Home About Browse Search
Svenska


Fiber- och energigrödor som råvara till produktion av dissolvingcellulosa och biprodukter

Prade, Thomas (2012). Fiber- och energigrödor som råvara till produktion av dissolvingcellulosa och biprodukter. Alnarp: (LTJ, LTV) > Agrosystems (until 121231), Sveriges lantbruksuniversitet. Landskap trädgård jordbruk : rapportserie ; 2012:28
[Report]

[img]
Preview
PDF
781kB

Abstract

Denna förstudie hade till mål att identifiera ett antal grödor som kan vara intressant som råvara för produktion av specialcellulosa och bioenergi i norra Sverige. Baserat på en litteraturstudie skulle dessutom kartläggas, vilka aspekter av användandet av grödorna för nämnd ändamål som har undersökts tidigare.

Baserat på potentiella avkastningsnivåer för både fiber och biomassa har fem grödor utvalts för en mer detaljerade litteraturgenomgång. Dessa grödor är rörflen, rörsvingel, ängssvingel, timotej och hampa. För varje gröda har undersökts vilka skördetidpunkter som kan bli relevanta och hur de påverkar biomassans kvalitet. En rad förbehandlingar har listats som potentiell kan bidra till en mer ekonomisk transport, förbättrad fiberutbyte och minskade problem i massaprocessen.

Odling av gräsarterna rörsvingel, ängssvingel och timotej i renbestånd eller i en vallblandning med kvävefixerande baljväxter kan minska insatskostnader och därmed förbättra ekonomin. Även samodling kan tänkas ger nya möjligheter till stabila skördar, men detta bör provas i fältförsök.

De fem grödorna visar avkastningsnivåer för fiber-, massa, respektive biomassa som liknar eller överstiger björk, som är den råvara som lantbruksgrödorna potentiellt kan ersätta. Det finns ingen självklar logistikkedja för skörd, transport och lagring av de fem grödorna. Denna studie har kartlagd vilka olika skörde-, transport- och lagringsmöjligheter är rimliga, men systemen behöver provas i verkligheten.

Den potentiella massa- respektive fiberkvaliteten har undersökts i mycket begränsat omfattning med hjälp av ett fåtal indikatorer såsom askhalt respektive kiselhalt och fiberlängden. Resultatet visar behov för en kemikalieåtervinningsprocess som är anpassat till högre mineralhalter än i björkmassa, alternativ en eller flera förbehandlingar som kan förbättra råvarans kemiska sammansättning. Ett antal olika förbehandlingsmetoder presenteras i rapporten.

Dessutom är det tydligt att andelen finfraktion från de fem grödorna kommer att bli mycket högre än vad som är typisk t.ex. för björk. Detta tyder på behov av anpassning av processen respektive behov för en eller flera förbehandlingar av fiberråvarorna. Eftersom vissa förbehandlingsmetoder tenderar till att minska problem med både höga mineralhalter och höga finfraktionsandelar bör det undersökas hur stor effekten av förbehandlingen kan vara.

Bioenergiproduktion från fiberproduktionens biprodukter har undersökts och olika möjligheter till bi-produkter presenteras. Det är mestadels biomassa från potentiella fraktioneringsmoment samt etanolutvinning från tvättvattnet efter fiberkokningen som bidrar till energivinster. Eftersom erfarenheter från lantbruksgrödor i sulfitmassaprocessen är mycket begränsat, är det oklart om hur stor etanolutbytet kan vara. Det bör därför undersökas vilka sockerarter som de olika biomassafraktionerna består av.

Authors/Creators:Prade, Thomas
Title:Fiber- och energigrödor som råvara till produktion av dissolvingcellulosa och biprodukter
Alternative abstract:
LanguageAbstract
English

This pilot study had the aim of indentifying a number of crops that can be interesting as raw material for production of special cellulose and bioenergy i northern Sweden. Based on a literature study it aimed at presenting which aspects of these crops relevant for this purpose where investigated earlier.

