Sådan kan Danmark tjene penge på algeproduktion

Der stilles ofte store forventninger til mikroalger som fremtidens råstof til produktion af biodiesel og andre former for biobrændstoffer.

Man hører jævnligt udsagn i stil med: ’Mikroalger er 100 gange så effektive som andre energiafgrøder’.

Og i et indslag på CNN den 4. april 2008 blev det fremført, at man med mikroalger ville kunne producere op til 1.000 m3 olie per hektar om året.

Ikke perfekte 'oliefabrikker'

Men er det nu også rigtigt?

Ser man i den videnskabelige litteratur, finder man værdier for olieproduktion fra mikroalger på mellem 12 og 150 m3 olie/hektar/år.

Det er kun mellem 1 og 15 procent af, hvad CNN oplyste - og altså tal, der afviger en faktor 10 fra hinanden. Så hvad skal man tro?

Noget er sikkert: Mikroalger er levende væsener, og de overholder naturlovene. Mikroalger er ikke skabt med henblik på at producere olie, og de er derfor ikke perfekte ’oliefabrikker’.

Størrelsen af deres olieproduktion indgår i en række fysiologiske kompromiser, der først og fremmest skal sikre deres overlevelse og formering.

Naturlovene fortæller om produktion

Vi kender ganske udmærket både de bagvedliggende naturlove, som algerne fungerer under, og deres fysiologiske tilpasninger. Vi kan derfor give os til at regne på, hvad deres olieproduktion maksimalt kan være.

I tabel 1 er vist to forskellige scenarier:

1. I det første forestiller vi os, at vi bygger en ’algefabrik’ et sted på ækvator, hvor solen altid skinner fra en skyfri himmel.
2. Det andet scenarie er baseret på danske forhold og med en effektiv, men realistisk alge.

CNN's tal virker overdrevne

Det første scenarie vil give et årligt energiinput på 11.500 MJ/m2, men desværre er det kun knap halvdelen af den indstråling, der kan udnyttes i fotosyntesen.

Desuden forestiller vi os, at vi i scenarie 1 bruger en ikke-eksisterende superalge, der absorberer alt tilgængeligt lys, og vi antager, at algen omsætter al sin opsamlede energi i biomasse, der består af 70 procent olie.

Vi når derved op på en maksimal årlig olieproduktion på 500 m3/hektar – altså halvdelen af, hvad CNN påstod, og stadig kun ved brug af en ikke-eksisterende superalge.

Forestiller vi os i stedet, at vi som i scenarie 2 lægger vores anlæg i Danmark, hvor den årlige solindstråling er på 4.200 MJ/m2, og at vi bruger en meget effektiv, men realistisk alge, når vi kun en olieproduktion på 35 m3/hektar/år.

Hvad siger praksis?

Det er teorien. Hvad siger praksis?

I virkelighedens verden er der overordnet to måder at producere mikroalger på:

• I åbne damme
• I lukkede systemer, såkaldte 'fotobioreaktorer'.

Fotobioreaktorer er forholdsvis dyre i konstruktion og drift, men giver de højeste udbytter – typisk mellem 48og 72 gram algebiomasse/m2/dag.

De åbne damme er til gengæld billigere i anlæg og drift, men udbyttet er kun på 2-20 gram algebiomasse/m2/dag. En ulempe ved åbne damme er dog netop, at de er åbne og dermed udsatte for fordampning, forurening og infektion med uønskede organismer såsom zooplankton, der lever af alger. Den ulempe har de lukkede fotobioreaktorer ikke.

Debat med religiøs karakter

Debatten om, hvorvidt man bør bruge fotobioreaktorer eller åbne damme er ofte skarp og kan antage en nærmest ’religiøs’ karakter, hvor tilhængere af de to produktionssystemer står stejlt over for hinanden.

Tilhængere af åbne damme argumenterer med, at fotobioreaktorer er så dyre i anlæg og drift, at produktionen aldrig bliver rentabel.

Omvendt mener tilhængere af fotobioreaktorer, at åbne damme har så lav en produktion og er så udsatte i forhold til forurening, at produktionen aldrig vil kunne gøres rentabel.

Den største del af den kommercielle produktion af algebiomasse sker dog i dag i åbne damme.

