sou · GKB3184 · 1997-01-01 00:00:00 — Växthuseffekten i kombination med hälso- och miljöproblem orsakade av användning av fossila drivmedel har bidragit till att de alternativa bränslena blivit allt mer aktuella som ersättning för de i stort sett helt allenarådande petroleumprodukterna dieselolja och bensin. Dessutom kommer vi långsiktigt att vara tvingade att ersätta fossila drivmedel på grund av framtida begränsad tillgång. Fördelar och nackdelar med alternativa drivmedel, potential för utvinning eller produktion av dem samt även behovet av nya och bättre förbränningsmotorer har granskats av flera utredningar samt berörda myndigheter. () lämnande ett betänkande i denna fråga. Kommunikationsforsknings- beredningen (KFB) driver ett program för introduktion och utveckling av motoralkoholer och biogas. lämnade ett delbetänkande, Med Raps i tankarna (SOU 1994:64), där man diskuterade användningen av rapsolja eller snarare rapsmetylester () som ersättning till dieselolja. Även på privat initiativ har det gjorts ett flertal utredningar i ämnet bl.a. har Materialteknik på uppdrag av Lantmännen energi gjort en livscykelanalys av RME. Stiftelsen har genomfört olika arbeten i syfte att utveckla etanol som motorbränsle och i detta sammanhang belysa dess egenskaper. har avsatt betydande resurser på att utveckla alternativa drivmedel. Detta har i huvudsak kommit att inriktas mot naturgas, metanol från naturgas och etanol från jordbruksprodukter. Motsvarande strävanden inom EU har inte varit lika omfattande och har där i första hand kommit att avse vegetabiliska oljor och estrar av dem. Trots mycket utredande saknas åtminstone bitvis en samlad bild av de alternativa bränslenas totala påverkan på hälsa och miljö. Detta har lett till problem då det gäller beskattningen av dessa bränslen. Genom miljöklassningen av såväl dieselolja som bensin har det gjorts en miljövärdering internt mellan de olika kvaliteterna av dessa bränslen. De bättre miljöklasserna har också getts en förmånligare beskattning än de Mot denna bakgrund har det från flera håll hävdats att de alternativa bränslena, rena eller i blandning, ur såväl hälso som miljösynpunkt oftast är bättre än de bästa kvaliteterna av dieselolja och bensin och därmed bör ges en förmånligare beskattning än dem. Visserligen har flera av de alternativa bränslena haft en förmånligare beskattning, vissa har varit helt befriade från skatt, men kopplingen mellan detta och deras miljö- och hälsopåverkan har inte alltid varit helt klar. I viss mån kan man anta att även andra intressen som t.ex. jordbrukspolitiska har spelat roll vid skattesättningen. Dagens beskattning av de alternativa drivmedlen vilar på ett dispensförfarande där de flesta av de befintliga dispenserna löper ut /97. Mot bakgrund av det rådande läget beslöt regeringen vid sammanträde att tillkalla en särskild utredare med uppgift att belysa de alternativa bränslenas och blandbränslenas miljö- och hälso- egenskaper vid fordonsanvändning. Utredningen bör enligt direktiv (Dir. 1995:97) ske förutsättningslöst och de aktuella bränslena bör behandlas i ett sammanhang, bilaga 1. Av direktiven framgår vidare att utredaren skall utarbeta ett förslag till utformning av de kvalitetskrav som bör ställas på alternativa bränslen och blandbränslen samt överväga hur dessa bör behandlas i förhållande till det befintliga systemet för miljöklassning av dieselolja och bensin. Pågående arbete inom EU skall därvid särskilt analyseras. Enligt direktiven avser uppdraget alternativa bränslen av både fossilt och förnybart ursprung som används som renbränsle eller blandas med dieselolja eller bensin. Utredaren skall utgå från kända alternativ under utveckling eller som introducerats i viss utsträckning. Utredaren skall även ge riktlinjer för hur nya kombinationer av blandbränslen eller alternativa bränslen fortsättningsvis skall behandlas. Vidare skall utredaren studera vilka krav som bör ställas på resultat från utsläppsmätningar m.m. för att bränslens