Handling, storage and preservation of cultivated seaweed biomass for fuel production

Makroalger, særlig enkelte tarearter, har et høyt sukkerinnhold som kan utnyttes til produksjon av biodrivstoff. Karbohydratinnholdet i tare har store årstidsvariasjoner, med et maksimum i perioden juli-oktober. Lagring av biomassen blir derfor nødvendig for en helårlig prosessering og produksjon. Dette medfører store logistikkutfordringer. Det høye vanninnholdet i tare sammenlignet med landbasert biomasse gjør dessuten taren sterkt utsatt for mikrobiell degradering, og konservering av biomassen blir nødvendig. Målet med prosjektet har vært å undersøke om det er mulig å utvide høstesesongen, kombinert med kort- eller langtidslagring i sjø, og å utvikle en prosess for konservering av høstet biomasse. En serie med feltforsøk har vist at det optimale høstevinduet for kultivert tare er mai-juni, som er smalere og tidligere enn antatt. Dette medfører økte logistikkutfordringer og resulterer i et lavere sukkerinnhold enn forventet fra litteraturdata fra vill tare. The maksimale tidsvinduet mellom høsting og kjemisk konservering har også blitt bestemt. En konserveringsprosess basert på pH-reduksjon ved bruk av billige syrer er utviklet, og har vist seg å gi en fullstendig bevaring av sukkerinnholdet etter 6 måneders lagring. Basert på analyser av løselige komponenter og fermentering av konservert biomasse med gjær, er et optimalt pH-område identifisert. I dette området beholdes en høy løselighet av polysakkaridene, samtidig som mikrobiell vekst hindres. Prosjektet gitt verdifull informasjon om de økonomiske og logistikkmessige utfordringene ved industriell skala biomasseproduksjon fra tare. Utviklingen av en lavkostnads konserveringsmetode utgjør et viktig skritt i retning av en komplett verdikjede for tarebiomasse.

Macroalgae, or seaweed, have a high sugar content, suitable for conversion to biofuels. Norway has a long coastline with favourable climatic conditions for cultivation of sugar-rich brown algae. SES has since 2009 been engaged in development of new techno logy for cultivation of seaweed with test cultivation at various locations in Norway and Portugal. SES entered into a collaboration agreement with Statoil in 2012. Ethanol will probably be the first realizable product, but other fuels, such as butanol and more advanced biofuels may be future products from seaweed. Independent of the fuel product, a high carbohydrate content of the biomass is critical for the fuel yield. The carbohydrate content of brown algae has large seasonal variations, with a maximum in the period July-October. Storage of the biomass will therefore be necessary to allow year-round manufacturing. This imposes large challenges for the logistics. A high water content compared to terrestrial biomass (straw, wood) makes seaweed more vulner able to microbial degradation, and preservation of the stored biomass will be required. To allow year-round fuel production, two strategies exist; 1) extended harvesting season, combined with short- or long-term storage in the sea, and/or 2) preservation of the harvested biomass. Neither of these strategies have previously been explored for the large biomass volumes needed for fuel production. The project will design strategies for handling and storage of harvested biomass. Research tasks include evaluat ion of the stability of harvested biomass in the sea to determine the acceptable time window until preservation is needed, and development of a preservation method that also will be a part of the pre-treatment process.