KMBB A419

AAU

20-09-2013

2013Bioethanol

P0-Projekt A419 20.09.2013

Titel: Bioethanol

Tema: CO2-neutrale løsninger, indeholdende enzymatiskereaktioner, i forbindelse med klimaforandringer.

Projektperiode: 02.09. - 20.09.2013

Projektgruppe: A419 Synopsis:

Deltagere:Jeppe Julius Krogh

______________________

Jette Fischer Petersen

______________________

Lærke Kristine Vinther

______________________

Stine Mørch

______________________

Mie Mandal Mortensen

______________________

Vejledere:Susan H. Hansen

______________________

Oplagstal: 4Sideantal: 19Bilagsantal og -art: 2 – dokumenterAfsluttet den: 20/09/2013

Rapportens indhold er frit tilgængeligt, men offentliggørelse (med kildeangivelse) må kun ske efter aftale med forfatterne.

Side 1 af 21Aalborg Universitet

Første StudieårBioteknologiStrandvejen 12-149000 Aalborghttp://tnb.aau.dk

Der er to primære fokusområder i denne opgave. Det første fokusområde er konsekvenserne af overproduktion af CO2 i trafikken, som udledes i atmosfæren, og derigennem påvirker vores klima. Det andet fokusområde er hvilke CO2-neutrale løsninger, som kan nedbringe CO2-udslippet, og hvilke enzymatiske reaktioner, der er involveret i disse løsninger.Opgaven er opbygget således, at vi starter med en introduktion af det overordnede problem - klimaforandringer, som fører til, at vi bliver nødt til at overveje CO2-neutrale løsninger. Klimaforandringerne bliver beskrevet på baggrund af videnskabelige data, som er indsamlet gennem mange år. Indsamlingerne omfatter således data omkring udledning af CO2 gennem trafikken, men også hvor meget CO2, der frigives pr. indbygger i forskellige lande. Der bliver yderligere gået i dybden med, hvorfor en fortsat stigende frigivelse af CO2 til atmosfæren er problematisk, samt hvilke konsekvenser dette vil have på verdensplan.Når baggrunden for problematikken er fastlagt, går vi videre med beskrivelsen af forskellige CO2-neutrale løsningsforslag. Da fokusområdet primært er på trafikkens udledning af CO2, bliver løsningsforslagene også derefter.Først har vi valgt at beskrive principperne bag fremstillingen af første og anden generations bioethanol - som et alternativ til fossile brændstoffer. Fordele og ulemper ved begge fremstillingsmetoder bliver beskrevet, og på baggrund af disse vælger vi at lave en yderligere og dybere beskrivelse af anden genrations bioethanolfremstillingen. I forbindelse med denne fremstillingsbeskrivelse tager vi udgangspunkt i et selvvalgt restprodukt – som i vores tilfælde er halm.I forbindelse med beskrivelsen af de to forskellige fremstillingsmuligheder vil der blive redegjort for enzymer og enzymatiske reaktioner, samt mulige påvirkning af disse, som klimaforandringerne kan forårsage.

P0-Projekt A419 20.09.2013

IndholdFørste Studieår Bioteknologi............................................................................................................................1

Indledning.........................................................................................................................................................3

Problemformulering.........................................................................................................................................3

Klimavinkel.......................................................................................................................................................4

CO2-neutrale løsninger.................................................................................................................................4

CO2 påvirker vores klima...............................................................................................................................4

Smertegrænsen for klimaændringerne........................................................................................................5

CO2 i trafik og politik.....................................................................................................................................6

1. og 2. Generations Bioethanol.......................................................................................................................7

1. generations bioethanol.............................................................................................................................7

2. generations bioethanol.............................................................................................................................7

Fordele og ulemper ved 1. og 2. generation.................................................................................................7

1. generation – ulemper...........................................................................................................................7

1. generation – fordele.............................................................................................................................7

2. generation – ulemper...........................................................................................................................8

2. generation - fordele..............................................................................................................................8

Fra Halm til Bioethanol.....................................................................................................................................8

Hydrolyse......................................................................................................................................................9

Enzymatisk behandling.................................................................................................................................9

Fermentering..............................................................................................................................................10

Enzymteori.....................................................................................................................................................10

Enzymer i industrien...................................................................................................................................11

Klimakonsekvenser for enzymer.................................................................................................................12

Konklusion......................................................................................................................................................13

Videre Forskning.........................................................................................................................................13

Litteraturliste..................................................................................................................................................14

Bilag................................................................................................................................................................17

Bilag 1 – Temperaturstigninger..................................................................................................................17

Bilag 2 – CO2-udslip i Danmark...................................................................................................................18

Side 2 af 21Aalborg Universitet

P0-Projekt A419 20.09.2013

Indledning Baggrunden for problemstillingen er, at enzymer er en meget vigtig del af livet på jorden. Enzymer har betydning for effektiviteten og ikke mindst tidsforbruget af forskellige biokemiske processer. Nogle reaktioner vil praktisk talt ikke finde sted, hvis det ikke var for enzymerne.Enzymer er dermed også en meget vigtig faktor inden for industrien i og med, at de som sagt kan øge effektiviteten af en proces samtidig med, at reaktionstiden nedsættes. Det kan dermed betyde, at enzymer kan være medhjælpende til at løse globale klimaproblemer som f.eks. global opvarmning. Global opvarmning skyldes bl.a. at Jordens naturlige drivhuseffekt forstærkes, og dermed fører til stigninger i den gennemsnitlige, globale temperatur. Drivhuseffekten forstærkes blandt andet fordi mængden af drivhusgasser, som f.eks. CO2, udledes i så store mængder, at naturen ikke selv kan nå at optage, og dermed balancere den mængde, som udledes. Dette fører til en ophobning af CO2 i atmosfæren og dermed en øget drivhuseffekt.

Enzymer kan være med til at afhjælpe dette problem ved at indgår i produktionen af CO 2-neutrale biobrændsler, som f.eks. bioethanol og biogas.

Problemformulering Enzymer er en vigtig del af alt liv på jorden, idet de knyttes til praktisk talt alle biokemiske processer i levende organismer. Enzymer er således at finde alle de steder i naturen hvor der forekommer liv. Enzymer er optimeret gennem evolutionen til at katalysere specifikke biokemiske processer som ellers ikke ville forløbe eller ville forløbe betydelig langsommere. Af denne årsag har enzymer længe været et særdeles interessant område for biokemiske industrier, da de mest effektive og specialiserede enzymer ofte kan kommercialiseres. De kan således indgå eks. i vaskemiddel, som en del af produktionen af 2. generations bioethanol eller i forbindelse med øget fosforoptag af fosfor i svinefoder. Da der er stadig øget opmærksomhed omkring optimering af udnyttelse af naturlige ressourcer til eks. CO2 neutral energiproduktion via bioethanol og biogas er det vigtigt hele tiden, at finde nye enzymer, som kan medvirke til dette. Projektet tager udgangspunkt i ovenstående problemstilling, hvor energiproduktionen i Danmark kortlægges overordnet og potentialet for optimering af energiudvinding fra CO2 neutrale ressourcer vurderes via et litteraturstudie. I projektet gøres endvidere rede for hvordan nye og forbedrede enzymer kan medvirke til bedre udnyttelse af de tilgængelige ressourcer.

