Vi erbjuder
Var femte minut mäts halten syre, ammonium och nitrat. Ljussensorer mäter ljuset ute och inne. Vattentemperaturen varierar mellan 15 och 25 grader.

Alger renar vatten och blir drivmedel

Alger är den våta drömmen som löser flera problem samtidigt. I Umeå forskar man på att hitta de bästa algerna, som både renar avloppsvatten och är en källa till biodiesel. – Hittills ser det lovande ut, säger forskaren Francesco Gentili.

Publicerad: Uppdaterad:

Alger som odlas i avloppsvatten kan rena vattnet från kväve och fosfor samtidigt som de ger biomassa, som sedan kan användas för att framställa bland annat biodiesel.

Det visar ett unikt algprojekt i Umeå, som leds av forskaren Francesco Gentili vid Institutionen för Vilt, Fisk och Miljö vid SLU i Umeå.

– Resultaten är väldigt lovande, berättar Francesco Gentili när han visar oss försöksanläggningen.

Algforskningen visar att mikroalger som odlas i avloppsvatten och rökgaser snabbt kan producera stora mängder biomassa och reducera både kväve och fosfor i avloppsvattnet med upp till 90 procent. Dessutom tar algerna upp koldioxid från rökgaserna och tungmetaller ur vattnet.

 

 

Renar avloppsvatten

Algprojekt har pågått i fem år. Arbetet har utförts både i laboratorium i liten skala samt vid Umeå Energis kraftvärmeverk Dåva några kilometer norr om Umeå. Algerna odlas på kommunalt avloppsvatten och lakvatten från avfallsupplag med tillskott av rökgaser från kraftvärmeverket.

Både mikroalger (växtplanktonalger) och makroalger, exempelvis grönalger testades i laboratoriet. De mikroalger som växte fortast provades sedan i en odlingsprototyp i ett växthus byggt på taket till kraftvärmeverket i Umeå.

Det visade sig att algerna växte bra på en kombination av näringsämnen från obehandlat avloppsvatten och koldioxid från avgaser. Mikroalgerna har en betydligt lägre askhalt än exempelvis havsalger, vilket har betydelse om man använder torkad algmassa direkt som biobränsle (biogas, bioetanol, biodiesel).

 

Först med algpilot

För att undersöka om det går att behandla avlopps- och industrispillvatten i större skala har algodlingen flyttats ner från växthuset på kraftvärmeverkets tak till en pilotanläggning med fyra öppna dammar, som rymmer mellan sex och tjugo kubikmeter vatten. Intill bassängerna finns en laboratorieenhet med mätutrustning.

– För att optimera anläggningen testar vi olika alger och vatten och odlar algerna på olika djup, berättar Francesco Gentili när han visar oss pilotanläggningen, som ligger intill kraftvärmeverket och är den första i sitt slag i Sverige.

Algpiloten gör det möjligt att testa odling av alger på industrins restströmmar, framförallt lakvatten från soptippar och avlopp. Alger behöver koldioxid och kraftvärmeverket pumpar ner koldioxidrik rökgas för att de ska växa snabbare.

– Avloppsvattnet tar vi i första hand från en trekammarbrunn intill bassängerna, vilket gör att vi slipper transportera avloppsvatten från Öns reningsverk, berättar Francesco Gentili.

 

Stort intresse

Två av bassängerna byggs in i växthus med folie runt om och två är helt öppna. Genom olika odlingsmetoder och tekniker ska algodlingen optimeras. Utvecklingsarbetet kommer att pågå under många år.

Intresset för alger är stort och algforskning pågår runt om i världen.

- Till formen kan alger delas in i makroalger, exempelvis sjögräs, och mikroalger. Många mikroalger växer snabbt och är betydligt mer produktiva än landväxter och makroalger, berättar Francesco Gentili. Mikroalger har förmåga att lagra stora mängder fett i sina celler, 60 procent och ännu mer. Gröna mikroalger har litet askinnehåll och det är en fördel för en förbränningsanläggning.

Runt om i världen används i dag dammar för behandling av avloppsvatten.

- Men i dessa dammar används för närvarande inte koldioxidgödsling och algernas biomassa skördas inte heller normalt, säger Francesco Gentili.

 

Utmaning för forskarna

Att få alger att växa är ingen konst. Utmaningen för forskarna är att få dem att växa på ett sådant sätt att de både gynnar energiproduktionen och vattenreningen samtidigt.

Algprojektet i Umeå har pågått sedan mars 2007 och initierades av Francesco Gentili.

- Vi har som målsättning att vara klimatneutrala i allt vi gör år 2018 och det här projektet kan hjälpa oss en bit på vägen, säger Henrik Bristav. Förhoppningen är att algodlingen på sikt ska minska våra utsläpp av koldioxid, rena avloppsvatten och att vi ska kunna producera exempelvis biodiesel av den energirika algmassan.
Den första delen av projektet genomfördes i ett laboratorium vid Institutionen för Fysiologisk Botanik vid Umeå universitet och finansierades av Avfall Sverige, Energimyndigheten, tillsammans med Umeå Energi och Umeva.

