Biorefineries for co-production of high value materials and bio-energy, as mitigation of climate change (BioCoPro)

Gjennom prosjektet BioCoPro er det etablert et nært, bilateralt samarbeid mellom sentrale forskningsinstitusjoner i Norge (RISE PFI AS) og i Sør-Afrika (Stellenbosch University) innenfor bioraffineri-området. Ved utvikling av teknologi for konvertering av ulike typer lavverdig grønn biomasse (lignocellulose) til verdifulle produkter har prosjektet gitt nyttig informasjon og et viktig grunnlag for utvikling av fremtidens integrerte bioraffinerier og en framtidig bærekraftig, bio-basert økonomi. Hovedfokus i prosjektet har vært å studere teknologi som muliggjør konvertering av lignocellulosens karbohydratpolymere, cellulose og hemicelluloser, til verdifulle bio-baserte produkter (oligosakkarider og bioetanol), mens bioresten konverteres til energi (CHP). Fokus har vært på i) nødvendig forbehandling av biomassen for videre konvertering, ii) optimalisering av metoder for ekstraksjon av hemicelluloser i oligomer/polymer form, og iii) hydrolyse av cellulose til monosukker egnet for videre fermentering med bioetanol som modellprodukt. Det er gjennomført en serie case-studier basert på tre ulike restråstoff, sagbruksrester av norsk osp og to ulike restfraksjoner fra sør-afrikansk sukkerproduksjon; sukkerrørsavfall (sugarcane trash) og bagasse. Hoveddelen av arbeidet er utført av en doktorgradsstudent fra Stellenbosch Universitetet. Denne studenten har utført store deler av sitt arbeid i Norge gjennom et ca 1,5 års opphold hos RISE PFI. I hele prosjektperiode er det gjennomført jevnlige møter mellom de norske og sørafrikanske partnere både på Stellenbosch University, på RISE PFI, og via Skype. Dette har sikret en tett dialog og kunnskapsutveksling innenfor bioraffineriområdet. Siden doktorgradsstudien ble påbegynt noe senere enn opprinnelig planlagt pågår fortsatt noe laboratoriearbeid (alkalisk ekstraksjon) på Stellenbosch Universitetet. Etter at disse siste studiene er avsluttet og arbeidet sammenstilt vil dette gi et godt grunnlag for videre utvikling av fremtidens lignocellulose-baserte bioraffinerier.

The use of fibrous plant biomass (lignocellulose), a non-food, second generation feedstock, for the production of high value biomaterials and energy has been identified as a major breakthrough that advances societies towards a low carbon economy, to addre ss climate change. In such a biorefinery lignocellulosic biomass is converted into a number of materials, fuels and energy to replace fossil-derived alternatives, with significant reductions in CO2 and greenhouse gas emissions. Despite the potential ass ociated with second generation biomass utilisation, significant development is required to provide concrete examples of how it can be implemented commercially, to provide economic, environmental and social benefits. This lack of commercial examples is not necessarily due to technology maturity or cost, but rather due to the complexity of potential biorefinery scenarios that have not been fully mapped out. The present proposal will provide an insight into the potential of utilising lignocellulose biomass ( second generation biomass) in South Africa and Norway through the integration of a modern biorefinery concept into an existing bio-based facility, with emphasis on advanced technologies. A number of potential biorefinery scenarios will be mapped out (mode lled), as preferred examples for implementation in existing biomass-processing facilities, which represents the most attractive local commercial opportunities. The outcomes of this project will be concrete examples of the potential of biorefineries for implementation in South Africa and in Norway, which will serve as direct inputs to the policy-making process around climate change. These outcomes will provide concrete case studies that will demonstrate the policy requirements to create an enabling envir onment for these biorefineries.