miljöegenskaper skall anses tillräckligt väl dokumenterade. Även de alternativa bränslenas påverkan på motorns och avgasreningens hållbarhet skall belysas. Vid bedömningen av de olika bränslena skall även påverkan från odling, utvinning, framställning och distribution av bränslet beaktas. Med andra ord skall så långt möjligt ett livscykelperspektiv anläggas. Utredningsarbetet skall slutligen enligt direktiven ske i nära samarbete med och andra berörda myndigheter och organisationer samt samordnas med Kommunikationsforsknings- beredningens (KFB) och program för alternativa drivmedel och motorutveckling. Enligt direktiven skulle betänkandet redovisas . Efter hemställan från utredaren har dock regeringen genom beslut vid sammanträde förlängt utredningstiden till . Den huvudsakliga anledningen till denna förlängning är samordningen med KFB:s program där omfattande information beträffande blandbränslen och deras emissioner såväl som hälsopåverkan kommer att redovisas . 3.1.1Vad är bränsle och vad menas med alternativa drivmedel Med bränsle eller drivmedel avses någon form av energibärare. Genom påverkan kan energin omvandlas till en annan form av energi vilken på ett lämpligt sätt kan tillgodogöras. Vilken påverkan det rör sig om beror på energibäraren och även på vilken typ av energi man önskar omvandla den ursprungliga energin till. Vid förbränning av exempelvis olja eller träflis omvandlas i råvaran bunden energi till värme vilken i sin tur kan användas som den är för t.ex. uppvärmning. Alternativt kan värmen användas för produktion av rörelseenergi, t.ex. framdrivandet av en bil om det är fråga om olja och den förbränns i en dieselmotor. Ett annat sätt är att via rörelseenergi producera elenergi vilken i sin tur, om man så önskar, kan användas för drift av ett fordon med elmotor. Genom kemiska processer (t.ex. jäsning) kan energi omvandlas från fast form i t.ex. träflis eller gröda till flytande form, etanol. På samma sätt kan olja bundet i gröda, t.ex. raps, genom bearbetning (pressning och extraktion) och kemisk reaktion med metanol omvandlas till det flytande bränslet rapsmetylester (). De flytande bränslena kan sedan förbrännas t.ex. i en dieselmotor eller ottomotor och via produktion av värme skapa rörelseenergi. Beroende på hur energin i råvaran används kan den rubriceras som bränsle för uppvärmning/elproduktion eller bränsle för framdrivande av fordon. Utredningen skall enligt direktiven enbart behandla bränslen för framdrivande av fordon. Sådant bränsle kallas ofta drivmedel. Fortsättningsvis kommer jag för att undvika eventuella förväxlingar att så långt det går endast använda mig av termen drivmedel när jag talar om bränslen för framdrivandet av fordon. 3.1.2Vad är alternativa drivmedel Som alternativa drivmedel kan man definiera allt som kan ersätta befintliga drivmedel. Detta innebär dock att man kan öka transportsektorns emissioner genom att ersätta dagens relativt "rena" fossila bränslen med ur miljö och hälsosynpunkt sämre alternativ. I gör man distinktionen att de alternativa drivmedlen (Alteranitve fuels) förutom att kunna ersätta de befintliga alternativen även skall vara av inhemskt ursprung. Här rör det sig alltså om en energiförsörjningsfråga. Härutöver har man en grupp drivmedel som kallas rena (Clean fuels). Med rena drivmedel avses sådana som har klart lägre emissioner eller mindre reaktiva emissioner än de befintliga alternativen. Sålunda är t.ex. metanol av fossilt ursprung (gjort på naturgas) ett alternativt bränsle och rent bränsle medan reformulerad bensin som gjorts på importerad olja bara är ett rent bränsle. I brukar vi med alternativa drivmedel avse drivmedel som kan ersätta befintliga drivmedel och som därutöver förväntas ha en potential att minska emissionerna från de fordon där de används. Dessa är ofta av inhemskt ursprung (biobaserade) men det är inget krav. Av utredningen definierade alternativa drivmedel Med utgångspunkt från vad som sägs i direktiven beträffande alternativa drivmedel samt