Bio-brændsler. Kedeligt, måske, men uomgængeligt

Der er et eller andet med ordet ”biomasse”. Det er bare ikke sexet. Når man læser at biomasse kan spille en vigtig rolle i fremtiden energiforsyning ved at omdanne halm, stængler, gylle eller spildevand til olie, benzin eller gas, ja, så er det måske lidt svært at hidse sig op over. Det er sjovere at tænke på vindmøller og solceller end på gæringstanke og raffinaderier.

Men ikke desto mindre: Biomasse er en nødvendig del af fremtidens mix af brændstoffer - først og fremmest fordi de kan være en måde at holde alle de biler, fly og skibe der findes i forvejen, kørende.

Allerede nu er al benzin, der sælges i Europa blandet med 5% bioethanol, men hvis vi helt skal udfase fossile brændsler for at undgå klimaforandringer, bliver der behov for at opbygge en kæmpe industri til bio-brændsler. Det er allerede i fuld gang. Danske Novozymes er blandt de førende på området, og Novozymes forventer, at enzymer til produktion af bioethanol i løbet af nogle år vil blive selskabets vigtigste forretningsområde.

På lidt længere sigt lokker avancerede løsninger som algefarme og gensplejsede mikroorganismer, der direkte kan omsætte C02 fra luften til olie.

 

Vi har stadig brug for diesel om 20 år

Tror du den næste bil du køber vil være en el-bil? Hvis ikke, vil den bil, du køber formentlig skulle brænde benzin eller diesel af de næste 14 år – så længe holder den gennemsnitlige bil. Fly holder længere, typisk en 20-30 år, og skibe bliver endnu ældre.

Det er ikke realistisk, hverken teknisk eller økonomisk, at vi pludselig skrotter hele molevitten og starter på en frisk med el-motorer.

Derfor taler man om at udvikle bio-baserede brændstoffer – og de skal være det, man kalder ”drop-in fuels”. Det vil sige, de skal være kemisk set mage til almindelige fossile brændsler, så de uden videre kan puttes i tanken.

Helt overordnet er der to slag forbrændingsmotorer: Enten bruger de diesel eller benzin. Diesel-olie bruges til biler, skibe, og tog. Desuden er dieselolie næsten det samme som jet-fuel til fly.

Benzinmotorer kan brænde Bio-ethanol, det man også kender som sprit, men fordi ethanol kan tære, skal motoren bygges om, hvis der skal blandes mere end omkring 10% i benzinen.

 

Mad eller benzin?

Ethanol er nemt at fremstille. Man tager et materiale, der indeholder sukkerstoffer og så lader man det gære  - ligesom når man brygger vin og øl. 

Der skal bruges meget store mængder. I USA blandes 10% ethanol i benzinen, og det fremstilles især på basis af majs. Ca. 40% af den amerikanske majs produktion går til fremstilling af ethanol. Der er forskellige beregninger, men typisk anslås det, bla. af det amerikanske erhvervsmagasin Forbes, at den mængde majs kunne brødføde mellem 350 og500 millioner mennesker[1].

I Brasilien bruges over halvdelen af landets høst af sukkerrør til ethanol.

Der har været meget forargelse over, at man på den måde brænder fødevarer af i biler. I Danmark må bio-ethanolen i benzin ikke være fremstillet af afgrøder, der kan bruges til fødevarer.

Det er ikke engang klart, om brugen af bioethanol i USA overhovedet nedsætter CO2 udledningen – eller om den energi, som bruges til at dyrke, gøde og forarbejde majsen faktisk er større end den, man får ud af bioethanolen.

 

Novozymes øjner en gylden fremtid

Det ser mere fornuftigt ud med såkaldt anden generations bioethanol. Med det menes ethanol, lavet af råmaterialet, der ikke kan spises af mennesker. Det kan være træ, halm og stængler, hurtigtvoksende energiafgøder eller tang. Problemet ved dem er, at de består af meget cellulose, som først skal nedbrydes til simplere sukkerstoffer for at de kan gære. Populært sagt er det derfor, at køer har hele fire maver, så de, i modsætning til mennesker, kan fordøje cellulosen i græs.

Man kan tilsætte særlige enzymer, der kan hjælpe med nedbrydningen, og det er her, Novozymes øjner en gylden fremtid. Det danske selskab leverer allerede masser af enzymer, som hjælper til at fremstille første generation af ethanol. Sidste år omsatte den del af Novozymes forretning 2,3 milliarder kroner.

Men Novozymes håber på langt større produktion af ethanol i takt med at miljøkravene strammes, og industrien får udviklet billige og effektive måder at omdanne den ikke-spiselige del af biomassen. På det område er Novozymes forskere blandt de førende i verden.

 

Fra halm til olie på 15 minutter

Der arbejdes også på at udvikle bæredygtige måder at fremstille bio-diesel. I øjeblikket kan man omdanne almindelige vegetabilske olier, f.eks. fra raps, så det kan anvendes i dieselmotorer. Men igen er det dels problematisk at bruge et råmateriale, der kunne anvendes til fødevarer – og dels har man problemer med at nedbryde biomassen til molekyler, som kan blive til olie.

