Syntolkning: Maria Grahn, ledare för Chalmers styrkeområde Energi
​– Elektrobränslen kan avlasta trycket på biomassan, och i förlängningen att möta en framtida brist på mark och vatten. De kan dryga ut potentialen för biodrivmedlen, säger Maria Grahn.
​Foto: Oscar Mattsson

Flera vägar till rent flygbränsle

​Flyget är den sektor som har allra svårast att hantera sin klimatpåverkan. Det ger inte flyget någon fribiljett. Men kanske förtur till den begränsade mängd biodrivmedel som går att få fram, anser Maria Grahn, ledare för styrkeområdet Energi på Chalmers.
Många rycker i den potential av grön energi som kan utvinnas ur biomassa, inte minst ur svensk skog. Senast är det branschorganisationen Svenskt Flyg, som ställer upp visionen att hela det svenska inrikesflyget ska vara fossilfritt om bara tolv år. Därtill ska alla flyg som lyfter från svenska flygplatser från 2045 uteslutande vara tankade med fossilfritt bränsle.
 
Om visionen blev verklighet, vore en sådan lösning möjlig att exportera till resten av världen? Forskarna är delade i synen på hur stor del av klimatomställningen som en övergång till bränslen från biomassa kan stå för. Maria Grahn, med en bakgrund som forskare inom globala energisystem, hör inte till pessimisterna:

– Rent tekniskt kan vi göra allting med hjälp av biomassa, som vi idag använder olja till. Och vi skulle kunna få fram ganska mycket biodrivmedel globalt, utan att det konkurrerar med matproduktion eller med ett gott liv för tio miljarder människor. Men resursen är inte så stor att den kan ersätta hela vår oljeanvändning. Mark och vatten kommer inte att räcka till, poängterar hon.
 
Tillgänglig biomassa bör användas där den gör mest nytta
Den nuvarande tendensen – att snart sagt alla sektorer vill minska sin klimatpåverkan med hjälp av biomassa – blir därmed ohållbar på sikt, i takt med att kraven stiger på en utfasning av fossilanvändningen. 
     – Därför borde vi kanske i första hand använda biomassan för att dels tillverka plaster och kemikalier, dels göra drivmedel till de mer svårlösliga trafikslagen, som långväga flyg, sjöfart och vägtransporter, resonerar Maria Grahn.
     Den teknik som ligger närmast till hands för det svenska flyget är förgasning av skogsråvara följt av syntetisering, exempelvis enligt den väl beprövade Fischer-Tropsch–processen.
     Det är en metod för att tillverka så kallade BTL-bränslen (biomass to liquid) som påminner om ett vanligt oljeraffinaderi, eftersom resultatet blir hela skalan av kolvätefraktioner – från tung asfalt och paraffiner, via diesel till lätt nafta, grunden för bensin.
     – Här finns den stora och enkla potentialen för att få igång en tillverkning av ett bio-jetbränsle, som blir så likt vanlig flygfotogen att det utan problem kan blandas in, säger Maria Grahn. Nackdelen är alla andra fraktioner som processen ger, det är inte säkert att det finns en marknad för dem.
     Just möjligheten att blanda in ett biodrivmedel i ett befintligt fossilt bränsle är enligt henne en framgångsfaktor, eftersom det innebär att marknaden snabbt kan börja växa, utan att tillverkarna av fordon eller motorer behöver involveras.

