sou · H7B311 · 2019-03-04 00:00:00 — Till skillnad från vad som gäller för diesel och bensin är det dock inte tillåtet enligt standarden att blanda in etanol eller fettsyrametylestrar (fame), som är de globalt vanli- gaste biodrivmedlen. Det är inte heller möjligt att använda biogas. I stället krävs ett s.k. drop in-bränsle som i allt väsentligt har samma kemiska egenskaper som det fossila drivmedlet. Processen för certi- fiering av biojetbränslen beskrivs i avsnitt 6.4. 1De mest använda är Def 91–91 som är en brittisk standard för försvarsändamål samt två ytterligare standarder för försvarsändamål, Mil-DTL-83133 och Mil-DTL-5624. 2Se 1 kap. 2 § lag (2010:598) om hållbarhetskriterier för biodrivmedel och flytande biobränsle. processvägarna beskrivs översiktligt i figur 6.1 och förklaras i mer detalj nedan. Figuren är schematisk. Källa: Bearbetad från de (2018). I oleokemiska processvägar omvandlas oljor och fetter till biodriv- medel. För biojetbränsle är den aktuella tekniken att göra detta genom vätebehandling. Syftet är förenklat att dela upp de långa kol- kedjorna i oljan till kortare kolkedjor samt ta bort syre som finns i oljorna. Det färdiga drivmedlet som används i flyget brukar förkor- tas HEFA (Hydroprocessed and Fatty Acids). Det är i grun- den samma processväg som för vägtrafikbränslet HVO (hydrerade vegetabiliska oljor), men det krävs ytterligare processer för att upp- fylla de tekniska kraven i standarden för flygbränsle. tillåter standarden inblandning i fossil flygfotogen. Det är tekniskt möjligt att använda ett bränsle som kemiskt ligger närmare HVO och där bränslets köldegenskaper förbättras genom kemiska processer. Denna produkt har många olika namn, i denna rapport används HEFA+ som förkortning. Drivmedlet är ännu inte certifierat men processen har pågått och genomfördes testflygningar av . Inriktningen är att driv- medlet ska certifieras för en inblandningsnivå . Nyttan är främst att den tillgängliga volymen ökar när befintlig pro- duktionskapacitet för HVO kan användas samt att produktions- kostnaderna kan sjunka. Det är oklart vilka kemiska processer som kommer krävas för att uppfylla standarden och därmed osäkert hur stor nyttan kommer bli vad gäller tillgänglighet och kostnader. HEFA kan även produceras genom att samprocessa biomassa med petroleumråvaror i ett raffinaderi. Det är en kommersiell väg för biodiesel och biobensin, men har endast certifierats för flyget. Standarden tillåter upp till 5 volymprocent genom sampro- cessning. För både HEFA och samprocessning gäller att den certifierade råvaran är begränsad till oljor och fetter (mono-, di-, och triglycerider, fria fettsyror och fettsyreestrar som har vätebehandlats för att ta bort i princip allt syre). Termokemiska processvägar: förgasning, pyrolys och HTL Termokemiska processvägar innebär att råvaran omvandlas genom värme, i syrefria förhållanden och oftast trycksatt. De huvudsakliga termokemiska vägarna är förgasning, pyrolys samt HTL (hydrotermal liquefaction). Vid förgasning värms en fast eller flytande råvara vid hög tempe- ratur i en kontrollerad syremiljö. Detta producerar en gas som i sin tur kan omvandlas till s.k. syntesgas som huvudsakligen består av kolmonoxid och vätgas. Beroende på vilken förgasningsprocess som används behövs olika mycket behandling för att omvandla produkt- gasen till syntesgas. Genom (FT-proces- sen) kan syntesgas omvandlas till ett spann av komponenter från lätta till tunga kolväten. En nackdel är att det i tillverkningen gene- reras en stor mängd värme som är svår att ta tillvara.3 Tekniken utvecklades och har använts i för att tillverka drivmedel från kol. används tekniken även i andra länder, bl.a. och , för att tillverka kol- väten från naturgas. Förgasning av biomassa resulterar normalt i oönskad tjära och det höga syreinnehållet i biomassan påverkar för- delningen av vätgas och kolmonoxid i syntesgasen. Det är därför normalt nödvändigt att tillföra väte och rena syntesgasen från 