Side 3 af 21Aalborg Universitet

Figur 1: Illustration af CO2-gas som skyer.

Figur 2: Jorden i flammer.

P0-Projekt A419 20.09.2013

Klimavinkel

CO2-neutrale løsninger Da CO2-udslippet er blevet et stort problem for vores klima i løbet af de seneste årtier, er man nødt til at finde løsninger, der er mere CO2-neutrale. Gældende for en CO2-neutral proces er, at den ikke må udlede mere CO2end den optager. Dette er bestemt ikke gældende for fossile brændstoffer, der afgiver meget CO2 når de afbrændes. Af denne årsag overvejes biobrændsel; der er biologisk materiale, der har optaget CO2 inden det brændes af. Dette gælder dog kun, hvis der efter udnyttelsen plantes nye planter. Biobrændsel findes i både første og anden generation, og der er forskel på, hvor gode de er som CO 2-neutrale kilder. Første generation biobrændsel er brændsel, der dyrkes med det ene formål, at det skal bruges som energikilde, dette kunne for eksempel være sukkerrør. For at få nok sukkerrør til produktionen af bioethanol, bliver man nødt til at fælde skovområder, ellers er der ikke plads til den store produktion af sukkerrør. Selvom sukkerrørene optager CO2, optager de ikke ligeså meget som den skov, man bliver nødt til at fælde, derfor er disse processer ikke fuldstændig CO2-neutrale, men de er stadig bedre for vores klima end fossile brændstoffer. Anden generations biobrændsel, som halm, er derimod mere CO2-neutralt, da det er et restprodukt fra kornproduktionen, der i forvejen bare brændes af. Da det allerede produceres, og ikke skal bruges til andet, er det en langt bedre løsning end første generation. Her skal der ikke fældes skov eller andet for at gøre plads til produktionen(1).

CO2 påvirker vores klima Uanset hvilken løsning der er bedst bør der gøres noget. CO2-mængden i vores atmosfære stiger og stiger, hvilket får drivhuseffekten og temperaturen til at stige. CO2 er en af mange naturlige drivhusgasser, som er med til at opretholde et fornuftigt klima her på Jorden. Det store problem ligger i, at niveauet af CO2 stiger hvert år. Som et resultat heraf opstår der klimaændringer, hvilket yderligere medfører gennemsnitlige temperaturstigninger. Der er andre drivhusgasser, som har større negativ indvirkning på drivhuseffekten end CO2 – f.eks. methan og CFC-forbindelser

- men CO2 er blevet central, fordi den udledes i markant større mængder(2). En anden naturlig og meget vigtig drivhusgas er vanddamp. Vanddamp repræsenterer ca. to tredjedele af den samlede naturlige drivhuseffekt, hvorfor Jordens klima afhænger heraf. Denne drivhusgas bliver yderligere påvirket af atmosfærens stigende CO2-mængder. En temperaturstigning, som en øget CO2–mængde har medført, muliggør en forøget mængde af vanddamp i atmosfæren; og dermed tilsvarende forøgede drivhusgasser. Dette medfører yderligere, at temperaturen stiger tilsvarende og dermed kan indeholde forøgede vanddampsmængder samt andre drivhusgasser(3).

Side 4 af 21Aalborg Universitet

Figur 3: En konsekvens som klimaforandringer medfører.

P0-Projekt A419 20.09.2013

Et yderligere problem med drivhusgasser er, at selvom vi helt standser den overdrevne udledning af f.eks. CO2, vil klimaet fortsat påvirkes af drivhusgasserne mange år efter de er blevet udledt. Dette skyldes, at drivhusgasserne stadig vil befinde sig i havene og i atmosfæren - CO2 kan f.eks. befinde sig i atmosfære i 50-200 år(4).

Det gennemsnitlige CO2-udslip pr. dansker i 2010 var omkring 8 ton, dette lyder i sig selv som et stort tal, men dette er kun pr. dansker, og vi er ikke øverst på listen. Lande som Norge, USA og Luxembourg har højere CO2-udslip pr. indbygger. Øverst på denne liste befinder Qatar sig, her udledte hver indbygger i gennemsnit lidt over 40 tons i 2010(5). Disse tal er høje nok i sig selv, men det bliver ikke bedre når halveringstiden for CO 2 i atmosfæren er omkring 30 år(6). Mennesket udledte i 2006 22Gt (22.000.000.000.000kg), hvoraf halvdelen forblev i atmosfæren(7). Hvis vi tænker os til, at dette er sket hvert år siden, er der kommet 77Gt CO 2 mere i atmosfæren, men det er dog desværre ikke sådan, tallet stiger hvert år. Der blev i 2011 udledt omkring 34Gt på verdensplan og lige under 5 ton pr. person (8). Disse tal truer voldsomt det klima vi kender; polerne smelter, vandstanden stiger, og hvis vi ikke gør noget ved det, kan vores land komme til at se ganske anderledes ud - da vi bor i et fladt land. Hvis bare vandstanden stiger én meter bliver Gjøl en ø og beboerne i Odense får havudsigt(9). Dette sker når vandstanden stiger blot én meter.

Smertegrænsen for klimaændringerne Smertegrænsen for globale temperaturstigninger anses for værende 2 grader celsius. Overskrides temperaturstigningen yderligere betragtes de medførte klimaforandringer som næsten ukontrollerbare. Konsekvenserne af en temperaturstigning på 2 grader celsius antages eksempelvis at medføre en stigning i afrikanske malaria-tilfælde på 40-60 millioner samt en smeltning af Grønlands indlandsis. Dette resulterer yderligere i det såkaldte ”tipping point” og et kollaps af Golfstrømmene(10). ”The tipping point” karakteriseres som en irreversibel smeltning af indlandsisen. Dette vil på sigt betyde en stigning i den globale vandstand på op til 7 meter. En øget vandstand vil have store negative konsekvenser for de lavtliggende lande, samt mange millioner mennesker, som lever ved kysterne. Endvidere vil det også have stor indflydelse på Golfstrømmen. Golfstrømmen transporterer salte, varme havstrømme fra troperne til Norden. De varme havstrømme har en lettere massefylde og befinder sig i de øvre vandmasser. Når det varme vand kommer til Norden bliver det afkølet, hvilket bevirker en øget massefylde samt sænkning af vandet til lavere vandmasser. Det afkølede vand tilbageføres via strømme til troperne, hvor vandet på ny kan opvarmes. Denne proces kaldes for ”dybvandspumpen” og er essentiel for opretholdelsen af Golfstrømmen(11). Når indlandsisen smelter frigives der mere ferskt vand til havet, hvilket fortynder det salte, varme vand fra troperne. Dette medfører, at vandet ikke synker så hurtigt, og konsekvensen er en svækkelse af ”dybvandspumpen” og dermed selve Golfstrømmen. Hvis Golfstrømmen går i stå indebærer det meget store konsekvenser for de nordlige lande, i det transporten af varme via vandet vil ophøre. Dette medfører en markant sænkning af gennemsnitstemperaturen i Norden(12).Man kan se, hvilke yderligere konsekvenser forskellige temperaturstigninger, medfører i tabel 1 i bilag 2.