Pris for mikroalger i Israel

I tabel 2 ses nøgletal for omkostninger og produktion i to anlæg, der bruger åbne damme.

• Dels det israelskjapanske firma NBT's anlæg i Eilat i Israel, der producerer kosttilskud.
• Dels Seambiotics anlæg ved Ashkelon i Israel, der kan betegnes som et storskala forsøgsanlæg.

Sidstnævnte er gennemautomatiseret og kan klare sig med en lav bemanding, ligesom anlægget er optimeret med hensyn til elforbrug i kraft af nye omrørere.

Seambiotics anlæg er endvidere placeret i et område med billige jordskatter, og det er nabo til et stort kulfyret kraftværk, som leverer CO2 til algeproduktionen.

Produktionspris: 50 gange højere

NBT's anlæg får derimod tilført dyrt CO2 fra tryktanke. Desuden er der 2-3 gange så mange ansatte som hos Seambiotic, jordskatterne er høje, og der er betydelige udgifter til vand.

Alt i alt giver NBT's anlæg en produktionspris på knap 17 USD/kilo algetørstof - eller næsten 50 gange mere, end det koster at producere et kilo tørstof hos Seambiotic.

NBT's anlæg vil således kun kunne levere alger til højværdiprodukter, mens Seambiotics pris er på et niveau, hvor det vil kunne bruges til fremstilling af biobrændstoffer.

Danske produktionstal er anderledes

Roskilde Universitet har i samarbejde med Aalborg Universitet Esbjerg og Fachhochschule Flensburg været med i et projekt på Lolland under ledelse af Grønt Center.

I projektet blev der udført to serier af forundersøgelser ved Onsevig Klimapark, hvor der er oprettet en række algedamme bag et havdige.

I disse damme er der udført forsøg med dyrkning af især grønne trådalger i drænvand fra landbrugsjord.

Resultaterne viser, at der kunne opnås en produktion på 7,4 gram alger/m2/dag.

Under forudsætning af at der kan produceres alger otte måneder om året, svarer det til en årlig produktion på knap 18 tons tørstof/hektar.

Produktiviteten højest i sommerhalvåret

I et forsøg, som Algeinnovationscenteret gennemførte ved Søllested Rensningsanlæg, hvor man dyrkede mikroalger i spildevand i åbne kar med tilsætning af CO2, opnåede man en produktion på 7 gram algebiomasse/m2/dag – altså en værdi, som svarer til, hvad man tidligere har fundet i åbne damme.

Det skal dog understreges, at produktionen foregik i sommerhalvåret.

Produktiviteten må antages at være lavere forår og efterår og formentlig lig nul om vinteren.

Ikke desto mindre viser det, at det er muligt at producere biomasse fra mikroalger udendørs om sommeren i Danmark, men der er langt op til de mest optimistiske tal for, hvad der kan lade sig gøre.

Makroalger kan også dyrkes og høstes

En anden mulighed for at udnytte havets biomasse til energiproduktion består i dyrkning og høst af makroalger, også kaldet tang.

I modsætning til mikroalger som både findes i ferskvand og i havet, findes makroalger hovedsageligt i havet. De kan dyrkes med forskellige teknikker bestående af liner eller ringe, der spændes ud i havet.

Forsøg med dyrkning af brunalger i indre danske farvande og i den tyske del af Nordsøen viser, at produktiviteten er cirka tre gange så høj i Nordsøen sammenlignet med indre danske farvande.

Det skyldes især, at havvandet i den tyske del af Nordsøen indeholder betydelige mængder salt, og det giver væsentlig bedre vækstbetingelser for de store brunalger, som man oftest er interesseret i.

Tilsvarende tal ville kunne opnås for brunalger i den danske del af Nordsøen eller ved produktion af andre, mindre saltkrævende alger som søsalat i indre danske farvande.

Opskyllet tang på stranden

Makroalger kan også indsamles som opskyllet tang på stranden.

Det er blandt andet blevet undersøgt i Solrød Kommune i 2010, hvor man konkluderede, at der vil kunne indsamles godt 22.000 tons tang i Køge Bugt til en pris på omkring 135 kroner/ton.

Det er cirka 10 procent mere, end det vil koste at dyrke den samme mængde tang i indre danske farvande.