Dynamo 48 by DTUdk

D E T B L I ’ R T I L N O G E T

DA N M A R K S TE K N I S KE U N I VE R S I TE T

TE M A

Hvis vi skal være fossil-uafhængige i 2050, skal der fortsat investeres i forskning inden for

KUNSTEN AT LAGRE ENERGI

DAN S K E K S P ORTSU CCES:

INGREDIENSER G E N N E M BR U D FOR U LTRALY D

SKANNER BLIVER BÆRBAR DT U - S T U D E RE N D E U ND ERSØGER

Genanvendelige byggematerialer SØ REN LINDEROTH, DTU , O M FO RSKNI NG I E N E RGI L AGRI N G:

”Vi har travlt, hvis vi skal nå det.”

K IG M E D IN DEN FOR I

SPRITNYT LASERLABORATORIUM

LE DE R

IN D H O L D

Danmark sover i timen Nationen har lagt sig under det skyggefulde træ og gør klar til en blund. Her ligger vi, selvtilfredse over vores egen succes inden for grøn energi. Vi har ikke travlt, mener vi. Alt det grønne ’omstillings-noget’ går jo godt, og vores fossiluafhængige epoke med start i 2050 ligger langt ude i fremtiden. Intet kunne være mindre sandt. Teknologisk er vi slet ikke klar til at gøre os uafhængige af fossile ressourcer. Hvis vi skal basere vores energibehov på sol og vind, så mangler vi stadig at udvikle de teknologier, som kan konvertere, lagre og ikke mindst integrere den vedvarende energi i de energisystemer, som forsyner hele landet med elektricitet, brændstof og varme. Når vi i disse år ser nedskæringer på energiforskningen, skyldes det flere fejlopfattelser: • Vi behøver ikke at bruge flere penge på grøn energi. • Vi behøver ikke at anstrenge os nu – vi er foran alle de andre. • Energilagring og konvertering er nemt. • Støtte til energiforskning er en udgift. • Andre lande fikser det, og så kan vi bare købe teknologien af dem. Energilagring og -konvertering er en ekstrem kompleks opgave, fordi mange teknologier og systemer skal spille sammen. Støtte til denne udvikling er ikke en udgift, men en investering, for vi kan tjene på det i form af bl.a. flere arbejdspladser og eksport. Det ville være dumt at forære andre lande denne gevinst. Hvis Danmark bliver first mover, bliver det os, der får en kæmpe forretning ud af det. Samtidig opnår vi en forsyningssikkerhed, der sikrer os uafhængighed. Det er vigtigt i en verden præget af uforudsigelighed. Vi har ikke tid til at blunde nu; vi skal derimod holde os vågne og blive ved med at anstrenge os. Der er så mange gode grunde til at investere i udvikling af energilagring og -konvertering. Det er meget svært at finde gode grunde til at skære ned.

Anders Bjarklev Rektor

TEMA

Energilagring

Danmark har mulighed for at indtage en unik og verdensførende position inden for teknologier til energilagring. Men det kræver fortsat forskning og udvikling.

IN D E KL IM AFO RS K N IN G

Så er det slut med propsmag i vinen

16 ENERGILAGRING

Fuld fart på opgradering af biogas

14 E N E RG IL AG R IN G

Vi har travlt, hvis vi skal nå det

11 NYT OM FO RS K N IN G

04 M E D IKOTE K N O LO G I

Ultralydskanneren bliver bærbar

Ultralyd er en effektiv metode til at se ind i kroppen. Og når skanneren bliver bærbar, kan den bruges i enhver lægepraksis.

KONCEPT 1

Modulanlæg opgraderer biogas

DYNAM O

1 7

UDGIVER Danmarks Tekniske Universitet Anker Engelunds Vej 1 2800 Kgs. Lyngby tlf. 45 25 25 25, dtu.dk ANSV. CHEFREDAKTØR Tine Kjær Hassager REDAKTØR Louise Simonsen, tlf. 45 25 78 41, lois@adm.dtu.dk ABONNEMENT dynamo@dtu.dk Magasinet udkommer fire gange om året

DESIGN & PRODUKTION Datagraf Communications ISSN 1604-7877 FORSIDEILLUSTRATION Gottlieb Paludan Arkitekter

BYG G E Ø KO N O M I

Byggeri bliver materialebank

23 19 KO NCE PT 2

Brint fra ’omvendte’ brændselsceller

Byggematerialer skal kunne skilles ad og bruges igen, hvis byggebranchen skal være bæredygtig.

E NE RGI L A B O RATO RI UM

CAS E 1

Kæmpebatteri oplader Nordhavn

Bakterier, vi godt kan li’

Der er netop etableret et batteri, der skal være med til at afbalancere elproduktion og -forbrug i Københavns nye, bæredygtige bydel.

CAS E 2

OVERFLA D EB EHA ND LING

Citrusskaller skal give glade maver

Philips barberer år af udviklingstiden

37 NYT OM S P IN O U T

Smådele i rustfrit stål er en udfordring for virksomheden, som derfor samarbejder med DTU’s eksperter om at blive klogere på rustfrit stål.

21 FORS KNI NGS CENTER

Energilagring på den lange bane

BAGSID EN

Vi zoomer ind på ... tjah, hvad er det?

BR AN CE AN ALYS E

Ingredienser – en diskret succeshistorie

22 NY T O M UDDA NN E LSE

24 UNDE RJ O RDI SKE L A SE RL A B OR ATO R IE R

Forskning i lys kræver mørke Kom med til lysshow i de nye laser laboratorier, som befinder sig i kælderen under en ny bygning til DTU Fotonik.

Danske ingrediens virksomheder er i verdensklasse. Men sektoren har potentiale til at blive endnu større.

38 KL IM AS I KRING

Data om regnvand skal danne grundlag for arkitekters første skitser Mindre arkitektvirksomhed udvikler værktøjer til klima sikring sammen med DTU.

M E DI KOTE KN O LO GI N A N O P RO DUKT I O N

ULTRALYDSKANNEREN

BLIVER BÆRBAR

Ultralyd er en effektiv og ufarlig metode til at se ind i kroppen. Den bruges af specialuddannede læger, bl.a. til at overvåge fostre under graviditeten, men kunne få en meget større udbredelse, hvis ikke den var forbundet med et stort og dyrt apparatur. Nu vil et nyt projekt udvikle små, bærbare ultralyd skannere, som kan bruges i enhver lægepraksis.

M a riann e Vang Ry d e J es pe r S ch e e l

rofessor Jørgen Arendt Jensens datter blev født med navlestrengen to gange rundt om halsen. Hjerterytmen faldt flere gange i løbet af fødslen, og lægerne tog blodprøver og forsøgte på alle mulige måder – men uden held – at finde ud af, hvad der var galt. Havde de haft en ultralydskanner i nærheden, ville de let have kunnet stille diagnosen. Fødslen gik heldigvis godt trods de dramatiske komplikationer, men for Jørgen Arendt Jensen blev oplevelsen et tydeligt bevis på, at der er brug for den bærbare ultralydskanner, som kan ligge i en kittellomme sammen med stetoskopet. ”Ultralyd er et fantastisk redskab til at se ind i kroppen, ovenikøbet uden at skade vævet. Så ultralydskanneren skal

Transducerelementer i nanostørrelse er en af forudsætningerne for, at ultralydskanneren kan blive bærbar.

være bærbar og meget mere tilgængelig – i ambulancen, på traumeafdelingen, på fødestuen, hvor som helst,” siger han. Og den vision er han i fuld gang med at gøre til virkelighed. Mange skridt på vejen Princippet i en ultralydskanner er simpelt: Man sender kraftig lyd ind i kroppen med en frekvens, som øret ikke kan opfatte, og måler, hvor lang tid der går, før ekkoet fra kroppens indre dele kommer tilbage. Men bag det simple princip ligger der kompliceret teknologi og viden på så forskellige områder som akustik, elektronik, transducerdesign og signalog billedbehandling. For at gøre ultralydinstrumenterne bærbare skal både teknologien i transduceren, som man

holder på, den komplicerede elektronik og signalbehandlingen i skanneren ændres radikalt. Og sidst, men ikke mindst er der brug for klinisk afprøvning af teknologien, der viser, at de nye metoder er mindst lige så gode som de nuværende. Hele vejen rundt er der mulighed for at optimere og skrue på de teknologiske håndtag, og det arbejdes der på i et stort femårigt projekt ledet af Jørgen Arendt Jensen, der også er leder af Center for Hurtig Ultralydsbilleddannelse ved DTU Elektro. Projektet involverer desuden forskere fra DTU Nanotech, virksomhederne BK Medical og Meggitt A/S, Alexandra Instituttet i Aarhus og Rigshospitalet. ”Det er helt afgørende, at vi har hele spektret af ekspertiser med, hvis vi skal nå målet om et billigt og let tilgængeligt ultralydapparat, som kan blive en del af den praktiserende læges normale udstyr. Og det mener jeg bestemt er realistisk. Vi har allerede nået mange delmål og udtaget en stribe patenter, og projektet slutter først om halvandet år,” siger Jørgen Arendt Jensen. Forenkling For 30 år siden var der ikke mange, som forestillede sig, at man ville kunne have sin computer i lommen. Men som det er gået med vores smartphones, vil det altså også ifølge Jørgen Arendt Jensen gå med ultralydapparaterne. En af forudsætningerne er en radikalt anderledes optagelse af ultralydsignalerne, som DTU har været pioner inden for. ”Vi har udviklet en ny måde at danne billeder på kaldet syntetisk apertur-billeddannelse. I stedet for at kigge i en retning ad gangen, så kigger vi i alle retninger på samme tid. På den måde kan vi lave meget hurtigere billeder – vi kan vise op til 1.000 billeder i sekundet, og dermed kan vi se hjertet slå og blodet strømme, samtidig med at billedet bliver skarpere og mere præcist. Vi har også udviklet nye prober til 3D-billeddannelse, som reducerer datamængden med en faktor 60,” fortæller han.

DY N A M O

Den hurtige billeddannelse forudsætter også en hurtig databehandling, men den behøver ikke foregå i selve proben og den tilknyttede dataenhed, som den gør på de almindelige ultralydapparater. Jørgen Arendt Jensen og hans kolleger har udviklet beregningsmetoder, der kræver betydeligt færre ressourcer, og har påvist, at de mange data kan behandles på en smartphone eller tablet. Man kan endda trådløst sende dataene op i skyen, hvor flere store computere kan tage sig af dem, og så begynder det for alvor at blive interessant. Forskerne har f.eks. eksperimenteret med at sende data til Tyskland

DTU

og tilbage igen til tabletten. Der var en lille forsinkelse, men man kunne fint se billedet, samtidig med at proben blev ført hen over patientens krop. Og i randomiserede, dobbeltblindede forsøg på Rigshospitalets radiologiske afdeling kunne lægerne ikke se forskel på de nye og de gamle billeder. Netflix for skannere En traditionel ultralydkonsol er begrænset af, at der kun er to kilowatt i stikkontakterne, og at den udvikler rigtig meget varme. Med den bærbare skanner fører man effekten hen til et datacenter et andet sted, og så er den nærmest ubegrænset. Har vi først

Komponenterne til de små skannere pro duceres ved hjælp af robotter i renrum på DTU Danchip.

Syv parter, syv ekspertiser Projektet involverer i alt syv parter, som har hver deres ansvarsområde: • DTU Nanotech udvikler den siliciumbaserede transducer. • DTU Elektro udvikler integrerede kredse for elektronikken. • Center for Hurtig Ultralydsbilleddannelse på DTU udvikler billedalgoritmen. • Meggitt A/S udvikler printede prober. • BK Medical udvikler elektronikken, og partneren STI i USA står for monteringen af proben. • Alexandra Instituttet udvikler softwaren. • Rigshospitalet afprøver udstyret i klinikken.

M E DI KOTE KN O LO GI N A N O P RO DUKT I O N

uendelig effekt, så kan vi også lave mere komplicerede beregninger i f.eks. 3D, forudser Jørgen Arendt Jensen: ”I dag kan vi godt se blodets hastighed med ultralyd, men hvis vi kan regne videre på det, vil vi også kunne se trykket i karrene. Det kræver i dag, at man sætter et kateter op til hjertet gennem lysken, hvilket er ubehageligt og risikofyldt, og det kan være svært at ramme helt rigtigt.” Ud over flere diagnoser åbner det simplere, trådløse udstyr også mulighed for at få hjælp over internettet fra mere erfarne ultralydbrugere, og dermed vil praktiserende læger

hvor som helst i verden kunne bruge ultralyd i konsultationen. Jørgen Arendt Jensen går så vidt som til at forestille sig en forretningsmodel a la Netflix, hvor man køber en ultralydservice i stedet for et stort apparat. Lægen lejer proben, mens al den nødvendige software ligger i skyen, hvor den til enhver tid er fuldt opdateret. Og ligesom man får forslag om andre film i Netflix, kan man her få forslag om andre skanningsmetoder. Jørgen Arendt J en s en , p rofes s o r, DTU Elektro, ja j@ el ek t ro . d t u . d k rik Vilain Thomsen, docent, DTU Nanotech, E erik.v.thomse n @ n a n ot ec h . d t u . d k

REN U defra ligner det en rumstation badet i gult lys, hvor menneskelignende skikkelser går målrettet og koncentreret rundt mellem gennemsigtige skabe med robotarme, der jonglerer med cd-lignende skiver, og mandshøje mikroskoper forbundet til computere og skærme. Mænd eller kvinder, det er ikke let at afgøre, for alle er gemt i heldragter, store, uformelige overtrækssko, briller og hætter langt ned i panden. Vil man ind i renrummet, er der ingen vej uden om det usexede og ulideligt varme udstyr, som også omfatter engangshandsker trukket godt op over dragtens ærmer. Udstyret er pakket i tætte poser, som først må åbnes inde i omklædningsrummet eller slusen, som det kaldes. Og det skal helst tages på, uden at man rører det udenpå; ikke nogen let opgave for en førstegangsbesøgende. Her kan dagens arbejde blive ødelagt af et støvkorn. Det er derfor, vejen ind går gennem slusen og det besværlige tøjskifte, og derfor al luften pustes ind gennem effektive filtre i loftet og suges ud gennem det perforerede gulv. Den luft, vi normalt bevæger os rundt i, indeholder 1 mio. partikler pr. kubikmeter. I renrummet er det tal reduceret til 100. Helt støvfrit bliver det altså ikke, så det er strengt forbudt at løbe og hvirvle partiklerne op.

Renrummet er hyllet i gult lys af hensyn til de lysfølsomme polymerer, man arbejder med.

DY N A M O

DTU

BÆRBARE ULTRALYD SKANNERE PROJEKTET, DER LØBER FRA 2013 TIL 2018, ER STØTTET AF INNOVATIONSFON DEN MED 75 MIO. KR. UD AF ET SAMLET BUDGET PÅ 149 MIO. KR.

