Inferno på yttre borggården!

Jag och min kusin Johan spekulerade i vilka kvällstidningslöpen skulle bli
efter dagens beridna högvaktsavlösning där lillbrorsan Birger ingick... nu skötte han sig ju (mot förmodan?) ganska bra, men hästen han red på hette "Inferno" så rubriken kan jag stå för trots allt.

Det var ganska städat på det hela taget - det var bara en av de 40-talet hästarna som bestämde sig för att kasta av sin ryttare, och det var när de skulle sitta av så det gjorde inte så mycket.

Pampigt var det även om man inte riktigt förstår nyttan med alla vändningarna och paraderandet hit och dit (under förtjusta tillrop som: "Åh, vad gulligt!" från min moster).

När det hela var över så släpptes han ut på en kort permission (han fick gå ungefär två meter från borggården) och kom ut och snackade med oss. I natt skulle han ha patrulltjänst vilket innebär att han får rycka ut om det händer något i närheten av slottet.

Andra bloggar om: högvakten, beriden högvakt, högvaktsavlösning

Två avhandlingar: folater och vargar

Jag var på disputation i fredags, Johan Patring, gammal kursare till mig och frekvent fjällvandrare, försvarade sin avhandling med bravur. Han har främst hållit på med att utveckla analysmetoder för folater och sedan har han tillämpat det lite grann genom att studera folatproduktionen hos olika jästsvampar.

Ni hittar sammanläggningen "Development and Validation of Chromatographic Methods to Study Folate Derivatives Produced by Yeasts" här.

Studierna visade bland annat att variationen i folatproduktion hos olika jäststammar var mycket stor och att också odlingsbetingelserna var mycket viktiga för hur mycket folat som producerades. Genom att välja rätt stam av vanlig bagerijäst, Saccharomyces cerevisiae, skulle man kunna öka folatinnehållet i bröd med ca 20% och genom att optimera odlingsbetingelserna (som idag inte är särskilt gynnsamma) skulle man kunna öka folatinnehållet än mer.

När vi hade lyssnat till själva disputationen var det dags att dra sig tillbaka till institutionen för livsmedelsvetenskap för att avvakta betygskommitténs dom (han blev godkänd). Väl där kom Johan på att han hade glömt en blomma i Loftets hörsal - och jag blev skickad för att hämta den. I salen hade redan näste man till rakning, Jens Karlsson, som skulle disputera på eftermiddagen, börjat installera sig - så jag passade på att nalla ett ex av hans intressanta avhandling också.

"Management of Wolf and Lynx Conflicts with Human Interests" kan ni hitta här.

Från den avhandlingen kan man bland annat lära sig att mänskliga attityder mot vargar (bl.a.) styrs av avståndet till närmaste vargrevir - ju närmare man bor desto sämre tycker man om vargar, och att vargar i de flesta fall avlägsnar sig om en människa kommer inom hundra meters avstånd.

Dessutom kan den som ännu inte skrivit sin avhandling lära sig hur man utformar fyndiga acknowledgements.

Andra bloggar om: folater, jästsvampar, vargar, lodjur, avhandlingar, acknowledgements

Ny forskarblogg: Under lagerbladet

En ny forskarblogg "Under lagerbladet", som härmed får lite gratisreklam, såg dagens ljus idag. Bloggen ska skrivas av fyra stycken nydisputerade/snart disputerade forskare (ungefär som jag alltså) med olika ämnesbakgrund inom naturvetenskaperna och från olika universitet.

Det ska bli intressant att följa hur den utvecklar sig. De har redan hunnit posta några inlägg.

Andra bloggar om: bloggar, forskare, under lagerbladet,

Svampar kan utvinna energi ur radioaktiv strålning

De flesta känner nog till att melaniner är de pigment som ger oss vår hudfärg. Den gängse uppfattningen är att melaninets huvudsakliga uppgift är att skydda oss från solens skadliga UV-strålning - det är därför människor som bor närmare ekvatorn är naturligt mer mörkhyade än de som bor här uppe i norr - och det är därför vi blir solbrända när vi är ute i solen.

Nu har en studie som publicerades i PLoS One häromdan visat att melaniner hos en del svampar förmodligen också kan användas för att fånga in radioaktiv strålning och omvandla den till för svampen användbar energi. Melaninpigmenterade svampar växte nästan dubbelt så snabbt när de utsattes för radioaktiv strålning i en dos ca 500 gånger högre än bakgrundsvärdet.

En del melaninpigmenterade svampar tycks faktiskt rentav vara specialiserade på att växa i radioaktiva miljöer som t.ex. på och kring Tjernobyl och söker sig aktivt mot radioaktiv strålning. Det tycks alltså som att vi får lägga till ordet "radiotrofer" till vår ordlista för att beskriva organismer som utvinner energi ur radioaktiv strålning.