att såväl fossila som förnybara drivmedel skall beaktas har jag beslutat att för det fortsatta utredningsarbetet begränsa mig till följande alternativa bränslen (drivmedel): *Metanol (MeOH) av såväl fossilt som biobaserat ursprung, som rent bränsle och i blandning samt som bränslekomponenten MTBE. *Etanol (EtOH) av såväl fossilt som biobaserat ursprung, som rent bränsle och i blandning samt som bränslekomponenten ETBE. *Rapsmetylester (). Med naturgas avses en produkt som är av fossilt ursprung och som till helt övervägande del består av metan (CH 4). Med biogas avses en produkt från syrefri jäsning av biologiska "råvaror", t.ex. kommunalt avloppsslam, slaktavfall, specialodlade grödor samt även stallgödsel och som till helt övervägande del består av metan. Med motorgas avses produkter som är av fossilt ursprung och som till helt övervägande del består av propan (C3H8). Under utredningsarbetets gång har jag blivit varse att ett alternativt drivmedel med stor potential är dimetyleter (DME). DME kan ersätta dieselolja utan större motorkonvertering och har mycket låga emissioner. Då arbetet med detta gasformiga drivmedel är på ett relativt inledande stadie vad avser användning kommer jag inte att behandla detta mer än översiktligt. Jag vill dock redan här trycka på att DME av många anses som det alternativa drivmedel som har de lägsta emissionerna och som lättast kan ersätta dieselolja. Även sett till produktionskostnader anses DME som mycket lovande. Det som eventuellt talar mot DME är problemen med distribution, då det är gasformigt i sitt normaltillstånd (rumstemperatur). Beredskap bör finnas för att så snart som ett tillräckligt underlag finns framme även utvärdera och om så anses befogat miljöklassa DME. Den huvudsakliga uppgiften för mig är att klarlägga de alternativa drivmedlens emissioner och därav miljö- och hälsoegenskaper, jämföra dem med motsvarande emissioner/egenskaper hos dieselolja och bensin samt om jag anser det befogat föreslå ett system för miljöklassning och skattedifferentiering av de alternativa drivmedlen. Betänkandet är därför koncentrerat till dessa frågeställningar. Min uppfattning och förslag till åtgärder redovisas i huvudsak under avsnitten 17 Dagens miljöklassning av drivmedel, 18 Miljöklassning av alternativa drivmedel, 19 Alternativa drivmedel och påverkan på klimatet, 20 Ekonomiska styrmedel för alterntiva drivmedel samt 21 Blandningar av drivmedel. Under avsnitten 9 Emissioner från alternativa drivmedel, diesel och bensin, 10 Livscykelperspektiv på drivmedel, 11 Värderingsmatris för drivmedels påverkan på miljö, klimat och hälsa, 12 Drivmedels påverkan på miljö och hälsa kommer de huvudsakliga motiven till mina ställningstaganden att redovisas. Under avsnitt 14 Provmetoder och emissioner vid användning av alternativa motorbränslen kommer jag att redovisa eventuella svagheter i nuvarande mät och testmetoder när det gäller att utvärdera alternativa bränslen och då främst biobaserade drivmedel. För att ge alla möjlighet att följa mina resonemang om alternativa drivmedel, fossila drivmedel, miljöklassning av drivmedel m.m. kommer jag i övriga kapitel att dels beskriva de alternativa drivmedlen, dels att beskriva problematiken med transportsektorns emissioner samt den för dieselolja och bensin tillämpade tekniken med miljöklass- ning/skattedifferentiering. Jag kommer också att kortfattat beskriva olika produktions/konverteringstekniker, tillgång/råvarupotential samt frågor om påverkan på motorer m.m. Ekonomiska och regionalpolitiska konsekvenser kommer att analyseras och redovisas. Mot bakgrund av att den av Regeringen tillsatta (KomKom) arbetar med en introduktionsplan för biobaserade bränslen kommer jag att i flera av dessa frågor hänvisa till KomKom:s delbetänkanden och pågående arbete inom KomKom. För att uppnå en nära och förtrolig kontakt med berörda parter har till utredningen knutits experter och sakkunniga. Dessa har genom sitt eget kunnande och sina kontakter inom det aktuella området