Side 5 af 21Aalborg Universitet

P0-Projekt A419 20.09.2013

Side 6 af 21Aalborg Universitet

Figur 4: Udledning af CO2 fra trafikken

P0-Projekt A419 20.09.2013

CO2 i trafik og politik I forbindelse med stigningen af udledt CO2 og de stigende gennemsnitstemperature, besluttede den tidligere regering i år 2007 at følge EU målsætningen fra 2003 om, at 5,75% af motorbrændstof skulle være biobrændsel, derudover skal der være mindst 10% vedvarende energi i transportsektoren. Et hjælpemiddel til dette er biobrændsel i stedet for fossile brændstoffer (1). Biomassen og biobrændsel skal opfattes som vedvarende energi, og dermed være CO2-neutral, for at være gældende i denne strategi. I denne strategi er der taget højde for, at CO2-effekten er forskellig for første og anden generations biobrændsel og dermed også, at anden generation er mere CO2-neutral end første generation. Derfor kan første generation kun tælles med i 10 % målsætningen, hvis de leverer mindst 35 % CO2-reduktion i forhold til den benzin og diesel den erstatter. Vores CO2-udslip er dog faldet i løbet af de seneste år, i 2009 var vores årlige CO2-udslip 49 millioner ton, mens det i 2012 var 39,8 millioner ton (13). Meget af Danmarks CO2-reduktion skyldes den biodiesel, der produceres af slagteriaffald. Denne type brændstof burde kun udlede 25 % CO2 i forhold til den diesel den erstatter, og den er derfor godkendt i forhold til 10 % målsætningen. Danske biler udledte i 2011 i gennemsnit 126,6 g CO2 pr. kilometer(14), hvis vi forestiller os, at alle bilerne kunne køre på biodiesel, ville vi kunne reducere CO2-udslippet pr. kilometer til 31,65 g. Dette er en voldsom reducering og en god grund til, at vi bør bruge biobrændsel til bilerne i stedet for fossile brændstoffer.

Hvorfor er det så kompliceret at nå frem til global enighed om klodens fremtidige klima-udsigter? Olie, kul og naturgas er alle begrænsede ressourcer, men indtil da, spiller de alle en meget væsentligt rolle – ikke mindst økonomisk. Lande som f.eks. USA og Europa har siden 2. Verdenskrig haft en betydelig vækst, hvor der ikke har været begrænsninger på forbruget af fossile brændstoffer. Dette har medført økonomisk fremgang og ikke mindst en kæmpe udledning af CO2. Asien og Latinamerika er nu trådt ind i en sådan vækstperiode. Til forskel fra tidligere er man ikke interesseret i udledningen af yderligere CO2. Dette kan i høj grad have økonomiske konsekvenser for disse lande. Det gør derfor også klimaet til et stort politisk debatteret emne, for selvfølgelig er det vigtig at værne om miljø og klima, men vækst og økonomisk fremgang spiller en central rolle for de enkelte lande. For at man kan finde en samlet løsning på et globalt plan kræver det, at alle lande kan blive enige om forbruget af fossile brændstoffer, da dette lige nu er den afgørende faktor for landets udvikling og dermed økonomi(15). Det hjælper ikke, at Danmark eksempelvis kun vil bruge 15% fossile brændstoffer i industrien, og at vi så bliver overhalet indenom af andre lande, som ikke har sat begrænsninger på forbruget. Dette vil medføre en negativ økonomisk påvirkning, som ingen lande er interesseret i. Et andet problem er også, at man skal forsøge at nedsætte forbruget af fossile brændstoffer på et tidspunkt, hvor efterspørgslen er størst – især i lande med eksplosiv vækst (16). For at man kan finde en holdbar løsning på vores klimaproblemer, som både sikrer vækst og god økonomi, er det vigtigt, at man fremmer anvendelsen af vedvarende energikilder. For at fremme disse, er det helt centralt, at energien fra vedvarende energikilder kan udnyttes ligeså eller mere effektivt end de fossile brændstoffer. Lige nu er samfundet i en situation, hvor dette ikke er tilfældet, og derfor er det

Side 7 af 21Aalborg Universitet

Figur 5: En illustration på Bioethanol

P0-Projekt A419 20.09.2013

fortsat meget afhængige af fossile brændstoffer. En forsat videreudvikling af CO2-neutale løsninger, som fx bioethanol, kunne hjælpe til med at skabe en uafhængighed fra de fossile brændstoffer.

1. og 2. Generations Bioethanol

1. generations bioethanol 1. generations bioethanol er baseret på stivelseholdige råvare så som majs, hvede, korn, sukkerroer og solsikker. Stivelse er et glukose-polymer, der kan nedbrydes til glukose ved hjælp af enzymer. Glukose kan omdannes til ethanol med hjælp af mikroorganismer så som bakterier og gær. Denne proces kaldes fermentering. Det er den sammen måde, som man producer alkohol. Dog kan man ikke omdanne stivelse til glykose med det sammen. Først skal majsen eller kornet hakkes og koges. Så kan man tilsætte α-amylase, der kan spalte stivelse til glukose. Glukosen kan optages af gær og omdannet til ethanol (17),(18),

(19).For sukkerrør er det mere simpelt, hvis man hakker og koger dem, vil man får en glukose-sirup, den kan optages af gæren og omdannes til ethanol.

2. generations bioethanol 2. generation bioethanol er baseret på restmaterialer, der er meget fiberholdigt/tørstofsholdigt, så som industri affald, husholdningsaffald, træflis, majs stokke og korn. Halm består at cellulose, lignin og hemicellulose som samlet kaldes lignocellulose. Lignocellulose, som 75-98 % af grønt biologisk materiale består af, er et makromolekyle, sammenpakket som giver stoffet en mere kompleks struktur, hvilket gør det sværere at udvinde. Forholdene mellem cellulose, lignin og hemicellulose varierer (20),(21),(22),(23). Efter man har fået ethanol, vil der være en alkoholprocent på 12 % (24). Dette er ikke nok, når man skal bruge det i brændstof. Man skal isolere ethanolen, ved at filtrere gæren fra og destillere væsken, så det bliver rent ethanol, som dermed kan bruges som brændstof. Der kan stadig være et lille indhold af vand, men det kan godt anvendes i brændstof.