Kanske har också vårt mänskliga melanin dubbel funktionalitet? Helt omöjligt är det inte...

Källa:

E Dadachova, R A Bryan, X Huang, T Moadel, A D Schweitzer, P Aisen, J D Nosanchuk & A Casadevall. 2007. Ionizing radiation changes the electronic properties of melanin and enhances the growth of melanized fungi. PLoS ONE 2(5): e457.

Andra bloggar om: vetenskap, forskning, melanin, radioaktiv strålning, svampar

Är etanol ett miljövänligt drivmedel?

Den senaste tiden har det varit svårt att bilda sig en uppfattning om vad man ska tro om etanol som drivmedel. Förespråkarna hävdar att biobränslen som etanol är framtidens melodi och att en omställning till etanol kommer att hjälpa oss både att minska våra utsläpp av växthusgaser och att minska vårt användande och beroende av fossila bränslen. Kritikerna tycks hävda att det tvärtom åtgår mer energi i produktionen än vad man får ut vid förbränningen av etanol och att etanolbränslen därför har en negativ miljöpåverkan.

Hur kan olika debattörer ha så olika uppfattningar om etanol som drivmedel? – Finns det ekonomiska eller ideologiska intressen inblandade, eller rör det sig kanske om ett klassiskt fall av äpplen vs. päron? Jag beslöt mig för att försöka bilda mig en egen uppfattning om hur bra för miljön etanol egentligen är – vilket inte visade sig vara helt lätt att göra i en handvändning – det här är hursomhelst vad jag har kommit fram till.


Livscykelanalyser

För att kunna jämföra olika bränslens klimatpåverkan på ett vettigt sätt gör man en livscykelanalys (LCA). Oftast rör det sig om en så kallad ”Well-to-Wheels”-analys, dvs. ungefär ”från-källan-till-hjulet” (el. ”från-åkern-till-hjulet”), där man förutom bränslenas utsläpp av växthusgaser i själva förbränningssteget räknar in all energi som åtgår för att producera bränslet och alla utsläpp som kommer från produktionen.

Slutresultatet räknas sedan om till något jämförelsemått som t.ex. mängd energi som krävs för att producera en liter bränsle eller till koldioxidekvivalenter per färdad km (dvs. växthusgasutsläpp per km).

I bensinfallet kan det alltså röra sig om att man förutom de direkta koldioxidutsläppen vid förbränningen också räknar in energin som åtgår för att borra efter olja, transportera råoljan och raffinera den. För biobränslen medför utsläppen av CO₂ vid själva förbränningen ingen nettotillförsel till atmosfären eftersom förbränningen ju bara frigör den CO₂ som bands in i råvarugrödan när den odlades – så dessa utsläpp räknas inte in. Men istället räknar man med energin och förbrukningen av fossila bränslen som åtgår för att plöja, harva och så, för produktion och spridning av gödsel och bekämpningsmedel, för skörd och transport av råvaran och för själva etanolproduktionen. Kan man få avsättning för restprodukterna som uppstår vid etanolproduktionen t.ex. för kraftvärmeproduktion gör man avdrag för detta.

Självklart är det inte helt lätt att få in tillförlitliga eller generaliserbara uppgifter för energiåtgången i de olika stegen i odlingen och det hela kompliceras ytterligare av att en omställning från en typ av odlingssystem till ett annat kan leda till förändrade utsläpp av växthusgaserna lustgas (N₂O) och metan (CH₄) från jordbruksmarken. Speciellt lustgas är en potent växthusgas (ca 300 ggr kraftigare än CO₂) och även små fluktuationer kan därför få stora effekter.

Denna typ av livscykelanalyser har visat att etanolbränslen generellt sett släpper ut mindre växthusgaser än bensin per färdad km – men att detta är beroende på vilken typ av råvara som används och på hur produktionen går till.


Råvarans och produktionssättets betydelse

Majs är vad som huvudsakligen används vid etanolproduktion i USA och tycks också vara den mest studerade råvaran. Jag har läst två metastudier, dvs. studier som har granskat och jämfört data från ett flertal olika livscykelanalyser och dragit slutsatser utifrån dessa, som har granskat etanolproduktion från majs. Båda artiklarna granskade sex stycken livscykelanalyser, varav en LCA överlappade mellan studierna.