Based on potential yield levels for both fibre and biomass, five crops have been chosen for a more detailed literature study. These crops are reed canary grass, tall fescue, meadow fescue, timothy and hemp. For each crop it was investigated which harvest dates can be relevant and how these affect biomass quality. A number of pre-treatment processes have been listed that potentially can improve economics of transport and fibre yield and can reduce problems related to the pulping process.

Co-cultivation of the grasses tall fescue, meadow fescue and timothy as sole crops or in a ley crop mix with nitrogen-fixing legume crops can decrease fertilization costs and therefore improve economics. Co-cultivation can potentially lead to more stable biomass yields, men should be proved in field trials.

The five crops studied in more detail display yields of fibre, pulp and biomass, respectively, which are equal or higher compared to birch, which is the source of fibres these agricultural crops can potentially replace. There is no obvious logistic chain for harvest, transport and storage of these five crops. However, this study shows options for these logistics that are relevant, but need testing in reality.

The potential pulp respectively fibre quality has been investigated to a very limited extent with help of some indicators such as ash respectively silicon content and fibre length. The results show a need for a recycling process for pulping chemicals that is adjusted to higher mineral contents than in birch. Alternatively, one or several pre-treatment steps could improve the raw material´s chemical composition. A number of pre-treatment processes are presented in this report.

Furthermore, the fraction of fines in pulps made of these five crops will be higher than usual, i.e. for birch. This indicates a need to adjust the process respectively a need to pre-treat the fibre raw materials. Since some pre-treatment methods tend to decrease problems in connection with high fines fractions and high mineral content both, the proportion of the effect needs to be investigated further.

Production of bioenergy from by-products of the fibre production process has been investigated and a number of different potential sources of by-products are presented. The most promising by-products for e.g. ethanol production originate from fractionation processes and from the pulping process. Since experiences of agricultural crops in a sulphite pulping process are limited, it is unclear how large ethanol yields may be. It is therefore advised to investigate the composition of monomeric sugars in the different biomass fractions.

Series/Journal:Landskap trädgård jordbruk : rapportserie (1654-5427)
Year of publishing :2012
Number:2012:28
Number of Pages:52
Place of Publication:Alnarp
Publisher:Område Agrosystem, Sveriges lantbruksuniversitet
ISBN for printed version:978-91-87117-27-5
ISSN:1654-5427
Language:Swedish
Publication Type:Report
Full Text Status:Public
Agris subject categories.:J Handling, transport, storage and protection of agricultural products > J15 Handling, transport, storage and protection of non-food or non-feed agricultural products
P Natural resources > P06 Renewable energy resources
Subjects:Obsolete subject words > FORESTRY, AGRICULTURAL SCIENCES and LANDSCAPE PLANNING > Plant production > Agronomy
Obsolete subject words > FORESTRY, AGRICULTURAL SCIENCES and LANDSCAPE PLANNING > Product science > Wood fibre and forest products
(A) Swedish standard research categories 2011 > 4 Agricultural Sciences > 405 Other Agricultural Sciences > Renewable Bioenergy Research
Keywords:fiber, fibergröda, dissolvingcellulosa, avkastning, finfraktion, fraktionering, hampa, rörflen, rörsvingel, ängssvingel, timotej, bioenergi, askhalt, kiselhalt, fibre, fibre crop, dissolving, cellulose, yield, fines, fractionation, hemp, reed canary grass, tall fescue, meadow fescue, timothy, bioenergy, ash, silicon, Cannabis sativa, Phalaris arundinacea, Festuca arundinacea, Festuca pratensis, Phleum pratense
URN:NBN:urn:nbn:se:slu:epsilon-e-750
Permanent URL:
http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:slu:epsilon-e-750
ID Code:9274
Department:(LTJ, LTV) > Agrosystems (until 121231)
Deposited By: Thomas Prade
Deposited On:03 Dec 2012 09:11
Metadata Last Modified:02 Dec 2014 10:53

Repository Staff Only: item control page

Downloads

Downloads per year (since September 2012)

View more statistics

Downloads
Hits