sou · H1B384 · 2013-12-16 00:00:00 — För ytterligare beskrivning av dessa miljöeffekter hänvisas till de båda rapporterna. Biodrivmedelsproduktionen kan också innebära stora vatten- anspråk, framförallt när den innefattar odling av grödor. I flera viktiga jordbruksområden – till exempel delar av och , västra , , och – kan vattenbrist komma att utgöra den viktigaste begränsningen för biodrivmedels- produktion. Möjligheten att producera nya slags grödor som energi- råvara innebär nya möjligheter att effektivisera vatten- användningen inom jordbruket och också möjlighet att utnyttja nya vattenresurser, till exempel salthaltigt vatten passande för odling av halofytväxter8 och behandlat kommunalt avloppsvatten som passar för bevattning av salixplantager (2008; et al, 2011) 10.3.3Debatten om biodrivmedel och livsmedelsförsörjning En aktuell fråga som har varit mycket omdiskuterad är huruvida produktion av biodrivmedel driver upp matpriser och tar värdefull mark för matproduktion i anspråk. FAO (2008) har gjort en bedöm- ning av risker och möjligheter med biodrivmedelsproduktion. De framhåller att ökad produktion av biodrivmedel från grödor på- verkar livsmedelspriserna vilket både innebär en risk för matsäker- het för fattiga människor men också utvecklingsmöjligheter för jordbruks- och landsbygdsområden. Satsningar på biodrivmedel måste kombineras med säkerhetsnät för de allra fattigaste. Dessa säkerhetsnät bör vara riktade och inte blockera prissignaler till matproducenter. FAO anser att endast en liten del av världens energibehov kan komma från biodrivmedel som använder jord- bruksgrödor som råvara men ser en större potential i biodrivmedel som är baserade på lignocellulosa som råvara. (2013e) har analyserat hur EU:s biodrivmedelskonsumtion kan ha påverkat priser på spannmål respektive olja från matoljeväxter. Kommission har funnit att spannmålsanvändningen för etanol- produktion var av total användning 2010/2011 och be- dömer att prispåverkan på den globala spannmålsmarknaden var cirka 1–. Kommissionens bedömning om påverkan av EU:s biodieselkonsumtion på pris på matolja av olika slag var . 8 En halofytväxt innebär en växt som är anpassad för en hög salthalt i jorden. (2013) redovisar olika forskningsrapporter som pekar på möjligheter att minska pressen på markanvändning. Det handlar om produktionsökningar i jordbruket genom ökade skördar på redan odlad mark, bättre utnyttjande av trädesarealer och annan outnyttjad mark Därtill kommer möjligheterna att minska svinnet vid produktion och konsumtion av livsmedel samt minskad kött- konsumtion till förmån för mer vegetabiliskt baserad kost. Exem- pel från redovisningen är uppskattningar att cirka en tredjedel av livsmedelproduktionen aldrig konsumeras och att av jordbruksmarken9 används till bete- och foderproduktion för djurhållning. Det kan noteras att den nuvarande utvecklingen inte alltid är gynnsam i detta avseende, exempelvis ökar efterfrågan på animaliska produkter. (2012) har gjort modellbedömningar om utveck- lingen för det svenska jordbruket och visar trender på minskade arealer som används för växtproduktion- och betesmarker. Denna mark skulle potentiellt kunna användas för ökad bioenergiproduk- tion. Enligt modellkörningar så finns mark träda/energi/industriproduktion, . Dessa siffror har naturligt- vis stor osäkerhet, men är egentligen en fortsättning på en pågå- ende trend. 2012 fanns samt betesmark och slåttermark i (Jord- bruksverket, 2013). Utredningens bedömning är att utvecklingen av matpriser beror på en rad faktorer, varav biodrivmedel är en. Biodrivmedel spelar en liten roll för livsmedelspriserna. I ett perspektiv där en stor del av världens drivmedelsförsörjning skulle antas vara biodriv- medel kan däremot biodrivmedelsproduktionens betydelse öka. Det föreligger dock inga genomarbetade studier av hur en sådan utveckling skulle se ut. Användning av mark måste ses i ett helhets- perspektiv och man kan inte fokusera på effekterna av bara en åtgärd, i detta fall ökad användning av biodrivmedel. Utredningens bedömning är att även om det finns möjligheter att öka produktion av biodrivmedel från livsmedelgrödor är det viktigt att diversifiera råvarubasen till lignocellulosa och att sträva efter en effektiv omvandling och hög avkastning per hektar såväl i jord- som skogsbruk. 