kunnat tillföra utredningen omfattande kunskaper. De har också under arbetets gång kunnat bidra med konstruktiv kritik och alternativa lösningar av olika frågeställningar. Utredningen har haft stor hjälp av olika försök som genomförts i vårt land. Ett bra exempel är de rapporter som tagits fram inom ramen för Kommunikationsforskningsberedningen (KFB). För att få fram så nytt material som möjligt samt även för att sammanfatta den tämligen omfattande volymen av rapporter i den aktuella frågan har flera konsulter anlitats för olika uppdrag. Exempel på sådana uppdrag och konsulter är: *Kunskapssammanfattning av alternativa bränslen, . *Kunskapssammanfattning av specifikt metanol, . *Jämförande analys av producerade rapporter kring livscykelanalyser av drivmedel. *Kunskapssammanställning av befintliga mätdata för drift med alternativa drivmedel samt uppskattning av framtida potential, MTC. *Provmetoder och emissioner vid användning av alternativa motorbränslen. *Korrosion av alternativa drivmedel på motorer, . *Scenario för DME, dimetyleter, Strateco utveckling AB. *Erfarenheter från introduktion av metanol som drivmedel i , Strateco utveckling AB. Jag har också företagit besök hos såväl tillverkare som användare av alternativa bränslen (SEKAB, , , , AB, , , och ), motortillverkarna och samt i . För att inhämta internationella erfarenheter och diskutera den aktuella problematiken med experter i andra länder har jag gjort två större utlandsresor. En resa gjordes till där såväl myndigheter på statlig som federal nivå besökts (, , och , , Energy Commission samt , ). Även bränsletillverkare och användare samt motortillverkare (Southern Gas och Sothern Area transport, samt och Corporation i ), har besökts. En andra resa gjordes till och där jag besökte distributörer och producenter av alternativa bränslen (Total Raffinage Distribution och Sofiproteol, ) det internationella energiorganet , (IEA), , samt flera av EU–kommissionens direktorat DG XI (miljö), DG XVII (energi) och DG XXI (tull och indirekta skatter)). De internationella kontakterna har på ett bra sätt fäst min uppmärksamhet på de olika problem som varje land har att ta ställning till och som utgör underlag för de prioriteingar som görs. Vidare har de gett mig en bra bild av de satsningar som görs på olika håll runt om i världen samt ställt de svenska insatserna i en tydlig relation till dessa. Utredningen har också besökt i och med berörd personal diskuterat det arbete avseende emissioner från drift med alternativa drivmedel som de utfört åt IEA (slutrapport annex V, AMF), "Performance evaluation of alternative fuel/engine concepts 1990-1995", VTT 271. 4Kort beskrivning av alternativa drivmedel Detta kapitel liksom de tre efterföljande skall ge en mycket kort introduktion till vad som avses med alternativa bränslen, råvaror till dessa samt hur råvaran förvandlas till färdig produkt och distribueras. Därutöver skall de fyra kapitlen också tjäna som ett underlag för den redovisning och de bedömningar som jag sedan gör. 4.1Motoralkoholer och etrar av dessa Med motoralkoholer avses metanol och etanol. Båda alkoholerna kan användas såväl som rena bränslen i både otto- och dieselmotorer som genom inblandning i bensin eller dieselolja. Med etrar avses metyltertiärbutyleter (MTBE) och etyltertiärbutyleter (ETBE). Båda kan användas som rena bränslen i ottomotorer (teoretiskt men ej praktiskt möjligt på grund av brist på den andra råvaran för produktion av dessa etrar, isobuten) eller genom inblandníng i bensin. Metanol, (CH3OH), är den enklaste av alla alkoholer. Metanol har en kokpunkt på 65 0 C. och är flytande vid rumstemperatur. Metanol är giftig för människan och giftklassad. Då metanol kan förväxlas med dricksprit (etanol) bör den märkas både till lukt och smak. Vid hantering bör ur arbetsmiljösynpunkt samma försiktighetsåtgärder vidtas som för bensin. Metanols ångtryck är cirka fyra gånger högre än för bensin vilket gör att inblandning förändrar bensinblandningens ångtryck och därmed ökar avdunstningen från ledningar, tankar motorer m.m. Metanols benägenhet för kemiska reaktioner i atmosfären (atmosfärisk reaktivitet), dvs. benägenhet att bilda marknära ozon, är lägre än för alla kolväteföreningar i bensin, 1. 