Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl

Ny rapport samler viden om bioraffinering af grøn biomasse i Danmark

Nye bioraffineringsteknologier gør det muligt at udvinde protein fra grøn biomasse i en kvalitet som gør, at græsproteinet kan erstatte importeret sojaprotein i foderblandinger og samtidig sikre en række miljømæssige fordele. Men hvilke biotekniske og økonomiske udfordringer skal overvindes for at der kan skabes værdi omkring udnyttelsen af grøn biomasse i Danmark? En ny rapport fra Aarhus Universitet samler den aktuelle viden på området.

Foto: Lars Kruse, AU Foto

Ved at dyrke grøn biomasse som græs og kløvergræs i stedet for korn er det muligt at øge udbyttet i marken, mens udvaskningen af kvælstof og anvendelsen af pesticider reduceres.

Samtidig er de grønne afgrøder interessante på grund af deres høje proteinindhold. Grise og fjerkræ kan ikke fordøje græs i større mængder, men ved hjælp af nye bioraffineringsteknologier er det muligt at udvinde protein fra grønne biomasser i en kvalitet, som gør, at græsproteinet kan erstatte importeret sojaprotein i foderblandinger til grise og fjerkræ.

Presseresten kan anvendes til kvægfoder, mens det sidste produkt, brunsaft kan indgå i biogasproduktion eller anvendes som grundlag for produktion af forskellige højværdiprodukter. Dermed er ringen sluttet med udnyttelse af alle produktstrømme og recirkulering af næringsstoffer. 

Men hvilke biotekniske og økonomiske udfordringer står i vejen for, at der kan skabes værdi omkring udnyttelsen af grøn biomasse i Danmark? Det har forskere fra seks forskellige Institutter på Aarhus Universitet samt fra Institut for Fødevare- og Ressourceøkonomi på Københavns Universitet set nærmere på i en ny DCA-rapport, der er lavet på bestilling af Ministeriet for Fødevarer, Landbrug og Fiskeri.

Potentiale for store udbytter af biomasse

Den omfattende rapport belyser en lang række aspekter, herunder ressourcebasen for produktion af grøn biomasse, produktionens miljøpåvirkninger og slutprodukternes kvalitet.

Uffe Jørgensen, leder af Aarhus Universitets Center for Cirkulær Bioøkonomi, fortæller:

- Når man ser på forsyningsmuligheder og kvaliteten af den grønne biomasse, viser dyrkning af rene græsser og kløvergræsblandinger, som dyrkes på omdriftsjord, et stort potentiale for at kunne levere store udbytter af biomasse og protein med en hensigtsmæssig aminosyreprofil. Når det drejer sig om rent græs, stiger proteinudbyttet betydeligt med øget tilførsel af kvælstofgødning uden at det forringer proteinkvaliteten, men i kløvergræsblandinger har kvælstofgødningen mindre betydning for udbyttet.

Nye initiativer for at øge produktionen af især protein og sikre græsmarksafgrødernes holdbarhed over år er i fuld gang, men de endelige resultater er endnu ikke klar.

- Græs fra ugødede, permanente græsmarker kan måske vise sig at være en mulighed, hvis der er fokus på græssets fiberdel, men hvis fokus er på proteindelen, så kræver det, at det permanente græs gødes med kvælstof, og det kan påvirke andre miljømæssige forhold negativt, siger Uffe Jørgensen.

Rapporten ser også på muligheden for at anvende de efterafgrøder af fx kløvergræs eller rent græs, som landmændene allerede dyrker, til at forsyne bioraffineringen. Det er en oplagt mulighed, men er først økonomisk realistisk, hvis udbytterne af efterafgrøderne kan øges, hvilket rapporten beskriver forskellige muligheder for.

Måske allermest vigtigt er de effekter på dansk landbrugs miljø- og klimapåvirkning, som øget dyrkning af græs og kløvergræs i landbruget kan få:

- Der er tydelig evidens for, at hvis man skifter fra vinterhvede eller majs til enten kløvergræs eller rent græs, resulterer det i reduceret kvælstofudvaskning og drivhusgasudledning - når man tager ændringer i jordens kulstoflager i betragtning. Kun ved meget høj kvælstofgødskning til længerevarende græsmarker vil disse fordele forsvinde eller blive mindre udtalte, siger Uffe Jørgensen.