3Energimyndigheten, 2015a. föroreningar såsom tjära, kvävgas och annat som inte består av kol eller väte. Hur mycket efterbehandling som krävs beror på vilken typ av förgasningsteknik som används.4 Det färdiga drivmedlet för- kortas FT-SPK. En variant av FT-biojet innehåller tillsatta aromater och förkortas SPK/A. Fördelen med denna variant är att standarden kräver en viss mängd aromater i det färdiga drivmedlet. Det är tillåtet att blanda in av FT-SPK respektive SPK/A. Det finns ingen begränsning i vilka råvaror som får användas. Vid pyrolys upphettas torr råvara vid 500–1 000˚C i en syrefri miljö vilket bl.a. producerar en pyrolysolja som i sin tur kan upp- graderas till biodrivmedel. Pyrolysoljan innehåller en stor andel syre som måste tas bort genom vätebehandling. Det är därför ekono- miskt fördelaktigt att samprocessa pyrolysolja i befintliga raffina- derier med tillgång till vätgasinfrastruktur. Det är möjligt att ta bort syret genom s.k. krackning, men detta innebär andra nackdelar. För biojet benämns pyrolysvägen ofta som HDCJ (Hydrotreated Depo- lymerized ). Det har tidigare funnits en ansökan om att certifiera denna processväg, men det ansvariga bolaget gick i konkurs vilket försämrat möjligheterna för kommersialisering.5 Det finns produktion av pyrolysolja i flera länder men steget att upp- gradera oljan till drivmedel har endast testats i ett antal mindre demonstrationsanläggningar. Vid HTL upphettas biomassa under högt tryck. Biooljan får med denna teknik ett lågt syreinnehåll och är därför enklare att upp- gradera till biojet jämfört med pyrolys. Behovet av högt tryck kan dock utgöra en utmaning för att skala upp produktionen. En fördel gentemot pyrolys är att det är möjligt att även använda en del våta råvaror som kan vara intressanta, t.ex. gödsel och avloppsslam.6 finns HTL enbart på demonstrationsstadiet och det är inte en certi- fierad processväg. Biokemiska processvägar där råvaran jäses är den överlägset van- ligaste metoden för att producera dagens biodrivmedel där socker fermenteras till etanol. Det är inte tillåtet enligt standarden att 4Börjesson, , (2013). 5IRENA, 2017. 6Nordisk Energiforsk, 2016. blanda in ren etanol men däremot kan etanol och butanol upp- graderas till biojetbränsle, vilket kallas för Alcohol to Jet (AtJ). Stan- darden tillåter inblandning. En annan biokemisk väg är att producera större kolväten som i sin tur kan omvandlas genom vätebehandling. Slutprodukten kallas syntetisk isoparaffin (SIP) och benämns i bland som DSTH (Direct- Sugar-To-Hydrocarbon). Standarden tillåter endast upp till 10 pro- cents inblandning, men det pågår arbete för att vidareutveckla processen med målet att öka inblandningsnivån.7 Råvaran utgörs pri- märt av sockergrödor men det är möjligt att använda lignocellulosa. används tekniken av Amyris men produktion sker endast på beställning då råvaran som används, farnesene, har ett högt värde i kemikalisektorn. Det finns ett antal andra processvägar som inte omfattas av katego- rierna ovan och som har gemensamt att de är på ett tidigt forsknings- stadium.8 Processvägarna är kommersialiserade i olika grad Flertalet av de processvägar som beskrivs ovan har inte nått kom- mersiell nivå, inte ens för produktion av biodrivmedel till vägtrafik- sektorn. Figur 6.2 illustrerar översiktligt hur långt de olika process- vägarna nått till kommersialisering för produktion av biojet. Skalan i figuren är utarbetad av organisationen () och visar hur långt teknologin kommit för att certifieras samt kommersialiseras som biojet. HEFA är den enda processvägen på steg 9, vilket motsvarar att det finns en kom- mersiell anläggning. Ett antal processvägar har nått steg 7 som innebär att teknologin är certifierad men att det inte finns någon kommer- siell produktion. Pyrolys och HTL har nått pilot- och demonstra- tionsnivån men är ännu inte certifierade (steg 4–6).9 7Energimyndigheten, 2015a. 8Se bl.a. (2017) och de (2018). 9För en närmare beskrivning av de olika stegen, se ()(2010). Tropsch(FT) Källa: Bearbetad från de (2018). 