PRÆCISION Sko, telefon, diktafon og kuglepen må efterlades udenfor. Al kommunikation med omverdenen foregår gennem fastnettelefoner skruet op på væggene rundt omkring, og vil man notere noget undervejs, skal det ske på særligt fnugfrit papir med afstøvede penne, som allerede befinder sig i slusen. Således udstyret kan turen i DTU Danchip begynde. Jeg skal se, hvordan man producerer den vitale del af en ultralydskanner, transduceren. Det er den, der omformer det elektriske signal til lydbølger og omvendt, når lyden vender tilbage som et ekko fra kroppens indre. Transduceren skal altså kunne afgive og optage lyd og være lavet af et materiale, som kan sættes i svingninger af en elektrisk impuls. Normalt bruger man et såkaldt piezoelektrisk krystal. Det virker fint, men teknologien begrænses af, at afstanden mellem de enkelte transducerelementer ikke kan gøres meget mindre end 30 mikrometer, og at krystallerne indeholder bly. Derfor eksperimenterer man med et alternativ, som både er lavet i det ufarlige materiale silicium og kan gøres ufattelig småt. Det betyder, at de kritiske dimensioner rutinemæssigt kan holdes på omkring en mikrometer. Jeg har altså ikke en chance for faktisk at se, hvad det hele går ud på. Det, jeg kan se, er noget, der til forveksling ligner cd-skiver. Disse såkaldte wafere, som er skåret ud af siliciumstænger, bliver placeret i et af de gennemsigtige skabe. En robotarm griber en wafer og placerer den i en holder, hvor den suges fast med vakuum. Og mens skiven

drejes rundt, fordeles forskellige væsker på den. Først et metallag, der skal virke som bundkontakt. Derpå et isolerende polymerlag, hvori man med uv-lys i en såkaldt fotolitografiproces danner et mønster af isolatorer, en slags ’klodser’ med luft imellem. Den lysfølsomme polymer tåler ikke hvidt lys; det er derfor hele renrummet er hyllet i gult. Øverste lag er en ultratynd siliciumplade, hvortil der føjes en topelektrode. Når man senere sætter en vekselspænding over elektroderne, vil siliciumpladen vibrere og dermed udsende den lyd, det hele drejer sig om. Når lagene er på plads, bliver waferen båret over i fremkalderkammeret, hvor den bliver bagt ved 110 grader, derefter kølet ned til stuetemperatur og så påført en fremkaldervæske. Til sidst skylles fremkaldervæsken af med vand, og så er skiven klar til at blive kontrolleret i mikroskopet.

Ultralydskannerens vitale del, transdu ceren, fremstilles af silicium, hvorpå der lægges forskellige lag. Ud af hver sili ciumskive som denne kan der komme flere transducerelementer.

Djævlen i detaljen På hver wafer kan der være flere transducerelementer, som består af et mønster af bittesmå ’trommer’ med hver deres kontakt. De kaldes også CMUT, en forkortelse for Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducers. ”Jo mindre CMUT-cellen er, jo højere frekvens skal den endelige probe opereres ved. Processerne i renrummet giver os en meget stor frihed til at bestemme størrelse og design af CMUT-cellerne, og derfor er denne teknologi virkelig velegnet til at lave kompakte ultralydstransducere og højfrekvente prober,” fortæller ph.d.-studerende Andreas Havreland fra DTU Nanotech, der er min guide i renrummet. Det hele går altså ud på at skabe præcis den frekvens, som egner sig til et bestemt medicinsk formål. Jo højere frekvens, jo bedre opløsning får man på billedet, men jo mere lyd taber man også på vejen. Høj frekvens når kortest vej ind i kroppen og omvendt, hvilket de fleste sikkert har erfaret, når naboen holder fest, og bassen går tydeligst igennem væggen. DTU-forskerne har designet en struktur, som har vist sig at virke både i en 2D-probe, hvor transducerne kun sidder på den ene led, og i en 3D-probe, hvor de sidder, så lyden sendes ud i to retninger. Men der er stadig en del arbejde med at optimere strukturen, så lydtrykket bliver højt nok til at trænge dybt ind, også i en kraftig krop. ”Mange af de store ultralydfirmaer har forsøgt at lave disse siliciumtransducere, men givet op igen. Vi er dog godt på vej og har allerede lavet de første funktionsdygtige prober, og jeg regner bestemt med, at vi når frem til endnu bedre prober, der kan udsende højere tryk, inden for dette projekts tidshorisont,” forsikrer docent Erik Vilain Thomsen, DTU Nanotech. Dagens produktion inspiceres i mikroskopet, hvor de fine mønstre fremstår tydeligt i 10 ganges forstørrelse. Jo, mønstrene har den ønskede størrelse, og elektroderne sidder, præcis hvor de skal. Så disse transducerelementer er klar til at blive skåret ud og sat ind i en probe. Og dagens gæst i renrummet er klar til at komme tilbage til den støvede, hvide verden.

I N D E KL I M A FO R S K N I N G

I NTE R NAT IONALT SAMARBEJDE

Kat r i n e Kro gh J e p p e se n A ll O ve r P re ss

SĂĽ er det slut med propsmag i vinen Vinproducenter kan spare milliarder ved at forbedre indeklimaet i vinkĂŚldre, viser resultaterne af et internationalt forskningsprojekt.

ange kender det. Bordet er dækket op, stearinlysene er tændt, maden dufter fra køkkenets potter og pander, og gæsterne er ankommet. Men så åbner man vinen og tager den første tår. Smagen af våd hund, avispapir eller vådt pap rammer ens smagsløg. Vinen har prop! Hvert år ødelægges 13 pct. af den europæiske vinproduktion af den grimme, mugne propsmag. Det svarer til, at en omsætning på ca. en mia. euro går tabt. Og synderen? Det er som oftest det kemiske stof haloanisol. Stoffet giver selv i mængder på ét nanogram pr. liter vin den karakteristiske og ødelæggende bismag, og ved 10 nanogram pr. liter gør det vinen udrikkelig. ”Før i tiden troede man, at haloanisolerne primært stammede fra korkproppen, og løsninger på problemet har derfor også været at finde alternativer til korkproppen,” fortæller lektor og indeklimaforsker ved DTU Byg Lei Fang. Han fortsætter: ”Det er bl.a. derfor, vi i dag ser flere og flere flasker med skruelåg eller plastikpropper. Problemet er bare, at haloanisol ikke kun findes i korkpropper, men også kan være til stede i luften. Især i fugtige kældre. Og så er det pludselig ikke kun en enkelt flaske, der får prop. Det er potentielt hele vinproduktionen, der tappes i den forurenede luft eller opbevares på egefade i de angrebne vinkældre.” Derfor har et stort EU-projekt undersøgt, om man kan rense luften for disse stoffer. Her har lektor Lei Fang testet, om to forskellige typer af luftrensningsenheder var effektive til at fjerne eller reducere mængden af to af de mest kendte haloanisoler, TCA (2,4,6-trichloroanisole) og TBA (2,4,6-tribromoanisole), som giver propsmagen. Begge de to luftrensningsteknologier reducerede mængden af stofferne i luften; men især en af dem viste sig yderst effektiv. Den bruger ifølge producenten en såkaldt kold plasma-teknologi til aktivt at nedbryde

DY N A M O

molekyler til grundbestanddele som f.eks. vand og CO2. Bruger kold plasma Det er en mindre dansk virksomhed, Air Manager Technologies ApS, der har udviklet teknologien, som primært sælges til private husstande, men virksomheden har også kunder i industrien. Virksomheden deltog i forskningsprojektet, og direktør Bjarne Jensen fortæller: ”Vores patenterede teknologi ’knækker’ molekylerne i den luft, der blæses gennem enheden, ned til de oprindelige dele. Den består af en transformer og en kerne. Kernen udsender hvert millisekund millioner af elektroner, der bryder bindingerne i molekylekæderne. Derved kan man fjerne levende organismer som svampesporer og husstøvmider. Disse elimineres helt på samme måde som en molekylekæde. Man kan altså fjerne f.eks. allergene partikler. Vi ved også, at vores teknologi bruges på brandstationer, hvor der f.eks. er mange sodpartikler.”

I 2015/16 blev der ifølge EU produceret 173 mio. liter vin på europæiske vingårde. Når 13 % af vinen ødelægges af propsmag, svarer det til en mistet omsætning på 1 mia. euro. Så det kan godt betale sig at forske i, hvordan man kommer propsmagen til livs.

DTU

Teknologien udnytter en aktiv proces med kold plasma, der fungerer uden det høje tryk og de høje temperaturer, man normalt forbinder med plasma, men som stadig frigiver store mængder af elektroner, der kan bryde dobbeltbindinger i molekyler. Teknologien er relativt billig i drift. Den kan håndtere store mængder af luftgennemstrømning og har et minimalt trykfald på 25 pascal over filteret. Det betyder, at der ikke bruges ret meget energi på at få luften igennem enheden. Lei Fang testede først luftrensningsenhederne i DTU’s indeklimalaboratorier, hvor han påviste, at der var en betydelig reduktion af TCA og TBA, efter at luften havde passeret igennem begge typer renseenheder. Mængderne af stoffet, der skal til for at ødelægge vinen, er imidlertid så små, at de mængder, man kunstigt tilsatte luften i eksperimentet, ligeledes var så små, at man ikke kunne lugte, om stoffet var fjernet fra luften. Derfor besluttede man at finde ud af, hvor stofferne TCA og TBA kom fra, og fjerne kilden direkte. ”Det viste sig, at sporer fra skimmelsvampe så at sige sprøjter med TCA, før de sætter sig fast på en overflade. Så hvis man fjerner skimmelsvampesporene fra luften, fjerner man også TCA’en,” fortæller Bjarne Jensen.

IN D E KL IM AFO RS K N IN G

Testet på slovensk vingård Mange vingårde bruger store, gamle egefade til at opbevare og modne vinen, og de store trækar kræver en høj luftfugtighed for ikke at tørre ud og sprække. Derfor vandes de dagligt, hvilket desværre betyder, at netop skimmelsvampene har ideelle levebetingelser. Regulerer man temperatur og luftfugtighed, eller sprøjter man med kemikalier, kan man nemt bekæmpe svampene. Men det er ikke en mulighed for vinproducenten, da det første vil ødelægge trækarrene, og det andet påvirke smagen. ”En af partnerne i projektet var det slovenske landbrugsforskningsinstitut, som skabte kontakt til en af landets vinbønder. Så jeg pakkede bilen med testudstyr og luftrensningsenheder og tog sammen med Lei Fang ud for at lade teknologien stå sin prøve i det

I NTE RNATI O NALT SA MA RBE JD E

virkelige liv. Og testen var en succes. Vi påviste, at sporene blev fjernet med vores teknologi,” siger Bjarne Jensen. Næste skridt for Air Manager Technologies bliver at lave endnu et setup til den slovenske vingård, mens vinen fyldes på flasker, hvor man ved, at der er høj risiko for, at vinen kan forurenes fra luften. Bjarne Jensen er godt tilfreds med samarbejdet med DTU’s Lei Fang: ”Jeg er jo manden med træskoene på, håndværkeren. Og han er videnskabsmanden. Kombinationen giver en positiv konflikt, fordi vi opfatter problemstillinger helt forskelligt. Men vi har en gensidig respekt, så der kommer nogle forbandet gode dialoger ud af det. Det er simpelthen guld værd.” L ei F a n g , l ek to r, DT U B yg, f l@ b yg. d t u . d k

Europæisk vinforskning WINEPOLL-projektet havde til formål at udvikle metoder og udstyr til at påvise, forebygge og udrydde muggen smag i vin på vingårde. Målet var at finde bedre og billigere metoder til at detektere de forurenende stoffer, tilpasse analysemetoderne, designe og optimere udstyr til bl.a. overvågning, designe og optimere luftrensningsanlæg og reducere eller fjerne forurenende stoffer fra vinen. I projektet var der partnere fra Slovenien, Spanien og Danmark. Projektet blev afsluttet i oktober 2015 og var støttet af Eurostars, som er et fælles program mellem EUREKA og EU. L æ s mere o m p ro jek t et p å ko rt l in k . d k / p e3 h

40 % AF VERDENS VIN BLIVER PRODUCERET AF DE TRE STØRSTE VINLANDE, FRANKRIG, ITALIEN OG SPANIEN. KILDE: ISMEA, ITALIENSK LANDBRUGSORGANISATION

FORS KNI NGS BAS ERET RÅ DGI V NI NG

NYHE D E R

DY N A M O

HER ER FREMTIDENS SPILDEVANDSANLÆG Assens er på vej til at få verdens mest avancerede spildevandsanlæg, som skal demonstrere det ypperste, Danmark kan præstere inden for rensning af spildevand, og samtidig fremme eksporten af dansk miljøteknologi. Anlægget skal bl.a. udlede mindre lattergas og svovlbrinte

og være bedre til at omdanne organisk stof til bioenergi, ligesom renseprocessen skal forbruge langt mindre energi end normalt. DTU Miljø bidrager til projektet HEPWAT (Higher Environmental Performance in Waste Water Systems), som er støttet af Miljøministeriet,

DTU

Global fødevaresikkerhed på dagsordenen

med sin viden om innovative processer til fjernelse af kvælstof, minimering af lattergas og fjernelse af miljøfremmede stoffer via nye mikrobiologiske og kemiske metoder. L æ s mere: ko rt l in k . d k / p g 4 m

DTU og University of Bologna er i efteråret 2016 trådt ind i et partnerskab med Lunds Universitet og Hong Kong Polytechnic University, der skal arbejde for at fremme den globale fødevaresikkerhed i et samarbejde mellem forskere, industri og myndigheder. Antibiotikaresistens, autenticitet og sikre fødevareemballager er blandt de mest presserende globale udfordringer, som de samarbejdende universiteter vil tackle gennem forskning i verdensklasse og udvikling af teknologier, der kan forbedre fødevaresikkerheden. Partnerne arbejder desuden på at skabe udvekslingsmuligheder for akademikere og studerende og vil på sigt gerne udvide partnerskabet med andre interessenter. Den 31. maj til 2. juni 2017 er DTU og Lunds Universitet værter for en konference om global fødevaresikkerhed og teknologi, hvor den seneste videnskabelige viden og de nyeste teknologier vil blive præsenteret. Konferencen holdes i Danmark og Sverige under navnet GoFood. L æ s mere : l. d t u . d k / u o lo

0 ’Nul salmonella’. I 2015 var der ingen salmonellatilfælde i danske æg. Det er første gang i smitte kilderegnskabets næsten 30-årige historie, at det er sket. Læ s m e re : l.dtu.dk/2fsq

”Hvis det lykkes at omlægge 30 % af Kinas energiproduktion i 2030, vil det spare kloden for 1,1 gigatons C02 om året. Det svarer til 3 % af verdens samlede CO2-udledning i 2014:” HENRIK BINDNER, SENIORFORSKER, DTU ELEKTRO

Medico Bazar 2017 Den 8. marts 2017 holder DTU for syvende gang Medico Bazar, hvor forskere og en række aktører inden for medikobranchen mødes og udveksler viden og idéer om medikoteknologi. Mere end 80 virksomheder og forskere udstiller deres idéer og aktiviteter, præsenterer prototyper og inviterer til dialog. Og

mere end 400 besøgende får således indsigt i den nyeste forskning og udvikling og mulighed for at finde nye kontakter, samarbejdspartnere eller investeringsmuligheder. Der vil bl.a. blive holdt en matchmaking-event, som man kan tilmelde sig via hjemmesiden. DTU Medico Bazar afholdes af det nationale innovationsnet-

Mariann e Vang Ry de, Miriam Meister, Rikke Høm Jensen

SL A

værk MedTech Innovation, der ledes af DTU og er finansieret af Forsknings- og Innovationsstyrelsen. Deltagelse er gratis både for udstillere og besøgende. Find mere information og tilmelding på: med t ec h - in n ovat io n . d k / med ico - b a z a r

GODT NYT for klodens CO2-regnskab DTU Elektro har indgået et samarbejde med Kinas energistyrelse og flere kinesiske energiselskaber og forskningsinstitu tioner, der skal øge andelen af vindenergi i elnettet og udnytte, at overskydende vindenergi kan omformes til gas og varme. Kina er nu det land i verden med størst installeret vindmøllekapacitet, så der er potentiale til en stor besparelse på klodens CO2-regnskab, hvis det lykkes at udvikle et effektivt multienergisystem. Projektet har fået navnet EPIMES og løber over tre år. L æ s mere : l. d t u . d k / 5 o h v

TE MA

E N E RG I LAG R I N G

A l l Over P res s

Vi mangler stadig at udvikle teknologier til at gemme energien fra vind og sol. Forskning og udvikling af løsninger til energilagring er helt centralt, hvis vi skal være uafhængige af fossil energi. Men heldigvis har Danmark en unik styrkeposition inden for området og dermed store eksportmuligheder. På de følgende sider ser vi nærmere nogle lovende energilagringsprojekter, som er tæt på et kommercielt gennembrud, og som kan hjælpe os til at blive ...