Båda artiklarna kom fram till att majs i de flesta fall gav reduktioner av både förbrukning av icke-förnybar energi och utsläpp av växthusgaser – men att växthusgasreduktionen var ganska blygsam. Den ena studien räknade fram att investeringen av fossil energi var från 65 % lägre till 16 % högre än energivinsten vid förbränning (dock alltid lägre än investeringen för bensin) - och den andra studien räknade fram att minskningen av växthusgasutsläpp jämfört med bensin var i genomsnitt 18 % men att den varierade mellan en reduktion på 36 % till en ökning på 29 % [2].

Brasiliansk etanol produceras från sockerrör och kan ge ganska betydande reduktioner av växthusgasutsläpp jämfört med vad majs klarar av. Kvoten mellan energiinnehåll och investerad fossil energi har beräknats till 8 (dvs. man får ut 8 gånger mer energi än vad man investerar) [3] och till 3,7 i en annan studie [4]. (När det gäller sockerrör som råvara kan man dock notera att det har förts fram kritik mot arbetsförhållandena på sockerrörsplantagen.)

I Europa är det främst vete och sockerbetor som används för etanolproduktion. Beroende på hur produktionen ser ut och hur man använder restprodukterna beräknas etanol från dessa grödor ge reduktioner av växthusgasutsläppen på mellan 30 - 65 % jämfört med bensin [5]. Enligt en litteraturstudie som utförts av Pål Börjesson på Lunds Tekniska Högskola tycks energibalansen vara ungefär jämförbar för majs, spannmål och sockerbetor (se figur).



Energibalans över 1 indikerar att man får utt mer energi än vad man har investerat, från Börjesson (2006).

I framtiden verkar det vara cellulosabaserad etanol som gäller – cellulosan kan utvinnas ur trävirke eller restprodukter från skogsbruket (det förstnämnda är en idé som inte skogsnäringen gillar), eller genom odling av energigrödor på åkermark. Etanolbränsle producerad från cellulosa uppskattas kunna ge reduktioner av växthusgasutsläppen på uppemot 90 % [1, 2, 6]. Än så länge sker dock ingen kommersiell produktion av etanol från cellulosa – däremot investeras det mycket pengar i forskning kring detta.

Kritik mot livscykelanalyserna

Koldioxidreduktioner och energivinster alltså – allt är frid och fröjd eller? Nja, av det faktum att man kan minska utsläppen av växthusgaser genom en omställning till etanol, om man räknar enligt ovan, ska man dock inte dra slutsatsen att användandet av biobränslen är energieffektivt om man räknar med den totala energin. Räknar man in den energin som finns lagrad i grödan som används inser man snart att det åtgår åtminstone 2-3 ggr mer total energi per färdad km än det gör för bensin [5] – och att det förmodligen finns mer energikonserverande sätt att använda biomassan på än att konvertera den till flytande bränsle.

Men energin som finns lagrad i grödan är ju förnyelsebar, grön energi – leder inte det fel att räkna in den på det sättet? – Jo, det är det nog många som anser, och helt säkert etanolproducenterna, men det vete fanken om de har rätt. Bara för att grön energi är förnyelsebar betyder det ju inte att den är obegränsad. I det här fallet är det den areal land/havsyta som vi kan använda för att ”skörda” solenergin som är begränsande. Och för att fullfölja tankegången: om vi investerar mer av den totala energin i bränsleproduktionen kommer det kanske att uppstå energibrist någon annanstans i systemet – och detta kan paradoxalt nog leda till att efterfrågan på fossila bränslen ökar.

Emergianalyser

Den kritiker som främst har gjort sig hörd i svenska medier har varit forskaren Torbjörn Rydberg från Institutionen för stad och land (tidigare fanns han på CUL – Centrum för uthålligt lantbruk) på Sveriges Lantbruksuniversitet. Han hävdar att etanolbränslen kostar betydligt mer än de smakar [7]. Läs gärna:

”Etanol inte hållbart” – Intervju med Torbjörn i DN

”Vi får inte tveka om etanolen” – han får mothugg (också i DN) av Bengt Håkansson och Kenneth Werling från Lantmännen Energi (en etanolproducent)

”Det behövs energi för att göra energi” – Torbjörn svarar i VLT

När han gör sina uttalanden utgår han ifrån en så kallad emergi-analys. I en sådan analys (som liknar livscykelanalysen) räknar man om alla energiflöden som ingår i processen till solenergiekvivalenter för att kunna jämföra den totala energiåtgången. Man går dessutom betydligt längre än vad man gör i en traditionell livscykelanalys och försöker verkligen räkna in all resursförbrukning i hela tillverkningskedjan dvs. alltså även solenergi, arbete som utförs av människor i processen etc [8]. Om man utgår ifrån det här sättet att räkna framstår etanolbränslen tvärtom som sämre alternativ än fossila bränslen [7, 9, 10].