6.3.3Utbytet av biojetbränsle varierar De processer som beskrivs ovan producerar samtliga ett antal olika produkter och samprodukter. Precis som i ett vanligt oljeraffinaderi blir de lättaste kolvätena nafta som främst används i kemiindustrin och de tyngsta kolvätena kan t.ex. användas som asfalt. De kom- ponenter som ligger i mitten av kokpunktskurvan blir diesel eller jetbränsle och de något lättare kolvätena blir bensin. Det finns vissa möjligheter att beroende på processväg påverka hur mycket av de olika produkterna som produceras i anläggningen, men det går inte att styra processen fullt ut till att bara ge en typ av produkt. I tabell 6.1 illustreras översiktligt typiskt utbyte av flytande bränslen från HEFA, och to Jet. Det redovisas även ett normalt utbyte av biojetbränsle. Siffran för biojetbränsle som anges i tabellen visar inte den totala verkningsgraden i processen eftersom det även blir andra produkter med energiinnehåll, t.ex. biodrivmedel för vägtrafik. Syftet är att ge en överblick och utbytet varierar beroende på bl.a. vilken råvara och teknik som används. Det är beroende på processväg möjligt att ytterligare anpassa pro- duktionen för att ge en ökad andel biojetbränsle, men detta har på- verkan på det totala utbytet av drivmedelskomponenter. Figur 6.3 visar hur utbytet från varierar. En stor andel biojet leder till att andelen nafta och lätta kolväten ökar. Samma effekt uppstår för FT-processen. För att det ska vara ekonomiskt hållbart att öka utbytet av biojet krävs att den sammanlagda intäkten från biojet och nafta blir större än intäkten från en större andel diesel och mindre andel biojet. Källa: Bearbetad från et al. (2016). Elektrobränslen produceras från koldioxid och vatten med elektrici- tet som främsta energikälla. Elektricitet behövs för att spjälka vatten till vätgas och syre. Vätgas processas sedan med koldioxid för att producera kolväten. Processen kan skräddarsys för att producera olika slutprodukter, t.ex. bensin, diesel och jetbränsle. Elektrobränslen är inte en certifierad processväg för flygfotogen och inte heller under certifiering. Elektrobränslen kan på lång sikt komma att få en viktig roll i en framtida mix av transportbränslen. Produktionen är inte på samma sätt som för biodrivmedel begränsad av tillgången på lämplig biomassa. Elektrobränslen ger också möjlighet för biodrivmedels- producenter att öka utbytet av drivmedel från samma mängd biomassa om den koldioxid som uppstår i produktionen också kan användas för att producera drivmedel.10 Kommissionen ska senast 31 decem- ber 2021 besluta om en delegerad akt för de närmare reglerna kring hur växthusgasutsläppen för elektrobränslen ska beräknas (artik- larna 27.3 och 28.5 i direktiv (EU) 2018/2001). Det finns flera certifieringsorgan som utfärdat standarder för bio- jetbränsle, men den de facto använda standarden för civilt flyg är ASTM D7566 – Standard Specification for Turbine Fuel Con- taining Synthesized Hydrocarbons. Standarden innehåller fem bilagor med godkända processvägar, se tabell 6.2. Det är även tillåtet med samprocessning av fetter och oljor11 i raffinaderier. Detta införs som en bilaga till ASTM D1655, dvs. standarden för fossilt jetbränsle.12 10Mer information om elektrobränslen finns i bl.a , , , & (2018) och Nikoleris & (2013). 11Mono-, di-, och triglycerider, fria fettsyror och fettsyreestrar. 12Commercial Alternative Fuels Initiative (CAAFI)(2018a). 