DY N A M O

DTU

’ Vi har travlt, hvis vi skal nå d et’ 14

Fuld f art på o pgradering af b iogas 16

Mo dulanlæ g o pgrade rer b iogas 16

B rint f ra ’o mvendte’ brænd selsceller 19

Energilagring på den lange b ane 21

FOSSILUAFHÆNGIGE I 2050

TE M A EN ERG I L AG R I N G

Vi har travlt, hvis vi skal nå det Olie, gas og kul skal udfases. Vedvarende energi skal overtage. Men for at være sikker på at have energi til hver en tid, så skal vi kunne lagre den. Vi mangler stadig at udvikle teknologierne til den energilagring, der skal sikre os adgang til rigelige og b illige mængder energi. Lot te K rull T h orkil d Am d i C h riste n sen, Gottlieb Paludan Arc hitec ts

eskriv vores samfund, hvor vi ikke har fossile ressourcer og samtidig kun har adgang til nuværende teknologier til at lagre vedvarende energi. Institutdirektør på DTU Energi Søren Linderoth tøver kun ganske kort, før han svarer: ”Vi vil til tider gå helt i sort. Hvis der ikke hele tiden er energi til rådighed, vil ting gå i stå. Transportsektoren bliver lammet. Hvis vi ikke kan lagre vindmølle- og solcellestrøm som brændsel, vil der ikke være fly i luften og færger i vandet. Bortset fra enkelte elbiler vil der være helt bilfrit på vejene. Fabrikkerne går også i stå, når der ikke er elektricitet eller brændsel. Al produktion kan sommetider standse.” Institutdirektøren kigger ud ad vinduerne på sit kontor på Risø Campus. Herfra er han i spidsen for DTU’s forskning i energikonvertering og -lagring. Udenfor ligner vinterhimlen en mørkegrå, nusset sofaplaid. Ikke ét vindpust flytter på det ensfarvede skytæppe. Ingen sol. Ingen vind. ”Og selvom fru Hansen har vindmølle eller solceller, så kan hun ikke tænde for sin lampe, sin toaster eller sit fjernsyn lige nu. Og telefonen virker ikke ret længe, for så er den løbet tør for strøm. Vi er helt tilbage til stenalderen.” Danmark skal være uafhængigt af olie, gas og kul i 2050, lyder danske politikeres ambition. De fossile ressourcer

skal udfases og erstattes af vedvarende energi. Udfordringen er imidlertid, at det skal blive både nemmere og billigere at gemme vedvarende energikilder som sol og vind til de grå, vindstille dage. Energilagring bliver afgørende Det er man klar over i Energinet.dk, der er ejet af Energi-, Forsynings- og Klimaministeriet. Energinet.dk varetager Danmarks forsyning af energi. Hanne Storm Edlefsen, afdelingschef for Forskning og Udvikling i Energinet. dk, udpeger energilagring af de vedvarende energiressourcer som en vigtig brik i det fossil-uafhængige samfund: ”Alle analyser viser, at energilagring vil spille en afgørende rolle i fremtiden. Den er absolut nødvendig, hvis vi skal basere vores samfund på vedvarende energi,” siger Hanne Storm Edlefsen. Da Venstre stadig sad alene med regeringsmagten i august 2016, præsenterede partiet den såkaldte 2025-plan. Socialdemokratiet svarede med deres eget 2025-oplæg, ’Stol på Danmark’. I dette oplæg nævner Socialdemokratiet energilagring adskillige gange. Det er ikke en fejl, at energilagring optræder under visionen ’Danmark skal være rigere’. For energilagring er mere end den nødvendige teknologi, der skal realisere den grønne omstilling, siger Socialdemokratiets energi- og klimaordfører, Jens Joel: ”Der er et stort erhvervspotentiale i

36 % AF DANSKE VIDENSKA BELIGE ARTIKLER OM ENER GILAGRING ER BLANDT VERDENS 10 % MEST CITEREDE. KILDE: DTU EGENANALYSE

Vi skal skrue op for investeringerne i energiforskning, mener DTU’s Søren Linderoth.

energilagring. Det kan skabe en masse arbejdspladser og indtægter. Energilagring er noget, resten af verden vil efterspørge, og hvis Danmark satser på forskning og udvikling af de teknologiske løsninger, der skal til, så vil arbejdspladserne og indtægterne komme til os,” forklarer Jens Joel. Store markedsmuligheder En undersøgelse gennemført af Damvad Analytics for DTU i maj 2016 viser, at 68 danske virksomheder har aktiviteter inden for energilagring og -konvertering. Energikonvertering rummer de discipliner, der gør det muligt at omdanne strøm fra f.eks. vindmøller til eksempelvis brint, metan eller methanol, der så enten kan gemmes eller distribueres. Ifølge Damvad-undersøgelsen har virksomhederne samlet set en omsætning på 677 mio. kr. og beskæftiger 457 lønmodtagerårsværk. Energilagring og -konvertering kan dog blive en langt større forretning ifølge Anders Bavnhøj Hansen, chefkonsulent i Energinet.dk. Han er en af fire medvirkende i Damvad-undersøgelsen. Her påpeger han, at danske virksomheder er ledende inden for nogle af teknologierne bag energilagring og -konvertering, og hvis det internationale samfund arbejder mod at indfri COP21-målene, har Danmark nogle meget store markedsmuligheder. Konsulentfirmaet Ea Energianalyse har i 2016 regnet på det markedsmæssige potentiale for lagring og konvertering af el. Potentialet omhandler forventede årlige investeringer samt leverandørernes marked for drift og vedligehold af teknologierne. Bereg-

DY N A M O

DTU

Green Power Island Arbejdet med energilagring har mange år på bagen. Tilbage i 2009 udarbej dede DTU f.eks. i samarbejde med Gottlieb Paludan Arkitekter et forslag til, hvordan man kan lagre vindmøllestrøm ved at skabe kunstige energi-øer.

ningerne viser, at det samlede globale potentiale ligger på 615 mia. kr. i 2050, hvoraf de 99 mia. kr. udgør potentialet i EU. Ser man isoleret på Danmark, ligger potentialet på tre mia. kr. i 2050. Danmark bør udnytte sin styrkeposition Danmark er i front med forskningen inden for energilagring og -konvertering. Kigger man på forskningskvaliteten på dette område, ligger Danmark 2,7 gange højere end verdensgennemsnittet og højere end både USA og Tyskland, som er vores nærmeste konkurrenter. 36 pct. af Danmarks videnskabelige artikler på området er blandt de 10 pct. mest citerede artikler i verden. Sammenholdt med at danske virksomheder vurderes til at være ledende på feltet, har Danmark derfor

en unik styrkeposition. Institutdirektør Søren Linderoth mener, at Danmark bør udnytte denne styrkeposition: ”Teknologierne skal udvikles under alle omstændigheder. Olie, gas og kul er begrænsede ressourcer, så det er kun et spørgsmål om tid, før vi får brug for energilagring og -konvertering i stor skala. Hvis ikke Danmark udvikler løsningerne, så gør andre lande det – og så må vi købe det af dem. Hvorfor ikke lave en forretning ud af det, samtidig med at vi løser vores problem?” Institutdirektøren ryster på hovedet over regeringens gentagne nedskæringer på energiforskningen. De falder heller ikke i god jord hos Socialdemokratiet. Jens Joel mener, at Danmark i stedet skal satse ambitiøst på energiforskningen med langsigtede investeringer: ”Det er håbløst, at regeringen har halveret investeringer til energiforskningen. Vi er helt uenige i de kraftige nedskæringer i bl.a. EUDP-midlerne (Det Energiteknologiske Udviklings- og Demonstrationsprogram, red.). Vi skal derimod øge støtten til forskningen. I forhold til en grøn omstilling er energilagring vores akilleshæl, og vi er slet ikke i mål,” siger Jens Joel.

Visionen i Green Power Islandprojektet, som bille det herover stammer fra, er, at når der er overskud af el, pum pes havvand ud af et anlagt bassin. Når der er behov for el, ledes havvandet tilbage gennem turbiner, der gendanner 75 pct. af den el, der gik til for at tømme bassinet.

2050 er lige om hjørnet Institutdirektør Søren Linderoth uddyber, at et fossiluafhængigt samfund kræver meget større mængder vedvarende energi, end vi har i dag: ”Det er fint, at Danmark er selvforsynende med strøm, når det blæser, og at vi kan importere strøm på de vindstille dage. Men strømforbruget i dag udgør 15-20 pct. af vores samlede energiforbrug, hvoraf vindenergi bidrager med halvdelen. Mængden af vindenergi skal meget kraftigt i vejret, for at vi kan blive uafhængige af fossile brændsler. Det vil kræve, at vindenergien kan lagres og også omdannes til brændsler og kemikalier, som i dag er baseret på fossile ressourcer.” 2050 kan synes som en fjern fremtid. Men for en forsker er det lige om hjørnet: ”Vi har travlt, hvis vi skal nå det. Vores forskere har en masse spændende idéer til løsninger. Men hvilke er de bedste? Det finder vi kun ud af, hvis vi får dem udviklet, testet og analyseret. Det er muligt, at vi kan nå det inden 2050. Men det bliver svært, medmindre der bliver skruet op for investeringer i energiforskningen,” siger Søren Linderoth. ø ren L in d erot h , i n st i t u td i re k tø r, p rofe sso r, S DTU E n erg i, s q li @ d t u . d k

TE M A

E N E RG I LAG R I N G

DY N A M O

DTU

FULD FART PÅ

OPGRADERING AF BIOGAS Biogas er ikke umiddelbart lige så værdifuld som naturgas. Men det kan den blive.

Mo rte n An d e rse n

nden for de seneste år er der bygget en lang række anlæg, som omsætter gylle, madaffald og andre organiske stoffer til biogas. Men desværre er biogassen ikke i samme høje kvalitet som naturgas. Derfor kan man hverken sende biogassen direkte ud til forbrugerne eller lagre den sammen med naturgas i de store underjordiske gaslagre. Den situation vil to danske koncepter, der begge har forskere fra DTU i centrale roller, ændre. På hver deres måde vil de opgradere biogassen, så den bliver mindst lige så god som naturgas. Det kemiske navn for naturgas er metan (CH4). Biogas består af 60-65 pct. metan og 35-40 pct. CO2. Med andre ord skal man ’bare’ fjerne CO2 for at kunne sende gassen ind i nettet. De nuværende teknikker til at fjerne CO2 er imidlertid dyre og energikrævende. Men i sammenhæng med biogas er der en smartere vej frem. I

Opgradering af biogas er lagring af energi Strøm fra vedvarende energikilder bruges til at spalte vand til brint og ilt. Brinten bruges til at opgradere biogas til metan. På den måde er metaniseringsprocessen en energilagringsproces.

stedet for at fange CO2 kan man tilføre brint (H2) til biogassen. Når biogassens CO2 reagerer med brint, får man dels metan, dels vand. Vandet kan man relativt let kondensere fra. Tilbage står man med ren metan. På denne måde får man vel at mærke mere metan – helt op til 54 pct. mere – ud af den samme mængde biomasse. Den nødvendige brint, som skal tilsættes, kan produceres på flere måder. I et fremtidigt, bæredygtigt energisystem kan man producere brinten ved elektrolyse, hvor man henter den nødvendige energi enten fra vindkraft, vandkraft eller solceller. I den sammenhæng er det praktisk, at man ikke behøver en konstant produktion af brint. Det er muligt at nøjes med at producere i perioder, hvor der er rigeligt med billig, bæredygtig strøm. Man kan faktisk betragte opgradering af biogas ved hjælp af brinttilskud som en måde at lagre overskydende vindkraft som kemisk energi i form af metan.

Strøm fra f.eks. vindmøller eller solceller

Et nyt koncept gør investeringer i den fornødne teknologi til opgradering overkommelig for biogas-sektoren. M o rt en A n d ers en M a rt in D a m K rist e n se n

t konsortium med tre virksomheder og DTU Mekanik har både udviklet teknologi, der kan opgradere biogas til naturgaskvalitet, og et nyt forretningskoncept. ”I modsætning til traditionelle energianlæg satser vi på anlæg, der er opbygget som moduler, der passer i standardcontainere. På den måde kan en biogasproducent nøjes med en begrænset investering for at komme i gang,” forklarer Karsten Bejder. Han er seniorforsker og tilknyttet virksomheden Elplatek på det såkaldte MeGa-StoRE-projekt (se faktaboks s.18).

Elektrolyse

(vand)

(hydrogen)

(+)

(–)

(ilt)

KONCEPT 1

MODULANLÆG OPGRADERER BIOGAS Han har udviklet konceptet for opgradering af biogas sammen med professor Per Møller, DTU Mekanik. Desuden medvirker to ph.d.-studerende fra DTU, Sebastian Villadsen og Christian Warm.