Dagens teknik är inte nödvändigtvis framtidens
Men i framtiden är det inte givet att flygplanen och deras motorer behöver se ut och fungera som idag. På lång sikt ser Maria Grahn en stor potential i både vätgas och el – liksom i olika hybridformer mellan dem. Men även att utifrån förgasad biomassa med hjälp av katalys skräddarsy nya bränslen. Ett tredje spår är att tillverka förnybara bränslen på cellnivå, med hjälp av genetiskt modifierade jästsvampar i biologiska bränslefabriker.
     Både inom katalys och inom jästbaserad systembiologi bedriver Chalmers avancerad forskning som skulle kunna få stor betydelse på energiområdet – och potentiellt även för vår möjlighet att flyga i framtiden (se faktaruta).
     Maria Grahns egen forskning just nu tar sikte på ytterligare en metod att tillverka drivmedel – med hjälp av stora mängder elektricitet. Idén går ut på att använda fossilfri el till att spjälka vatten och därmed få fram förnybar vätgas. Denna kombineras med koldioxid som frånskilts vid förbränning och matas genom en syntesreaktor, för att skräddarsy de typer av kolvätebränslen som kan vara intressanta: Allt från metan och metanol till bensin och diesel. För att sådana så kallade elektrobränslen ska bli klimatsmarta krävs inte bara fossilfri och billig el utan helst också att koldioxiden är grön, det vill säga har skilts av i samband med förbränning av biomassa.
     – En ovanligt knölig metod för att få fram förnybara drivmedel?
     Så kan det se ut, men enligt Maria Grahn finns en viktig poäng:
     – Det är ett sätt att avlasta trycket på biomassan, i förlängningen att möta en framtida brist på mark och vatten. Elektrobränslen kan dryga ut potentialen för biodrivmedlen, om världen gör ett sådant teknikval.

Elektrobränsle, en utopi?
Med tanke på att den globala elproduktionen fortfarande till övervägande del bygger på kol och andra fossila bränslen kan elektrobränslen framstå som en utopi. Men Maria Grahns analyser visar att tillräckligt billig förnybar el kan bli en realitet snabbare än vad många tror – åtminstone tidvis.
     – Utbyggnaden av sol- och vindkraft i världen leder till att elproduktionen blir alltmer varierande. Det gör elen periodvis mycket billig.
     Ibland hävdas att vi borde gripa oss an klimatomställningen genom att ”plocka de lägst hängande frukterna först”, det vill säga de åtgärder som är billigast. Men Maria Grahn menar att det synsättet kan bli en broms på utvecklingen.
     – Även de sektorer där betalningsviljan är hög måste bidra till utsläppsminskningarna – inte minst flyget. De lågt hängande frukterna kommer att plockas, men vi behöver göra mer.

Text: Björn Forsman.


Visa ▼

​Biobränsleforskning på Chalmers

Att förgasning av biomassa från skogen kan genomföras i stor skala och med hög verkningsgrad visar demonstrationsanläggningen GoBiGas i Göteborg, där Chalmers varit med och förfinat tekniken.
     Enlig Henrik Thunman, professor i energiteknik finns det också en stor potential för att bygga om befintliga biopannor inom svensk industri, fjärrvärme och kraftvärme till förgasningsanläggningar med inriktning på att delvis producera förnybara drivmedel.
     Förgasning med påföljande syntetisering genom kemisk katalys är dock en komplicerad och dyrbar process, vilket kräver storskaliga anläggningar.
     Men det finns fler grenar på biobränsleträdet:
En sådan är att istället använda biokemi, närmare bestämt skräddarsydda mikroorganismer, för att tillverka de kolväteföreningar man är ute efter. Professor Lisbeth Olsson leder en grupp som arbetar med att designa sådana så kallade cellfabriker, baserade på alger, bakterier eller andra mikrober. Forskningen tar sikte på en typ av framtida biobränsleanläggningar som inte kräver så stor skala för att bli bärkraftiga.
     En annan utväxt på samma gren är den systembiologiska forskningen som leds av professor Jens Nielsen och som går ut på att med hjälp av genmodifierade jästsvampar omvandla socker – inte till alkohol – utan till alkaner, det slags kolväten som är huvudbeståndsdelen i bensin, diesel och jetbränsle.
     Ytterligare ett teknikspår drivs av professor Hans Theliander och är inriktat på hydrotermisk krackning av lignin, en bioprodukt från tillverkningen av pappersmassa, till ligninolja. Även pyrolys av olika typer av biomassa undersöks.
     I båda fallen behöver de utvunna bio-oljorna uppgraderas till användbara biodrivmedel genom hydrogenering, det vill säga reaktion med vätgas, något som sker i olika typer av katalysatorer. Chalmers forskning kring detta leds av professorerna Louise Olsson och Magnus Skoglund vid Kompetenscentrum katalys.
Källa: Chalmers

Publicerad: to 07 jun 2018. Ändrad: to 05 jul 2018