6.4.1Processen för certifiering av biojetbränsle För att certifiera ett biojetbränsle ställs flera olika typer av krav. Bräns- let ska uppfylla ett antal krav på olika egenskaper. Därutöver ställs även krav på att den färdiga bränsleblandningen ska uppfylla de krav som ställs i specifikationen för Jet A-1 samt ett antal ytterligare krav på bl.a. minsta aromatinnehåll, krav på smörjningsegenskaper och en maxgräns för viskositet. Drivmedel som uppfyller kraven hanteras som vanligt jetbränsle i drivmedelsinfrastrukturen (s.k. drop-in bränsle). Processen för certifiering är omfattande Processen för att certifiera ett drivmedel består av tre faser som illustreras i figur 6.4 och beskrivs nedan. Det tar normalt att komma igenom alla steg. Genom hela processen är de företag som producerar flygplan och motorer viktiga aktörer. Granskning av flyg- och purpose”-test Granskning av flyg- och Tillbaka till det steg i processen där det Källa: Bearbetad från () (2018b). Den första fasen består av två steg för att testa bränslets egenskaper. I steg 1 görs ett test av att det färdiga drivmedlet, dvs. blandningen med fossilt bränsle, uppfyller standarden för fossil flygfotogen. I steg 2 utvärderas ett antal egenskaper hos biojetbränslet som inte finns med i standarden för fossil flygfotogen därför att de är relativt konstanta för petroleumbaserade bränslen, men inte behöver vara det för bränslen från biomassa (”fit for-purpose”-test). Vilka tester som behövs i steg 2 är bl.a. beroende av om det är ett drivmedel som liknar de som är certifierade. Resultaten sammanfattas i en forskningsrapport som ska godkännas av flyg- och motortill- verkarna för att kunna gå vidare till nästa fas. Den andra fasen består av ytterligare två steg av tester. I steg 3 testas hur bränslet påverkar olika komponenter i bränslesystemet och motorn, t.ex. tester av bränslets köldegenskaper. I steg 4 görs ett test av hur bränslet påverkar motorn. Detta sker normalt genom tester i faktiska flygningar. Vad som ska testas i de två stegen be- stäms av flyg- och motortillverkarna utifrån de resultat som fram- kom i den första fasen och det är möjligt att inga tester alls behövs. När alla fyra steg är klara sammanfattas resultaten i en forsknings- rapport, som utöver testresultaten redogör för hur det säkerställs att kommersiell produktion överensstämmer med det drivmedel som testats. För att gå vidare till nästa fas krävs att flyg- och motortill- verkarna samt andra medlemmar i anser att det är visat att drivmedlet inte inverkar negativt på flygmotorernas och flygplanens säkerhet, funktion och hållbarhet. Det krävs även att amerikanska luftfartsmyndigheten, (), god- känner rapporten utifrån samma parametrar. I den tredje fasen går forskningsrapporten vidare till omröstning i ASTM. I detta steg deltar även andra företag inom bränsle- och petroleumbranschen som kan se behov av ytterligare tester eller av ändringar av den föreslagna specifikationen. Om rapporten god- känns tas en ny bilaga fram och införas i ASTM D7566 genom en ny omröstning. Testprogrammet som krävs i fas 1 och 2 är omfattande. De flesta testerna görs med det färdigblandade drivmedlet och normalt krävs upp till för steg 1, mellan 40 och för steg 2, mellan 1 000 och för steg 3 och upp till för steg 4. Det kan dock krävas både mindre och större volymer.13 Den om- fattande processen ställer stora krav på producenten. Det krävs resur- ser för att producera nödvändiga volymer för testerna men även ett starkt samarbete med flyg- och motortillverkare och kontakter med amerikanska luftfartsmyndigheten. Ett antal olika processvägar är under certifiering, men har kommit olika långt i processen. Bland annat pågår arbete med att certifiera HEFA+ från fetter och oljor, Alcohol to Jet med tillsatta aromater samt den s.k. IH2-tekniken som är en form av pyrolysprocess med integrerad hydrering. Arbetet med pyrolysvägen HDCJ är inaktivt. Det pågår även arbete för att utöka möjligheten till samprocessning som i nästa steg förväntas inriktas på biooljor från FT-processen.14 Hur certifieringen tar varierar men är generellt kortare om det finns en liknande certifierad processväg eller om det rör en ny 13Commercial Alternative Fuels Initiative (CAAFI)(2018b), s. 6. 14Commercial Alternative Fuels Initiative (CAAFI)(2018a). råvara för en befintlig processväg. Ett exempel är den senaste änd- ringen av standarden då etanol lades till som tillåten råvara för Alcohol to Jet, som tidigare endast omfattade isobutanol. Processen kan dock ta om flyg- och motortillverkarna ser behov av ytter- ligare tester, vilket kan exemplifieras med HEFA+ där processen pågått en testflygning genomfördes. 