Fordele og ulemper ved 1. og 2. generation1. generation – ulemper

Fødevarerne, som anvendes til at producere ethanol, kan også anvendes til at brødføde folk i verden, der sulter.

Der ikke er landbrugs jord nok til produktion af bioethanol i Danmark, for vi kan ikke fælde skove, bare for at dyrke majs til produktion af bioethanol, når skoven er med til at optage CO2.

Produktionen kræver store mængde afgrøde(25).

1. generation – fordele Teknologien er allerede i brug. Det er en let proces.

Side 8 af 21Aalborg Universitet

Figur 6: Ringslutning af D-glukose til henholdsvis alfa- og beta-D-glukose. Fordelingen er 36/64%II

Figur 7: Kemisk opbygning af lignin

P0-Projekt A419 20.09.2013

2. generation – ulemper Teknologien er ikke færdig udviklet (forventes at være færdig inden for 5 år). Det er en længere proces for at få glukose ud af 2 generation end 1 generation.

2. generation - fordele Benytter sig af organisk affald. Øget bæredygtighed. Billigere råvare. Det koster for landmændene at fragte deres organiske affald til udlandet for at få det brændt af.

Derfor ville det gavne os at have et bioanlæg i Danmark.

Fra Halm til Bioethanol Lignocellulose består af tre makromolekyler, cellulose, hemicellulose og lignin, som arbejder i plantecellens vægge og tilsammen gør den stiv og modstandsdygtig overfor biologiske og kemiske angreb. Her gælder det om at få fraspaltet cellulosen, som er den eneste af de tre komponenter, som kan bruges til produktionen af ethanol. Ud af disse tre, udgør 35-40 % af strået cellulose, pakket som lignocellulose(26).

Cellulose er en lineær polymer, som betyder at det er en lineær sammenslutning af monosakkridet D-glukose. Glukosen er bundet sammen af en β-1,4 glykocidbinding, hvilket betyder at bindingen sker på første og fjerde kulstof i det seks kulstof lange monomer. At det er β-D-glukose, fortæller noget om hvilken vej den sidste OH gruppe vender, når glukose ringsluttes. Hemicellulose udgør 20-30 % af strået og består af en række forgrenede og lineære polysakkarider, som er kortere end cellulose, f.eks. arabinose, galaktose, mannose, glukose og xylose. Det vigtigste og tydeligste monosakkarid i hemicellulose-strukturen er xylose, som er en fem kæder lang monomer.

Lignin, som de sidste 20-25 % af halmen består af, er et ikke-vandopløseligt blandingsmolymer, bestående af phenylpropan samt flere substituerede alkoholer. Derfor består lignin ikke af kulhydrater, i modsætning til cellulose og hemicellulose. Dette gør lignin’ struktur meget rummelig og kompleks, hvilket betyder, at den er svær i sig selv at nedbryde, selv ved sur eller basisk hydrolyse. Lignin kan ikke blive omdannet til ethanol, og virker derfor kun som en hæmmer for at frigive cellulose og hemicellulose(27).

Side 9 af 21Aalborg Universitet

Figur 8: Strukturen af vand – H2O

P0-Projekt A419 20.09.2013

Lignin fungerer i sig selv som en uigennemtrængelig strukturel støtte i plantens cellevæg, hvor den har til funktion at beskytte mod oxidation og mikrobielle angreb. I sammenhæng med halm, beskytter lignin cellulosen og hemicellulosen, hvilket gør det vanskeligt at disse stoffer fri til enzymatisk behandling (28).

Hydrolyse I et standardforsøg udgivet af dong, er processen af hydrolysen beskrevet. Da denne metode er forbeholdt anden generations bioethanol, er det hovedsageligt oplukningen af lignin som bliver vægtet. Der er her brugt en én procents opløsning af svovlsyre, som trykkoges sammen med halmen ved 120 °C samt 2 bars tryk, i en time. I denne proces ønskes en kemisk hydrolyse, som deler nogle bindinger i ligninen og dermed frigiver cellulosen.Hydrolyse betyder ”tilføjelse af vand”, og foregår ved at der på grund af et ydre indgreb bliver tillagt et eller flere vandmolekyler fra et stof. Denne handling medfører at stoffet deler sig.Grunden til at der bruges syre til hydrolyse af hemicellulose, er at en syre er kendt for, gerne at ville afgive H+-ioner, som kan bevirke til en mere effektiv hydrolyse. Desuden er det kendt, at enhver reaktion er en

ligevægt, som har en ligevægtskonstant, som bestemmer hvorvidt reaktionen spontant vil løbe fra højre mod venstre eller omvendt. Ligevægtskonstanten kan påvirkes ved temperaturskift, så for at få reaktionen til at løbe spontant fra højre mod venstre (hvilket er ønsket i denne sammenhæng), kan det her være nødvendigt at ændre temperaturen. Før vi ved om en temperaturændring vil påvirke reaktionen, er det nødvendigt at vide om reaktionen er endoterm eller exoterm (om der optages eller udledes varme når reaktionen løber).Da reaktionen fra lignocellulose til cellulose, hemicellulose og lignin er en endoterm reaktion, vil den ved stuetemperatur ikke løbe spontant. Dog vil ligevægtskonstanten her kunne ændres ved brug af varme. (29)

Enzymatisk behandling Hvis forestående proces bliver gjort godt nok, er der adgang til sakkariderne i halmen, og der er her videre mulighed for at fortsætte med en enzymatisk behandling:

Ved denne proces vil enzymerne, under de rigtige forhold, gøre halmen og væsken mere homogen, så det bliver til en tyk suppe, frem for en todelt blanding.

Til dette kan der bruges flere forskellige enzymer: Accellerase TRIO, produceret af Danisco, er et enzymkompleks som er optimeret til at katalysere

hydrolysen af lignocellulose(30).

Processen foregår ved at enzymerne bryder de lange polysakkarider op, indtil blandingen består af monosakkarider og lignin. I denne proces nedbryder cellulose og hemicellulose ligeledes til hhv. glukose og xylose. I processen fra polysakkarider til monosakkarider skal der både bruges enzymer til først at bryde polysakkariderne op i oligosaccarider (som er mellemlange kæder af kulhydrater), og en anden type enzym til at nedbryde oligosacchariderne til monosaccharider. Hermed samarbejder enzymerne om at lave en fuldstædig nedbrydning af polysacchariderne cellulose og hemicellulose.

