Fra sidestrøm til ressurs - Rensing og verdiskaping av råglyserol fra omega-3-industrien

Abstract

Denne bacheloroppgaven omhandler rensing og verdiskaping av råglyserol, som en sidestrøm fra omega-3-produksjon i norsk maritim industri. Norge er en betydelig produsent av omega-3-konsentrater, og i denne prosessen dannes råglyserol som et biprodukt under transesterifisering. Samtidig benyttes det raffinert glyserol i et senere produksjonstrinn, ved re-estrifiseringen, noe som skaper et potensial for internt gjenbruk, forutsatt at råglyserolen kan renses tilstrekkelig først. Råglyserolen inneholder en rekke urenheter, blant annet alkohol, salter, frie fettsyrer og vann, noe som gjør den uegnet for videre direkte bruk. I lys av økt fokus på sirkulær bioøkonomi og bærekraft, er det av både økonomisk og miljømessig interesse å undersøke om denne sidestrømmen kan renses og utnyttes som en verdifull ressurs.

Formålet med oppgaven har vært å evaluere og dokumentere renseeffektiviteten til en etablert protokoll utviklet av SINTEF Nordvest AS. Forskningsspørsmålet var om den eksisterende renseprotokollen ga tilfredsstillende renhet og ressursutnyttelse, og hvilke forbedringer som eventuelt kunne blitt implementert for videre prosessoptimalisering.

Oppgaven består av både laboratorieforsøk og analytiske vurderinger. Fire separate renseforsøk ble gjennomført, hvor råglyserol ble behandlet gjennom pH-justering, fettfjerning, løsemiddelekstraksjon med etanol, adsorpsjon med aktivt karbon og bleikejord, samt inndamping i rotasjonsfordamper. For å vurdere glyserolinnhold, kvalitet og identifisere reststoffer i det rensede produktet ble det benyttet visuell inspeksjon, tynnsjiktkromatografi (TLC) og kjernemagnetisk resonans (NMR).

Resultatene viste at renseprotokollen ga høy renhet i glyserolprøvene, med et estimert glyserolinnhold mellom 98,4% og 98,9%. Det indikerer at de fleste urenhetene ble fjernet effektivt, og at sluttproduktet har potensial for videre anvendelse i re-estrifiseringstrinnet i omega-3-produksjon. Enkelte endringer fra den opprinnelige protokollen ble implementert underveis og redegjort for i oppgaven. Det ble registrert et gjennomsnittlig praktisk utbytte på 32%, noe som kan indikere tap i de ulike prosesstrinnene. Samtidig som det ikke kan konstanteres at utbyttet er lavt i forhold til det som reelt er oppnåelig, ettersom forholdet mellom mengden glyserol og urenheter i utgangsmaterialet er ukjent.

Oppgaven konkluderer med at renseprotokollen gir et sluttprodukt med tilfredstillende renhetsnivå, og at enkelte mindre justeringer i metode bidro til ytterligere forbedring av renheten. Samtidig fremkommer det tydelig at for å muliggjøre industriell anvendelse, må prosessen tilpasses variasjoner i råglyserolens sammensetning. Det anbefales derfor videre arbeid med karakterisering av utgangsmaterialet før rensing, samt optimalisering av metodikken for å redusere ressursforbruk og øke det praktiske utbyttet. Det ble også foreslått alternative analysemetoder som kan benyttes for enklere og mer kostnadseffektiv vurdering av renhet. De presenterte resultatene og vurderingene kan dermed legge grunnlaget for en mer effektiv og bærekraftig utnyttelse av råglyserol som en verdifull ressurs i en sirkulær verdikjede.

This bachelor's thesis addresses the purification and value creation of crude glycerol, a byproduct generated during omega-3 production in the Norwegian maritime industry. Norway is a major producer of omega-3 concentrates, and crude glycerol is formed as a side stream during the transesterification step. Concurrently, refined glycerol is used in a later stage of production, during re-esterification, creating a potential for internal reuse, provided that the crude glycerol can first be adequately purified. Crude glycerol contains several impurities, including alcohols, salts, free fatty acids, and water, rendering it unsuitable for direct reuse. In light of the increasing emphasis on circular bioeconomy and sustainability, it is of both economic and environmental interest to investigate whether this byproduct can be purified and utilized as a valuable resource.

The aim of the thesis was to evaluate and document the purification efficiency of an established protocol developed by SINTEF Nordvest AS. The central research question was whether the existing purification protocol gave sufficient purity and resource utilization, and which improvements could be implemented for further process optimization.

The thesis includes both laboratory experiments and analytical evaluations. Four separate purification trials were conducted, involving pH adjustment, fat removal, solvent extraction with ethanol, adsorption using activated carbon and bleaching earth, and evaporation using a rotary evaporator. To assess glycerol content, product quality, and identify residual compounds in the purified samples, methods such as visual inspection, thin-layer chromatography (TLC), and nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR) were employed.

The results showed that the purification protocol achieved high glycerol purity levels, with estimated glycerol content ranging from 98.4% to 98.9%. This indicates that most impurities were effectively removed and that the final product has potential for reuse in the re-esterification step of omega-3 production. Some modifications to the original protocol were implemented during the trials and are described in the thesis. The average practical yield was 32%, suggesting material losses during the process steps. Nevertheless, it cannot be concluded that this yield is low relative to what is realistically achievable, as the initial glycerol-to-impurity ratio in the crude material remains unknown.

The thesis concludes that the purification protocol yields a final product with satisfactory purity, and that minor methodological adjustments contributed to further improvements. At the same time, it is evident that industrial implementation would require the process to be adapted to variations in the composition of the crude glycerol. Further work is therefore recommended on characterizing the input material prior to purification and optimizing the method to reduce resource consumption and increase practical yield. Alternative analytical methods are also proposed to enable simpler and more cost-effective purity assessments. The results and assessments presented in this thesis may thus serve as a foundation for more efficient and sustainable utilization of crude glycerol as a valuable resource within a circular value chain.