”Vores udgangspunkt har været at skabe anlæg, som ikke kun virker rent teknisk, men også fungerer hele vejen rundt med hensyn til logistik og ikke mindst økonomi. Modulopbygningen

Ph.d.-studerende Christian Warm ved katalysatoren, der sørger for, at CO2 og brint om dannes til metan.

sikrer ejeren mod at binde kapital i kapacitet, som ikke bliver udnyttet. Man vil hurtigt kunne flytte moduler andre steder hen, hvor der er større behov for det, så man hele tiden har

BIOGAS

40 % (kuldioxid)

54 % (metan)

60 % (vand) (metan)

Konderes fra

MERE METAN END DER VAR I BIOGASSEN

Kan lagres i naturgasnettet

TE M A

EN ERG I L AG R I N G

DY N A M O

Konsortiet MeGa-StoRE

det størst mulige dækningsbidrag,” forklarer Karsten Bejder. Nu skal der opskaleres Konsortiet bag projektet har udviklet et modulopbygget anlæg, hvor biogassen først gennemgår en rensningsproces, som fjerner urenheder. Derefter ledes gassen til det egentlige anlæg, hvor der tilsættes brint. En særlig katalysator katalyserer reaktionen, der omdanner CO2 og brint til metan. Konceptet er blevet demonstreret hos Lemvig Biogas, hvor man opnåede en kapacitet på 24 kubikmeter opgraderet biogas i døgnet. I øjeblikket er konsortiet ved at bygge endnu et anlæg hos Elplatek i Horsens. Dette anlæg skal derefter sættes i drift hos biogasproducenten NGF Nature Energy på Fyn. ”Hvor anlægget i Lemvig har givet os proof of concept, skal vi nu vise, at vi kan opskalere tingene. Det nye anlæg skal behandle ca. ti gange så meget biogas,” siger Karsten Bejder. Ud over at vise teknologien i større skala bliver den nye container model for et nyt forretningskoncept, hvor anlægget består af moduler, så det er fleksibelt og skalerbart. ”Biogasproducenterne har generelt god plads og kan umiddelbart finde plads til en containerbaseret løsning på

deres grund. Samtidig kan de fordele deres investering over tid. De kan øge størrelsen af anlægget, i takt med at deres indtjening stiger,” siger Karten Bejder. Sikrer indtjening for leverandører En måde at holde omkostningerne ved anlæggene nede er at benytte standardkomponenter. ”Vi satser på, at 90-95 pct. af komponenterne bliver fabriksfremstillede. Ud over at den store andel af standardkomponenter holder prisen nede, er den med til at sikre, at underleverandørerne får en vis volumen, så de bliver endnu mere interesserede i at medvirke,” tilføjer Karsten Bejder. Anlægget etableres i standardcontainere, der oprindeligt er udviklet til datacentre – dvs. de er isoleret og har forhøjet gulv – af den tyske virksomhed Rittal. ”Inden for datacentre er man vant til at bygge modulsystemer. Afhængigt af hvordan behovene udvikler sig, kan man hurtigt tilføje eller fjerne et antal moduler. Det er den samme tankegang, vi ønsker at indføre for opgradering af biogas,” siger Karsten Bejder. Konceptet er ikke kun fleksibelt i forhold til den fysiske opbygning, men også i forhold til organisation, tilføjer han: ”En biogasproducent kan naturligvis vælge at eje anlægget selv, men der er bestemt andre løsninger. F.eks. kan man have en eller flere operatører, som ejer en flåde af anlæg. På den måde vil man kunne flytte sine anlæg derhen, hvor det giver mest fornuft på det aktuelle tidspunkt. Det vil yderligere forbedre mulighederne for at få forretning i opgraderingen.” er Møller, profes s o r, DTU M eka n ik , P pm@mek.dtu. d k

MeGa-StoRE (Methane Gas Storage for Renewable Energy) er et projekt, hvor tre virksomheder, Elplatek, NGF Nature Energy og Green Hydrogen, arbejder sammen med DTU Mekanik. Elplatek fremstiller elektrokatalytiske materialer, bl.a. dem, der benyttes i projektets elektrolyseanlæg, og medvirker desuden i fremstillingen af katalytiske materialer til gasrensningsprocesserne. Elplatek har gennem de senere år også fremstillet overfladeløsninger i forbindelse med brændselsceller. Projektleder og initiativtager til MeGa-StoRE er professor Per Møller, DTU Mekanik. Projektet er finansieret af ForskEL-programmet under Energinet.dk.

Fra biogas til metan Opgradering af biogas til ren metan foregår i to trin. Første trin er at rense biogassen for en lang række forureninger, som kunne skabe problemer senere i processen. Biogas indeholder langt flere forureninger end naturgas. Derfor har det været nødvendigt at udvikle en anden rensningsmetode, hvor de skadelige forbindelser (bl.a. sulfider, mercaptaner og siloxaner) omdannes til uskadelige forbindelser, der løbende fjernes og bringes tilbage til den afgassede gylle som nyttige næringsstoffer. Processen har krævet udvikling af nye katalytiske materialer. Efter rensningen ledes biogassen videre til trin to, hvor en ny katalysator fremmer reaktionen mellem biogassens indhold af CO2 og brint, som tilføres fra et elektrolyseanlæg. Herved dannes mere metan – ud over den, der var i biogassen i forvejen. I projektet er det lykkedes at gennemføre denne del af processen for metanisering med CO2 som udgangsmateriale i et enkelt trin, hvilket er et gennembrud inden for opgradering af biogas.

KONCEPT 2

DTU

Haldor Topsøes anlæg producerer brint ved elektrolyse med udgangs punkt i patenteret teknologi udviklet i samarbejde med DTU. Processen passer godt sammen med opgradering af biogas. M o rt en A n d e r se n DTU E n erg i, Ulr i k M . Er i k se n

BRINT FRA ’OMVENDTE’

BRÆNDSELSCELLER

pgradering af biogas til naturgas – metan – kræver brint. Til gengæld giver denne såkaldte metanisering varme som biprodukt. Og netop varme har man brug for, når man producerer brint ved hjælp af elektrolyse. Derfor passer metanisering

og elektrolytisk produktion af brint rigtig godt sammen. ”Metaniseringsprocessen, hvor biogas opgraderes til metan, afgiver meget varme. Så når man har metanisering og elektrolyse kørende ved siden af hinanden, kan man benytte varmen fra metaniseringsanlægget til at gene-

rere den damp, der skal bruges i elektrolyseanlægget. Tingene passer smukt sammen,” forklarer Søren Primdahl, general manager i afdelingen for New Business R&D hos Haldor Topsøe. Haldor Topsøe har nu verificeret teknologien på et demonstrationsanlæg i tilknytning til et biogasanlæg i Foulum

TE M A

EN ERG I L AG R I N G

Elektrolyseceller samles i stakke, før de bliver testet i DTU Energis testfacilitet på Risø Campus.

i Midtjylland. Anlægget opgraderer 10 kubikmeter biogas i timen, så gassen får mindst samme kvalitet som naturgas. Ligner brændselsceller Elektrolysecellerne af den type, som bruges i Foulum, fremstilles hos Haldor Topsøe i Lyngby. Her tager Søren Primdahl imod på adressen Nymøllevej 66, hvor det nu afviklede datterselskab Topsoe Fuel Cell A/S, som fremstillede brændselsceller, holdt til. Sammenfaldet er ikke tilfældigt. Umiddelbart ligner de kvadratiske, keramiske celler, som benyttes til elektrolyse, fuldstændigt dem, der indgår i faste brændselsceller. Forskellene skal man have mikroskop for at se. ”Elektrolysecellerne og brændselscellerne er meget nær ens. Hvor man hældte metan på brændselscellerne for

68 DANSKE VIRKSOM HEDER HAR AKTI VITETER INDEN FOR ENERGI LAGRING. KILDE: DAMVAD ANALYTICS 2016

at producere strøm, går processen nu den modsatte vej. Nu spalter vi vand ved hjælp af strøm og kombinerer det med en metanator, så vi får metan som slutprodukt,” siger Søren Primdahl. Ligheden mellem elektrolyse- og brændselscellerne understreges af, at begge har bogstaverne SOC – for solid, oxide og cells – i deres navn. Hvor brændselscellerne desuden havde et F – for fuel – har elektrolyse-cellerne i stedet et E for electrolysis. Altså SOECceller. Kunsten at stakke celler Både for SOFC og SOEC er selve cellerne baseret på patenteret teknologi udviklet af DTU Energi. Haldor Topsøe har licens til at udnytte patenterne og har desuden bygget en serie patenter ovenpå.

”Selve cellerne er i virkeligheden kun én teknologi blandt flere. Det er nødvendigt at sætte cellerne i stakke for at opnå tilstrækkelig effektivitet. Denne stakning har vi specialiseret os i, og vi har også udviklet en række andre løsninger inden for den måde, stakkene sammenkobles, samt for det samlede SOC-system,” understreger Søren Primdahl og fortsætter: ”Den største forskel er, at man har en anden energibalance med SOEC. Ved brændselscellerne får man højkvalitetsvarme som en behagelig sidegevinst, når man producerer strøm ud fra metan. Ved elektrolyse, hvor processen skal gå den modsatte vej, kan vi i stedet udnytte spildvarme, dels den, der produceres i SOEC-stakkene, men også ved at bruge damp til elektrolysen i stedet for flydende vand.”

E NERGI LAGR ING

Inspirerer til kulilteanlæg Ved siden af arbejdet med metanisering har Haldor Topsøe opnået et gennembrud inden for en beslægtet anvendelse af elektrolyse. SOEC kan også bruges til at producere CO (carbonmonoxid – også kaldet kulilte) ud fra CO2 og strøm. ”Carbonmonoxid benyttes i en række industrielle processer, bl.a. i forbindelse med produktion af medicin, elektronik og finkemikalier. Man kan få stoffet leveret med specielle lastbiler, men det er dyrt, og transporterne kræver tilladelser. Det er klart smartere at producere CO på stedet, hvor man skal bruge den, og anvende den med det samme,” siger Søren Primdahl. Anlægget, som har fået navnet eCOs (’e’ for elektrolyse og ’CO’ for carbonmonoxid), er opbygget som moduler. Modulerne kan kombineres til f.eks. et anlæg, som kan producere 96 kubikmeter CO i timen. ”Vi vurderer, at teknologien er rentabel for virksomheder, der har behov for fra ca. 25 op til et par hundrede kubikmeter CO i timen. Har man større behov, er det smartere med en anden type anlæg. Dem leverer Topsøe i øvrigt også, så på den måde passer elektrolyseanlægget fint ind i vores palet af produkter,” fortæller Søren Primdahl. Respekt for ’dødens dal’ Søren Primdahl er forsigtig med at udråbe elektrolyse som et meget stort forretningsområde for Haldor Topsøe: ”Læren fra vores brændselscelledatterselskab er, at der altid er en ’dødens dal’, som man skal overvinde for at forvandle en lovende innovativ teknologi til kommerciel fuldskala. Her er man ikke kun afhængig af egen udviklingsindsats, men også af, hvordan markedsvilkårene udvikler sig. Selvom vi nu har solgt to kommercielle eCOsanlæg, vil vi i første omgang nøjes med at glæde os over, at elektrolysen er

E LE KTROLYS E

DY N A M O

en måde at bruge vores knowhow fra SOFC-udviklingen til at give et relevant bud på, hvordan vi kan løse nogle af de energi- og miljømæssige udfordringer, verden står overfor.” Betragtningen om markedsvilkår gælder i høj grad også for opgraderingen af biogas til metan: ”Vi har demonstreret, at det teknisk kan lade sig gøre. I de tests, som vi har udført i samarbejde med Aarhus Universitet, har vi vist, at både produktionen af brint ved elektrolyse, afsvovling af biogassen og den efterfølgende proces, hvor brinten reagerer med CO2 i biogassen og danner metan, fungerer fuldt tilfredsstillende. Men i dag mangler der bl.a. en politisk afklaring af, hvordan samspillet mellem el og gas skal etableres. I det hele taget er vi afhængige af, hvad der sker energipolitisk. Vil man fortsat satse på biogas? Og hvordan vil billedet tegne sig med hensyn til tilskudsmuligheder? Endelig er det et åbent spørgsmål, hvordan priserne på olie og dermed andre energiformer vil udvikle sig. Teknologien er ikke kommercielt moden, som markedssituationen er i dag. Imidlertid er jeg overbevist om, at der vil komme et tidspunkt, hvor vi får brug for at lagre overskydende vedvarende energi eller gøre den transportabel i form af kemikalier. I længden er det uholdbart at sende strøm ud af landet til meget lav pris. Til den tid er konvertering til bl.a. metan en oplagt mulighed,” slutter Søren Primdahl. et er Va n g H en d rik s en , p rofes s o r, P DT U E n erg i, p vh e@ d t u . d k

Brint med elektrolyseceller Projektet er støttet af EUDP-programmet under Energistyrelsen. Biogasanlægget i Foulum hører under Aarhus Universitet. Projektpartnere er Haldor Topsøe A/S, DTU Energi, HMN Naturgas, NGF Nature Energy, EnergiMidt, DGC, Ea Energianalyse og PlanEnergi.

DTU

ENERGILAGRING PÅ DEN LANGE BANE

bare halvanden times solskin på Jorden er der energi nok til at dække verdens samlede energiforbrug i et år. Men udfordringen er at få ’høstet’ denne energi. I fotokatalytisk vandspaltning kan man bruge solenergi og katalysatorer til at spalte vand til ilt og brint. Brinten kan herefter gemmes og enten bruges til at lave elektricitet, når solen ikke skinner, eller som brændstof. Udfordringen er, at en god katalysator skal opfylde tre krav: Den skal være billig, effektiv og holdbar. I de fotokatalytiske systemer, der allerede er udviklet, kan man kun opfylde to af de tre krav – nogle er holdbare, men dyre; andre er billige, men ineffektive. Dertil kommer, at systemet skal absorbere solens lys med høj effektivitet, for at der er energi nok til vandspaltningen. I ’VILLUM Center for the Science of Sustainable Fuels and Chemicals’ arbejder professor Ib Chorkendorff, DTU Fysik, sammen med en række internationalt førende forskere på at løse denne udfordring ved at forbedre nanopartiklerne i katalysatorerne, så de bliver optimale for den reaktion, man ønsker at katalysere. Det kunne f.eks. være at omdanne sollys direkte til brint. Forskerne håber i løbet af de kommende fem-otte år at nå et gennembrud på området og dermed bidrage til at sikre både fremtidens energilagring og produktion af de kemikalier, der i dag udelukkende fremstilles af fossile ressourcer. æs mere om ce nt ret s a r b e j d e p å L v - sustai n. d tu . d k

N YT O M UDDA NN E LSE

NY H EDER

DY N A M O

DTU

RANKI NG

Uddanner jobegnede kandidater DTU’s dimittender vurderes i høj grad som attraktive at rekruttere, hvis man spørger direktører og rekrutteringsansvarlige fra internationale virksomheder i 20 større lande. Det viser resultatet fra ranglisten Global University Employability Ranking, der er offentliggjort af Times Higher Education. Ved den seneste ranking

tog DTU et ordentligt spring opad på listen til nr. 76 i verden. Kigger man kun på europæiske universiteter, ligger DTU på en 33.-plads – og blandt nordiske universiteter kommer DTU helt op på en fjerdeplads. e den fulde rangliste S med 150 universiteter her: kortlink.dk/pnyu

U D DAN N E LS E S SAM AR BE JD E

Første internationale miljøkandidat D IPLOMINGENIØRER FÅR

INNOVATION PÅ SKEMAET Alle diplomingeniører skal have kompetencer inden for innovation og tværfaglighed. Det er baggrunden for, at det 13 uger lange kursus Innovation Pilot nu er obligatorisk på alle studieretninger på DTU’s diplomingeniøruddannelse. På kurset løser de studerende på tværs af studieretninger ’rigtige’ innovationsopgaver for en række deltagende virksomheder. På det første hold fik virksomheden Sprout f.eks. udviklet idéen til en miljøvenlig whiteboard marker med et indbygget frø, som kan plantes, når tussen er slidt op. En løsning, der i fremtiden måske vil supplere Sprouts mest kendte produkt, blyanten, der kan plantes og blive til en krydderurt. Virksomheder, der har lyst til at deltage med innovations-udfordringer og -opgaver til de studerende, kan kontakte DTU på innodiplom@dtu.dk.