Side 10 af 21Aalborg Universitet

P0-Projekt A419 20.09.2013

Denne enzymbehandling kan ses som en finere forbehandling af halmen, hvor monosacchariderne bliver frigjort i en vandig opløsning.

Fermentering Nu da de ønskede sukre er frigivet i vandig opløsning, er det nu muligt at tilføre mikroorganismer, som kan omdanne disse monosaccharider til ethanol. Her benyttes gæren Saccharomyces cerevisiae, som også er kendt som almindeligt bagegær.Gæringsproces:

C6H12O6→2CH 3CH 2OH+2CO2

Gæren har her til formål at omsætte hexoserne, som i dette tilfælde er glukose, men ikke pentoserne som her er hemicellulosen. For at nedbryde disse, bliver der rundt omkring i verden eksperimenteret med visse termofile bakterier, som har til formål at omdanne pentoser til ethanol.Efter denne proces foretages filtrering, destillation og herefter har man ren bioethanol. Resterne af blandingen består af en tyktflydende masse indeholdende 60 % lignin og de rester af hemicellulosen som ikke kunne omdannes. Massen omdannes til en fast og en flydende form, hvor hhv. den faste del bliver produceret ved at udvaske saltene så der ikke opstår korrosion i kedlerne hvor massen koges. Massen tørres og bliver hermed opgraderet til et fast biobrændsel af høj kvalitet. Da dette har bedre brændbarhed end halm, hjælper det med at veje op for energibruget til forbehandlingen og destillationen. Den våde del bearbejdes ved inddampning delvist til melasse som benyttes til fremstillingen af dyrefoder (31),(32).

Den enzymatiske proces er en meget central del af produktionen af bioethanol. Industrien leder hele tiden efter nye enzymer, som er i stand til at optimere deres processer og få produktionen af bioethanol til at forløbe hurtigere og bruge mindre energi. Dette vil på et tidspunkt betyde at processen vil give overskud i form af energi, hvilket vil gøre produktionen betydeligt mere effektiv.

Enzymteori Når der skal produceres 2. generation bioethanol, er det nødvendigt at anvende et enzym.Alle levende organismer producerer enzymer. Et enzym er en katalysator, som hjælper med at accelerere en proces eller øge dens udbytte, uden selv at blive omdannet. De er opbygget af protein og består derfor af lange polypeptidkæder. I en reaktion med et enzym kaldes reaktanterne for substrater. Enzymet virker ved, at det har et såkaldt aktivt eller katalytisk center, som er et bestemt sted i molekylet. Det er her, substraterne binder sig til, og det reagerer, så de bliver til produkterne. Når substratet er bundet til enzymet kaldes for et enzymkompleks.

S + E ES E+P

S er substraterne, E enzymet, ES enzymkomplekset og P er produkterne(33),(34).

Hvor dette sted er, afhænger af enzymets 3 dimensionale struktur, som er bestemt af antallet af hydrogenbindinger i enzymmolekylet. Der kan være tale om primære, sekundere, tertiære og kvartenære strukturer.

Side 11 af 21Aalborg Universitet

Figur 9: Substratet binder sig til enzymets aktive center, A. og bliver til enzymkomplekset, B. Ved C er reaktionen færdig og substraterne er blevet ”klippet” over, og blevet til produkterne. Enzymet er nu klar til at katalyserer endnu en reaktion(35).

Figur 10: Illustrerer maksimal effektiviteten af en komponent ved samspil af flere faktorer.

P0-Projekt A419 20.09.2013

Det er meget normalt, at et enzym kun katalyserer en enkelt specifik proces. Der er altså ikke et universalmiddel, og derfor finder der utrolige mange enzymer i verden, da alle organismer har mange processer, hvor der bruges et bestemt enzym et hver. Enzymers navne ender ofte på ase - fx lipase, som er godt til at opløse fedt, eller protease, som er velegnet til proteiner. Dog sker det tit, at man i industrien vælger navne som ikke ender på ase. Enzymers aktivitet, og hvor godt de virker, afhænger af mange faktorer - fx temperaturer, pH og substraterne. Dette område, hvor man undersøger enzymernes katalytiske evne, kaldes enzymkinetik(33),(34).

Enzymer i industrien Når det kommer til produktionen af 2. generations bioethanol, anvendes der forskellige enzymer til de forskellige produktioner. Dette skyldes, at firmaerne anvender deres eget enzym, som de selv har opdaget. Danisco anvender fx deres Accelerase, og Novozymes deres Cellic CTec3 i en kombination med deres tidligere Cellic HTec3. Novozymes er de førende på området indenfor produktionen af enzymer til produktionen af 2. generations bioethanol. Før de opdagede Cellic CTec3 anvendte de kun Cellic HTec3 i deres produktion, nogle fordele ved dette enzym er ifølge Novozymes selv:

Mærkant sænkning af total omkostninger ved produktionen. Optimering af mængden af biomasse, der bliver til monosakkarider. Sænkning af mængden af tilsat enzym. Reduktion af tiden for produktionen(36).

Men ved at tilsætte deres Cellic CTec3 kan nedenstående fordele listes:

Yderligere øgning af biomasse til sakkarider udbyttet.

Reduktion i processens kompleksitet og derfor en sænkning i de miljømæssige omkostninger.

Reduktion i antallet af tilsatte kemikalier(37).

Cellic HTec3 er et meget kompleks enzym, da det har mange opgaver at løse. Det skal fx sørge for at nedbryde cellulosen, gøre andre substrater inaktive, som lignin, så de ikke sænker processen, og nedbryde struktur barriere. Som det illustreres i figur 10, er det altså kun en meget lille del at mange, hvor den samlede effekt er maksimal.

Side 12 af 21Aalborg Universitet

Figur 11: Grafen til venstre – ”Enzyme process performance - temperature” beskriver til hvilken temperatur cellulase er mest effektiv. Grafen til højre – ”Enzyme process performance - pH” beskriver ved hvilken pH cellulasen er mest effektiv.

P0-Projekt A419 20.09.2013

For at reaktionen skal forløbe optimalt, bliver den nødt til at foregå under fuldstændig ideelle forhold, hvad angår fx temperatur og pH. Dette har Novozymes selvfølgelig undersøgt gennem forsøg, og fundet frem til følgende:

Det ses i figur 11 nedenfor, at for Cellic CTec3 er den optimale temperatur 50 grader, hvor efter enzym aktiviteten falder meget hurtigt. Det der sker, er at enzymet denaturerer og derfor holder op med at virke. Det er det samme, der sker hvis pH kommer over 5.5 i blandingen, da denne pH er den mest ideelle for Cellic CTec3(33).