Jag tycker att emergi-konceptet är ganska tilltalande – men jag inser också att om det är svårt att få tillförlitliga uppskattningar och siffror till en livscykelanalys så finns det än mer felkällor i en emergiberäkning. Det skulle behöva publiceras fler studier utförda på det här sättet av olika forskare för att kunna vi ska kunna få en säkrare uppfattning om hur emergieffektiva biodrivmedel är.


Ekologiska fotavtryck

Vi har redan varit inne på att solenergin begränsas av arealen vi kan använda för att fånga in den med. Det är också viktigt att inse att samma areal som vi potentiellt kan använda för att fånga in solenergi genom att odla biobränslen också kan användas för att producera, bostäder, mat, kläder, prylar till konsumtionssamhället och dessutom både natur och biologisk mångfald.

Ett sätt att illustrera hur beroende vi är av våra knappa landresurser och ett alternativt sätt att åskådliggöra miljövänligheten hos produkter eller mänskliga aktiviteter är att räkna ut deras ekologiska fotavtryck. Dvs. till exempel hur stor yta som krävs för att driva en bil under ett år med ett visst bränsle. Jämförelser mellan ekologiska fotavtryck för etanol och bensin utfaller (föga överraskande) inte till etanolens fördel [4, 11].

Det är viktigt att inse att om vi vill utöka vår produktion av biobränslen så kommer denna produktion att inkräkta på arealer som idag används till något annat, eller på arealer som idag inte används för produktion. Det finns en uppenbar risk att mer natur kommer att ersättas av monokultur – och detta är inte miljövänligt!

Slutsatser

Frågan i rubriken kan besvaras med vad en tvättäkta forskare svarar på 95 % av alla frågor som ställs till honom, nämligen med ett: ” – Det beror på…”:

Etanol producerad från biomassa betraktas som energieffektiv och ger reduktioner av växthusgasutsläpp jämfört med bensin om man utvärderar bränslena med hjälp av traditionella livscykelanalyser.

Om man däremot gör en emergianalys eller räknar ut de ekologiska fotavtrycken för bränslena framstår inte längre etanol som ett miljövänligt alternativ. Etanolproduktion tycks inte heller vara ett effektivt sätt att använda våra resurser (energi, biomassa eller mark).

Huruvida det är relevant att bedöma bränslenas miljövänlighet utifrån en emergianalys eller utifrån deras ekologiska fotavtryck beror (såvitt jag begriper) på hur begränsad vi anser att den totala tillgången till energi och mark är. Anser vi att det finns energi och mark i överflöd så kan vi ju välja att investera dessa i produktion av biobränslen och i en reduktion av koldioxidutsläpp. Anser vi däremot att energi och/eller mark är begränsade blir det genast en annan femma…

Jag tycker personligen att begrepp som emergi och ekologiska fotavtryck bättre återspeglar den faktiska miljöpåverkan som en mänsklig verksamhet medför än vad den traditionella livscykelanalysen förmår – studier som är alltför snävt avgränsade säger oss egentligen inte något meningsfullt – men jag inser också att sådana analyser är svårare att genomföra och resultaten förmodligen också svårare att kommunicera utanför forskarleden.

Slutklämmen får väl bli att konstatera att man kan beskriva de olika sätten att räkna som äpplen och päron om man vill - men att det kan vara mycket relevant att jämföra äpplen och päron ibland - i alla fall om man bara har en fruktodling!

(Ha ha, där fick jag till det! - Tror jag?)

Uppdatering 2008-02-13:
Det här med etanol är ju ett mycket omdebatterat ämne och den här artikeln är nog min mest lästa och mest googlade post här på bloggen. Detta är ju glädjande, men sedan jag skrev det här inlägget så har nya forskningsrön publicerats som visar att etanol producerad på jordbruksmark inte alls leder till minskade utsläpp av växthusgaser. För att inte missleda mina läsare lägger jag därför till denna uppdatering. En utökad användning av etanol producerad med råvaror odlade på jordbruksmark leder till att den totala efterfrågan på jordbruksmark ökar. Detta leder i sin tur till att naturmark (skogsmark, torvmark, gräsmark etc) tas i anspråk och i processen släpps stora mängder växthusgaser ut. Den intresserade kan läsa mer om saken i ett inlägg jag skrivit på SLU:s forskarblogg.

Såvitt vi kan bedöma så leder alltså etanol i tanken (producerad på jordbruksmark) till ökade utsläpp av växthusgaser, till ökad förstörelse av naturmark, till ökad vattenanvändning och till höjda livsmedelspriser jämfört med att köra sin bil på bensin eller diesel. Detta är inte miljövänligt! Om man vill minska utsläppen av växthusgaser så är det ett klart mycket bättre alternativ att satsa på bränslesnålare bilar, mer kollektivtrafik och mindre bilåkande.

