Vårt grønne gull Framtiden blir til nå: forskning og innovasjon Andreas Brekke og Ingunn Saur Modahl.

Presentasjon om: "Vårt grønne gull Framtiden blir til nå: forskning og innovasjon Andreas Brekke og Ingunn Saur Modahl."— Utskrift av presentasjonen:

1 Vårt grønne gull Framtiden blir til nå: forskning og innovasjon Andreas Brekke og Ingunn Saur Modahl

2 ”Tomorrow a motor car body, a square meal and a suit of clothes from the same crop!”

3 Bruk av biomasse ikke noe nytt… Utgangspunkt for overgang fra nomadeliv til faste bosettinger Utnyttelse av ”geologisk tid” og fossile ressurser: høy energitetthet og syntetiske materialer Klimaendringer og tilgang til energi: Biomassens kontrarevolusjon

4 Innhold Hvorfor biobaserte produkter? Global energibruk Biobrensel, biodrivstoff, biomaterialer, pris, teknologisk modenhet Introduksjon til livsløpsanalyse Miljøkonsekvensar - Eksempel frå Borregaard og Bali-prosess Avrunding og konklusjon

5 Kilde: Sunde og Brekke, 2011

6 Bioenergi –Klimagassutslipp –Energisikkerhet –Ressursknapphet Biomaterialer –Estetikk –Pris –Karbonlagring –Tradisjon Hvorfor biobaserte produkter?

7

8 Historisk utvikling Global primær energitilførsel fra fornybart (1971 – 2007). Kilde: Faiij, 2011

9 Verdens forbruk av energikilder Kilde: IEA, 2010

10 2008 Global Energy Total Chapter 2 Possible Deployment Levels 2011 IPCC Review* Land Use 3 and 5 million km 2 Chapter 10 Modelled Deployment Levels for CO2 Concentration Targets Past Literature Range of Technical Potentials 0-1500 EJ Global Primary Energy Supply, EJ/y 2008 Global Biomass Energy 2050 Global Energy AR4, 2007 2050 Global Biomass AR4, 2007 <440 ppm 440- 600 ppm Technical Potential Minimum median 75 th Maximum 100 300 150 190 80 265 300 Technical Potential Based on 2008 Model and Literature Assessment 118 20 25 25 th Percentile 2000 Total Biomass Harvest for Food/Fodder/Fiber as Energy Content Kilde: IPCC –SRREN 2011

11 Primærenergiresultater for fast biobrensel Kilde: Vold, Brekke og Lyng, 2011

12 Primærenergiresultater for biodrivstoff

13 Pris på fornybare energikilder Kilde: IPCC –SRREN 2011

14 Skog som biomasseressurs - resultater Kilde: Lyng et al, 2010

15 Når man også ser på skogen… Kilde: Klif 2010

16 Bioplast Kilde: Fredriksen og Nilsen, 2008

17 Teknologisk modenhet, bioplast Kilde: Fredriksen og Nilsen, 2008

18 Korleis vite kva som er miljømessig bra? Verktøy med mange namn: Livsløpsmetodikk, livsløpsanalyse, verdikjedeanalyse LCA = Life Cycle Assessment

19 Kva er livsløpsanalyse/LCA? Systematisk kartlegging og vurdering av miljø- og ressurspåverknadar gjennom heile livsløpet til produktet, frå ‘vogge til grav’. Tar utgangspunkt i eit produktsystem, og vurderer miljø- og ressursmessige forhold ved dette systemet i forhold til ei definert funksjonell eining (den eininga som viser kva produktet yt i forhold til bestemte krav til produktet). Livsløpsmetodikken er internasjonalt standardisert gjennom ISO 14040/44. ’Vogge’ ’Grav’

20 Regnskap (inventory) NH 3 NO x P... Overgjødsling CO 2 CH 4 N 2 O CFCs... Global oppvarming Miljøpåverknadskategoriar Ozon-nedbryting Bakkenær ozondanning (smog) Økotoksiske effektar Biologisk diversitet Ressursbruk (fornybar og ikkje-fornybar energi, materialbruk, vatn, areal) SO 2 NO x HCl... Forsuring Klassifisering Vekting Ein-dimensjonal indikator (basert på verdivalg) Karakterisering x 1 x 25 x 296

21 Miljøpåverknadskategoriar og potensielle effektar PåverknadskategoriEksempel på utsleppPotensielle effektar Global oppvarming (Global warming potential = GWP) CO 2, N 2 O, CH 4, CF 4, C 2 F 6 Auka temperatur i lågare del av atmosfæren, klimaendringar, auka havnivå osv. Forsuring (Acidification) SO 2, HCl, NO x, NH 3 Fiskedød, skadar på skog, materialar og bygningar. Utlekking av tungmetall med effektar på dyr, vegetasjon og helse. Overgjødsling (Eutrophication potential) NH 3, COD, NOx, PO 4 3- (fosfat) Lokale gjødslingseffektar og auka algevekst. Redusert biologisk aktivitet. Fotokjemisk oksidantdanning (Photochemical ozone creation potential = POCP) Fotokjemiske oksidantar som VOC, CO, NO x og CH 4 Irritasjon av cellemembranar, med påfølgjande effektar på lungefunksjonen for dyr og menneske. Vegetasjonsskadar. Stratosfærisk ozon-nedbryting (Ozone depletion potential = ODP) CFC-ar og HCFC-ar (som tetraklormetan og 1,1,1-trikloretan) Endringar i DNA, hudkreft, endra plantevekst. Human- og økotoksisitet (Human toxicity and eco- toxicity) Tungmetall, aromatar (som bensen, toluen og fenol), halogenerte aromatar (dioksin) og PAH. Toksiske effektar for menneske og økosystem. Ressursforbruk (Resource depletion potential) Arealforbruk, energibruk (cumulative energy demand = CED) og materialforbruk. Ingen direkte økologiske effektar, men kan vise forbruk av begrensa ressursar og gir ein indikasjon på ressurseffektivitet. Avfall (Waste) Farleg avfall, radioaktivt avfall osv. Ingen direkte økologiske effektar, men gir ein indikasjon på ressurseffektivitet.

22 Tre viktige spørsmål å ha i bakhodet ved analyse: Kva er dei viktigaste miljøproblema for dette systemet? Kor i livsløpet oppstår dei? Kva delar av systemet har størst potensial for miljømessig forbetring?

23 Mål Livsløpsanalyse av hovedprodukta: Cellulose Etanol (96% and 99%) Lignin (lignosulfonat, både som pulver og i væskeform) Vanillin Funksjonell eining 1 tonn for cellulose, lignin og vanillin og 1 m 3 for etanol (tørr basis). Livsløpsanalyse av produkta frå Borregaard, Sarpsborg

24 Systembeskriving - Prinsippskisse av prosessmodellen Fabrikkane ved Borregaard Sarpsborg Råvarer - Tømmer/sagflis - Kjemikaliar - Energibærarar Produkt 340,000 tonn DM 8,000 tonn DM 5,000 tonn DM 1,300 tonn DM Detaljert analyse/oppdeling. Masse-/energiallokering for mellomprodukt utan markedsverdi (men som er viktig for sluttprodukta). 150,000 tonn DM

25 Utslepp av klimagassar (GWP/Global Warming Potential) vist som LCA-tre

26 Kokeri Damp Forbrenning av olje Fyrhus Lignin (pulver) El- produksjon Avfalls- forbrennning Biokjel Etanol- fabrikken Mellom- produkt LCA-tre for lignin (pulver) Vist for klimagassutslepp

27 Relative belastningar frå dei ulike livsløpsfasane Klimagassar Forsuring Bakkenær ozondanning (smog) Forbrenning av olje ved Borregaard Produksj og transport av energibærarar (elektrisitet) Overgjødsling Andre interne prosessar ved Borregaard Stratosfærisk ozonnedbryting Produksjon og transport av energibærarar Transport til kunde Infrastrukturen ved Borregaard (bygg, tankar, rør)

28 Borregaardresultata i perspektiv Petrol E5 Salix E5 Wheat E85 Salix E85 Wheat 2.nd gen.bioethanol Diesel B5 (RME) RME Fossil gas PropaneBiogas* Biogas** 2% and 0,5% CH 4 -tap Engine emissions Production of fuel Utslepp av klimagassar Litteraturdata. Vegar og transportmiddel er ikkje inkludert Ethanol from Borregaard

29 kg CO 2 -eqv./tonne dry matter or m3 Lignosulfonate: 400 kg C/kg DM => 1500 kg CO2/kg DM if stored safely (concrete). Borregaardresultata i perspektiv, forts. Karbonlagring?

30 BALI-prosess for produksjon av etanol Andre råstoff, færre produkt, ulike produksjonsbetingelsar. Biprodukt: lignosulfonat og SCP (single cell proteins). Dokumentasjon i forhold til bærekraftskriteriane i Fornybardirektivet. Livsløpsmetodikk. Utslipp av klimagasser (g CO2-ekv./MJ)

31 BALI-prosess for produksjon av etanol

32 Egnet til forvirring Det papirløse samfunn Oljeavhengighet (også i biomasseproduksjonssystemer) Karbonlagring i skog Karbonlagring i produkter Nye applikasjoner, gamle materialer Nye materialer, gamle applikasjoner Nanomaterialer Arealbruk

33 Oppsummert Skogen kan gi oss materialer og energi Ikke nok til å dekke verdens energibehov alene Mye lavere klimagassutslipp en fossile/vanlige alternativer Syntetiske produkter fortsatt på laboratorie- eller pilotnivå