Klimakonsekvenser for enzymer Da enzymer er så følsomme overfor temperaturændringer, kan det være farligt, hvis verdenstemperaturen stiger. Det betyder ikke så meget for de industrielt producerede enzymer, da deres produktionstemperatur kan holde konstant ved hjælp af teknologi. Vi risikerer, at enzymer i naturen denaturerer og holder op med at virke, så nogle måske meget essentielle processer ophører. Derfor har klimaet meget at sige, når det kommer til enzymer i naturen. Hvis CO2-udledningen forsætter, og temperaturen stiger, vil nogle enzymer denaturere, og deres processer gå i stå.

Side 13 af 21Aalborg Universitet

P0-Projekt A419 20.09.2013

Konklusion Produktionen af bioethanol som tilførsel til fossile brændstoffer, er i løbet af de sidste årtier blevet en nødvendighed, da det er blevet klart, at den fossile brændstofbeholdning en dag vil løbe op. Udover manglen på fossile brændstoffer, påvirker det også vores klima på en sådan måde, at det får konsekvenser for vores eksistens. Gennem den massive udledning af drivhusgasser – her i blandt CO2 – har klimaet på verdensplan nået en såkaldt smertegrænse for overhovedet at kunne bringe klimaforandringerne tilbage på et ”naturligt” niveau. En overskridelse af smertegrænse gør det også nærmest umuligt at kontrollere klimaets videre udvikling. Fortsætter vi på samme måde, uden at finde CO2-neutrale alternativer, ser fremtiden dyster ud. Produktionen af bioethanol er vokset betydeligt de seneste år, da firmaer ser fremtiden i dette miljøvenlige brændsel. Da fossile brændstoffer på et givent tidspunkt vil slippe op, er det nødvendigt at kunne erstatte dette, for at opretholde effektiviteten i vores moderne samfund. Da vores samfund er afhængig af brændstof til at drive vores køretøjer og maskiner, vil et pludseligt svigt af denne faktor sende os mange år tilbage i tiden og medføre et teknologisk tilbageskridt. Problemet ved den nuværende produktionsmetode af bioethanol i industrien er, at energiforbruget ved fremstillingen stadig er betydeligt højere end energien udvundet af produktet. Der søges dog stadig ved hjælp af bioprospektering efter bedre og mere effektive enzymer til nedbrydelsen af lignin frem mod at øge udbyttet af cellulose til gæring. Hvis der findes et effektivt bakterie eller enzym til at katalysere denne proces mere effektivt, vil vi en dag opleve at energiudbyttet ved produktionen vil give overskud. Dette vil for alvor sætte gang i produktionen af bioethanol, til hvor vi en dag vil være i stand til udelukkende at drive vores moderne teknologi med miljøvenligt biobrændsel.

Videre Forskning For at udbygge projektet, kunne der laves en kombination af noget felt- og laboratoriearbejde. Der kunne blandt andet foretages målinger af CO2-niveauet i Aalborgs gader og sammenligne dem med tidligere målinger fra samme sted. I laboratoriet kunne man selv forsøge at producere både første og anden generationen bioethanol. Dette forsøg kunne da variere ved, at man tilsatte forskellige enzymer, ændrede temperaturen eller pH værdien, for at finde den mest optimale produktion. Endvidere skulle det selvfølgelig uddybes noget mere i teorien, både omkring CO2 og om enzymer - fx om deres intermolekylære kræfter.

Side 14 af 21Aalborg Universitet

P0-Projekt A419 20.09.2013

Litteraturliste

ForsideIllustrationer og Billeder:Øverste billede: https://www.google.dk/search?hl=da&site=imghp&tbm=isch&source=hp&biw=1280&bih=737&q=jorden+%2B+olie&oq=jorden+%2B+olie&gs_l=img.3...1813.7382.0.7572.13.7.0.6.1.0.111.662.5j2.7.0....0...1ac.1.26.img..6.7.594.TLCsA5QwI5g#hl=da&q=global+opvarmning&tbm=isch&facrc=_&imgdii=CRI7wKzdVJTLmM%3A%3BV5PY7cHLI8dscM%3BCRI7wKzdVJTLmM%3A&imgrc=CRI7wKzdVJTLmM%3A%3BWxjt59z4YFcLUM%3Bhttp%253A%252F%252Fwww.kristeligt-dagblad.dk%252Fmodules%252Fxphoto%252Fcache%252F48%252F193048_656_700_0_0_0_0.jpg%3Bhttp%253A%252F%252Fwww.kristeligt-dagblad.dk%252Fartikel%252F311827%253AUdland--Global-opvarmning-uigenkaldelig-i-1000-aar%3B656%3B633

Nederste billede:https://www.google.dk/search?hl=da&site=imghp&tbm=isch&source=hp&biw=1280&bih=737&q=jorden+%2B+olie&oq=jorden+%2B+olie&gs_l=img.3...1813.7382.0.7572.13.7.0.6.1.0.111.662.5j2.7.0....0...1ac.1.26.img..6.7.594.TLCsA5QwI5g#hl=da&q=jordklode+med+olie&tbm=isch&facrc=_&imgdii=_&imgrc=cNfoeY721xDASM%3A%3Be9zOKcrsMv9M5M%3Bhttp%253A%252F%252Fwww.cradlepeople.dk%252Fwp-content%252Fuploads%252F2012%252F04%252Fearth.gif%3Bhttp%253A%252F%252Fwww.cradlepeople.dk%252Fnar-olien-slipper-op%252F%3B650%3B434

KlimaforandringerForfatter til VidenOmEnergi.dk links (2, 3, 4, 9, 10, 11, 15 og 16):Tekster, film og animationer stammer primært fra Økolariets to store særudstillinger om energi og klima: Klimaforandringer fra 2007 og Din vej til ren energi fra 2009.Begge udstillinger er udviklet af Økolariet, men med værdifuld hjælp fra forskellige fagpersoner fra bl.a. Danmarks Miljøundersøgelser (DMU), Det Europæiske Energi Agentur (EEA), DONG Energy, Energistyrelsen, Niels Bohr Instituttet ved Københavns Universitet med flere.

