Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Biodrivmedel från alger - En jämförelse av två tänkbara modeller
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Energy Technology.
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Energy Technology.
2012 (Swedish)Independent thesis Basic level (degree of Bachelor), 10 credits / 15 HE creditsStudent thesisAlternative title
Biofuels from Algae - A Comparison of two Conceivable Models (English)
Abstract [sv]

Då dagens industrialiserade samhälle är i behov av att minska sitt beroende av fossila bränslen, bedrivs mycket forskning för att utveckla förnybara alternativ till dessa. Ett område där denna typ av forskning har bedrivits länge är transportsektorn, där biodiesel och bioetanol är exempel på förnybara bränslen utvunna från växter.Alger odlas sedan länge i kommersiellt syfte, i huvudsak som livsmedel eller för utvinning av värdefulla ämnen såsom proteiner och pigment. På senare tid har det dock även bedrivits ett flertal testodlingar för biodrivmedelsframställning. Vissa arter av alger är mycket rika på oljor eller kolhydrater, och genom att utvinna dessa kan drivmedel såsom biodiesel och bioetanol framställas.Denna rapport beskriver hur en drivmedelsproduktion från alger skulle kunna utformas på en fiktiv ö i Stilla havet, ± 10⁰ om ekvatorn. Förutsättningarna för denna ö antas vara jämförbara med befintliga öar i samma område, varför fakta i så stor utsträckning som möjligt gällande dessa har använts. Den fiktiva ön är 10 km2 stor och har 100 000 invånare, vilka antas ha samma levnadsstandard som en medelsvensk. Syftet med detta projekt var att undersöka möjligheten att skapa en hållbar drivmedelsproduktion som kan tillgodose öns behov, trots knappa resurser. Målet med detta projekt var att hitta en ekonomiskt lönsam och energieffektiv metod att framställa biodrivmedel på ön, samt att undersöka möjligheter för export och expansion.Rapporten utgår från en jämförelse mellan biodieselproduktion från mikroalger och etanolproduktion från makroalger. Rapportens litteraturstudie åskådliggör de vanligaste kommersiellt odlade algerna, vanliga odlingsmetoder samt olika alternativ för bränsleframställningsprocesser. Litteraturstudien berör emellertid även andra områden, som är av betydelse för utformandet av modellerna. Rapportens fallstudie och modeller visar ett förslag på hur biodiesel- och etanolproduktionerna skulle kunna utformas. Etanolproduktionen är tänkt att ske från makroalgen Kappaphycus alvarezii, odlad till havs i pennrör gjorda av PVC-inklätt ståltrådsnät. Biodieselproduktionen sker från mikroalgen Nannochloropsis, odlad i en bassäng tillverkad av hypalonplast vilken i stora drag är utformad som en sluten fiskekasse.De resultat som erhålls utifrån den föreslagna utformningen av modeller gällande drivmedelsframställning visar på en negativ energibalans för mikroalgsodlingen på 41,7 MJ per kg utvunnet biodiesel. Vidare beräknas ett minsta möjliga pris på 154,66 kr/kg, vilket är betydligt högre än vad som uppskattas som ett konkurrenskraftigt pris. För makroalgsodlingen uppnås visserligen en positiv energibalans på 12,74 MJ per kg utvunnen etanol, men till ett mycket högt minsta möjliga pris på 576,04 kr/kg. Det konstateras också att det inte är möjligt att tillgodose den fiktiva öns uppskattade drivmedelsbehov utifrån de föreslagna modellerna. För att göra detta bedöms det behövas en odlingsarea på omkring 13 km2 respektive 370 km2 för mikro- och makroalgsodlingarna. Vidare bedöms möjligheter för expansion av de föreslagna modellerna som mycket begränsade, då en positiv energibalans och en möjlighet till ett konkurrenskraftigt pris bör vara en grundförutsättning för detta. I känslighetsanalysen konstateras dock att det finns många parametrar vid utformningen av modellerna som är osäkra, och under andra förutsättningar finns möjlighet till både ekonomisk och energimässig lönsamhet för mikroalgerna.

Abstract [en]

Today’s industrialized society desperately needs to reduce its dependence on fossil fuels; in order to accomplish this, an enormous amount of time and money is invested in research to develop renewable alternatives. This type of research has led to renewable alternatives, such as biodiesel and bioethanol that are currently being used in the transportation sector.Algae have a long commercial history, mainly being used as food or for the extraction of other high value components such as proteins and pigments. More recently however, algae have also been cultivated for biofuel production. Some species of algae are very rich in oils or carbohydrates, and by extracting these, biofuels such as biodiesel and bioethanol can be produced.This report describes how a system for fuel production from algae could be designed on a fictional island in the Pacific Ocean, ± 10 ⁰ of the equator. The conditions on this island are assumed to be comparable with existing islands in the same area, and data from these islands are therefore used as extensively as possible. The area of the fictional island is 10 km2 and has 100 000 inhabitants, who are assumed to have the same living standards as an average Swede. The objective of this project is to prove that it is possible to create a sustainable production of biofuel, in spite of scarce resources. The goal is to examine if it is profitable, from an economic and energetic point of view, to produce fuel from algae on the fictional island, and to investigate opportunities for expansion and export.The report is based on a comparison of biodiesel production from microalgae and ethanol production from macroalgae. The literature review illustrates the most common, commercially grown algae species, common cultivation methods, and various options for the fuel production processes. The literature review also includes other areas that are relevant for the designing of the models. The case study and models show a suggestion of how the biodiesel and ethanol productions could be designed. Ethanol is derived from the macro-alga Kappaphycus alvarezii, cultured in the sea in pens made of PVC-covered steel wire mesh. Biodiesel production is carried out from the microalgae Nannochloropsis, cultured in a basin made of hypalon plastic and designed as a closed fish cage.The results obtained from the proposed design of the biodiesel production from microalgae, show a negative energy balance on 41,7 MJ per kg derived biodiesel. Furthermore, the calculated minimum price of 154,66 kr/kg was significantly higher than an estimated, competitive price. For the ethanol production from macroalgae, a positive energy balance was achieved, giving 12,74 MJ per kg derived ethanol. However, the estimated minimum price of 576,04 kr/kg is not near a competitive price. It is also concluded that it is not possible to meet estimated fuel needs of the fictional island from the proposed models. To do this, a cropping area of about 13 km2 and 370 km2 is needed for the micro and macroalgae culture, respectively. Furthermore, the opportunities for expansion of the proposed models are considered very limited, since fundamental conditions such as a positive energy balance and an opportunity for a competitive price are not met. The sensitivity analysis however concludes that there are many parameters in the design of the models that are uncertain, and under other conditions it is possible to have both economical and energetic profits from biodiesel production from microalgae.

Place, publisher, year, edition, pages
2012. , 118 p.
National Category
Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-99013OAI: oai:DiVA.org:kth-99013DiVA: diva2:540233
Subject / course
Energy Technology
Educational program
Master of Science in Engineering - Industrial Engineering and Management
Uppsok
Technology
Supervisors
Examiners
Available from: 2012-08-08 Created: 2012-07-09 Last updated: 2012-08-08Bibliographically approved

Open Access in DiVA

Biodrivmedel från alger - En jämförelse av två tänkbara modeller(2621 kB)527 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 2621 kBChecksum SHA-512
f0d9144670170e5495b11c396111199139491af6abc2af80ab7f286588feec58b95e722c62486312bfa9d716003c2b7b9d05ab8b4422d14a69ae4478e1ad2503
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Energy Technology
Engineering and Technology

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 527 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 495 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf