Produksjon av biodiesel hos BV Energi Hurum.
Produksjon av biodiesel hos BV Energi Hurum. (Bilde: Stian Lysberg Solum)

Biodrivstoff

Dette er årsakene til at flytende biodrivstoff ikke tar av

Strøm fra vind og sol har tatt rampelyset i debatten om fremtidens transportsystem. Men eksperter er enige om at det er bruk for flytende biodrivstoff for å sikre bærekraft i innen transport.

  • Klima

Strøm fra vindmøller eller solceller kan lagres i et batteri og drive en elbil – det er enkelt å forstå, og kan allerede sees når en elbil kjører lydløst forbi.

Og med et veritabelt stup i prisene på spesielt solceller og batterier, har nettopp den løsningen satt seg fast i vår oppfatning av hvordan vi får gjort transportsektoren fri for fossile drivstoffene fram mot 2050.

Men selv om det kanskje er massevis av grønn strøm til overs, har elbilene – spesielt når det gjelder den tunge transporten – sine begrensninger. Og derfor er de fleste ekspertene enige om at flytende drivstoff basert på biomasse også må utvikles, slik at de på et tidspunkt kan brukes på like fot med andre grønne drivstoffer i transportsektoren.

Vi skal med andre ord kjøre på alt fra halm, tre, alger og avfall til husdyrgjødsel og andre organiske materialer, enten de nå er produsert spesielt til formålet eller er restprodukter – men her stopper også enigheten.

For i motsetning til den grønne strømmen, er det langt fra oppnådd en standard for hvordan biomasse best transformeres til et flytende drivstoff som kan brukes i en tradisjonell forbrenningsmotor.

Bare en enkel titt på variasjonen innen biodrivstoffer og deres spesielle karakteregenskaper, på de ulike teknologiene for å behandle biomassen, og på de resulterende flytende drivstoffene og mulige kombinasjonene av energikilder, er nok til å gjøre enhver ingeniør svett i panna.

Den beste teknologien, takk!

For skal man bruke bioetanol basert på tradisjonelle fermenteringsprosesser?

Skal man bruke planteoljer eller metanol basert på biogass, som deretter kan omdannes til biodiesel?

Eller hva med de såkalte elektro-drivstoffene, hvor hydrogen produsert ved hjelp av elektrolyse fra vindmøller og solceller, kombineres med biogass eller ren CO2 for deretter å bli omdannet til biodiesel eller bensin?

Og hvilke former for biomasse skal vi bruke? Skal det være halm, tre, alger, avfall eller noe helt annet, og hvor mye er det til rådighet? Hvilken prosess er mest miljøvennlig, og ikke minst økonomisk optimal? Kombinasjonene er utallige.

Og det er anselige mengder av de flytende biodrivstoffene som trengs. I et studium fra i fjor forutså det internasjonale byrået for fornybar energi (Irena) at behovet for flytende biodrivstoff til alle transportbehov vil firedobles fra 2015 til 2030, når det vil være omkring 500 milliarder liter, for deretter å komme helt opp i 1120 milliarder liter i 2050.

Dermed kan biodrivstoff på verdensplan fram mot 2050 komme til å levere omkring 25 prosent av all den energien som skal brukes til transport, også inkludert skip, fly og tungtransport.

Oversikt på gang

Derfor er den danske Energistyrelsen akkurat nå i gang med å skaffe seg en oversikt over de forskjellige teknologiene, forteller Andreas Moltensen fra departementets Center for Systemanalyse, Energieffektivitet og Global Rådgivning:

– Akkurat nå prøver vi å få et en oversikt, slik at vi kan gi et estimat over teknologien og kostnadsnivået. Men det vi vi kan se med én gang, er at vi kommer til å fortsette med å blande biodrivstoff inn i bensin og diesel i en hel del år framover, sier han.

Nettopp innblandingen har vært den løsningen som EU har tydd til for å få fart på utviklingen. Reglene er for tiden at det skal blandes inn 5,75 prosent biodrivstoff i all bensin og 7 prosent i diesel som brukes til landtransport.

Hovedsakelig har det innblandede biodrivstoffet bestått av 1.-generasjons bioetanol produsert av for eksempel sukker og mais, og biodiesel produsert av palmeolje.

Det må mer biomasse inn

I det kommende VE-direktivet (Vedvarende/fornybar Energi, over. anm), som skal gjelde fra 2021, forventes det at det blir satt fart på andelen av biomasse-produsert drivstoff og en nedgang i andelen av 1.-generasjons biodrivstoff. Alle er nemlig enige om at bærekraften i 1.-generasjons drivstoffer mildt sagt er tvilsom.