Schweiziske Adrien Liernur har netop gennemført en toårig intensiv international kandidatuddannelse, hvor det ene år er foregået på DTU og det andet på EPFL, École Polytechnique Fédérale de Lausanne i Schweiz. Så nu er han den første kandidat med en dobbeltgrad i environmental engineering fra de to universiteter, som begge er internationalt førende inden for vandressourcer, urban hydrologi og miljømanagement. S e a l l e DTU ’ s int ern at io n a l e s a ma rb ejd s u d d a n n el s er h er: l . d t u . d k / ov u u

”At gennemføre sin kandidatuddannelse på to forskellige universiteter giver nogle helt unikke kompetencer og muligheder.” ADRIEN LIERNUR

L æ s m e re : l.d tu.d k/p7f0

Nyt center med fokus på teknologi og læring Et nyt center, learnT DTU, er netop blevet etableret og skal sætte fokus på læring og på den teknologi, der kan understøtte bedre læring. Centret vil samle forskere og studerende samt andre universiteter og virksomheder, der udvikler læringsredskaber til undervisningssektoren. Centret er knyttet til DTU Compute og vil udnytte instituttets kompetencer fra det datalogiske område, som statistik, dataanalyse, kunstig intelligens, machine learning og software engineering. L æ s mere: l ea rnt . d t u . d k

Lot t e K ru l l , A n n e K irst en F red erik s en , A n d rea s J o h a n s en , K a rin R a u c h

P r i vat , M i k ke l Ad sb ø l

E NERGI LABOR ATOR I UM

E LSYSTE M

DY N A M O

KÆMPEBATTERI

oplader Nordhavn

projektet EnergyLab Nordhavn fungerer hele bydelen som et levende laboratorium, hvor man kan undersøge, hvordan man kan gennemføre en omstilling af hele energisystemet. En omstilling, der er nødvendig, når en stigende andel af vores energi kommer fra vedvarende energikilder, vind og sol, hvor energiproduktionen er svingende. Her er udfordringen bl.a. at skabe balance mellem energiforbrug og energiproduktion. For at imødekomme denne udfordring er der nu etableret et kæmpebatteri, som for første gang i Danmark bliver integreret i det eksisterende elnet. Batteriet kan oplades på tidspunkter, hvor strømmen er billig, dvs. primært om natten og kan så sende strøm tilbage til nettet igen, når der er spidsbelastninger. Fuldt opladet er batteriets kapacitet, hvad der svarer til, at det kan forsyne ca. 60 husstande med strøm i et døgn. Batteriet, der fylder det samme som fem store køleskabe, er etableret i P-hus Lüders, som er et fælles parkeringshus for bydelens beboere. Her er også ladestandere til elbiler, som også vil komme til at indgå i EnergyLab Nordhavns demonstrationsprojekt. DTU er deltager i EnergyLab Nordhavn. På DTU Elektro’s Center for El og Energi forsker man bl.a. i, hvordan elnettet kan gøres mere robust, så det kan rumme, at produktionen af strøm svinger og ikke nødvendigvis følger forbruget og i, hvordan batteriløs-

Nordhavns nye P-hus Lüders har trænings faciliteter på taget. I stueetagen gemmer huset på et kæmpe batteri, der skal være med til at stabliisere elsystemet.

ninger kan integreres i elnettet. Her forventer man, at batteriet f.eks. vil kunne bruges til at afprøve forhold i Fakta om praksis, f.eks. ved at forskerne kan valiEnergyLab Nordhavn dere deres simuleringer og beregninger vedr. elsystemets funktion. ”I det gamle elsystem bruger vi den Projektet løber fra 2015 til 2019. strøm, vi vil, og kraftværkerne indretter Budgettet er 143 deres produktion efter forbruget,” siger mio. kr., heraf er lektor Chresten Træholt, DTU Elektro. 84 mio. bevilget af ”I det nye elsystem skal forbruget derEUDP (Energiteknoimod følge produktionen. Og batteriet logisk Udviklingskommer til at spille en vigtig rolle som og Demonstrationslager, så vi også har strøm, når det er program). vindstille i flere dage.” Chresten Træholt forventer også, at Deltagere er: DTU, Københavns Kombatteriet får etableret en hurtiglader, mune, By & Havn, så en elbil, der, når den oplades via Danfoss, HOFOR, det almindelige elnet, kræver et par Radius, ABB, Balslev, timer eller en nat, vil kunne oplades på CleanCharge, Metro omkring et kvarter. Therm, Glen Dimplex og PowerLabDK

C h rest en Træ h o l t , l ek to r, DTU E l ek t ro

DTU

Nu er endnu et skridt taget i udviklingen af Nordhavn som Københavns bæredygtige bydel. Et kæmpebatteri, der skal være med til at balancere bydelens elsystem, er netop etableret i P-Hus Lüders – bydelens spektakulære parkeringshus med legeplads og motionsområde på taget. Lo u is e Simo n se n R a s mu s H jo r t sh ø j , Co a st

Fakta om batteriet LEVERET AF ABB DRIVES AF Radius, DONG Energys elnetselskab EFFEKTKAPACITET = 630 kW ENERGIKAPACITET = 460 kWh TEKNOLOGI = litium-ion INDVIET 1. marts 2017.

K IG IN D E N FO R PÅ DT U

Forskning i lys kræver mørke På DTU Fotonik forsker man i lysets anvendelsesmuligheder og herunder i forskellige former for laserteknologi. Det kræver mørke. Derfor befinder en del af laboratorierne i instituttets nye bygninger sig da også under jordens overflade. Her er vi i laboratoriet, hvor forskningsgruppen ’Ultrahurtig infrarød og terahertz videnskab’ holder til. Gruppen arbejder med generering af ultrahurtige lysimpulser i det infrarøde område og i tera hertz-området. Disse impulser kan bruges til ultrahurtig spektroskopi. Opstillingen her viser en 200 gigawatt usynlig infrarød laser, som rammer et meget varmt fokuspunkt. Herved bliver luftmolekyler ioniseret til en plasma, som skaber de lyserøde og orange farver i baggrunden. Fokuspunktet er den lille hvide, stjerneagtige plet midt i billedet.

UN DER J O RD I S KE LAS E RLA BO RATO RI E R

DYN AMO

J OAC HIM RO DE

DTU

BYG G E Ø KO N O M I

G E N A NVENDELSE

GENBRUG AF BETONSØJLER VIL INDBRINGE 1.500 KR. PR. TON. I DAG BLIVER BETONSØJLER TYPISK KNUST OG BENYTTET TIL VEJFYLD, HVILKET INDBRINGER 30 KR. PR. TON. DET GIVER ET TAB PÅ 98 % AF VÆRDIEN. KILDE: JOHN SOMMER, MT HØJGAARD

BYGGERI BLIVER MATERIALE BANK

DY N A M O

De kommende 40 år vil vi bygge lige så meget, som der har været bygget indtil nu i hele menneskehedens historie. Det kræver, at vi tænker radikalt anderledes. Cirkulær økonomi er nøgleordet – også i byggebranchen.

Karoline L a wæt z Leonora M a l a b i L a rs en , Peik ko , Ad a m M ø l l er

n bæredygtig fremtid stiller særlige krav til byggebranchen. Fremtidens byggeri skal nemlig kunne skilles ad, så komponenter og materialer kan bruges igen og igen. Samtidig skal løsningerne udlede så lidt CO2 som muligt. Det inspirerede DTU-studerende Leonora Malabi Larsen til et forholdsvis usædvanligt kandidatspeciale, hvor hun og medstuderende Sara Diraoui i samarbejde med entreprenørvirksomheden MT Højgaard og arkitektfirmaet 3XN analyserede miljøfordele og tekniske muligheder ved at genbruge byggematerialer.

DTU

Projektet viste, at det er praktisk muligt at designe bygninger, så byggematerialerne kan skilles ad og bruges i fremtidige byggerier med deres nuværende egenskaber. Og at genbrugsløsninger kan give store besparelser på både ressourcer og CO2-udledning. ”Argumenterne for at tænke genanvendelse ind i byggeindustrien hober sig efterhånden op, så branchen står over for en historisk udfordring,” vurderer John Sommer, der er salgs direktør hos MT Højgaard. En ny tankegang Hos MT Højgaard, hvor specialearbejdet fandt sted, arbejder man intensivt med analyser og prognoser for fremtidens byggeri. ”Efterspørgslen på løsninger, der effektiviserer vores forbrug af ressourcer, kommer til at stige betydeligt i årene fremover. Det er det, alle taler om i dag, og som en af de store aktører i byggebranchen er vi nødt til at være på forkant med udviklingen, så vi også er relevante i fremtiden,” fortæller John Sommer. Eksempelvis har flere af branchens aktører indført begrebet cirkulær økonomi, og her er målet, at alle væsentlige dele i et byggeri skal kunne gensælges efter endt brug. Det gælder f.eks. betonsøjler, -bjælker og -vægge.

Disse betonsøjler, som er produceret af finske Peikko, kan skilles ad og bruges igen. Så de er klima mæssigt og økono misk bæredygtige.

BYGGE Ø KO N O M I

G EN A NVEN DELS E

menter, der vil blive til rådighed efter en nedrivning, og aftagerne kan rekvirere dem direkte på sitet. Eller der kan oprettes fysiske lagre i f.eks. Roskilde og Horsens. Herfra vil man kunne nå 60 pct. af de danske byggepladser inden for en time.

”Det er en helt ny type økonomi, som er markant anderledes end den traditionelle tankegang, hvor udgifterne til et byggeri er en engangsinvestering. Når bygningen skal rives ned eller bygges om, har materialerne ikke længere værdi, men der kommer i stedet omkostninger til bortskaffelse,” forklarer John Sommer. Men sådanne forandringer tager tid, mener John Sommer: ”Jeg forventer, at det varer mellem 5 og 15 år, før cirkulær økonomi for alvor har vundet indpas i byggeindustrien. Det var den tid, det tog for bæredygtigt byggeri at gøre det samme,” siger han. Tre væsentlige faktorer skal på plads, før cirkulær økonomi er en succes. For det første skal alle byggeelementer designes, så de kan skilles ad. Det involverer både arkitekter, ingeniører, entreprenører og producenter. For det andet skal tilstrækkeligt mange instanser tænke cirkulært – ligesom det gælder for elbiler, hvor der på et tidspunkt vil være tilstrækkeligt mange, der har en elbil, og der derfor også vil være kapacitet til et tilstrækkeligt antal ladestationer.

For det tredje skal der være en vel organiseret infrastruktur til salg og transport af de genanvendelige bygningsdele. Og den kan være digital. F.eks. kan man på en særlig portal uploade informationer om de eleFremtidens bygge materialer er desig net til at blive skilt ad og samlet igen og igen.

Arkitekten vil have kvalitet Arkitektfirmaet 3XN har udvidet begrebet cirkulær økonomi med princippet om ’cradle-to-cradle’ i konceptet ’cirkulær bæredygtighed’. Her skal alle ressourcer recirkulere, så man helt undgår affald. ”Når man taler om bæredygtighed, bliver det tit ved snakken. Man er nødt til også at tænke i rentable løsninger, så man får en businesscase med i købet. På den måde får man en dobbelt gevinst, og det tror vi, er grundlaget for de skalerbare løsninger, som der er behov for. Først og fremmest skal materialerne være af en ordentlig kvalitet, så de kan holde til at blive samlet og skilt ad,” siger Kasper Guldager Jensen. Han er partner og leder af 3XN’s innovationsenhed. Byggeri med kvalitetsprodukter lyder som udgangspunkt dyrt, men vi skal lære at tænke byggeøkonomi på en helt ny måde, mener Kasper Guldager Jensen: ”Vi skal til at gentænke byggeriet. Det, der bestemmer udfaldet, er byggeriets livsomkostninger. Og det lægger op til nye forretningsmodeller, hvor en bygning bliver en materialebank og ikke som i dag en engangsudgift, hvor man ikke har mulighed for at gensælge noget af det,” forklarer han. En kæde med mange led I fremtidens cirkulært bæredygtige byggeri bliver arkitektens rolle at forstå og inddrage de mange forskellige faggrupper i starten af processen. ”Vi skal kende entreprenørens og nedriverens arbejde lige godt og forstå, hvordan de får fat i de værdifulde ressourcer. Og vi skal samarbejde med producenterne, så de fremstiller produkter, der kan gå retur. Så der er mange led, der skal kædes sammen, men det vigtigste er at få bygherren og brugeren med fra starten. De skal opleve, at de får kvalitet ud af det, og

DTU

det skal være sanseligt og vedkommende at arbejde med rene kvalitetsmaterialer,” forklarer Kasper Guldager Jensen. Han mener, at vi kan finde mange af svarene i fortidens byggetraditioner: ”3XN’s eget kontor er f.eks. inspirerende. Det er en gammel, moderniseret bygning med synlige tømmerkonstruktioner og tapsamlinger, som er meget smukke. Netop samlingerne er vigtige i byggeri, der skal kunne skilles ad igen. Lidt ligesom med legoklodser, men byggematerialerne skal kunne mere end det. Der skal også være plads til mangfoldighed og udtryksfrihed,” understreger Kasper Guldager Jensen. Kræver kritisk mange aktører Undervejs i specialeprojektet stak Leonora Malabi Larsen en føler ud til branchen, bl.a. til en producent af betonelementer for at høre, om virksomheden ville være med til at lave standardelementer, der kunne skilles ad og genanvendes. Her var svaret et klart nej, såfremt virksomheden var blandt de første på markedet. ”Hvis det skal blive en succes, har vi behov for, at en kritisk stor mængde

DYNAM O

Synlige konstruktioner og samlinger kan være inspirerende. Her er det 3XN’s eget kontor i en gammel, moderni seret bygning.

aktører adopterer den nye tilgang, så vi får et marked med udbud og efterspørgsel,” forklarer John Sommer, som vurderer, at branchen skal bruge 10 år til at indføre ’design for disassembly’, som også var titlen på specialet. Så vi skal nok se at komme i gang, for prognoser viser, at vi kommer til at bygge lige så meget de kommende 40 år, som der er bygget i hele menneskehedens historie. Det gælder alt lige fra infrastruktur til bygninger, dæmninger osv. ”Presset på ressourcerne er kolossalt, og det kan blive afgørende for klodens fremtid, hvordan vi vælger at bygge de næste årtier. En af løsningerne er at tænke cirkulært. Her kommer Leonoras speciale os til gavn, for ud over den økonomiske gevinst skal vi være i stand til at dokumentere, at vores model også mindsker udslippet af CO2,” siger John Sommer.