9 Detta inkluderar både för foderproduktion och gräsmarker för bete. 10.3.4Bioenergi i ett globalt perspektiv Användningen av bioenergi globalt uppskattas till 46 EJ (13 PWh) (, 2012), huvudsakligen för matlagning och andra termiska ändamål i utvecklingsländerna. För transporter användes 0,8 EJ (0,2 PWh). Uppskattningar av hur mycket bioenergi som skulle kunna produceras globalt varierar inom ett stort intervall beroende på antaganden och metodval i beaktandet av en rad faktorer, vilka i sig själva är osäkra (, 2013). Utgångs- punkten är vanligtvis att efterfrågan på mat och material tillgodoses med prioritet, vilket innebär att utvecklingen vad gäller efterfrågan på sådana produkter har stor betydelse. Denna efterfrågan bestäms av befolkningsutveckling, teknisk och ekonomisk utveckling, samt preferenser och beteende (till exempel dietval, matsvinn, material- återvinning). Bedömningar av tillgång på mark, vatten och andra resurser – samt de areella näringarnas effektivitet i nyttjandet av dessa resur- ser – bestämmer sedan hur mycket bioenergi som kan produceras givet en viss prioriterad produktion av mat och material. Kritiska antaganden som görs vid dessa bedömningar inkluderar: (i) jord- och skogsbrukets tekniska utveckling; (ii) klimatförändringar och dess effekter; (iii) konkurrens och komplementaritet hos olika for- mer av markanvändning; (iv) sociala och politiska avvägningar mellan miljö- och socioekonomiska frågor, till exempel areals- anspråk för biodiversitetsbevarande; (v) globala handelsmönster; och (vi) teknisk utveckling i konvertering av råvara (till exempel för att möjliggöra framställning av biodrivmedel från lignocellulosa). Det är alltså en lång rad faktorer som inverkar på potentialen för bioenergiförsörjning. För flera av dessa är det tydligt hur de på- verkar bioenergipotentialen och också vilka åtgärder som kan på- verka i gynnsam riktning. Andra faktorer, som till exempel klimat- förändringarna, är dock mer osäkra både vad gäller påverkan i sig och gällande konsekvenser av olika åtgärder för att minska klimat- förändringarna och dess negativa effekter. Sammantaget innebär detta att osäkerheterna kring bioenergipotentialens storlek är stora. har två större studier publicerats där litteraturen på området har granskats: IPCCs Special Report on Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigation (SRREN) (IPCC, 2012b) och Global Energy Assessment (, 2012). SRREN anger en implementeringspotential på 100–300 EJ för (28–83 PWh) och understryker att den framtida tillgången på bioenergiresurser kan ligga både över och under detta intervall beroende på ut- vecklingen för de påverkansfaktorer som anges ovan. anger 162–267 EJ (45–74 PWh) och beskriver också 41 kombinationer av globala energisystemförändringar för att möta hållbarhetskriterier för ekonomi, klimat, miljö, säkerhet, mm., där den globala bio- energitillförseln ligger inom intervallet 145–170 EJ (40–47 PWh). SRREN presenterar en sammanställning av 164 globala energi- systemstudier och anger bioenergitillförseln i dessa till 80–150 och 118–190 EJ/år (22–42 respektive 33–53 PWh/år) för stabiliserings- mål motsvarande 440–600 och <440 ppm CO2eq. Dessa upp- skattade nivåer på bioenergiefterfrågan är alltså betydligt lägre än den identifierade potentialen i huvudfallen. En ökning av bioenergianvändningen till dessa nivåer, parallellt med en modernisering av nuvarande användning, är en mycket stor förändring som kommer att ta att genomföra. Utveck- lingen av hållbara biomassaproduktionssystem och teknik för om- vandling till bränslen är avgörande, liksom att nationella och globala regelverk som hanterar olika