Situationen tycks se betydligt bättre ut för etanol producerad från restprodukter och/eller avfallsprodukter. Man ska dock komma ihåg att restprodukter och avfallsprodukter även kan ha andra användningsområden som eventuellt kan vara bättre sätt att uttnyttja dem på (som t.ex. biogasproduktion). Effekterna av att i stor skala använda skörderester till etanolproduktion är dock dåligt utredda och är inte helt självklart positiva. Att inte plöja ned skörderesterna efter skörd kommer helt säkert att leda till att jordbruksmarken kolförråd utarmas ytterligare - det kan också få konsekvenser för markens struktur och mikronäringsstatus.

Referenser

1. Hammerschlag, R. 2006. Ethanol's energy return on investment: a survey of the literature 1990-present. Environmental Science & Technology 40: 1744-1750. (Abstract)

2. Farrell, A.E., R.J. Plevin, B.T. Turner, A.D. Jones, M. O'Hare and D.M. Kammen. 2006. Ethanol can contribute to energy and environmental goals. Science 311: 506-508. (pdf)

3. Macedo, I.d.C., M.R.L.V. Leal and J.E.A.E.d. Silva. 2004. Assessment of greenhouse gas emissions in the production and use of fuel ethanol in Brazil. Secretariat of the Environment; Government of the State of São Paulo. (pdf)

4. Oliviera, M.E.D.D., B.E. Vaughan and E.J. Rykiel. 2005. Ethanol as fuel: energy, carbon dioxide balances, and ecological footprint. BioScience 55: 593-602. (pdf)

5. Okänd. 2007. Well-to-Wheels analysis of future automotive fuels and powertrains in the European context. IES - Institute for Environment and Sustainability; European Commission. (Finns att hämta här, tillsammans med flera andra filer.)

6. Wu, M., Y. Wu and M. Wang. 2006. Energy and emission benefits of alternative transport liquid fuels derived from switchgrass: a fuel life cycle assessment. Biotechnology Progress 22: 1012-1024. (Abstract)

7. Rydberg, T. and A. Haden. Energikvalitet och nettoenergi - hur värderar vi olika former av energi. in Konferens om Ekologiskt Lantbruk. 2005. Ultuna. (pdf)

8. Börjesson, P. 2006. Energibalans för bioetanol - en kunskapsöversikt. Institutionen för teknik och samhälle - Avdelningen för miljö- och energisystem; Lunds Tekniska Högskola. (pdf)

9. Ometto, A.R., W.N.L. Roma and E. Ortega. Emergy life cycle assessment of fuel ethanol in Brazil. in IV Biennial International Workshop "Advances in Energy Studies". 2004. Campinas, Brazil. (pdf)

10. Giampietro, M. and S. Ulgiati. 2005. Integrated assessment of large-scale biofuel production. Critical Reviews in Plant Science 24: 365-384.(pdf)

11. Holden, E. and K.G. Høyer. 2005. The ecological footprints of fuels. Transportation Research Part D 10: 395-403. (Abstract)

Andra bloggar om: vetenskap, forskning, biodrivmedel, etanol, E85, bensin, livscykelanalys, emergi, ekologiska fotavtryck

Klurendrejeriet mini här!

För er som har missat Sveriges roligaste (och enligt många Sveriges svåraste) tävling "Klurendrejeriet" finns under sommaren chansen att öva sig på lightversionen "Klurendrejeriet mini" - frågorna är inte släppta ännu men ledtrådar har i gammal god stil redan börjat dyka upp på Klurbloggen.

För er som behöver släppa ut lite aggressioner under lösandet av gåtorna (varför man nu skulle behöva det? :) ) kan jag rekommendera äggspelet på Kalles.se.


Ge igen för gammal ost!



Andra bloggar om: klurendrejeriet, klurbloggen, tävling, gåtor

Något litet om att tänka efter före

DN rapporterar idag under rubriken ”Etanolbilars utsläpp kan skada hälsan” om en studie som visade att användandet av etanolbränsle (E85) potentiellt skulle kunna ge större negativa hälsoeffekter än vanlig bensin.

Studien de refererar till är:

Jacobson M.Z. 2007. Effects of ethanol (E85) versus gasoline vehicles on cancer and mortality in the United States (pdf). Environmental Science & Technology (ej formellt publicerad ännu).

Slutsatserna därifrån var att en utökad användning av E85 ger ökade utsläpp av ozon vilket kan leda till ökad förekomst av respiratoriska sjukdomar och en ökad dödlighet till följd av dessa.

