Indsendt af
Københavns Universitet
Resumé
Biomasse vil fremover være en væsentlig kilde til bæredygtig energi, kemikalier, polymerer og foder. Markedet herfor vil vokse eksponentielt i takt med klimaudfordringerne og ønsket om erstatning af fossile ressourcer; forventeligt i størrelsesordenen milliarder af Euro.
Danmark har et stærkt udgangspunkt med både industri og forskning i dele af de grundlæggende processer indenfor biobaseret produktion og bioenergi; industriel enzymatisk og kemisk katalyse, fermentering og forgasning. Men der mangler teknologier, som kan binde de enkelte procestrin sammen i et integreret system og muliggøre en energi- og økonomieffektiv udnyttelse af biomassens potentiale til produktion af potentielt alle de produkter vi i dag får fra fossile ressourcer.
Dette INNO+ forslag arbejder med udviklingen af specifikke produkter sammen med teknologier til opbygning af en generel bio-polymer platform. Der fokuseres på konvertering og modifikation af biomasse til kemikalier, materialer og foder ved hjælp af både biologiske og kemiske processer.
Udfordring og muligheder
Den biobaserede økonomi kræver processering af biomasse i stor skala for at kunne frigøre os fra fossile ressourcer. Ikke blot skal de nye teknologier være energi- og ressourceeffektive, de potentielle produkter og processer skal for at gøre en forskel nødvendigvis måles i megatons. Der er umiddelbart et globalt behov og efterspørgsel på teknologi til produktion af bio-baserede kemikalier, brændstoffer samt protein til foder. Efterspørgslen drives af allerede fastsatte politisk krav i EU og USA samt stigende global efterspørgsel på foderprotein.
Skalaen for biobaseret produktion og energi stiller store krav til investeringer i teknologi og infrastruktur, men det kræver også en optimal og bæredygtig udnyttelse af den tilgængelige biomasse uden at konkurrere med produktionen af foder og fødevarer. Et primært mål i dette INNO+ forslag er derfor sammen med udviklingen af produkter og en bio-polymer platform at integrere disse med den allerede eksisterende industri og sektorer, som anvender biomasse. Derved forøges hastigheden og potentialet for vækst og innovation. Netop ved at bygge videre på eksisterende infrastruktur vil der være stor synergi i at samarbejde på tværs af universiteter, virksomheder og GTS institutter.
Målsætning
Målet er proof-of-process for en række biobaserede produkter, som understøtter den beskrevne bio-polymer platform, d.v.s, at de kan erstatte eller supplere konventionel industriel produktion. Konkret forventes det, at der i 2015 er udviklet mindst et proof-of-process for et af følgende biobaserede produkter:
- Protein udvundet fra non-food biomasse ved hjælp af teknologi til separation af lignin, protein og funktionelle biopolymerer.
- Cellulose baserede nano-materialer til f.eks filtrering og separation
- Fra sukker til kemikalier. Teknologi til vand-fase reforming og oprensning af opløste sukker i komplekse biomassehydrolysater til brug som kemiske byggestene
- Lignin til brændstof og kemikalier. Udvikling af termisk cracking og reforming af lignin
Innovationsbehov
Forskning og udvikling indenfor:
- Separationsteknologier kompatible med håndtering af komplekse biomassehydrolysater
- Separation af proteiner og andre biopolymerer
- Fremstilling af cellulose-baserede nano-materialer ved hjælp af kemisk og enzymatisk processering.
- Sukker-platform til kemisk reforming og omdannelse af sukker fra non-food biomasse
- Stor-skala integration af kemisk og biologisk processering af biomasse
Uddannelse:
Innovation og problemløsning ”fra nano-gram til mega-tons” skal integreres som en del fysik, kemi og biologi/bioteknologi på de videregående uddannelser.
Aktører:
Industri; f.eks Novozymes, Haldor Topsoe, DONG, Alfa-Laval, Arla m.fl. Universiteter og SMV’er indenfor bioteknologi og processudstyr.
Organisering:
Et konsortium inddragende industri, universiteter GTS-institutter samt brancheorganisationer
Der kan med fordel inddrages offentligt privat innovationssamarbejder (OPI-samarbejder) omkring energisektoren, grøn transport og mere bæredygtig foder og fødevareproduktion.
Finansiering:
I størrelsesordenen 400 mill. DKK tilvejebragt fra INNO+ samt midler fra bl.a. Horizon 2020 og medfinansiering fra deltagende parter.
Barrierer for løsninger:
Biobaseret produktion og energi støtter op om danske målsætninger for klima, energiforsyning og grøn økonomi. Det forudsætter klare politiske signaler som sikrer investeringer i området. OPI samarbejder kan med fordel inddrages.
De danske forudsætninger
Danmark har over en lang årrække opbygget stærke forskningsmæssige og industrielle kompetencer inden for fraktionering, processering og konvertering af biomasse til fødevarer og energi. Store danske virksomheder inden for området har allerede indset potentialet og erkendt behovet for yderligere forskning og innovation bl.a. det kræver en holistisk tankegang for at udnytte biomassens potentiale bedst muligt (bioraffinaderier). Denne udvikling understøttes af den unikke forskning og vidensproduktion som danske universiteter og GTS’er råder over. Samtidig er det også et område med stor global fokus og konkurrence. Det er derfor vigtigt, at de danske styrkepositioner bevares og styrkes igennem en målrettet og fælles indsats mellem vidensinstitutioner og industri.
Effekter og potentialer
Med de her fremlagte forslag adresserer vi nogle af de helt store udfordringer som befolkningstilvækst og klimaændringer vil bringe i de kommende årtier. Den globale efterspørgsel på teknologierne vil derfor være stor. Dele af teknologierne vil kunne realiseres på den korte til mellemlange bane. Sammenholdt med de nyligt publicerede scenarier i +10 millioner tons planen vurderes den danske beskæftigelseseffekt af en succesfuld implementering af Biobaseret produktion og energi at ligge på 15.000-25.000 med en øget samfundsøkonomisk omsætning på 15-20 mia kr. Væksten er indenfor egen produktion og teknologieksport, da begge er indbyrdes afhængige. Beskæftigelseseffekterne vil være bredt funderet over landbrug, skovbrug, produktionsindustri, energisektor og biotekindustri. Da forslaget bygger på stærke danske kompetencer indenfor biotek, landbrug og energi og opbygger et nyt teknologifelt vil det være centralt i forhold til en styrket dansk konkurrenceevne.