Det er en utvikling som både bransjeorganisasjonen Energi- og oljeforum og den kanadiske eksperten på biodrivstoffer Donald O’Conner støtter opp om. Han er den som står for Energistyrelsens teknologikatalog, og han mener at det er grunnlag for å øke prosentandelen av biodrivstoffer i de fossile drivstoffene, som for Europas vedkommende regnes i energiinnhold, mens resten av verden normalt regner i volum:

– Det er selvfølgelig noen tekniske barrierer i forhold til hva bilenes motorer kan tåle, men når vi ser på Europa, blandes det for tiden inn 5,75 prosent, i USA blander de gjerne inn 10 prosent, og i Brasil er de helt oppe på 27 prosent i bensinen. Men det innebærer også at vi må få fart på oljeselskapene og overbevise dem om at det er mulig å øke andelen, sier han, og kaller det danske energisystemet for unikt, fordi vi på så relativt kort tid har vært i stand til å flytte en stor del av energiforbruket bort fra rene fossile drivstoffer og over på strøm.

Strøm løser ikke alt

Men han mener også at strøm ikke er løsningen på alle utfordringene våre, og at det i høy grad vil bli bruk for flytende biodrivstoffer:

Fire typer flytende biodrivstoff

  • Biodiesel: Olje og fett omdannes til biodiesel via forestring eller hydrogenering. Oljene kan for eksempel komme fra raps eller brukt frityrolje.
  • Metanol: Biomassen forgasses, og gassen renses. Deretter kan gassen omdannes til metanol og diesellignende produkter som kan brukes i dieselmotorer og til flydrivstoff. Metanol kan også benyttes i drivstoff-strømceller.
  • Etanol: Bakterier omdanner sukker i biomasse til etanol, som kan inngå i bensinprodukter. For å øke virkningsgraden og løse opp vanskelige materialer som for eksempel tre, forbehandles massen med enzymer.
  • Electrofuel: Hydrogen produsert via elektrolyse kombineres med karbon i en Fischer–Tropsch-prosess. Karbonet kan komme fra forgasset biomasse eller direkte fra oppsamlet CO2.

– Elbiler, selv de med svært store batterier, vil ikke alltid være lykken for alle. Noen har bruk for større rekkevidde, og noen har ikke tålmodighet til oppladningen av batterier. Derfor er det nødvendig å øke andelen av flytende biodrivstoffer i den eksisterende bensinen og dieselen, sier han og peker utover det på tungtransport pluss fly og skip som områder der biodrivstoff ikke kan unnværes når fossile drivstoffer fases ut.

Hos det danske Energi- og oljeforum ser man også muligheter for å øke andelen i det eksisterende systemet, sier teknikk- og miljøsjef Michael Mücke Jensen:

– Vi vet at biodrivstoff kommer til å utgjøre en stigende andel av transportenergien fram mot 2030, spesielt når det gjelder den tungtrafikken. Men akkurat nå gjelder VE-direktivet bare til 2020, og vi kan se at den politiske usikkerheten gjør at investorene er tilbakeholdne med å investere i produksjon av flytende biodrivstoff og i stedet finner andre VE-prosjekter å investere i, sier han.

Hvorfor har vi ikke kommet lengre?

Det er altså enighet om at det skal skje noe – og det har det vært i årtier. I 2009 skrev danske Ingeniøren om akkurat de samme utfordringene som vi står med i dag. Meldingen fra forskerne og industrien var den gang at de teknologiske barrierer var overvunnet, og at de flytende biodrivstoffene var klare til å fjerne de fossile drivstoffene fra transportsektoren. Så hvorfor har vi da ikke kommet lengre?

Henrik Wenzel, som er professor på SDU med spesiale innen systemanalyse og bærekraft, har vært en del av debatten i ti år, og for ham er både økonomi og bærekraft avgjørende. Så når det handler om utnyttelsen av landets biomasse-ressurser, ser han heller at de forgasses og brukes direkte i transporten:

– De flytende biodrivstoffene som bioetanol er langt dyrere å produsere enn biogass – minst dobbelt så dyre. I tillegg er biogass en langt bedre brikke i det samlede puslespillet som får strøm-, varme-, transport-, avfalls- og landbrukssystemene til å henge optimalt sammen, sier han.

Et av problemene er ifølge Henrik Wenzel at produksjon av flytende biodrivstoff krever svært store anlegg for å bli lønnsom. Dermed må biomasse flyttes over store avstander, og det er ikke bra for CO2-regnskapet.