 

Tar upp tungmetaller

Nio stammar av mikroalger och fyra olika typer av makroalger testades. Med hjälp av en pipett inne i flaskan bubblades vattnet med luft som innehöll fem procent koldioxid. Odlingstemperaturen var 23°C. Kväve (främst ammonium) och fosfor (fosfat och totalfosfor) övervakades kontinuerligt under hela försöksperioden.

- Två mikroalger gav bäst resultat eftersom de växte snabbare och hade en högre produktivitet, berättar Francesco Gentili. Kväve, fosfor och järn reducerades med 92-97 procent under tolv dagar.  Olika typer av avloppsvatten testades.

Intressant var också förmågan hos alger att ta upp tungmetaller. Resultatet i laboratoriet var så lovande att forskarna beslöt att gå vidare.

 

 

Metoder för rening

På ett av taken byggdes en prototyp av odlingsreaktor, ett 40 kvadratmeter stort växthus med en öppen tank som rymmer 650 liter vatten. Här fick forskarna tillgång till både rökgaser och värme som finns i överflöd i ett värmekraftverk. Det enda som inte finns på nära håll är avloppsvatten som kommer från det kommunala VA-bolaget Umeva.

Umeva satsar mycket på forskning och ny teknik, inte minst inom miljöområdet. Att på sikt kunna ta bort de kemikalier som måste användas i dagens reningsverk vore naturligtvis en dröm.

- Vi tittar hela tiden på nya reningsmetoder och försöker vara med i så många projekt som möjligt, berättar Britta Bristav, som är driftschef för avloppsverksamheten. Algodlingen är ett intressant projekt med stor potential. Kombinationen koldioxid och avloppsvatten är inte så vanlig.

Lyckas satsningen kan hon tänka sig att testa metoden i någon av de mindre anläggningarna.

- Att kunna producera energi samtidigt som man tar han om näringsämnen från avfallet är en intressant tanke.

 

Skörd varje dag

När vi besöker Umeå pågår algodlingarna i växthuset på värmekraftverkets tak för fullt samtidigt som den nya algpiloten trimmas in. Solen skiner och algerna växer snabbt.  Processen övervakas noggrant av sensorer och med regelbundna provtagningar.

Var femte minut mäts halten syre, ammonium och nitrat. Ljussensorer mäter ljuset ute och inne. Vattentemperaturen varierar mellan 15 och 25 grader.

Algerna skördas varje dag. Francesco Gentili har utvecklat en egen metod för att filtrera och sedimentera ut algerna ur vattnet. Några detaljer om processen vill han inte avslöja eftersom den troligen ska patentsökas. ”Skördaren” liksom hela anläggningen har byggts i kraftverkets verkstad av den egna personalen.

- Vi försöker hela tiden pressa kostnaderna och satsar på en enkel och robust teknik.

 

Norra Sverige bäst

Kostnaden är en stor utmaning för algodlingar. Att odla alger så långt norr ut som i Umeå med mörka och kalla vintrar är ännu en utamaning, men Francesco Gentili tycker inte att klimatet är ogynnsamt för algodling.

- Visst är det mörkt och kallt på vintern, men i gengäld är det massor av ljus på sommaren och vi har riklig tillgång till vatten, säger han och berättar att tyska forskare har identifierat norra Sverige som den bästa platsen för algodlingar.

En utmaning i den fortsatta algforskning är hitta alger som kan växa även under den mörka årstiden. Francesco Gentili berättar att det finns alger som inte behöver så mycket ljus.

En annan utmaning är att förbättra och förenkla skördetekniken. De stora volymerna gör att det gäller att hitta en kostnadseffektiv teknik. Även kostnaderna för själva odlingen måste ner för att algodlingen ska bli ekonomiskt lönsam. För en storskalig produktion av biomassa krävs stora odlingsarealer. Minst 40 hektar. Algprojektet i Umeå har många problem att lösa. Algpiloten kommer att drivas i upp till tio år.

- Visst är utmaningarna stora, men vi tror absolut att det kan bli lönsamt på sikt, säger Fransesco Gentili.

 

SLU driver projektet

SLU är drivande part i algprojektet. Umeå Energi, Umeva och Ragn-Sells är industriella partners. Delfinansiärer är bland annat Energimyndigheten. Processum AB äger den nya algpiloten. Processum består av företag i främst Umeå- och Örnsköldsviksområdet som har gått samman för att utveckla nya produkter, energilösningar och bränslen från skogsråvaran. Största delen av verksamheten ligger i att stödja och initiera forskning och utveckling.

 

 

USA tidigt ute

I USA finns många företag som satsar på att omvandla alger till grönt bränsle. Alger är rika på olja. Mycket forskning och utveckling återstår dock innan algbränsle kan börja konkurrera med fossila bränslen.
i USA var tidigt ute när det gäller att använda alger i avloppsrening. Redan i slutet av 1950-talet och början av 1960-talet användes alger i avloppsrening i en studie i Kalifornien. Möjligheten att använda alger för avloppsrening har undersökts också i Sverige. En studie 2007 i ett växthus i Stockholm visade att mikroalger kunde minska både kväve och fosfor.

 

TEXT: MATS NIHLEN
FOTO: ANDERS KRISTENSSON