Proteinkoncentrat til foder - og meget mere

I rapporten anslår forskerne, at det med den nuværende bioraffineringsteknologi er muligt at udvinde 40 % af det protein, der findes i den grønne biomasse, til et proteinkoncentrat med et proteinindhold på omkring 50 % af tørstof. Det svarer til proteinindholdet i sojakager.

Baseret på laboratorieevalueringer forventes proteinkoncentratet da også at kunne erstatte de traditionelle proteinkilder til svin og fjerkræ:

- Potentialet er bekræftet ved adskillige dyreforsøg, hvor soja er blevet erstattet, enten delvist eller fuldstændigt uden negative virkninger på dyrenes ydelser. Et højt indhold af umættet fedt i det grønne protein har dog indflydelse på bindevævet i kød og fedt og kan have en begrænsende indvirkning på den mængde af sojaprotein, der kan erstattes, siger Uffe Jørgensen.

Ved bioraffinering af græs produceres desuden en fiberfraktion, som typisk indeholder 15-18 % protein i tørstof, og den kan bruges som foder til drøvtyggere, til produktion af bioenergi, til videre bioraffinering til kemiske byggeklodser, eller til biomaterialer til emballage til fødevarer, to-go kaffe m.m.

Store usikkerheder for de første bioraffinaderier

På nuværende tidspunkt er etableringen af de første bioraffinaderier af grøn biomasse til foder og bioenergi i industriel skala i fuld gang i Danmark, men anlæg til grøn protein til fødevarer lader vente på sig:

- Det er nødvendigt med yderligere forskning for at kunne evaluere proteinkvaliteten til direkte human anvendelse. Selv om der allerede er lovende resultater, når det drejer sig om fødevarefunktionalitet og dermed anvendelighed i fødevarer, er det nødvendigt med mere viden - og med en vurdering fra EU, der bekræfter, at protein fra grøn biomasse kan bruges direkte til human ernæring, fortæller Uffe Jørgensen.

Han slår desuden fast, at der på nuværende tidspunkt er store økonomiske usikkerheder forbundet med etablering af og løbende udgifter til et bioraffinaderi i fuld skala samt store udfordringer omkring effektiv og miljøvenlig transport og logistik - og at det derudover er vigtigt for bæredygtigheden at sikre, at energiforbruget i anlægget fortrinsvis kommer fra vedvarende energi. Noget af energien kan produceres som biogas fra brunsaften eller fra den fiberfraktion, der skabes ved bioraffinering.

Supplerende oplysninger

Vi bestræber os på, at alle vores artikler lever op til Danske Universiteters principper for god forskningskommunikation. På den baggrund er artiklen suppleret med følgende oplysninger:

Finansiering Rapporten er rekvireret af Ministeriet for Fødevarer, Landbrug og Fiskeri, og den er udarbejdet som led i Rammeaftale om forskningsbaseret myndighedsbetjening af Ministeriet for Fødevarer, Landbrug og Fiskeri. Læs mere om myndighedsbetjeningen her.
Samarbejdspartnere

Fra Aarhus Universitet:

Institut for Agroøkologi
Institut for Bio- og Kemiteknologi
Institut for Husdyrvidenskab
Institut for Fødevarer
Institut for Elektro- og Computerteknologi
Center for Kvantitativ Genetik og Genomforskning

Fra Københavns Universitet

Institut for Fødevare- og Ressourceøkonomi
Læs mere

Du kan læse mere i DCA-rapporten  ”Green biorefining of grassland biomass”, som kan downloades her

Rapporten er en opdatering af DCA-rapporten ”Green biomass - protein production through biorefining” fra 2017, som kan downloades her

Du kan læse mere om forskningen i cirkulær bioøkonomi på Aarhus Universitets Center for Cirkulær Bioøkonomis hjemmeside her

Kontakt Professor Uffe Jørgensen, leder af Aarhus Universitets Center for Cirkulær Bioøkonomi, uffe.jorgensen@agro.au.dk,  +4521337831