tänkbara konflikter mellan konkurre- rande resursanspråk (inklusive associerat till miljö- och socio- ekonomiska hänsyn) kommer på plats. Utredningens slutsats är att – som har väl utvecklade jord- och skogsbruksbaserade näringar vilka ger ett viktigt bidrag till energiförsörjningen – har en utmärkt position att bidra till denna utveckling. En ökande biomassaproduktion för energi ger nya möjligheter att utveckla jord- och skogsbruket och att hålla mark som annars kan komma att överges i aktivt bruk. Därmed upprätthålls en produktionskapacitet som kan komma att behövas även för andra ändamål till exempel om klimat- förändringar leder till negativa effekter i viktiga produktionsländer och därmed ökande behov av att producera mat i . 10.4Olika produktionskedjor för biodrivmedel och deras biprodukter Det finns en mängd olika produktionsmetoder för framställning av biodrivmedel och en rad olika råvaror kan användas. Detta illustreras i Figur 10.5. Underlag för avsnittet är främst et al (2013) och för ytterligare beskrivningar hänvisas till den rapporten. Stora forskningssatsningar görs för att utveckla nya processkedjor. Detta avsnitt gör inte anspråk på att vara heltäckande för alla möjligheter som finns och som kan komma, men försöker ge en bred bild av området. Figur 10.5 Råvaror och produktionsmetoder för framställning av biodrivmedel Källa: et al (2013). Bilden är i viss utsträckning en förenkling och även andra kedjor kan vara eller bli aktuella. 10.4.1Biodrivmedel baserade på förgasning av biomassa Förgasning är en process som termokemiskt konverterar ett fast eller flytande organiskt bränsle till en gas, till exempel så kallad syntesgas10. Syntesgasen kan omvandlas till en rad olika drivmedel: syntetisk dieselolja, syntetisk bensin, DME, metanol, etanol, bio- metan (bio-SNG) och vätgas. De förnybara bränslen som är potentiella råvaror för olika typer av förgasningstekniker är oftast skogsbränslen, som träflis och spån, träpulver, skogsrester (grot och stubbar), bark och returlutar från massaframställning. Vissa rester från jordbruk (framförallt halm) och vissa energigrödor kan också vara aktuella. 10 Syntesgas består huvudsakligen av kolmonoxid och vätgas. Om man låter kolmonoxid reagera med ånga erhålles mera vätgas och koldioxid. Den senare kan avskiljas och i princip släppas ut till atmosfären eller förvaras på något sätt. Vätgas kan därefter användas i många olika processer för framställning av drivmedel eller andra produkter. förädlade former av biobränslen som torrefierat11 material och pyrolysvätska12 intressant. Förgasningstekniken med biobränsle som råvara är en teknik som ännu inte finns i kommersiella anläggningar i stor skala. Där- emot finns det kommersiella förgasningsanläggningar för fossila bränslen. Produktionskostnaden för förgasningsbaserade biodrivmedel är kraftigt beroende av storleken på produktionsanläggningen. Stora anläggningar kommer att krävas för att nå fördelaktiga skaleffekter. Infrastruktur och goda möjligheter att hantera inkommande bio- bränslen är viktiga för lokaliseringsbeslut för nya anläggningar. I förgasnings- och syntesprocesserna genereras värme vilket inne- bär att det kan finnas fördelar med att integrera förgasning för bio- drivmedelsproduktion i befintliga industrier, främst skogs- och massaindustri, eller fjärrvärmesystem. Syntesgas från biobränsleförgasning kan vidareförädlas till bio- metan, även kallat bio-SNG. Det kan förtydligas att biometan och biogas är olika benämningar för samma slutprodukt. Anledningen att två olika benämningar används är att produktionsprocesserna skiljer sig åt. Bio-SNG kan produceras med en kvalitet som lämpar sig för drivmedel eller för inmatning i naturgasnätet. Syntesgas- baserad metanproduktion har demonstrerats i ett antal anlägg- ningar i stor skala, men då baserat på förgasning av kol. et al (2013) redovisar drivmedelsutbytet13 vid några olika typer av anläggningar till 64–. Den totala verknings- graden kan bli betydligt högre om det finns möjlighet att integrera tillverkningen av biodrivmedel med andra verksamheter, exempel- vis tillverkning av kemikalier, el och värme. GoBiGas kommer att producera metan från förgasning av restprodukter från skogen (, 2013). Etapp 1 ska tas i drift och har en kapacitet på 20 MW och en årlig produktion av 160 GWh. 11Torrefiering är en process där biomaterial hettas upp till 250–i syrefri miljö. Resultatet är ett bränsle med bättre egenskaper, bland annat högre energivärde. 