Christian Azar, Bärkraftig energi- och materialomsättning

Teknik är ett tveeggat svärd. Tekniska uppfinningar orsakar många gånger miljöproblem, medan andra tekniska framsteg utgör lösningen på dessa problem. Förbränning av fossila bränslen orsakar koldioxidutsläpp, men solceller är en mer miljöanpassad energikälla. 1930-talets bilar förbrukade mindre bränsle per km än dagens genomsnittsbil. Orsaken är förstås att andra egenskaper, t ex acceleration, hastighet, säkerhet och komfort har betraktats som viktigare än att minska bränsleförbrukningen. Om tekniken ska ta oss närmare miljömässig bärkraftighet eller inte beror på vilken väg teknikutvecklingen tar.

Tekniska högskolor och universitet har flera viktiga roller att spela. Dessa roller inkluderar grundforskning, tillämpad forskning, utbildning av ingenjörer och teknologie doktorer som kan utveckla ny miljövänligare teknik i industrin, samt forskning och undervisning om bredare frågor kring sambandet mellan teknisk förändring och miljö. Dessa frågor rör bland annat:

• vilken roll nya lovande tekniker kan spela i övergången till bärkraftighet
• de samhälliga och miljömässiga konsekvenserna av nya lovande teknologier
• vilka politiska incitament som behövs för att stimulera utveckling och användning av miljövänligare teknologier.

Chalmers miljöinitiativ utgör ett viktigt steg i riktning mot ökad satsning på detta område. En målsättning är att göra Chalmers världsledande när det gäller att genomföra systemanalyser av teknik och miljö. I min egen forskning söker jag förstå dynamiken i samhällets energi- och materialomsättning. Detta inkluderar energimodellering, studier av teknikutveckling, förnybar energi, energipolitik och energiscenarier, konkurrens om markanvändning (speciellt mellan bioenergi och mat). Fokus ligger på emissioner av växthusgaser samt vad vi kan göra för att minska dessa emissioner.

Den globala genomsnittstemperaturen stiger. 1990-talet var det varmaste decennium som någonsin uppmätts. Möjliga effekter inkluderar fler torkkatastrofer och översvämningar. Detta har skapat inte bara oro utan även en politisk vilja att agera. FN har antagit en klimatkonvention som har som långsiktigt mål att koncentrationen av koldioxid ska stabiliseras på en nivå som inte leder till farlig mänsklig påverkan på klimatet.

Den viktigaste mänskliga växthusgasen är koldioxid (CO2), och den viktigaste källan till dessa utsläpp är förbränning av fossila bränslen. Denna förbränning står för ca 80% av världens energiförsörjning. I dagsläget släpper i-länderna ut ca 10 gånger mer CO2 per capita än u-länder. Om vi ska stabilisera koldioxidhalterna på nivåer som kan betraktas som någorlunda säkra, måste CO2-utsläppen minskas till nivåer under de som vi ser i många u-länder idag. Att nå målet i FNs klimatkonvention är således ingen enkel utmaning.

Det är dock inte ouppnåeligt. Vi har utvecklat energisystem-modeller för världen och Sverige. Med dessa har vi visat att det är tekniskt och ekonomiskt möjligt att klara av mycket hårda CO2 begränsningar samtidigt som välfärden ökar såväl i Sverige som i resten av världen. Figuren visar ett ett energiscenarium för världen i vilket koldioxidutsläppen minskar kraftigt och halten av koldioxid i atmosfären stabiliseras på en nivå som ligger något över dagens.

Figuren visar att kol, olja och naturgas fortsätter att dominera världens energitillförsel fram till mitten av 2000-talet. Den ökade efterfrågan på energi i industrin, hushåll och för transporter tillfredsställs huvudsakligen genom en ökad användning av bioenergi och ökad energieffektivisering. Men när koldioxidbegränsningarna växer sig starkare och olja och naturgas börjar ta slut, kommer nya energiteknologier in i bilden, framförallt solceller och koldioxidavskiljningstekniker (som används för att fånga in de koldioxidutsläpp som uppstår i samband med förbränning av kol).

Även om koldioxidutsläppen minskar rejält i våra energiscenarier, kan det finnas andra miljöaspekter och samhälleliga aspekter som måste analyseras.