Litteratur:(1) (Rapport; Jørgen Henningsen, Martin Lidegaard & Henrik Wenzel. 2009)

https://heinz.sdu.dk:8443/ws/files/54588671/CONCITO_rapport_om_biobr_ndsler_2009.pdf(2) http://www.videnomenergi.dk/Leksikon/Klimaforandringer/Hvad-skaber-klimaforandringer.aspx(3) http://www.videnomenergi.dk/Klimaet/Leksikon/Klimaforandringer.aspx,

http://www.videnomenergi.dk/Klimaet/Leksikon/Klimaforandringer/Drivhusgasser.aspx(4) http://www.videnomenergi.dk/Leksikon/Klimaforandringer/Drivhusgasser/Kuldioxid.aspx(5) (Statistik; FN forbundet. Opdateret 2010)

http://www.globalis.dk/Statistik/CO2-udslip-per-indbhttp://concito.dk/files/dokumenter/artikler/biomasse_hovedrapport_endelig010713.pdf

(6) (rapport; Torben Chrintz - Concito, 01.07.2013)http://concito.dk/files/dokumenter/artikler/biomasse_hovedrapport_endelig010713.pdf

(7) (Artikel, Civilingeniør Stine Krog-Pedersen; Experimentarium & Cand. scient. Maya Høffding Nissen; Experimentarium)http://www.climateminds.dk/index.php?id=801

(8) (Bilag. Grafer; fra Carbon Dioxide Information Analysis Center. Opdateret 09.04.2013)http://www.klimadebat.dk/grafer_co2udledning.php

(9) (Grafik; Alex Tingle. 2006-2013)http://www.dr.dk/Tema/vandetstiger/index.htm

(10) http://www.videnomenergi.dk/Leksikon/Klimaforandringer/Hvad-sker-der-naar-temperaturen-stiger/2-graders-stigning.aspx(11) http://www.videnomenergi.dk/Leksikon/Arktis/Stopper-Golfstroemmen.aspx(12) Forfatter: Lennart Kiil og Mikkel Houmøller:

http://klimaleksikon.dk/node/100,http://www.videnomenergi.dk/Leksikon/Klimaforandringer/Det-skal-vi-goere.aspx

(13) (Energistyrelsen. 2009)http://www.ens.dk/sites/ens.dk/files/info/nyheder/nyhedsarkiv/stort-fald-energiforbrug-co2-udledning-2012/Hovedark_forelobig_energistatistik_2012.pdf

(14) http://ing.dk/artikel/danske-biler-udleder-mindst-co2-i-eu-120988(15) http://www.climateminds.dk/index.php?id=578

Side 15 af 21Aalborg Universitet

P0-Projekt A419 20.09.2013

(16) http://www.videnomenergi.dk/Leksikon/Fossile-braendsler/Reserver-af-olie-og-gas.aspx

Illustrationer og Billeder:Figur 1 http://www.earthtimes.org/climate/co2-release-fast-environment-cope-geologists/979/Figur 2 http://nitusind.nu/events/klimaforandringerFigur 3 http://www.samfundsfaget.dk/index.php?id=846Figur 4https://www.google.dk/search?hl=da&site=imghp&tbm=isch&source=hp&biw=1280&bih=737&q=Co2+i+trafikken&oq=Co2+i+trafikken&gs_l=img.3...5595.15157.0.15740.17.7.0.10.0.0.138.628.5j2.7.0....0...1ac.1.26.img..11.6.550.KtAnbrZzOh0#hl=da&q=co2+udledning&tbm=isch&facrc=_&imgdii=_&imgrc=tcAE_yeDYkP1_M%3A%3BK_BYsHiEAFwKmM%3Bhttp%253A%252F%252Fklimabysilkeborg.dk%252Fwordpress%252Fwp-content%252Fuploads%252F2013%252F02%252Fkoer-oekonomisk.png%3Bhttp%253A%252F%252Fklimabysilkeborg.dk%252Flangt-pa-literen-kor-okonomisk-og-ned-saet-co2-udslippet%252F%3B600%3B294

Bilag:Bilag 1: (Bilag. Grafer; fra Carbon Dioxide Information Analysis Center. Opdateret 09.04.2013)

http://www.klimadebat.dk/grafer_co2udledning.php

For bilag gælder der det samme som ved litteraturen angående VidenOmEnergi.

Bilag 2: (1.1)http://www.videnomenergi.dk/Leksikon/Klimaforandringer/Hvad-sker-der-naar-temperaturen-stiger/1-grads-stigning.aspx(1.2)http://www.videnomenergi.dk/Leksikon/Klimaforandringer/Hvad-sker-der-naar-temperaturen-stiger/2-graders-stigning.aspx(1.3)http://www.videnomenergi.dk/Leksikon/Klimaforandringer/Hvad-sker-der-naar-temperaturen-stiger/3-graders-stigning.aspx(1.4)http://www.videnomenergi.dk/Leksikon/Klimaforandringer/Hvad-sker-der-naar-temperaturen-stiger/4-graders-stigning.aspx(1.5)http://www.videnomenergi.dk/Leksikon/Klimaforandringer/Hvad-sker-der-naar-temperaturen-stiger/5-graders-stigning.aspx

Beskrivelse af 1. og 2. bioethanolfremstillingLitteratur:(17) http://www.climateminds.dk/?id=710(18) http://www.videnomenergi.dk/Leksikon/Smart-energi--transport/1-og-2-generations-biobraendsel.aspx(19) http://www.xn--biobrndstof-e9a.com/biobraendstoffer/1-og-2-generation/1-generation.aspx(20) http://www.biotechacademy.dk/undervisningsprojekter/bioethanol/teori/lignocellulose.aspx (21) http://www.xn--biobrndstof-e9a.com/biobraendstoffer/1-og-2-generation/2-generation.aspx(22) http://www.climateminds.dk/?id=710(23) http://www.videnomenergi.dk/Leksikon/Smart-energi--transport/1-og-2-generations-biobraendsel.aspx(24) http://www.climateminds.dk/?id=710(25) http://www.climateminds.dk/?id=710

Illustrationer og Billeder:Figur 5https://www.google.dk/search?hl=da&site=imghp&tbm=isch&source=hp&biw=1280&bih=737&q=Co2+i+trafikken&oq=Co2+i+trafikken&gs_l=img.3...5595.15157.0.15740.17.7.0.10.0.0.138.628.5j2.7.0....0...1ac.1.26.img..11.6.550.KtAnbrZzOh0#hl=da&q=bioethanol&tbm=isch&facrc=_&imgdii=_&imgrc=qMylXu2hQLGhgM%3A%3BCbRSYsziHKGKlM%3Bhttp%253A%252F%252Fposthus.naestved-gym.dk%252Flaerer%252FGO%252Fbioethanol%252Fcorn-to-ethanol-2.jpg%3Bhttp%253A%252F%252Fposthus.naestved-gym.dk%252Flaerer%252FGO%252Fbioethanol%252Findex.htm%3B336%3B392

2. generations bioethanolfremstillingLitteratur:(26) http://www.biotechacademy.dk/undervisningsprojekter/bioethanol/teori/lignocellulose.aspx (27) http://www.biotechacademy.dk/upload/institutter/bio/ba/øvelsesvejledninger/fra halm til bioethanol/halmbioethøvelse60.pdf

Side 16 af 21Aalborg Universitet

P0-Projekt A419 20.09.2013

(28) http://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:24975/FULLTEXT01.pdf (29) http://large.stanford.edu/courses/2010/ph240/jin2/ (30) http://biosciences.dupont.com/fileadmin/user_upload/genencor/documents/AccelleraseTRIOProductLiterature_120719.pdf (31) http://www.biotechacademy.dk/undervisningsprojekter/bioethanol/teori/fermentering.aspx (32) http://www.biotechacademy.dk/undervisningsprojekter/bioethanol/teori/nedbrydning.aspx