Omvendt er han også optimistisk, da han mener, at Danmark har en stærk position inden for grønne løsninger: ”I dag eksporterer vi f.eks. vindmøller, termostater, isolering og rådgivning for 60 mia. om året. For mig at se giver implementering af cirkulær økonomi os rig mulighed for at positionere os yderligere. En forudsætning er selvfølgelig, at vores grundviden og vores medarbejdere er i orden – de skal være sporet helt ind på bæredygtighed og digitalisering. Hos MT Højgaard får vi mange medarbejdere fra DTU, og dem har vi virkelig behov for,” understreger John Sommer. Leonora Malabi Larsen er efterfølgende blevet ansat hos MT Højgaard. æ s mere: J o hn S o m m e r (M T Hø j ga a rd ) L o g K a s p a r Gu ld a ge r J e n se n (3 X N) h a r fo r nyl ig u d g i vet b o ge n B u i ld i n g a C irc u l a r F u t u re , d e r ka n d ow n lo a d e s p å www. b u il d i n ga c i rc u la r f u t u re . co m

PÅ VERDENSPLAN UDGØR MIDDELKLASSEN I DAG CA. 2 MIA. MENNESKER. I 2030 VIL DEN UDGØRE OVER 4 MIA., SÅ TRÆKKET PÅ RESSOURCERNE KOMMER TIL AT EKSPLODERE. KILDE: JOHN SOMMER, MT HØJGAARD

BRANCE ANALYSE

VÆ S KT M U LI G H E D E R

INGREDIENSER – EN DISKRET SUCCESHISTORIE Med 14 pct. af verdensmarkedet og en omsætning på op mod 35 mia. har dansk ingrediensindustri forholdsvis ubemærket udviklet sig til en sværvægter. Samtidig tegner der sig yderligere store muligheder for vækst. Derfor vil DTU styrke forskning og uddannelse på området.

Morten Andersen All Over Press

øber man en is et tilfældigt sted i verden, er der fifty-fifty sandsynlighed for, at den indeholder eller er produceret ved hjælp af ingredienser, som er leveret af en dansk virksomhed. Køber man et brød, er sandsynligheden ’kun’ 25 pct. – men det er nu også en høj andel, når man tænker på, hvor meget brød der bliver spist i verden. Samlet set står danske virksomheder for 14 pct. af verdensmarkedet for ingredienser. Til sammenligning svarer det ca. til markedsandelen for dansk skibsfart. De imponerende tal er baggrunden for, at DTU sammen med DI Fødevarer og Landbrug & Fødevarer har foretaget en undersøgelse af sektoren og dens udviklingsområder. En rapport anbefaler at styrke DTU’s indsats på området. Nærmere bestemt foreslår rapporten en ny enhed, DTU Ingrediens, der kan koordinere forskning og uddannelse med relevans for ingredienser, som i dag er spredt på flere af universitetets institutter. Modellen er kendt fra

50% Den danske ingredienssektor er en verdensomspændende succes. Hver anden ispind indeholder eller er produceret ved hjælp af ingredienser, der er leveret af en dansk virksomhed.

Videnstung branche 3,8 % af de beskæftigede i fødevare- og foderingredienssektoren har en forskeruddannelse. Til sammenligning er andelen 0,4 % i det øvrige danske private erhvervsliv. KILDE: ’ØKONOMISK ANALYSE. DEN DANSKE FØDEVARE- OG FODERINGREDIENSSEKTOR’, LANDBRUG & FØDEVARER, MAJ 2016.

f.eks. Maritime DTU, der fungerer som rederibranchens indgang til DTU. Brug for endnu flere ingredienser En lang række virksomheder i branchen har medvirket i undersøgelsen. Det samlede billede er, at den kraftige vækst, som dansk ingrediensindustri har oplevet, langt fra har toppet endnu. Ifølge FN’s prognoser vil vi blive ca. to mia. flere mennesker på kloden over de kommende årtier. Det betyder større efterspørgsel efter fødevarer og dermed også efter ingredienser. Men faktisk vil efterspørgslen efter ingredienser stige endnu mere end den almindelige efterspørgsel efter fødevarer. Langt størstedelen af de nye verdensborgere vil nemlig bo i byerne. Det betyder, at der bliver større afstand mellem der, hvor fødevarerne dyrkes, og der, hvor de forbruges. Derfor vil der være endnu mere behov for ingredienser, der kan sikre, at produkterne kan holde sig, og at de har en acceptabel smag, konsistens mv. Med andre ord har de danske ingrediensvirksomheder bestemt ikke udtømt

DY N A M O

DTU

deres muligheder for vækst. Men undersøgelsen viser også, at det vil kræve en betydelig indsats inden for forskning, innovation og uddannelse af kandidater at fastholde den høje danske markedsandel på området. Ukendt i offentligheden Flere virksomheder fremhæver, at branchen har haft sværere ved at rekruttere i forhold til andre brancher med samme høje teknologiske niveau. Det skyldes bl.a., at ingrediensvirksomheder stort set altid sælger business to business. Derfor er de ikke kendt i offentligheden. Samtidig har en virksomhed i fødevarebranchen typisk ingen interesse i at reklamere med, at deres produkter indeholder bestemte ingredienser. Ifølge rapporten vil det billede muligvis ændre sig i fremtiden. Det vil blive stadig mere almindeligt, at ingredienser sælges på deres sundhedseffekt, f.eks. ved at et produkt er tilsat kostfibre eller bakteriekulturer, der gavner fordøjelsen eller på andre måder fremmer sundheden. ’Viden er den vigtigste ingrediens’, sektorudviklingsrapport. Udgivet af DTU i samarbejde med DI Fødevarer og Landbrug & Fødevarer. Kan downloades her: l.dtu.dk/pylm g o n Bec h H a n se n , p rofe sso r, E DTU Fø d eva re i n st i t u t t et , e gb h @ fo o d . d t u . d k n n e S. M eye r, p rofe sso r, A DTU Kemit ek n i k , a m @ k t . d t u . d k

Dansk ingrediensindustri OMSÆTNING: ca. 35 mia. kr. EKSPORTANDEL: 95-98 % af omsætningen. ANDEL AF VERDENSMARKEDET: 14 %. BESKÆFTIGELSE: 18.000 personer, heraf ca. 6.200 i Danmark. KILDE: ’INGREDIENSINDUSTRIENS BETYDNING FOR EN RESSOURCEEFFEKTIV OG BÆREDYGTIG FØDEVAREPRODUKTION’, INSTITUTTET FOR FØDEVARESTUDIER OG AGROINDUSTRIEL UDVIKLING FORDI FØDEVARER/INGREDIENSFORUM, 2016. TALLENE ER FRA 2014.

CASE 1

C H R . H A N S E N

DE BAKTERIER, VI GODT KAN LI’

Chr. Hansen har over 100 års erfaring med at dyrke bakterier, der gør gavn i ost, yoghurt og andre fødevarer. Det kræver stadig flere ingeniørtimer at efterkomme den stærkt stigende efterspørgsel og nye anvendelsesområder. Mo rte n An d ersen K asp e r K ristoffersen

e fleste virksomheder i fødevarebranchen bruger rustfrit stål for at slippe for vækst af bakterier. Men hos Chr. Hansen er det netop kunsten at give bestemte bakterier gode vækstbetingelser i store tanke af rustfrit stål. ”De seneste ti år har vi set en markant vækst i efterspørgslen. Det betyder, at vi hele tiden udvider vores fabrikker. Samtidig er der kommet nye anvendelsesområder, så vi skal tage helt anderledes typer af bakterier i produktion,” siger Susanne Grøn, der er vice president for Innovation Management i virksomheden. Hun har en baggrund som civilingeniør med speciale i bioprocesteknologi fra DTU. ”Som procesingeniører udgør vi det sidste led af forsknings- og udviklingsarbejdet lige inden produktion i fuld skala. Procesingeniøren skal ofte træffe beslutninger, som kan have meget omfattende økonomiske konsekvenser.” Inden for medicinalindustrien og andre former for biotek er det ganske almindeligt at dyrke bakterier. Her er mikroorganismerne som regel små fabrikker, der skal levere proteiner eller lignende. Hos Chr. Hansen er det imidlertid bakterierne selv, der er produktet. ”Hvis man ser på vores processer ovenfra, tager de sig måske ikke særlig komplekse ud sammenlignet med så mange andre industrier. Men det komplekse ligger i, at vi har med levende organismer at gøre. På intet tidspunkt undervejs må der opstå forhold, som bakterierne ikke kan tåle. I øvrigt skal de også være levende, efter at vi har solgt dem. Nogle gange skal de endda kunne tåle at komme på et lager i to år ved stuetemperatur,” forklarer Susanne Grøn.

Stærk vækst gennem 11 år Gennem de seneste 11 år har Chr. Hansen oplevet en stabil og betydelig vækst med ca. otte pct. hvert eneste år. Hovedkontoret ligger i DTU’s forskerpark, Scion DTU, i Hørsholm, mens der er produktion i Avedøre, Roskilde og Gråsten samt i Tyskland, Frankrig og USA. ”I slutningen af 1990’erne traf vi en strategisk beslutning om at harmonisere vores fabrikker, så de alle var i stand til at producere til den samme kvalitet. Det giver os en stor fleksibilitet i dag,” siger Susanne Grøn. Hvis dollarkursen stiger, så det bliver dyrere at producere i USA, kan Chr. Hansen rykke noget af produktionen til Europa og omvendt. Samtidig er det muligt at garantere store kunder, at man altid kan levere til samme kvalitet selv i tilfælde af produktionsstop på en af fabrikkerne. ”I fagsproget taler man om, at vi kan være både ’first and second supplier’. Vi har flere gange lavet øvelser, hvor vi har simuleret, at en af vores fabrikker pludselig er sat ud af spillet. Hver gang er det lykkedes at få den pågældende produktion op at køre på en anden fabrik inden for 48 timer.” Denne forsyningssikkerhed har medvirket til at skaffe Chr. Hansen flere af de største amerikanske mejerikoncerner som kunder. Det er en del af forklaringen på virksomhedens vækst. Nye bakteriestammer udfordrer Sideløbende med væksten på mejeriområdet er Chr. Hansen gået ind i helt nye markeder. Et eksempel er bakterier, der beskytter planter, som alternativ til pesticider. Det har også vist sig, at bestemte bakterier kan gavne mennesker og dyrs fordøjelse ved at forbedre tarmfloraen. Endelig er der

stor interesse for bakteriekulturer, som kan forlænge fødevarers holdbarhed og på den måde forebygge madspild. ”Det bredere sigte er en kæmpe udfordring rent procesteknologisk. Rygraden i vores forretning er jo mælkesyrebakterier, og det er helt andre arter af bakterier, man skal bruge til plantebeskyttelse, sundhedsfremme eller forlængelse af mads holdbarhed. Hver art af bakterier har sine egne helt særlige krav. Men det har vist sig, at vores grundlæggende teknologiplatform faktisk er solid, også til andre arter end mælkesyrebakterier,” forklarer Susanne Grøn. Chr. Hansen har flere hundrede forskellige bakteriestammer i produktion, og i disse år kommer der ca. 25 nye stammer til hvert år. Første skridt, når en ny stamme skal i produktion, er at foretage en grundig karakterisering. Især er det vigtigt at kende bakteriens metabolisme – altså hvordan den omsætter næring. Denne opgave ligger hos Chr. Hansens forskere. Derefter kan produktionen etableres i pilotskala enten i Hørsholm eller på et pilotanlæg i Nienburg ved Hannover i Tyskland. Næste skridt bliver produktion i Frankrig eller USA. Sidste led i kæden er produktion i den største skala i Danmark. Det skyldes, at fabrikken i Avedøre producerer i størst volumen, så her går man først i gang, når produktet og processen er godt etableret.

DY N A M O

DTU

Et større fokus på bakteriers positive anven delser, skaber vækst i virksom heden, fortæller Susanne Grøn, Chr. Hansen.

Chr. Hansen Chr. Hansen A/S er grundlagt i 1874 på produktion af enzymer til mejeribranchen, som fortsat er et vigtigt segment. I dag leverer virksomheden en lang række ingredienser til fødevare-, medicinal- og agro-industrierne verden over. Chr. Hansen har over 2.800 medarbejdere fordelt på mere end 30 lande. Hovedkontoret ligger i Scion DTU i Hørsholm.

”Probiotika produceres oftest som frysetørrede bakterier, der skal være stabile i mindst to år ved stuetemperatur, så de kan holde sig på hylderne hos Matas eller andre butikker. Det er meget krævende at producere en stabil bakterie. Alle enhedsoperationer i produktionsprocessen bidrager til stabiliteten af det endelige produkt. Det hænder, at procesingeniøren må vælge fermenteringsbetingelser, der giver lavere udbytte, men mere stabile bakterieceller på længere sigt.” Med andre ord kan det have stor økonomisk betydning at træffe rigtige procesvalg. ”Du skal have et holistisk blik. Det tager nogle år at lære.” Hverken erfaring eller mavefornemmelse er imidlertid nok i sig selv, understreger Susanne Grøn: ”For at være en dygtig ingeniør i vores branche skal du være god til statistik. Din beslutning skal være baseret på vægtet risiko. Dvs. at du skal kunne håndtere variable for måske 20 forskellige fermentorer. Statistik har vist sig som et utrolig stærkt værktøj. Heldigvis oplever vi, at kandidaterne fra DTU er meget kvikke på det punkt.” Slut med at spille andenviolin Ud over statistik er online procesteknologi et stærkt værktøj: ”Der sker meget inden for målemetoder, der hjælper os med at se udefra, hvad der sker inde i bakterierne. På den måde får vi et godt billede af cellernes ’fitness’.” I den snes år, Susanne Grøn har været hos Chr. Hansen, har hun set stigende agtelse for procesingeniørerne:

”Vi har soveposen med og står gerne op flere gange i løbet af natten for at tage prøver fra tankene.” SUSANNE GRØN, CHR. HANSEN.