Vad gäller utsläppen av cancerogena ämnen så leder ökad användning av E85 till en tydlig minskning av vad som brukar kallas BTEX (bensen, toluen, ethylbensen och xylen) vilket ju är ganska naturligt eftersom dessa är konstituenter i bensin och E85 består av 85 % etanol och med bara 15 % bensininblandning (25 % inblandning vintertid i Sverige) och också till en minskning av butadien. Effekten av dessa minskningar uppvägs dock enligt artikelförfattaren av en ökning av utsläppen av de cancerogena ämnena acetaldehyd och formaldehyd.

Nettoeffekten av en omställning till E85 (med nuvarande gränsvärden för utsläpp av de ingående ämnena) skulle därför kunna bli en ökad dödlighet i respiratoriska sjukdomar, främst i tätbefolkade områden. På grund av osäkerheten angående framtida gränsvärden för bränslena är dock den enda riktigt säkra slutsatsen som kan dras att en omställning till etanolbränsle skulle ge åtminstone lika mycket negativa hälsoeffekter som en fortsatt användning av bensin.

En annan artikel som publicerades nyligen är en studie av konsekvenserna av den CO2-skatt på drivmedel som infördes i Storbritannien 2001-2002:

Mazzi E.A. and Dowlatabadi H. 2007. Air quality impacts of climate mitigation: UK policy and passenger vehicle choice. Environmental Science & Technology 41: 387-392.

Författarna konstaterade att skatten där gynnade en omställning till bränslesnålare dieselbilar och att detta i sin tur resulterade i ökade partikelutsläpp och ca 90 extra dödsfall i Storbritannien årligen. Dessa dödsfall hade kunnat undvikas om man hade sett till att kombinera införandet av koldioxidskatten med skärpta krav också på partikelutsläpp hos dieselbränslena.

Skärpta regler för partikelutsläpp hos dieselbilar genomförs stegvis inom EU men först 2009 (i och med införandet av miljöklass Euro V; partikelutsläpp mindre än 0,005 g/km) når man enligt Mazzi och Dowlatabadi dithän att dieselbilarna inte längre är hälsofarligare än dagens bensindrivna bilar.

Budskapet är att det är viktigt att inte stirra sig blind bara på koldioxidutsläppen när man graderar drivmedels miljövänlighet utan att också ta hänsyn till fler aspekter. Hälsoeffekter är en aspekt man bör väga in - vi kan hoppas att detta är något som Anders Borg tar till sig när han utformar eventuella nya koldioxidskatter!

Andra bloggar om: etanolbränsle, E85, bensin, diesel, koldioxid, CO2, koldioxidskatt

Mikroorganismer för elproduktion

Ett väldigt spännande forskningsfält som det mig veterligen inte bedrivs någon forskning kring i Sverige och som det har rapporterats mycket lite om i svenska medier är användandet av mikroorganismer som katalysatorer för att producera elström i så kallade ”Microbial Fuel Cells” (MFC) dvs. mikrobiella bränsleceller.

Föreställ dig att du hade en apparat som du kunde hälla avloppsvatten i ena änden på och få ut koldioxid, vatten och elström i den andra änden. Låter det magiskt? Det är det inte – det är fullt möjligt!


















Principen är att man kopplar samman två behållare med hjälp av elektroder och ett katjonutbytesmembran – dvs. i grundutförandet liknar det en konventionell bränslecell som kan drivas med t.ex. vätgas. Fördelen med den mikrobiella bränslecellen är att man kan köra systemet på socker eller stärkelse, eller åtminstone i teorin på än komplexare saker som avloppsvatten eller olika typer av organiska restprodukter.

I behållaren som innehåller anoden har man bakterier som man matar med sitt ”bränsle”. Bakterierna bryter ned bränslet – och här kommer det fina med kråksången – man tillsätter inte någon terminal elektronacceptor utan låter bakterierna lämpa över sina elektroner på anoden istället. I processen uppstår vätejoner (H⁺) som kan vandra fritt över membranet. I katodkammaren har man däremot fri tillgång på en elektronacceptor, vanligtvis syre – vilket medför att elektronerna vandrar dit, förenas med ett syre och två väten och bildar vatten.

Men vänta här nu – frågar sig den biologiskt oskolade – vad fanken är en terminal elektronacceptor för något?

– Jo, de organismer som får sin energi genom att bryta ned organiskt material, som t.ex. människor eller de nedbrytande bakterier som finns i bränslecellen – använder sig av så kallade elektrontransportkedjor för att konvertera den energi de får ifrån födan till molekylen ATP.