12Pyrolys är en termokemisk process där biobränsle omvandlas till gasformiga, fasta och flytande produkter genom upphettning till 500–1 i syrefri miljö. 13Med drivmedelsutbyte avses energiinnehållet i en given mängd drivmedel som fås dividerat med den mängd energi som åtgått i processen. distribueras via det svenska gasnätet och förväntas användas som fordonsbränsle, som råvara till industrier och som gas för kraft- värme/värme. Investeringskostnaden för att bygga etapp 1 är , och i demonstrations- stöd har erhållits från . En etapp 2 planeras men först måste tekniken verifieras och förutsättningar finnas för finan- siering. Kapaciteten hos etapp 2 är planerad till 80–100 MW samt 640–800 GWh , vilket innebär en anläggning i kommersiell skala. Etapp 2 har godkänts för stöd inom NER300 programmet14, vilket är ett EU-gemensamt stödprogram för demonstration av anläggningar för förnybar energi samt CCS15. Projekten med- finansieras med intäkter från försäljning av 200 miljoner utsläpps- rätter från reserven för nya deltagare () inom EU:s utsläpps- handelssystem. NER300-finansieringen kommer att täcka av projektets relevanta kostnader, vilket i huvudsak avser de extra kostnaderna jämfört med befintlig, beprövad teknik. E.ON har förprojekterat en förgasningsanläggning för produk- tion av biometan i med kapacitet på 200 MW, eller cirka 1 600 GWh (och , 2013). Den totala investe- ringen uppskattas till . Tidplanen beror på hur de finansiella och politiska villkoren utvecklas och driftstart bedöms tidigaste kunna ske 2017. Metanol kan användas exempelvis som låginblandning i bensin, enligt förnybartdirektivet är det tillåtet att blanda 3 volymprocent metanol i bensin. Mer information om användning av metanol finns i avsnitt 10.7. Metanol kan användas för produktion av DME, syntetisk bensin eller biodiesel. et al (2013) anger att biodrivmedelsutbytet för metanol ligger mellan . planerar att bygga en metanolanläggning baserad på förgasning av skogsråvara (och , 2013). Planen är att anläggningen ska vara i drift 2016. Fabriken är kost- nadsberäknad till och den ska kunna produ- cera metanol (vilket motsvarar /år vid produktion , eller /år.) 14ec.europa.eu/clima/policies/lowcarbon/ner300/index_en.htm 15Koldioxidavskiljning och lagring (Carbon Capture and Storage). DME produceras genom att syntesgas primärt omvandlas till meta- nol över en kopparkatalysator, och därefter genom dehydrering av metanolen till DME i närvaro av en annan katalysator (et al, 2013). Drivmedelsutfallet för bio-DME är liknande det för metanol, även om det kan variera utifrån processutformning. DME kan användas som drivmedel men kräver ett separat distributionssystem och särskilda fordon. LTU fuels16 har en demonstrations- anläggning i pilotskala för bio-DME baserad på förgasad svartlut i som invigdes (och , 2013). Anläggningen har fått demonstrationsstöd av . Kapaciteten är DME per dag (med produktion ) och produktionen säljs till de lastbilar som utvecklat för DME och som testas i . Det har tidigare funnits planer på en fullskaleanläggning för DME (produktionskapacitet DME ) ur svartlut via förgasning vid Fabriker i . Anläggningen förväntades ha en investeringskostnad på drygt tre miljarder och hade fått beviljat stöd på 500 miljoner från . meddelades dock att planerna lagts ner. Fischer-Tropsch-syntes är en beprövad teknik för att producera olika FT-produkter från naturgas eller förgasad kol. Utmaningen ligger i att använda biobränslen som råvara. Produktion av bio- bränslebaserade