54 Kort beskrivning av alternativa drivmedel Spill/utsläpp av metanol i vatten eller på marken bryts ned relativt lätt och utgör inget direkt miljöproblem. Om spillet sker till vattentäkt finns dock en risk för kontaminering av vattnet. Detta på grund av att metanol, som är lättlöslig och färglös, inte upptäcks. Dock bör metanol, enligt ovan, inte hanteras med mindre än att den är märkt, helst både till färg och lukt. Metanol brinner i ren form med en i stort sett osynlig låga vilket gör brandhärdar svåra att upptäcka även för vissa typer av brand- varnare/detektorer. Metanol är en bulkkemikalie med en tillverkningskapacitet på , 1. Tillverkningen av metanol sker via syntesgas (kolmonoxid–vätgas). Den dominerande råvaran för metanolfram- ställning är naturgas. Produktion kan dock ske från i stort sett alla förgasningsbara organiska material. Som exempel på andra fossila råvaror kan nämnas kol och olja. Exempel på biobaserade råvaror är torv och träflis. av den producerade metanolen används för tillverkning av drivmedel, 1. Metanol kan användas som drivmedel i såväl ren form som i blandning. I dieselmotorer krävs vid drift med ren metanol montering av glödstift eller tillsatts av så kallad tändförbättrare till metanolen. På grund av den lägre flyktigheten i jämförelse med bensin krävs vid användning i ottomotorer, speciellt vid kall väderlek, att någon form av flyktighetshöjande ämne tillsätts. sker detta i form av bensin. Energiinnehållet i metanol är knappt hälften jämfört med bensin räknat per liter. Då metanol har högt oktantal, 133/99 /MON, kan man dock höja kompressionen och därmed energieffektiviteten i en motor. Detta gör att förbrukningen inte ökar lika mycket som det minskade energiinnehållet skulle motivera. Då metanol har ett mycket högt oktantal jämfört med bensin och inte innehåller några aromater är den lämplig som ersättning för bensin och som komponent vid reformulering av bensin. Metyltertiärbutyleter (MTBE) Metanol kan genom reaktion med isobuten (biprodukt från raffinaderiet) användas för framställning av metyltertiärbutyleter (MTBE). MTBE har en kokpunkt på 55 0 C och är flytande vid rumstemperatur. Energiinnehåll är räknat per liter av energiinnehållet i Kort beskrivning av alternativa drivmedel 55 MTBE uppvisar inte några allvarliga hälsoeffekter utöver en svag narkotisk verkan, 19. Underlaget för denna bedömning är dock något magert och bör kompletteras. Även om den atmosfäriska reaktiviteten är något högre än för metanol så är den betydligt lägre än för bensinkolvätena. Spill/utsläpp av MTBE i vatten eller på marken bryts ned relativt lätt,19. MTBE kan användas som drivmedel i ottomotorer. Då produktionen kräver tillgång på isobuten är dock produktionskapaciteten begränsad. Detta gör att användningen bäst kan ske genom inblandning i bensin. Då MTBE inte är aromatisk och dessutom har ett högt oktantal, 118/100 /MON kan den användas för reformulering av bensin, se även kapitel 4.1.1. Genom reformulering minskas bensinavgasernas miljö- och hälsofarlighet. Ångtrycket är mycket lägre än för metanol och även lägre än motsvarande värde för bensin. Inblandning kan därför ske i befintliga bensinkvaliteter utan att avdunstningen ökar. Etanol (dricksprit), (C2H5OH), är den näst metanol enklaste av alkoholerna. Etanol har en kokpunkt på 78 0 C och är flytande vid rumstemperatur. Etanol är inte giftklassad men måste på grund av risken för missbruk denatureras vid användning som drivmedel. Säkerhetsåtgärderna vid hantering av etanol är betydligt mindre omfattande än vid hantering av metanol eller bensin. Etanols ångtryck är knappt dubbelt så högt som för bensin vilket gör att inblandning förändrar bensinblandningens ångtryck och därmed ökar avdunstningen från ledningar, tankar, motorer