”Tidligere spillede vi nok lidt anden violin i forhold til vores kolleger i forskning og udvikling. Men i de senere år er der virkelig kommet spotlight på os. Samtidig er virksomheden blevet mere kendt. Især i de seneste tre år har vi set, at dygtige unge ingeniører fra hele verden ønsker at få job hos os.” De unges interesse skyldes ikke kun, at det rent økonomisk går godt for Chr. Hansen, mener Susanne Grøn: ”Der er generelt stor fokus på positive anvendelser af bakterier. Mange virksomheder i flere forskellige brancher ser forretningsmuligheder, men de har jo ikke over 100 års erfaring med at skalere dyrkning af bakterier op i stor skala. Så banker de på hos os.”

INGRE

Soveposen er med i produktionshallen Virksomhedens procesingeniører har omfattende rejseaktivitet til Tyskland, Frankrig og USA. ”Netop fordi der er tale om levende organismer, kan vi aldrig tage det for givet, at en proces, der har fungeret i laboratoriet, også vil fungere i store tanke. Så hver gang det lykkes, opnår man en følelse af lykke, som man er parat til at gå langt for,” fortæller Susanne Grøn. ”Vi har soveposen med og står gerne op flere gange i løbet af natten for at tage prøver fra tankene.” Ofte møder procesingeniørerne dilemmaer i forbindelse med opskaleringen. Susanne Grøn illustrerer med et eksempel fra produktion af probiotiske bakterier – dvs. bakterier, der gavner helbredet:

C A SE 2

C P KELCO

CITRUSSKALLER SKAL GIVE GLADE MAVER

M o rt en A n d ers en U l rik J a nt zen

Hos CP Kelco har man stigende fokus på ingrediensers sund hedsgavnlige egen skaber – ikke kun de funktionelle.

Sjællandske CP Kelco er en internationalt førende leverandør af geleringsmidler til fødevarer. En ny satsning er at interessere sig for ingrediensernes sundhedsgavn lige egenskaber.

P Kelco i Lille Skensved er en af verdens førende leverandører af pektin, som er en kompleks sukkerforbindelse, der især udvindes fra skallen af citrusfrugter. Pektins største anvendelse er som geleringsmiddel i en lang række fødevarer. CP Kelco er i dag ejet af den amerikanske virksomhed J.M. Huber. ”J.M. Hubers ledelse er klar over, at der findes et unikt miljø i Danmark pga. det tætte samarbejde, vi har med universiteter og med andre virksomheder. Det er et vigtigt argument for at fastholde udviklingsaktiviteterne i Danmark. Udviklingsarbejdet fører til nye processer og produkter, hvilket styrker og udvikler vores produktionsapparat. Disse unikke netværk bidrager således til at skabe og beskytte danske arbejdspladser, ikke kun i udviklingsafdelingen, men også i produktionen,” siger Karin Meyer Hansen, der er senior manager for Product & Analytical Method Development hos CP Kelco. CP Kelco indgår bl.a. i samarbejdet Biopro, der har DTU, Københavns

DY N A M O

DTU

Et tæt samarbejde med universiteter er argument for at fast holde virksomhedens udviklingsaktiviter i Danmark, fortæller Karin Meyer Hansen, CP Kelco.

CP Kelco

Universitet og fem virksomheder som partnere. ”Ud over de direkte forskningssamarbejder spiller universiteterne en vigtig rolle som bindeleddet mellem virksomhederne,” siger Karin Meyer Hansen. ”Når vi indgår i projekter med universiteterne, vil der ofte også være andre industrielle partnere involveret. Det giver et godt netværk, som der kan bygges videre på.”

Bedre dyrevelfærd med ingredienser Desuden har Biopro-samarbejdet værdi for virksomhedens rekruttering, uddyber Karin Meyer Hansen: ”Medicinalindustrien har stor bevågenhed hos de nyuddannede kandidater, mens det er mere ukendt, at man faktisk også kan få spændende job i ingrediensindustrien. Specielt ville vi gerne tiltrække flere ingeniører. I den

CP Kelco har hovedkontor i Lille Skensved. Virksomheden fremstiller to typer af ingredienser, der primært bruges til at forbedre konsistensen af fødevarer og andre produkter. Pektin fremstilles ud fra skaller af citrusprodukter, mens carrageenan udvindes af rødalger. Virksomheden har forskning og udvikling i Danmark, USA og Finland. Der er produktion mange steder i verden – bl.a. i Lille Skensved. I alt er der ca. 340 medarbejdere i Danmark. CP Kelco er et datterselskab af amerikanske J.M. Huber.

DIENSER

”J.M. Hubers ledelse er klar over, at der findes et unikt miljø i Danmark pga. det tætte samarbejde, vi har med universiteter og med andre virksomheder. Det er et vigtigt argument for at fastholde udviklingsaktiviteterne i Danmark.” KARIN MEYER HANSEN, CP KELCO.

forbindelse er det godt for os, at vi kan promovere os gennem Biopro og de øvrige samarbejder.” Ud over pektin fremstiller CP Kelco en anden sukkerforbindelse, carrageenan, som udvindes af rødalger. Ligesom pektin benyttes carrageenan som ingrediens i fødevarer og andre produkter for at give den rette konsistens. En ny udvikling er, at virksomheden går efter at udvide anvendelsesområdet for sine produkter. ”Der er publiceret studier, som indikerer, at visse fibre kan have en positiv effekt på tarmfloraen hos dyr

C A SE 2

Samarbejdet Biopro blev etableret i 2013 med det formål at udbygge Danmarks stærke position inden for bioteknologisk produktion. DTU og Københavns Universitet er de akademiske deltagere, mens industrien er repræsenteret af en række virksomheder, bl.a. Novo Nordisk, Novozymes, DONG Energy, CP Kelco og Chr. Hansen. Samarbejdet er støttet af Capnova, Region Sjælland, Innovationsfonden, Den Europæiske Fond for Regional Udvikling samt deltagerne. Senest er det lykkedes at rejse 128 mio. kr. fra kredsen, så samarbejdet er sikret til og med 2019. Det er ambitionen, at Biopro skal føre til etablering af otte nye virksomheder og 100-200 nye arbejdspladser i løbet af de kommende år. K rist G e rnaey, professor, DTU Kemiteknik, kvg@kt.dtu.d k

INGREDIENSER

BIOPRO – en bioteknologisk satsning

C P KELCO

CP Kelco har glæde af det netværk, der skabes mellem virksomheder og universiteter gennem Biopro-samarbejdet.

og mennesker. Hos dyrene vil det sige, at foderet udnyttes bedre. Det skaber større tilvækst og forebygger samtidig diarré eller andre fordøjelsesproblemer. Specielt ser det ud til, at pektin kan have en positiv effekt. Det synes vi, er værd at undersøge nærmere,” siger Karin Meyer Hansen. Rækker ud til universiteter CP Kelcos ambitioner er en del af en global tendens. Nemlig at ingredienser ikke kun vurderes ud fra deres funktionelle egenskaber, men i høj grad også for deres sundhedsmæssige værdi. Dog er der en betydelig indsats, der skal klares først, understreger Karin Meyer Hansen: ”Vi ønsker at opnå en bedre forståelse af mekanismen bag den sundhedsgavnlige effekt. For det første for at give vores kunder så god og veldokumenteret en beskrivelse af vores produkter som muligt. For det andet, fordi det formentlig vil give os mulighed for at tilpasse vores produkter, så de giver endnu bedre effekt. Vi lever jo af at modificere pektin og carrageenan til netop de anvendelser, der efterspørges i fødevarebranchen. Når stofferne skal bruges til nye formål, skal de formentlig have lidt andre strukturer.” Sundhedsfremmende ingredienser til dyrefoder er mest nærliggende, siger Karin Meyer Hansen, men tilføjer: ”På længere sigt er human ernæring bestemt også interessant. I fremtiden kan vi måske udvikle produkter, der egner sig særligt til fødevarer, der skal spises af bestemte grupper af mennesker; ældre, børn, sportsudøvere osv. Behovet for både fødevarers tekstur og anden effekt på fordøjelsen vil variere fra gruppe til gruppe.” Den nye satsning på sundhed og dyrevelfærd er et eksempel på en opgave, der kræver eksternt samarbejde, understreger Karin Meyer Hansen: ”Vores kernekompetence er de funktionelle egenskaber. Vi råder ikke over laboratorier, der egner sig til ernæringsforsøg og lignende. Derfor er vi afhængige af samarbejde både med universiteter og med andre virksomheder.”

SPINOUT

NYHE D E R

67 23

startups blev dannet på DTU i 2016

af årets DTU-startups blev dannet af ansatte på universitetet

DY N A M O

patentideer er indberettet på DTU i januar 2016

af årets DTU-startups blev dannet af studerende

FaunaPhotonics indgår forskningssamarbejde med tyske Bayer Startup-virksomheden FaunaPhotonics og den tyske kemigigant Bayer har indgået et samarbejde om at udvikle nye sensorløsninger til at overvåge landbrugsskadedyr og bestøvere i landbruget. Samarbejdet er et vigtigt led i Bayer’s strategi med at udvikle ’digital farming’. Effektiv bekæmpelse af insektlandbrugsskadedyr, der samtidig skåner andre vigtige insektpopulationer, heriblandt bestøvere, er en af de største udfordringer for landmænd. Det forventes, at den nye teknologi på sigt vil forbedre insektkontrollen og bidrage til mere bæredygtig fødevareproduktion. Bag FaunaPhotonics står fysiker og postdoc ved Lund Universtitet Mikkel Brydegaard Sørensen, der fik idéen til teknologien. Siden dannede han par med postdoc ved DTU Veterinærinstituttet Carsten Kirkeby og iværksætter og MBA fra MIT Frederik Taarnhøj. I dag består FaunaPhotonics af otte personer.

DTU-SPINOUT

VINDER

IVÆRKSÆTTERKONKURRENCE

f aun a p h oto n ic s . co m

Bifrost Communications vandt i januar hardwarekonkurrencen Danish Tech Challenge og Industriens Fonds Iværksætterpris på 500.000 kr., som blev overrakt af H.K.H. Kronprins Frederik. Bifrost Communications har opfundet en banebrydende metode til at øge transmissionsdistancen og -kapaciteten på fiberoptiske signaler og netværk. Det kan spare verdens internetudbydere for milliarder af kroner. Teknologien er baseret på mange års forskning på DTU Fotonik. Bag Bifrost Communications står bl.a. tidligere adjunkt på DTU Fotonik Jesper Bevensee Jensen. I alt 20 teknologi-iværksættere deltog i konkurrencen. b ifro stco m m u nic ations.com

DTU

Bryggerierne kan nu tjene penge på restprodukter DTU Bryghus har udviklet et apparat, der kan udnytte rest produkter fra ølproduktionen. Nu skal spinout-virksomheden Dacofi markedsføre apparatet. I DTU Bryghus arbejder studerende, forskere og industrien sammen om at udvikle bæredygtigt og energineutralt bryggeri. Nu har man udviklet et kompaktfilter, der også har kommercielt potentiale. Filtret kan bruges på restproduktet mask, så det er muligt at udnytte næringsstoffer i masken på en økonomisk rentabel måde. Masken indeholder nemlig både masser af fiber og cirka seks procent af den mængde protein, der er til stede i råvarerne – protein, som ved udvinding kan bruges i produktion af eksempelvis berigede fødevarer. Idéen med at udnytte mask i fødevareproduktion er ikke ny, men indtil nu har det ikke været økonomisk rentabelt at tørre mask. Men med den nyudviklede teknologi er det muligt på skånsom og billig vis at adskille masken via filtrering med samtidig presning i en væske- og en tørstofdel. Efterfølgende bliver tørstofdelen sluttørret eller syrnet, mens væsken bliver syrnet eller pasteuriseret for derved at opnå en længere holdbarhed, eller den bruges til let øl eller direkte til fødevareproduktion. Kompaktfilteret er skalerbart og det betyder, at virksomheder af vidt forskellig størrelse – lige fra mikrobryggerier til de allerstørste bryggerier – kan udnytte teknologien. Virksomheden Dacofi, der er spundet ud fra DTU Fødevareinstituttet, videreudvikler desuden på apparatet, så det kan bruges til at udnytte restprodukter fra andre fiberholdige substanser, som f.eks. frugtpresning. b ryg h u s . dt u . d k d a cof i. co m

C h ristin a Tæ kke r, M iriam Meister

Rasmus Degnbol, Ulri k J a nt zen

KL I M A SI KRI NG

I N N OVAT I O N I S MV ’ER

Data om regnvand

skal danne grundlag for arkitekters første skitser Rendering af Vandkunstens forslag til et byudviklingsområde i Ørestad. Arbejdsprocessen herfra er indgået i arbejdet med de undersøgte værktøjer.

VIS – Vand, Innovation, SMV’er Projektet skal øge antallet af innovative SMV’er i Region Hoved staden ved at støtte udvikling og afprøvning af nye koncepter inden for vandområdet. Virksomhederne har mulighed for at deltage i et forløb på 3-18 måneder, der typisk inkluderer 200-600 forskertimer fra DTU. VIS – Vand, Innovation, SMV’er – er finansieret af EU og regionale midler fra Vækstforum Hovedstaden. B e rit G o d ske se n, p o stdoc , DTU Miljø, berg@env.dtu.dk w ate r.d tu .d k/ VIS

DY N A M O

DTU

A n n e K irst en F red erik s en Va n d k u n st en

andkunsten arbejder som alle danske arkitektvirksomheder med klimasikring – og finder det naturligt, at det sker med brug af digitale værktøjer. Men der eksisterer i dag ikke værktøjer på markedet, som er skræddersyet til at bruge i den indledende designfase. Virksomheden var derfor ikke sen til at takke ja til et samarbejde med DTU under et såkaldt VIS-projekt, der har til formål at skabe innovation i små og mellemstore virksomheder. ”Formålet er at afprøve software om regnvands bevægelse og volumen, som arkitekter kan bruge i deres indledende arbejde med at designe nye byområder eller bebyggelser. DTU udfører analyser og beregninger, og Vandkunsten

Arkitekter og forskere udvikler nye digitale værktøjer, der kan give viden om regnvandets strømme, allerede når de første skitser skal tegnes. Målet er at udvikle en bedre proces til arkitekternes tidlige arbejde med design af nybyggeri.