FT-bränslen består av tre steg efter själva förgas- ningen: gaskonditionering, katalytisk FT-syntes och uppgradering, den senare består av hydrogenering, krackning och fraktionering av de långa kolvätekedjor som bildats i syntesen. FT-bränslen består av en mix av syntetiska kolväteföreningar, där produktfördelningen kan påverkas av temperatur, gassammansättning, tryck och kataly- satortyp i processen. Kolvätemixen efter uppgradering består av bensin, dieselolja, nafta och fotogen. Enligt sammanställning i et al (2013) är drivmedelsutbytet för FT-bränslen om man inkluderar den totala kolvätemixen, 44–, men om enbart FT-diesel beaktas sjunker utbytet till 32–. 16 Ägs av som köpte anläggningen av Chemrec . läget finns ingen anläggning i världen som producerar FT-diesel från biobränsle. Det finns en demonstrationsanläggning i , , där ägaren CHOREN gick i konkurs och där förgas- ningstekniken togs över av (et. al, 2013). Anlägg- ningen startades aldrig i sin helhet. Den dominerande framställningsvägen för vätgas är via syntesgas där en reaktion mellan syntesgasens kolmonoxidinnehåll och vatten resulterar i vätgas och koldioxid (, et al, 2013). Vätgas används i stora mängder i oljeraffinaderier och produceras då från naturgas. Förutom från naturgas kan vätgas tillverkas från råvaror som nafta, kol och koksgas. Elektrolys17 kan användas för att producera vätgas från vatten och utgör ett alterna- tiv där det finns billig el. Vätgas kan också framställas från etanol, metanol och ammoniak. et al (2013) visar på drivmedelsutbyte vid fyra fall av produktion av vätgas via förgasning. Tre av fallen är industriellt integrerade förgasare, ett med svartlutsförgasning och två är fall då vätgas från förgasning av biomassa ersätter vätgas från naturgas i oljeraffinaderier. Drivmedelsutbytet för tre av fallen varierar från medan ett fall uppvisar ett drivmedelsutbyte på 74 procent18. Även etanol kan fås via förgasningsprocessen. Denna produktions- kedja ger dock ett lägre drivmedelsutbyte än övriga drivmedel. Enligt et al (2013) uppgår drivmedelsutbytet till . Ett relativt stort elöverskott genereras i processen, men även inklu- sive elöverskottet blir drivmedelsutbytet . 17Elektrobränslen beskrivs i avsnitt 10.4.4. 18Detta fall innebär vätgasproduktion via förgasning utan förbehandling av bränslet. Den höga verkningsgraden beror på att ingen förbehandling av bränslet beaktats. 10.4.2Biodrivmedel baserade på biokemisk omvandling av biomassa Biokemisk omvandling av biomassa till drivmedel inkluderar här framställning av etanol via jäsning, framställning av biogas via röt- ning och framställning av FAME via pressning och extraktion. Även detta avsnitt används et al (2013) som främsta underlag. För etanolproduktion används sockerbaserade grödor som sockerbetor och sockerrör samt stärkelsebaserade grödor som spannmål och majs. För dessa typer av råvaror krävs en relativt begränsad förbehandling jämfört med etanol från lignocellusa- baserad råvara. Exempel på det senare är vedråvara i olika former samt skörderester från jordbruket. I de senare fallen måste cellulo- san brytas ner till enklare sockerarter före jäsning kan ske. Detta görs med hjälp av enzymer. I produceras etanol i Lantmännen Agroetanols anläggning i . Årsproduktion uppgår till (1,). Spannmålsbaserad etanol genererar drank som biprodukt vilket används som proteinfoder och ersätter im- porterat sojafoder samt foderspannmål. Proteinproduktionen vid Agroetanol motsvarar ungefär en tredjedel av den proteinimport som sker genom import av olika sojaprodukter. Lantmännen Agroetanol och AGA Gas har tillsammans investerat i en koldioxidfabrik som tillvaratar och renar koldioxid från Agroetanols produktions- anläggning. Koldioxidfabriken blir en del av det befintliga energi- kombinatet och upprättas vid Lantmännen Agroetanols anläggning på Händelö i . Den nya koldioxidanläggningen beräknas tas i drift och kommer att leda till att etanolen från Lantmännen Agroetanol minskar