Professor: Bioetanol beste løsning

Men ikke alle er enige i den betraktningen. På Maabjergværket mellom Holstebro og Struer har planene om et fullskala anlegg for produksjon av bioetanol på grunnlag av halm, lenge ligget klar i skuffen.

Til tross for tilsagn om EU-tilskudd og oppmerksomhet fra private investorer, mangler prosjektet fremdeles en operatør som er parat til å drive verket.

En av dem som har bidratt til utviklingen av anlegg som dette, er professor Claus Felby fra Københavns Universitet (KU), og han ser bioetanol i kombinasjon med andre teknologier som den beste løsningen:

– Vi har jo sett hvordan vindmøller og solceller kan utvikle seg teknologisk, hvis bare det finnes støtteordninger som gir teknologien mulighet for å modnes kommersielt. I virkeligheten dreier det seg kanskje bare om at vi alle må betale 25 øre mer for en liter vanlig bensin, sier Claus Felby, og forklarer at en fabrikk hvor biomasse blir omdannet til etanol, også har en sidestrøm av ren CO2 som kan brukes til å produsere såkalt electrofuel.

Electrofuel: Hydrogen med karbon

Og nettopp electrofuel er det mange som ser som en av de teknologiske løsningene som skal få den nye typen drivstoff ned i pris og opp i produksjonsskala. Ideen er at strøm fra vindmøller og solceller omdannes til hydrogen via elektrolyse.

Det rene hydrogenet kan deretter kombineres med karbon, for eksempel i form av metan fra biogass eller CO2 fra etanol- eller biogassproduksjon. Resultatet er et drivstoff som både kan brukes i biler og fly. Men hvert prosesstrinn krever energi, og totalt sett er det med på å øke kostnadene ved electrofuel.

I IDAs Energivision 2050 pekes det også på electrofuel som et avgjørende drivstoff alle de stedene hvor strøm og batterier ikke klarer jobben. Det vil si at mesteparten av privatbilismen sannsynligvis blir rene elbiler, mens en mindre del kjører på electrofuel.

Når det gjelder skip, tog og fly, vil electrofuel utgjøre en langt større andel av drivstoffet i tanken.

Nye fabrikker på gang

Novozymes er en av de store aktørene på området for bioetanol. Bedriftens enzymer brukes i forbehandlingen av biomassen, slik at selve fermenteringsprosessen foregår mer effektivt. Derfor har Novozymes selvfølgelig også interessert i at kravene til innblanding av biodrivstoffer i bensin strammes inn.

Og mens produksjonen på Maabjergværket fremdeles ikke har kommet i gang, er det så smått i ferd med å komme gang i prosjekter i Europa. Den finske bedriften St1 har startet produksjonen på et anlegg som årlig skal produsere 10 millioner liter etanol basert på trefibrer. I tillegg kommer investeringen i et hydrogenanlegg i Göteborg, som skal brukes til å produsere 200 000 tonn bærekraftig diesel med produksjonsstart i 2020. Også i land som Slovakia og Romania planlegges det etanol-fabrikker.

Men utviklingen i Europa er kanskje småtterier i forhold til hva som planlegges i land som India, Kina og Brasil. I India er det vedtatt at all bensin i 2022 skal inneholde 10 prosent biodrivstoff, og det innebærer at det for tiden planlegges 22 fullskala produksjonsanlegg basert på trefibrer, med produksjonsstart i 2022.

I Kina er det også planer om 10 prosent biodrivstoffer i bensinen, og det skal derfor planlegges et demonstrasjonsanlegg i 2020 og et fullskala produksjonsanlegg i 2025. Også i Brasil satses det på 2.-generasjons biodrivstoffer, etter at man i årtier har produsert etanol fra sukkerrør.

Selv om store land som Kina og India skulle lykkes med å introdusere mer biodrivstoff innen transportsektoren, er det likevel ikke mye som tyder på at flytende biodrivstoffer kommer til å vippe elbiler av pinnen som den foretrukne grønne transportformen i Europa i løpet av de kommende årene.

Prisfall på batterier og et overskudd av vind- og solkraft gjør foreløpig den elektriske løsningen til vinneren.

  • Denne saken ble først publisert hos danske Ingeniøren

Norske forhold

I Norge er det politisk enighet om å øke biodrivstoffandelen i veirafikken til 20 prosent innen 2020. Vi har imidlertid kommet forbi dette allerede.

Tall fra Skattedirektoratet viste i desember at det i løpet av de første ni månedene i 2017 ble omsatt 21 prosent biodrivstoff. Målet ble dermed trolig overoppfylt i 2017. Tallene for 2017 skal presenteres i april.

 

Kommentarer (14)

Kommentarer (14)