Illustrationer og Billeder:Figur 6 https://www.biosynth.com/index.asp?topic_id=224 Figur 7 http://chemistry.umeche.maine.edu/CHY431/Wood1.html Figur 8https://www.google.dk/search?q=hydrolyse&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ei=h3U4UuusKurX7AbAo4HwDg&sqi=2&ved=0CAcQ_AUoAQ&biw=1280&bih=737&dpr=1#q=vand-molekyle&tbm=isch&facrc=_&imgdii=_&imgrc=_qUc1jozY8i6iM%3A%3Bh9KEiVwKpyf5dM%3Bhttp%253A%252F%252Fbilleder.colourbox.dk%252Fthumb_COLOURBOX1765360.jpg%3Bhttp%253A%252F%252Fwww.colourbox.dk%252Fbrowse%252Fmad-drikke%252Fdrikkevarer%252Fvand%252F189-5%3B286%3B319

EnzymteoriLitteratur:(33) http://bioenergy.novozymes.com/en/cellulosic-ethanol/insight/Pages/default.aspx MADS TORRY-SMITH, SR. MANAGER (34) Af Thomas callissen, VibekeSkovgaard Nielsen, Peter Skagerlind, Detergent Application, Novezymes A/S tryk I Dansk kemi, 87, nr

3, 2006.(35)

https://www.google.dk/search?q=enzym&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ei=oTAxUpiNM6ms4AS1zoGoDg&ved=0CAcQ_AUoAQ&biw=1378&bih=839&dpr=1#facrc=_&imgdii=_&imgrc=Qozbk2QOwzA_IM%3A%3BCzZNRWgYa8VErM%3Bhttp%253A%252F%252Fbioaktivator.systime.dk%252Ffileadmin%252Ffiler%252Ffigurer_fra_Biologi_C_B%252FModul_1-20%252F10_Enzymer%252Ffigur_1_-_Enzym.JPG%3Bhttp%253A%252F%252Fbioaktivator.systime.dk%252Findex.php%253Fid%253D590%3B1425%3B680 (reaktion)

(36) http://bioenergy.novozymes.com/en/cellulosic-ethanol/CellicCTec3/Pages/default.aspx(37) http://bioenergy.novozymes.com/en/cellulosic-ethanol/Cellic-HTec3/Pages/default.aspx

Illustrationer og Billeder:Figur 9https://www.google.dk/search?q=enzym&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ei=oTAxUpiNM6ms4AS1zoGoDg&ved=0CAcQ_AUoAQ&biw=1378&bih=839&dpr=1#facrc=_&imgdii=_&imgrc=Qozbk2QOwzA_IM%3A%3BCzZNRWgYa8VErM%3Bhttp%253A%252F%252Fbioaktivator.systime.dk%252Ffileadmin%252Ffiler%252Ffigurer_fra_Biologi_C_B%252FModul_1-20%252F10_Enzymer%252Ffigur_1_-Figur 10 http://bioenergy.novozymes.com/Documents/Hyd_PR_Overview.pdf (diagram)Figur 11 http://bioenergy.novozymes.com/en/cellulosic-ethanol/insight/Pages/default.aspx MADS TORRY-SMITH, SR. MANAGER

Side 17 af 21Aalborg Universitet

P0-Projekt A419 20.09.2013

Bilag

Bilag 1 – TemperaturstigningerTABEL 1 - Konsekvenser for klimaet ved forskellige stigninger i temperatur:

Stigning i grader: KONSEKVENSER

1 grad(1.1)

- Smeltende gletsjere truer vandforsyningen for 50 millioner mennesker.- Mindre stigning i kornproduktion i tempererede områder.- Mindst 300.000 ekstra dødsfald årligt som følge af underernæring, malaria, diaré og andre klimarelaterede sygdomme- Lavere vinterdødelighed på nordlige breddegrader.- 80 % afblegning af verdens koralrev, fx Great Barrier Reef i Australien- 30 % af verdens dyrearter i fare for at uddø.

2 grader(1.2)

- 5 – 10 % fald i kornproduktionen i tropisk Afrika.- 40 – 60 millioner flere mennesker i Afrika udsættes for malaria.- 10 millioner flere mennesker berøres af oversvømmelser ved kyster.- Arktiske dyrearter i stor risiko for at uddø, bl.a. isbjørn og ren- Risiko for, at afsmeltningen af den grønlandske indlandsis når et ”tipping point”, hvor processen ikke kan bremses. Den kan på lang sigt højne vandstanden i verdenshavene med op til 7 meter.- Begyndende risiko for, at Golfstrømmens transport af varmt vand til Nordeuropa kollapser.- Begyndende risiko for, at den Vestantarktiske is-kappe kollapser.

3 grader(1.3)

- Alvorlig tørke omkring hvert 10 år i Sydeuropa.- 1 – 4 milliarder flere mennesker vil mangle vand.- 1 – 5 milliarder mennesker vil få mere vand og medfølgende fare for oversvømmelse.- 150 – 550 millioner flere mennesker rammes af sult.- 1 – 3 millioner flere mennesker dør af underernæring.- 1 – 170 millioner flere mennesker berøres af oversvømmelser ved kysten.- 20 – 50 % dyrearter uddør.- Risiko for, at økosystemer i Amazonas regnskoven begynder at bryde sammen.

4 grader(1.4)

- 15 – 35 % fald i Afrikas landbrugsproduktion.- Op mod 80 millioner flere mennesker i Afrika udsættes for malaria.- Tab af omkring halvdelen af den permafrosne arktiske tundra og afgivelse af methan herfra.- 30 % af verdens vådområder vil gå tabt.- 40 % af jordens økosystemer vil være påvirket.- 40 – 70 % af verdens dyrearter i fare for at uddø.- 7 – 300 millioner flere mennesker berøres af oversvømmelser ved kysten.

5 grader(1.5)

- Store gletsjere i Himalaya forsvinder. Det vil berøre 25 % af Kinas befolkning og flere end 100 millioner mennesker i Indien.- Vedenshavene forsures pga. voksende CO2-indhold. Alvorlig trussel mod marine økosystemer og muligvis fiskebestande.- Vandstanden i havene stiger og truer små øer og kystområder, fx Florida samt større byer som New York, London og Tokyo

Side 18 af 21Aalborg Universitet

P0-Projekt A419 20.09.2013

Bilag 2 – CO2-udslip i Danmark

Side 19 af 21Aalborg Universitet

P0-Projekt A419 20.09.2013

Side 20 af 21Aalborg Universitet