växthusgasutsläppen med upp- emot jämfört med bensin, från tidigare . SEKAB har utvecklat teknik för etanol från cellulosaråvara genom försök i en demoanläggning (Etanolpiloten), med en kapa- citet på 100–om den skulle köras kontinu- erligt (, 2013). Denna anläggning har om- formats till en Biorefinery Demo Plant under ledning av SP, för att utveckla och testa även andra produkter. SEKAB uppgraderar och marknadsför även cellulosabaserad etanol som en biprodukt från Fabrikers specialcellulosa anläggning (före detta sulfitmassa) i . Etanolanlägg- ningen har en kapacitet (62 GWh/år) och har varit i drift . NBE har en försöksanläggning för etanolproduktion från cellulosa som togs i drift 2010 (och , 2013). De planerar för en fullskalig anläggning med en produk- tion av , vilket motsvarar . Även Nordisk Etanol och planerar för en sam- produktionsanläggning av biogas och etanol som kan tas i drift (och , 2013). Etanolproduktionen planeras inledningsvis vara /år med en senare ökning till /år (vilket motsvarar 770 respektive 1 540 GWh/år). Merparten av etanolen kommer inledningsvis från grödor men planeras en övergång till cellulosa. Restprodukten, komplette- rad med halm, ska omvandlas till biogas och ge 600 respektive 1 000 GWh/år. St1 projekterar en anläggning för etanolproduktion baserat på restprodukter från livsmedelsindustri som ska byggas i (, 2013). Uppstart ska ske . Den beräknade mängden etanol är , dessutom ska anläggningen producera djurfoder. Enligt St1 är anläggningen kommersiell. St1 bedömer att det finns potential för 3–4 anläggningar av liknande typ . St1 arbetar även med etanolproduk- tion baserat på andra råvaror. En anläggning för etanolproduktion med sågspån som råvara projekteras i Kajana i med plane- rad driftstart . Råvaror till FAME kan vara vegetabilisk olja från exempelvis raps eller solrosfrön, använd stekolja eller animaliskt fett. Under pro- duktionsprocessen blandas filtrerad och renad olja med metanol, samt en katalysator, varvid en kemisk omvandling sker. I den produktion av FAME som sker i används raps som råvara, då kallas produkten . Produktion av RME sker på flera platser i landet. De två största anläggningarna i är anläggning i som har en produktionskapacitet på (vilket motsvarar ungefär ) och Energigårdarnas/Ecobränsles anläggning i som har en produktionskapacitet på (vilket mot- svarar ungefär ) (och , 2013). Vid fram- ställning av RME fås biprodukterna rapsmjöl och glycerol. Raps- mjöl används som proteinfoder och ersätter importerat sojafoder och andra rapsfoderprodukter samt foderspannmål. Enligt (2013) ger produktion av RME upphov till foder. Glycerol används som råvara inom bland annat kemiindustrin, i produceras cirka 1,1–1,glycerol, där huvuddelen kommer från pro- duktion av FAME (, 2013). Biogas produceras genom anaerob rötning av olika slags biomassa, som avloppsslam, organiskt hushållsavfall och industriavfall, gödsel och energigrödor. Produktionen kan ske separat eller i kombina- tion med annan biodrivmedelsproduktion, till exempel etanol. fanns 242 biogasproducerande anläggningar i som producerade totalt 1 589 GWh biogas (, 2013f). Figur 10.6 visar i vilka typer av anläggningar som biogasen produceras. Rötgasen består av metan samt koldioxid, kväve, vatten- ånga samt mindre mängder föroreningar. Rötgasen kan användas direkt för el- eller värmeproduktion men för att kunna använda gasen som fordonsbränsle eller för inmatning i gasnätet behöver den uppgraderas till metan vilket då ger samma kvalitet som naturgas. Figur 10.6 Andel av biogas i energimängd som produceras i olika anläggningar Källa: (2013f). Antalet uppgraderingsanläggningar uppgick till 53 stycken och på åtta platser injicerades uppgraderad biogas i naturgasnätet samt på tre platser i fordonsgasnätet i . Figur 10.7 visar till vilka ändamål den producerade biogasen användes. Figur 10.7 Användningsområden för producerad biogas Källa: (2013f). Uppgradering innebär att biogasen uppgraderats till fordonsgaskvalitet.