Solenergi har en enorm fysisk potential. Solinflödet till jorden bär på över 10000 gånger mer energi än vad vi använder av fossila bränslen, kärnkraft och vattenkraft. Det är således viktigt att solcellsteknologin ges marknader som kan finansiera fortsatt teknikutveckling och ökade produktionsvolymer. Dessa leder i sin tur till lägre kostnader vilka leder till större marknadspotential. Analyser av materialbehov och begränsningar för vissa solcellstyper är viktigt för att vi bättre ska kunna bedöma vilka typer av solceller som vi bör satsa på.

Infångande av CO2-utsläpp från förbränning av fossila bränslen är en existerande möjlighet. I världen idag produceras ca 3 EJ/år (1018) vätgas från fossila bränslen (energiflödet är större än Sveriges årliga energianvändning). En kritisk uppgift är nu att analysera miljökonsekvenseroch ekonomiska konsekvenser av att fånga in och lagra koldioxid. Lagring av koldioxid genomförs redan i stors kala i Norge.

Biomassa från plantager av snabbväxande träd förutspås av många få en nyckelroll i övergången mot lägre CO2 utsläpp eftersom kostnaden för denna energikälla är låg, speciellt i tropiska länder. Eftersom bioenergiplantager vanligtvis är monokulturer kan en kraftig expansion av sådana plantager få negativa konsekvenser för den biologiska mångfalden. Men plantager kan också begränsa erosion och annan utarmning av bördiga marker. Det är viktigt att observera att bioenergiplantager kommer att kräva stora markarealer om de ska spela en viktig roll för den globala energiförsörjningen. Det finns därför risk att dessa plantager kan komma att konkurrera med matproduktion. Bönder väljer att odla det som ger högst inkomst, och kommer därför att välja att odla bioenergi om inkomsten från trädplantager är högre än från mer traditionella grödor. Men, eftersom vi först och främst efterfrågar mat, kommer matpriserna att stiga till en nivå där bönder väljer att producera mat. Vi har uppskattat att matpriserna kan komma att dubbleras till följd av denna konkurrens om ytor; osäkerheten i uppskattningarna är dock stor.

För tillfället är 800 miljoner människor undernärda eller kroniskt hungriga. Skälet till detta är den orättvisa fördelningen av inkomster i världen. Världsbanken har uppskattat att drygt en miljard människor lever på mindre än en dollar om dagen. Utan pengar på fickan, eller andra tillgångar, har du inga möjligheter att skaffa mat till dig själv eller din familj även om mataffärerna är fulla. De högre matpriserna som konkurrensen mellan bioenergi och matproduktion kan komma att leda till, kan således förvärra hungersituationen bland den del av världens fattiga som lever i städer. Men, det kan också finnas vinnare, framförallt bland fattiga bönder i tredje världen som kan komma att få bättre betalt för sina produkter. En förbättrad förståelse för de sociala och miljömässiga konsekvenserna av storskaliga bioenergiplantager är viktig när man utarbetar en politik för markanvändning. Många av de negativa konsekvenserna är möjliga att undvika.

Framtidsscenarier ska inte ses som projektioner. Snarare kan de fungera som verktyg för att förstå vilken roll nya framväxande teknologier kan spela, samt vilka miljökonsekvenser de kan föra med sig. Detta kan hjälpa till att utvecklas bättre teknologier för framtiden. De scenarier med låga koldioxidutsläpp som vi har utarbetat kan endast förverkligas om världens regeringar inför styrmedel för att minska koldioxidutsläppen. Dessa styrmedlen kan inkludera koldioxidavgifter eller handel med utsläppsrättigheter. Båda styrmedel syftar till att göra det dyrt att släppa ut koldioxid, för att på så sätt uppmuntra användning och utveckling av nya energiteknologier, exempelvis bioenergi.

Om månfärder utgjorde en stor ingenjörsdröm på 60-talet, är dagens uppgift för ingenjörer mycket större och viktigare. Det handlar om att utveckla teknologier som kan fungera i samklang med vår miljö och natur. För dagens och kommande generationer.

Figuren visar hur världens energitillförsel utvecklas i Chalmersforskarnas scenarier. Man ser tydligt hur bioenergi växer kraftigt. Därefter spelar solenergi en allt viktigare roll. Den mängd kol som används under andra hälften av århundradet leder inte till stora koldioxidutsläpp eftersom koldioxiden fångas in och lagras i geologiska strukturer.