktion av biogas utnyttjas dessa resurser istället till att generera hållbart producerad energi. När biogasen ersätter fossila bränslen ökar miljövinsten ytterligare. Det är dock grundläggande att produktionen är ekonomiskt hållbar, och litteraturstudien visar att detta inte är fallet vid mikroalgbaserad produktion av endast biogas. Därför krävs tillämpning av ett bioraffineringskoncept, där inte bara biogas produceras av mikroalgerna utan även andra produkter som till exempel vätgas, enzymer, värme och elektricitet. I förstudien beskrivs hur ett projekt kan planeras för att utreda om ett sådant system kan bli hållbart. Det delas upp i fyra delprojekt: 1) systemdesign och hållbarhetsanalys; 2) en projektplan för delprojekt 3 och 4; 3) laboratorietester; och 4) tester i pilotskala. Endast det första delprojektet, där systemet som beskrivs i litteraturstudien definieras och hållbarhetsanalyseras, diskuteras i detalj i förstudien. Genomförandet av delprojekten ingår inte i detta arbete.This paper examines the possibility of using microalgae as raw material for the production of biogas. This was achieved through studies of relevant literature as well as through a basic project plan regarding the initiation of a pilot plant. The theory of sustainable microalgae cultivation is based on the utilization of existing resource flows that are currently unutilized in society, such as waste water and flue gas emissions. These resources can cause environmental issues such as climate change, eutrophication and acidification. However, they can also provide the nutrients necessary for effective microalgal growth, and the microalgae can in turn be utilized as a sustainable energy source for production of biogas. Replacing fossil fuels with microalgal biogas may lead to environmental benefits. A review of literature, however, shows that when biogas alone is produced from the microalgae the process is not economically sustainable. Hence, a biorefinery concept is suggested where products such as hydrogen, enzymes, heat and power make the system sustainable. A basic project plan discribes one possible scenario for the initiation of sustainable cultivation of microalgae and the subsequent biorefining process for the production of biogas. The project is divided into four phases: 1) system design and sustainability analysis; 2) a feasibility study for phase 3 and 4; 3) laboratory tests; and 4) pilot scale tests. Only the initial phase of the project, which defines the system design described in the literature study and provides a sustainability analysis over the defined system, is discussed in detail. None of the project phases will be implemented as part of this study