I princip kan man säga att de slussar elektroner från en elektrondonator (dvs. maten) från det ena enzymet till det andra – elektronernas hoppande används i sin tur för att pumpa ut vätejoner ur cellen – koncentrationsskillnaden som uppstår gör att vätejonerna drivs att diffundera tillbaka in i cellen igen och denna kraft används för att producera ATP.

Men för att det hela ska fungera så krävs det att de hoppande elektronerna landar någonstans i slutändan – och det de landar på är alltså den terminala elektronacceptorn. För människor är det alltid syre – det är därför vi andas – tänk på det nästa gång du tar ett andetag – men en del bakterier kan vara betydligt mer flexibla med sitt val av elektronacceptor. Om syre saknas kan de t.ex. respirera nitrat, vilket utnyttjas vid kväverening (där nitrat reduceras till kvävgas), järn, vilket är anledningen till att blålera är blå (det beror på att rödaktigt Fe³⁺ reduceras till gråblåaktigt Fe²⁺ där syre saknas), mangan, eller något annat som erbjuder en tillräckligt positiv redoxpotential.

En del bakterier måste inte heller ha sina terminala elektronacceptorer inne i cellen utan klarar av att växa på fasta ytor och reducera dessa. Dessa egenskaper uttnyttjas i den mikrobiella bränslecellen där bakterierna nekas tillgång på syre utan istället tvingas avge sina elektroner till anoden. Anoden kan bestå av olika material men består oftast av någon form av kol/grafitmaterial – det är alltså lite grann som om du tvingades andas genom en kolbit.

En mikrobiell bränslecell kan teoretiskt alstra upp emot 1,1 V men än så länge uppnår man som bäst 0,6 V när man använder cellen för att generera ström. Det är dock möjligt att seriekoppla cellerna för att få upp spänningen. Många praktiska problem återstår också att lösa innan det går att tillverka en tillräckligt effektiv och tillförlitlig produkt av det hela.

Det finns flera potentiella tillämpningar för MFC:er – en uppenbar användning skulle kunna vara att testa ett sådant system vid ett reningsverk. En annan spännande applikation skulle vara att använda havssediment och mikroorganismer som lever däri – här räcker det med att stoppa ned en elektrod i det syrefria sedimentet och att ha en ovanför i det syreberikade havsvattnet för att generera ström (fast det funkar nog inte på de syrefria bottnarna i Östersjön förstås) – detta kan användas till att driva t.ex. mätutrustning på havsbottnen.

En bra webresurs för mikrobiella bränsleceller med många länkar till vetenskapliga artiklar om bränsleceller finns här. En bra översiktsartikel är:

Logan et al., 2006. Microbial fuel cells: methodology and technology (pdf). Environmental Science & Technology 40:5181-5192.

Eller varför inte pröva att göra en själv? (pdf)

Man bör dock ställa bränslecellernas energieffektivitet och praktiskhet mot andra sätt att utnyttja energin i det organiska materialet t.ex. genom mikrobiell rötning för att producera biogas, eller genom etanolproduktion. Ett större forskningsprojekt med sådan inriktning, MicroDrivE, har just startats upp på min institution på SLU. Kanhända kan det också bli aktuellt med bränsleceller hos oss framöver?

Andra bloggar om: vetenskap, forskning, mikrobiologi, bränsleceller

Tidsödande refereegranskning

Skriver något snabbt här bara medan jag väntar på att säkerhetskopieringen av mina filer från datorn till externa hårddisken ska bli klar. Vart tar tiden vägen frågar man sig? Idag har jag spenderat nästan hela dagen på ett referee-uppdrag. Dvs. för den vetenskapligt oskolade – jag (och en forskare till någon annanstans – tror jag) har läst och givit mitt omdöme om ett manuskript till en vetenskaplig artikel som några andra forskare har skrivit.

Detta förfarande brukar framföras som själva hörnstenen i det system som ska garantera vetenskaplig kvalitet och redlighet. Men jag vete sjutton jag… inte för att jag gjorde en slarvig granskning eller för att artikeln nu låg utanför mitt kompetensområde – för så var det inte, utan för att det tar sådan tid om det ska göras ordentligt. Möjligtvis tar det betydligt kortare tid för någon som har utfört väldigt många referee-uppdrag i dina dar och som så att säga har hittat den rätta nivån.

Men jag kan ärligt talat förstå att det slinker igenom både det ena och det andra – föreställ dig att du är en forskare som har fått pengar för att utföra ett forskningsprojekt. En stor del av din tid är du redan idag tvungen att använda till annat än själva forskningsprojektet – som att söka pengar till nya forskningsprojekt t.ex. – nu dimper det dessutom då och då ned förfrågningar om att du ska granska vetenskapliga artiklar.