bidrager med indsigt i deres arbejdsproces fra aktuelle byggeopgaver,” fortæller forsker Lotte Bjerregaard fra DTU. ”På den baggrund kan vi i fællesskab tage de første skridt til at definere, hvordan en fremtidig designproces bør skrues sammen, så det kan hjælpe arkitekterne til at tage de rigtige beslutninger om klimasikring tidligt i arbejdet.” Ingeniørberegninger skal inddrages tidligt I øjeblikket tegner arkitekterne på landets tegnestuer deres forslag stort set færdige, før ingeniørerne bliver inddraget og udfører beregninger af det ønskede byggeri. Det betyder ofte, at der efterfølgende skal gennemføres store ændringer i det skitserede projekt på et tidspunkt, hvor det er dyrt at gøre. Det er den arbejdsgang, projektet vil forsøge at ændre, så klimasikringsdata inddrages allerede i den tidlige fase af byggeprocessen. ”Det er meget attraktivt for os at deltage i et projekt sammen med forskere fra DTU, så vi kan være med til at præge indholdet og funktionen af et kommende digitalt værktøj. Vi synes selv, at vi er rimeligt langt fremme i forhold til at arbejde med klimasikring, og vi håber, at et nyt værktøj kan gøre os i stand til at tilbyde endnu bedre rådgivning på området,” forklarer land-

skabsarkitekt og partner Thomas Nybo Rasmussen fra Vandkunsten. Han tilføjer, at Vandkunsten som forholdsvis lille virksomhed og uden ansatte ingeniører ikke selv kunne have gennemført et sådant udviklingsarbejde. Samtidig understreger han, at deltagelse i VIS-projektet ikke har krævet alt for meget papirarbejde ud over selve ansøgningen, da Vandkunsten heller ikke har ledige ressourcer til den slags. ”Det indledende arbejde har allerede vist, at de eksisterende værktøjer kan udvikles hen imod en effektiv digital platform, der kombinerer grafisk præsentation med præcise beregninger af klimadata. Det håber vi at kunne være med til at videreudvikle, så vi fremover kan bruge det i vores arbejdsgange og samtidig tilbyde kvalificeret rådgivning, der inddrager relevante data om regnvandets veje, allerede når de første streger til en skitse af et område eller en bygning bliver slået,” slutter Thomas Nybo Rasmussen. Han opfordrer samtidig andre små virksomheder til at overveje, om de også kan gøre brug af ordningen og sikre sig den vækst og udvikling, de fleste virksomhedsejere drømmer om, men har vanskeligt ved at finde ressourcer til. ek to r Lot t e B j e r re ga a rd , DT U B yg, L l b j@ b yg . d t u . d k

OVE R F L AD E BE H AN D L IN G

FO RS K NI NG S SA MA RBE JD E

Philips barberer år af udviklingstiden Morten Andersen All Over Press, Marc el Somers

De rustfri ståldele i barbermaskiner og andre forbrugerprodukter bliver stadig mindre. Og de skal produceres under stor præcision. Men rustfrit stål er ikke bare rustfrit stål, viser et samarbejdsprojekt, der vil optimere produktionen og materialet.

DY N A M O

DTU

”Vi søger altid at forbedre vores produkter, så vi kan fastholde vores position som verdensledende inden for barbermaskiner.” J A N P O S T, P H I L I P S

Europas førende postition inden for højpræcisionsståldele er truet af lande med lavere omkostninger. Det skal et forsknings samarbejde mellem universiteter og virk somheder råde bod på.

e roterende knive i en barbermaskine lever et hårdt liv. Gennem deres levetid skal de foretage millionvis af hurtige rotationer, samtidig med at de er udsat for slid fra mødet med hårene. Det foregår i et korrosivt miljø på grund af vanddamp i badeværelset og fugtighed fra brugerens hud. Samtidig er der krav om, at knivene ligesom de fleste øvrige komponenter i barbermaskiner og andre forbrugerprodukter skal blive lidt mindre år for år. Det er baggrunden for, at Philips for nogle år siden tog initiativ til et europæisk projekt om simulering af rustfrit ståls egenskaber.

”Philips producerer millioner af smådele i rustfrit stål med mikrometerpræcision. Vi søger altid at forbedre vores produkter, så vi kan fastholde vores position som verdensledende inden for barbermaskiner,” siger professor Jan Post, som er leder af Philips Corporations afdeling for strategiske partnerskaber inden for forbrugerprodukter. ”Komplekse numeriske simuleringer af overfladeegenskaber for rustfrit stål har nu skåret år af vores udviklingstid,” fortsætter Jan Post om samarbejdsprojektet, hvor forskere på DTU har deltaget i arbejdet med at udvikle simuleringerne og desuden udviklet en ny proces til overfladebehandlingen. Vil fastholde Europas position Projektet PressPerfect (Prediction of Stainless Steel Performance After Forming and Finishing) koordineres af Philips og er støttet af EU’s program for forskningsstøtte inden for kul og stål. Motivationen for EU-støtten er, at projektet bidrager til at fastholde Europas førende position inden for højpræcisionsståldele, som er truet af andre lande med lavere omkostninger. ”I forvejen benyttede vi stål af den højeste kvalitet på markedet, men vi bad professor Marcel Somers (DTU Mekanik, red.) og andre europæiske

partnere om at hjælpe os med at forbedre kvaliteten yderligere. Vi kender DTU-gruppen fra tidligere samarbejde. Det er en af de førende grupper i Europa inden for rustfrit stål generelt og i særdeleshed inden for effekter af varmebehandling,” siger Jan Post. Inden for produktion af rustfrit stål er der et skift i gang, hvor virksomhederne opgiver de elektrokemiske processer, som har været dominerende i en række år, til fordel for rent mekaniske processer. ”Det har vist sig, at de elektrokemiske processer både fører til mere spild under produktionen og højere energiforbrug. Imidlertid er det kun muligt at gå over til rent mekaniske processer, hvis man har en god forståelse af, hvad de mekaniske processer og den senere finish betyder for emnernes styrke, indre spændinger, evnen til at modstå korrosion og andre egenskaber,” forklarer Marcel Somers. Jernet i stål kan ændre struktur Forskergruppen, som Marcel Somers leder, har interesseret sig for, hvordan overfladeegenskaberne af rustfrit stål ændrer sig, når emnerne bliver formgivet. For at forstå problemstillingen må man vide, at jernkrystallerne i stål kan antage forskellige krystalstrukturer.

OVE R F L AD E BE H AN D L IN G

FO RS K NI NG S SA MA RBE JD E

20 µm

10 µm

Til komponenter i barbermaskiner er det klart at foretrække, at krystallerne har austenit-struktur. Austenit er kendetegnet ved på en og samme tid at være bøjeligt og alligevel stærkt. Desuden er dets antikorrosive egenskaber særdeles gode (A i figuren th.). Imidlertid betyder den mekaniske deformation, som sker, når man formgiver delene, at jernkrystallerne lokalt ændrer struktur. I stedet for austenit får man nu martensit, som giver stivere og stærkere stål (B i figuren th.). ”Man skulle måske tro, at øget styrke var en fordel, men hvis den optræder for tidligt under forarbejdningen, er det faktisk et problem. Når stålet bliver stærkere, kræver det øget kraft – og dermed et højere energiforbrug – at give det den rigtige form under de senere trin,” forklarer Marcel Somers. Ny proces bevarer korrosionsegenskaber Endnu værre end det forhøjede energiforbrug er imidlertid, at evnen til at modstå korrosion bliver dårligere, når austenit omdannes til martensit. ”Desværre er austenit i sig selv ikke stærkt nok til at modstå det konstante slid, når knivene skal skære hår. Derfor hærder man stålet ved at tilføre kvælstof til overfladen ved lav temperatur. Imidlertid viser vores undersøgelser, at den lokale omdannelse af austenit til martensit, som sker under formgivningen af det hærdede stål, fører til for tidlig udvikling af kvælstofholdige forbindelser, der binder krom, med det

B) Traditionelt hærder man stålet med en lavtemperaturbehandling. Men de mørke områder tyder på en martensitisk struktur, hvori krom nitrider har udskillet sig. Denne struktur har lav modstandsdygtighed over for korrosion. C) I den nye behandling stabiliseres krystalstruk turen ved, at man tilfører kvælstof under høj tempe ratur inden formgivningen.

Europæisk stålprojekt PressPerfect er et akronym for Prediction of Stainless Steel Performance After Forming and Finishing. Projektet, der blev afsluttet i 2016, var koordineret af Philips og støttet af EU’s program for forskningsstøtte inden for kul og stål. Ud over Philips og DTU Mekanik var partnerne Luleås Tekniske Universi tet (Sverige), Materials Innovation Institute (Holland), Det nationale forsk ningsråd (Spanien) samt Sandvik (Sverige).

A) Inden formgivningen har austenitisk rustfrit stål gode egenskaber: stor modstandsdygtighed over for korrosion, og det er bøjeligt og stærkt.

resultat, at beskyttelsen mod korrosion går tabt,” forklarer Marcel Somers. DTU-forskerne har derfor udviklet en ny proces, hvor man stabiliserer austenit ved at opløse en lille mængde kvælstof ved høj temperatur, inden man begynder på formgivningen. Den nye proces kan f.eks. udføres hos stål leverandøren (C i figuren ovenfor). ”Processen forebygger, at der sker dannelse af martensit på grund af mekanisk deformation. Senere kan man udføre den afsluttende overfladebehandling ved lav temperatur uden at få dannelse af kvælstof-forbindelser,” siger Marcel Somers. ”Som en ekstra bonus opnår man endnu bedre modstandskraft over for korrosion, end man havde i det oprindelige stål.” (D i figuren ovenfor). Model sparer udviklingstid Et andet resultat af forskningsgruppens indsats i projektet er en numerisk model, der kan forudsige profilerne med hensyn til sammensætningen og indre spændinger for rustfrit stål, der

10 µm

D) Der dannes ikke længere martensit, når materialet deformeres under formgivningen, og man opnår gode egen skaber, når materalet til sidst overfladebehand les ved lav temperatur, fordi der ikke kan danne sig kromnitrider.

har gennemgået overfladehærdning. ”Sammen med de øvrige værktøjer, som er udviklet i projektet, betyder modellen, at vi kan skære år af vores udviklingstid,” siger Jan Post, Philips. ”Vi lægger vægt på at være en innovativ virksomhed og benytter mange former for simuleringer til at forudsige egenskaberne af produkterne. Hovedparten af de processer, som vi benytter, består af mange trin, herunder varmepåvirkninger, som betyder, at det er meget komplekst at forudsige, hvordan materialet vil opføre sig – især når der er tale om de typer af højkvalitets rustfrit stål, som er undersøgt i projektet.” PressPerfect-projektet udløb officielt i 2016, men aktiviteterne inden for området fortsætter på DTU Mekanik, oplyser Marcel Somers: ”Projektet har indgået som en naturlig del af vores indsats inden for overfladebehandling af rustfrit stål. Vi har en række projekter, hvoraf flere er i samarbejde med virksomheder.” a rc el So mers , , p rofe sso r, M DTU M eka n ik , s o m e r s@ m e k . d t u . d k

FORS KNI NG

NYHE D E R

DY N A M O

STOR PRIS TIL NANOFORSKER Professor og institutdirektør Thomas Lars Andresen, DTU Nanotech, har netop modtaget EliteForsk-prisen, som uddannelses- og forskningsministeren hvert år uddeler til fem af landets dygtigste forskere. Prisen er på 1,2 mio. kr. hvoraf de 200.000 kr. er en personlig hæderspris, mens

Han har publiceret mere end 110 artikler i internationale tidsskrifter, han er medopfinder på en lang række patenter og har ydet et væsentligt bidrag til bioteknologisk og biomedicinsk innovation og firmaopstart i Danmark.

1 mio. kr. går til forskningsaktiviteter. I indstillingen til prisen lyder det bl.a., at Thomas Lars Andresen har opnået væsentlige resultater inden for design, fremstilling og anvendelse af nanopartikler inden for det medicinske område som f.eks. drug delivery og optimering af stråleterapi.

L æ s mere o m å ret s E l it eFo rs k - p ris er: ko rt l in k . d k / p r4 x

DTU

Molekylers bevægelse i fotokatalyse set for første gang Ved at anvende noget af verdens mest avancerede røntgenudstyr på Stanford University og kombinere det med kemiske computersimuleringer er det lykkedes for en gruppe forskere fra DTU Kemi og DTU Fysik at iagttage, hvordan molekyler interagerer med deres omgivel ser under en fotokatalytisk proces. Denne opdagelse bringer forskerne et stort skridt nærmere forståelsen af, hvordan den naturlige fotokatalyse foregår – og potentielt at blive i stand til at lagre energi direkte fra solen eller producere brint af vand. L æ s mere, og f i n d li n k t i l fo r ske r n e s vid en s ka b el i ge a r t i ke l h e r : l . d t u . d k / wo k 0 l a u s Bra a ga a rd M ø lle r, p rofe sso r, K DTU Kem i , k b m o @ ke m i . d t u . d k a rt in M e e d o m Ni e lse n , p rofe sso r, M DTU F ys i k , m m e e @ f y si k . d t u . d k

Tarmbakterier påvirker fedme Mus, der overtager tarmbakterier fra overvægtige mennesker, bliver tykkere end mus, der overtager normalvægtiges tarmbakterier, selvom musene får den samme kost. Forskere fra DTU Fødevareinstituttet har i et studie overført bakteriesamfund fra 32 børn og

unge til specialavlede mus, som ingen bakterier har i tarmen. Halvdelen af børnene var svært overvægtige, og halvdelen var normalvægtige. Herefter undersøgte forskerne forskellene i musenes vægtudvikling og forbrænding og sammenlignede med de tilsvarende forskelle hos

børnene, som oprindeligt havde ’leveret’ bakterierne. Studiet bekræfter resultater fra tidligere studier med voksne, der også har vist, at mus, som overtager bakterier fra overvægtige mennesker, tager mere på i vægt end mus, hvis tarme koloniseres af normalvægtiges bakterier

Nyt anlæg skal udvikle cellefabrikker til industrien Novo Nordisk Fonden har bevilget knap 118 mio. kr. til etablering af et anlæg til gærings- og produktoprensning på DTU Biosustain. Med anlægget bliver det muligt at teste såkaldte cellefabrikker i langt større skala end før samt at optimere oprensningen og dermed accelerere produktionen af lægemidler og bæredygtige kemikalier. En cellefabrik er en dyrecelle, gærcelle eller bakterie, som

kodes genetisk til at producere lægemidler eller kemikalier, som i dag fortrinsvist fremstilles på baggrund af olie. Den nye bevilling skal bringe denne forskning endnu tættere på industriel anvendelse. Opskalering af fermenteringsprocesser er en af de udfordringer, som det nye anlæg skal være med til at løse. Læs mere: l . d t u . d k / i1 9 6

Lo u ise S im o nse n, A nne K. Frederiksen, Miriam Meister, Anne Wä rme Lyk ke

M ika l Sc h l o s s er, A n n e Wä rme Lyk ke

– på trods af at de spiser det samme. Studiet er udført i samarbejde med Metabolismecentret på Københavns Universitet og Holbæk Sygehus. L æ s mere h e r : l. d t u . d k / e m i o T in e R a s k L i c ht , p rofe sso r, t rl i@ fo o d . d t u . d k

ZO O M

DY N A M O

DTU

Nanoproduktion I DTU’s renrum fremstilles transducerelementer til ultralyd skannere i nanostørrelse. Dvs. at hvert lydgivende element ikke er større end en mikrometer. Produktionen kræver et støvfrit rum med gul belysning, som ikke forstyrrer de lysfølsomme polymerlag på siliciumskiverne. Læs hele historien side 4.