En af de lovende metoder kaldes Hydrothermal Liquification, og den udvikles bla. ved institut for energiteknik på Aalborg universitet. Her forklarer professor Lasse Rosendahl, at processen svarer til den måde, organisk materiale omdannes til olie i jorden, det går bare meget hurtigere.

Man udsætter biomassen for hårdt tryk og temperaturer omkring 400 grader, og i løbet af et kvarter er den omdannet til en form for olie, der kan raffineres videre til den type brændstof, man ønsker -  fuldstændig som man raffinerer den olie, som hentes op af jorden.

Det virker i laboratoriet og alt tyder på, at processen også kan fungere i stor skala. Men derfra og til at producere industrielt  i praksis  er der meget langt.

 

Dødens dal for forskere

Lasse Rosendahl fra Aalborg universitet kalder det ”dødens dal”. Det er dér, mange håbefulde forskere og udviklere af bio-energi befinder sig. Deres processer fungerer i laboratoriet, men for at demonstrere det i industriel målestok, er man nødt til at etablere et anlæg til flere hundrede millioner kroner.

Som Lasse Rosendahl siger: ”Man når til et punkt i udviklingen, hvor det næste skridt bare bliver dyrt. Og desværre er der ikke den store lyst til den form for satsninger for tiden”.

Det er derfor, at en stor planlagt udbygning af kraftværket i Maabjerg[2] ved Holstebro trækker ud. Ideen er at kombinere produktionen af anden generations ethanol, biogas, elektricitet og varme i ét stort anlæg. Rapporter viser, at det kan skabe tusinder af jobs og styrke den danske forskning i bioenergi. DONG energy og Novozymes er blandt partnerne i projektet.

Selvom det har fået tilsagn om støtte på  293 millioner kroner fra EU, l hænger projektet ikke sammen økonomisk, for ethanolen vil ikke kunne konkurrere med de nuværende lave priser på olie. Hvis projektet skal realiseres, kræver det, at det gøres lovpligtigt at blande minimum 2,5% anden generations bio-ethanol i benzinen – og det er der ikke udsigt til at politikerne vil indføre.

 

Store udsving i den politiske og økonomiske logik

Bio-brændslers succes afhænger meget af, hvad vej de politiske vinde blæser. Når de amerikanske bilister kører med 10% bioethanol i tanken, selvom det er højst tvivlsomt at det har en positiv effekt på miljøet, skyldes det ikke mindst lobby-arbejde fra majsdyrkerne, og ønsket om at gøre USA mindre afhængigt af import af energi.

På samme måde synes EU’s krav om hvor meget biobrændsel, der skal anvendes, også mere præget af nationale landbrugshensyn og kompromisser end af en offensiv klimapolitik. For nylig vedtog EU, at der i 2020 skal blandes mindst en halv procent bio-ethanol i benzinen – men målet er ikke bindende.

De store udsving i oliepriserne komplicerer også. I 2008 toppede oliepriserne på 147$ for en tønde. Dengang var der stor opbakning, også politisk, om at støtte udviklingen af biobrændsler. Med så høje priser ville bio-ethanol og bio-diesel snart kunne fremstilles billigere. Idag er prisen på olie nede på under 45$ for en tønde.

Lasse Rosendahl skønner, at man med den proces, hans laboratorie arbejder på at udvikle, vil kunne fremstille olie fra bio-brændsel for 100 dollars pr. tønde. For nogle år siden ville det have været billigt – idag er det alt for dyrt.

 

Gensplejsede mikroorganismer æder CO2

Kigger man en del længere ud i fremtiden, kan biobrændsler meget vel blive baseret på organismer, der er skræddersyet til at producere olie.

Især i USA er der en del forskning i at finde alger eller mikroorganismer, der direkte kan omdanne slam, spildevand eller gylle til olie.

Fordelen ved alger er, at de producerer olie meget hurtigt på et relativt lille areal, og at de kan dyrkes på steder, der alligevel ikke kan bruges til landbrug – f.eks. i ørkener.

De mere avancerede projekter forsøger at gensplejse sig frem til mikroorganismer, der producerer præcist den type brændstoffer man ønsker. Ideelt vil man have organismer, der, ligesom planter, tager sollys og CO2 fra luften, og danner olie.

Flere af verdens førende forskere indenfor bioteknologi har været involveret – bla. Craig Venter[3] og Jay Keasling[4] – men hidtil har det ikke båret frugt.

For både alger og mikroorganismer er det muligt at vise gode resultater i lille skala – men igen er problemet at udvikle processer, der fungerer i meget stor skala.

Det maskineri og den infrastruktur, der i dag udvinder og forsyner os med olie er enorm. Det er den skala, biobrændsel og de investeringer, der foretages, skal tænkes i.

 

Tekst: Peter Hesseldahl
Artiklen blev bragt af Føljeton i december 2015


[1] http://www.forbes.com/sites/jamesconca/2014/04/20/its-final-corn-ethanol-is-of-no-use/

[2] http://www.maabjergenergycenter.dk

[3] http://www.technologyreview.com/view/515041/exxon-takes-algae-fuel-back-to-the-drawing-board/

[4] http://www.fastcompany.com/3000040/rise-and-fall-company-was-going-have-us-all-using-biofuel