6.4.3Möjlighet till högre inblandningsnivåer och nya råvaror De krav som ställs i standarderna kan komma att ändras och specifikationerna justeras då och då.15 Ett av de särskilda krav som ställs på det färdiga drivmedlet men som inte finns specificerat i standarden för fossil flygfotogen är krav på minsta aromatinnehåll. De biodrivmedel som är godkända innehåller, med undantag från SPK/A, få eller inga aromater vilket innebär en begränsning i hur stor andel biojetbränsle som kan blandas in då det fossila flyg- bränslet måste väga upp med mer aromater. Aromaterna behövs bl.a. för att se till att packningar (o-ringar) i bränslesystemet tätar ordent- ligt, men ger upphov till sot i systemen och partikelutsläpp. Det bedöms dock finns små möjligheter att gå över till nya tätningar av andra material då det skulle krävas att befintliga bränslesystem an- passas.16 Befintliga flygplan och komponentdelar är certifierade mot ett visst bränsle och stora ändringar av bränslets egenskaper är svåra att genomföra med hänsyn till flygplans långa livslängd. finns inga biodrivmedel som är certifierade för en inbland- ningsnivå . Det kan argumenteras för att denna gräns är godtycklig eftersom det ställs krav på tekniska egen- skaper. I tester för militärt bruk har två rena biojetbränslen använts, ett HEFA-bränsle med tillsatta aromater och ett Alcochol to Jet- bränsle med tillsatta aromater.17 Utredningen räknar med att den tillåtna inblandningen kommer nå , vilket även överensstämmer med antagandet i flygbranschens färdplan för fossil- frihet. Standarden för HEFA och samprocessning är begränsad till oljor och fetter (mono-, di-, och triglycerider, fria fettsyror och fettsyre- estrar som har vätebehandlats för att ta bort i princip allt syre). 15Chuck, 2016, s. 35. 16Chuck, 2016, s. 42. 17Intervju med Försvarsmakten och . betyder att det t.ex. inte är möjligt att samprocessa pyrolysolja från lignocellulosa eller flytande lignin, vilket begränsar den potentiella produktionen från t.ex. svensk skogsindustri och jordbruk. Pro- cessen för att utöka existerande godkända processvägar med nya råvaror bör dock vara betydligt enklare än en helt ny process och utredningen bedömer att det finns goda möjligheter att använda lignocellulosa. Av regeringens direktiv till utredningen följer att de biodrivmedel som används ska ha bra klimatprestanda, dvs. låga växthusgas- utsläpp, samt uppfylla förnybartdirektivets hållbarhetskriterier för biodrivmedel. Hållbarhetskriterierna ska garantera att biodrivmedel och andra flytande biobränslen framställts på ett hållbart sätt. De kan över- siktligt delas upp i två delar – krav på minsta växthusgasminskning och krav på vilken mark som råvaran odlats på (markkriterier). I genomförs förnybartdirektivet i denna del genom lagen (2010:598) om hållbarhetskriterier för biodrivmedel och flytande biobränslen (hållbarhetslagen). Enligt hållbarhetslagen ska den som är skattskyldig för ett biodrivmedel genom ett s.k. hållbarhetsbesked visa att biodrivmedlet är att anse som hållbart. Hållbarhetsbeskedet utfärdas av om aktören visar att denne har ett kontrollsystem som uppfyller lagens krav (se 3 kap. hållbarhets- lagen). Det är också möjligt för en aktör att bli certifierad enligt ett av kommissionen godkänt certifieringssystem och det är då endast en formsak att ordna ett hållbarhetsbesked, se 18 § förordning (2011:1088) om hållbarhetskriterier för biodrivmedel och flytande biobränslen (hållbarhetsförordningen). När det gäller växthusgasminskning anses biodrivmedel som hållbara om användningen av dessa medför en minskning av ut- släppen av växthusgaser med jämfört med om fossila bränslen hade använts. För anläggningar som tagits i drift efter gäller ett krav på . I det om- arbetade förnybartdirektivet införs ett krav på för anläggningar som tagits