m.m. Etanols atmosfäriska reaktivitet är låg och av samma storleksordning som för MTBE. Spill/utsläpp av etanol i vatten eller på marken bryts ned relativt lätt och utgör inget direkt miljöproblem. Om spillet sker till vattentäkt finns dock en risk för att kontamineringen av vattnet, på grund av att etanolen, som är lättlöslig och färglös, inte upptäcks. Någon risk för förgiftning (förutom berusning), som vid kontaminering med metanol, föreligger dock inte. Etanol kan framställas på teknisk väg antingen via eten som då vanligen är av råoljeursprung eller via syntesgas från förgasning av fossila eller biobaserade råvaror. Etanol kan dock till skillnad från metanol framställas även på biokemisk väg. Detta sker genom jäsning 56 Kort beskrivning av alternativa drivmedel av vissa sockerarter eller av stärkelse som lätt kan omvandlas till jäsbart socker (hexoser, dvs. sockerarter med sex kolatomer). Lämpliga råvaror för produktion av etanol på biokemisk väg kan vara t.ex sockerrör, sockerbetor, majs eller vete. Dagens produktion av etanol för användning som drivmedel sker i huvudsak på biokemisk väg. I tillverkas av sockerrör och i produceras av majs. I produceras drygt etanol genom jäsning av avlutarna från sulfitprocessen i MoDo:s sulfitfabrik i . Av dessa har tidigare använts som drivmedel. har fått tillstånd av EU att importera etanol från den så kallade "vinsjön" (överskottsvin) för användning som drivmedel. Detta innebär att den i producerade etanolen används för andra ändamål. beräknas enligt uppgift från SSEU, etanol komma att användas som drivmedel. Motsvarande siffra för uppskattas till . har tillsammans med några andra länder, bl.a. de nordiska, en mycket stor råvarutillgång för produktion av etanol i form av cellulosa. För att jäsa cellulosa till etanol krävs hydrolys av cellulosan till jäsbara sockerarter samt även en förjäsning av pentoser (sockerarter med fem kolatomer). Teknik för jäsning av träråvara finns fast med tämligen lågt utbyte. Ny teknik är under utveckling och beräknas kunna vara kommersiellt tillgänglig om . Etanol kan användas som drivmedel på samma sätt som metanol, se kapitel 4.1.1, i såväl diesel- som ottomotorer. Energiinnnehållet per liter etanol är cirka två tredjedelar jämfört med bensin. Då även etanol har högt oktantal, 130/96 /MON, kan man dock på samma sätt som för metanol höja kompressionen och därmed energieffektiviteten i motor. Detta gör att förbrukningen inte ökar lika mycket som det minskade energiinnehållet skulle motivera. Det höga oktantalet och avsaknaden av aromater gör även etanol lämplig som ersättning för bensin eller som en komponent vid reformulering av bensin. Etyltertiärbutyleter (ETBE) Etanol kan genom reaktion med isobuten (biprodukt från raffinaderier) användas för framställning av etyltertiärbutyleter (ETBE). ETBE har en kokpunkt på 73 0 C och är flytande vid rumstemperatur. Kort beskrivning av alternativa drivmedel 57 Energiinnehållet är räknat per liter av energiinnehållet i bensin. På samma sätt som för MTBE uppvisar inte ETBE några allvarliga hälsoeffekter, 19. Även här bör dock underlaget kompletteras. ETBE:s atmosfäriska reaktivitet är högre än för främst metanol men även i jämförelse med etanol och MTBE. Jämfört med bensin är dock reaktiviteten lägre. ETBE kan, liksom MTBE, användas som drivmedel i ottomotorer. Produktionen kräver, liksom för MTBE, tillgång på isobuten vilket begränsar produktionskapaciteten. Den begränsade mängd som då kan tillverkas används bäst genom inblandning i bensin. Då ETBE inte är aromatisk och dessutom har ett högt oktantal, 118/102 /MON, kan den användas för reformulering av bensin, se även kapitel 4.1.2. Genom reformulering minskas bensinavgasernas miljö- och hälsofarlighet. Ångtrycket är mycket lägre än för etanol och även lägre än motsvarande värde för bensin. Inblandning kan därför ske i befintliga bensinkvaliteter utan att avdunstningen ökar. Oljor med vegetabiliskt ursprung kan i många fall användas i dieselmotorer.