– Detta är inte något som du får betalt för någonstans ifrån (åtminstone inte om du är externfinansierad som jag) – men inte desto mindre ett hedersuppdrag som du förväntas utföra. Du kan visserligen tacka nej – men då fallerar hela det vetenskapliga systemet och det duger ju inte… - Något måste stryka på foten: forskningen, undervisningen, handledningen av dina exjobbare och doktorander – eller kvalitén på den vetenskapliga granskningen…

Andra bloggar om: refereegranskning, vetenskap, vetenskaplig kvalitet

För att jag kan kan kan...

Här kommer mitt utlovade svar på den förfrågan jag fick från Malin Sandström häromveckan om varför jag bloggar:

Huvudsaken för mig är nog egentligen att bloggen är ett forum där jag kan göra min åsikt hörd hur och när jag vill. Jag kan ocensurerat skriva ned vad jag tycker och tänker, själva fatta det publicistiska beslutet att posta det och på så vis göra det tillgängligt för vem som helst som råkar vara intresserad. Är någon intresserad av vad jag tycker vet de vart de ska leta efter min åsikt.

Jag finner stor tillfredsställelse i att veta att jag har en kanal som jag kan använda för att nå ut med. Detta är det primära – en bonus är ju att jag dessutom tycker det är kul att skriva och att få respons på det jag skriver om.

Vad gäller ämnesvalen så existerar det inte någon glasklar inriktning för min blogg: jag bloggar om sådant jag själv vill skriva om, känner mig nödsakad att skriva om, blir ombedd att skriva om, om sådant jag retar upp mig på, eller uttråkat råkar plita ned någon söndagsförmiddag istället för att ta itu med gårdagsdisken. Det innebär att det kan växla från vetenskapliga granskningar till mer personligt material, från högt till lågt – inte alltför lågt, men jag har högt till tak.

En ambition som jag har är att det jag skriver ska ha ett läsvärde – för den stora, lilla, eller obefintliga målgrupp som jag för tillfället föreställer mig att jag inriktar mig mot. Jag använder inte bloggen som en dagbok men upplyser ibland mina läsare om vad jag har gjort under dagen. Möjligheten att bevaka bloggar gör att jag inte känner mig nödsakad att publicera med någon regelbundenhet för att hålla uppe läsarantalet. Jag känner mig heller inte nödsakad att alls hålla uppe läsarantalet. Jag postar därför ofta, sällan, eller inte alls – helt efter eget godtycke.

Kort sagt: jag bestämmer och det känns bra!


(En fotnot är att mina anledningar förmodligen är lika skiftande som mina ämnesval eller formerna för mitt skrivande. Hade jag besvarat frågan för en vecka sedan hade du fått ett annat svar och imorgon är som bekant en ny dag.)

Andra bloggar om: blogga, bloggande, skriva

Bitvis riktigt bra

Vid hemkomsten från Hemavan så väntade Dungens nya skiva ”Tio bitar” – som jag så klart hade förbeställt - på mig innanför dörren. Den har snurrat i CD-spelaren sedan dess och även om den inte riktigt kommer upp i klass med föregångaren ”Ta det lugnt” så är det en riktigt bra platta. Alltid kul att lyssna på något som uppvisar en sådan musikalisk bredd som Gustav Ejstes alster gör.

Gustav är känd för sina usla texter – och även på Tio bitar bjuds vi en del av den varan: vad sägs t.ex. om en textrad som ”Fåglar flyttar, helt på vintern, när det blir för kaaallt…”? – Tur då att själva musiken samtidigt är både hårdrockssvängig och så folktonsvacker att allt får vara förlåtet. Men man förstår varför Dungens musik hittills varit populärare utomlands…

Framförallt tycker jag att det är skivans andra halva som riktigt lyfter och bjuder på ett par riktigt bra låtar t.ex. ”Ett skäl att trivas” och ”Svart är himlen” från vilken textraden ovan är hämtad, medan inledningsbitarna (med undantag av instrumentala ”Caroline visar vägen”) inte riktigt förmår engagera mig. Plattan som helhet innehåller dock lite för mycket (även för mig) av de tätt duggande dungentrummorna och lite för lite av själva psykdelen i folkrockpsyken. Den känslige lyssnaren bör också varnas för att Reine Fiskes ylande gitarr på spåret "Mon amour" närmar sig gränsen för vad som kan betecknas ligga inom det musikaliska området – men fyra skällande träskor av fem möjliga skulle jag nog dela ut om jag vore något slags recensent.

Lyssna in dig kan du göra på Jukeboxen på Dungens hemsida - där kan du också passa på att lyssna på lite låtar från de gamla plattorna.

Andra bloggar om: musik, Dungen