i drift efter . Markkriterierna innebär att råvaran som används för att produ- cera biobränslet inte får komma från mark som eller senare utgjorde mark med hög biologisk mångfald eller från och med samma datum utgjorde mark med högt kolinnehåll men inte längre utgör sådan mark när råvaran skördas eller avverkas. De närmare reglerna är detaljerade men syftet med regelverket är att skydda naturtyper med höga biologiska värden och se till att det inte sker markomvandling på marker med höga kolinnehåll eftersom det kan ge växthusgasutsläpp. För biodrivmedel som framställts av avfall eller restprodukter gäller markkriterierna som huvudregel inte. Det är bara i fråga om restprodukter från jordbruk, vattenbruk, fiske eller skogsbruk som direkt har uppkommit i sådan verksamhet som markkriterierna gäller. För att kontrollera att markkriterierna är upp- fyllda ställs krav på att råvaran ska gå att spåra tillbaka till odlingen. För restprodukter och avfall gäller kravet på spårbarhet till den punkt där ämnet uppstod. Det kan nämnas att regelverket ändrats på flera sätt i det omarbetade förnybartdirektivet, framförallt för skogs- biomassa, men det har inte bedömts som nödvändigt att redogöra för ändringarna i denna utredning. Definitionerna av avfall och restprodukt Med avfall avses enligt 1 kap. 2 § hållbarhetslagen ett ämne eller föremål som innehavaren gör sig av med eller avser eller är skyldig att göra sig av med, dock inte ett ämne som avsiktligt har mani- pulerats eller kontaminerats för att anses som avfall. Med restpro- dukt avses enligt samma bestämmelse ett ämne som inte är den eller de slutprodukter som en produktionsprocess direkt ska producera eller är huvudsyftet med processen och där produktionsprocessen inte avsiktligt ändrats för att producera ämnet. träder två nya bestämmelser i hållbarhetsförordningen i kraft med bety- delse för bedömningen. Av 3 a § första stycket framgår att ett ämne ska anses vara en sådan slutprodukt eller ett sådant huvudsyfte med en produktionsprocess som avses i 1 kap. 2 a § hållbarhetslagen om processen normalt är optimerad för att producera ämnet. Av 3 a § andra stycket framgår att även ett sådant ämne som en produktions- process normalt inte är optimerad för att producera ska anses vara en slutprodukt eller huvudsyftet med processen vid vissa förutsätt- ningar. Av 3 b § framgår att de ämnen som anges i bilaga IX punkt- erna e, f och h–o i förnybartdirektivet alltid ska ses som restpro- dukter. Bestämmelsen avser de ämnen som räknas upp i de nämnda punkterna och gäller inte för ämnen som i sig skulle kunna omfattas av punkten men som inte räknas upp. Sådana ämnen ska bedömas enligt 3 a §. Genom det ändrade regelverket kommer vissa råvaror som anses uppfylla definitionen av restprodukt inte längre att göra det, det gäller bl.a. för PFAD (palm fatty acid distillate18) och teknisk majsolja. Att råvarorna inte längre anses uppfylla definitionen av restprodukt innebär att det ställs krav på att de ska spåras tillbaka till odling av råvaran, att råvaran ska uppfylla markkriterierna samt att växthusgasutsläpp ska räknas fr.o.m. odling av råvaran vilket ger betydligt högre växthusgasutsläpp. Det innebär att biodrivmedel från dessa råvaror kommer minska kraftigt eller försvinna från mark- naden.19 Regleringen i 3 a–3 b §§ hållbarhetsförordningen är teknisk och kan vara svår att följa. Figur 6.5 ger en schematisk bild av hur pröv- ningen går till. 18PFAD uppstår i produktionen av palmolja för livsmedel och består av oätliga fettsyror. 2016/17:217, s. 19 ff. Har ämne A under den senaste tvåårsperioden, eller den kortare del av Finns A uppräknat i tiden som ämnet funnits på marknaden, punkterna e, f, h-o i haft ett genomsnittligt försäljningspris bilaga IX till förnybart- per kilo som överstiger försäljningspriset per kilo av det ämne som processen normalt är optimerad Har A uppkommit direkt i en Har A ett annat jordbruks-, vattenbruks-, 6.5.2Beräkning av livscykelutsläpp av växthusgaser