• No results found

6 Övriga processer

6.1 Biodrivmedel baserade på hydrering

Produktion av biodrivmedel baserat på hydrering har hittills tillämpats för hydrering av

vegetabiliska oljor och andra fetter (HVO) till dieselbränsle. Det producerade bränslet

benämns ibland biodiesel, men i andra fall förnybar diesel just för att särskilja mot biodiesel

av typen FAME. Skillnaden mellan HVO och FAME är dels produktionsprocessen (se

nedan), dels att HVOs sammansättning i stort sett helt följer dieselspecifikationen genom att

syrehalten har reducerats. Det finns därför inte några direkta begränsningar för andel

inblandning i diesel, förutom att bränslets köldegenskaper i vissa fall kan sätta en gräns.

Processen för hydrering innebär upphettning till ca 300°C vid 50 bars tryck tillsammans

med vätgas och katalysatorer för att reducera syre- och svavelinnehåll i råvaran. Beroende

på hur processen utformas kan den användas för produktion av både bensin och/eller diesel

eller andra kolväteblandningar, som till exempel jetbränsle. Resultatet från hydreringen blir

en blandning av paraffiniska kolväten, vilka ger ett dieselbränsle av hög kvalité som

dessutom är fritt från svavel och aromater samt har ett högt cetantal. Även dagens processer,

vilka är inriktade mot dieselproduktion, kan ge mindre mängder andra biodrivmedel, som

t ex bensin och gasol. I slutsteget kan sedan produkten isomeriseras för att förbättra

köld-f3 2013:13 150

egenskaperna. Processen kräver ingen tillsats av andra kemikalier och producerar heller inga

biprodukter i hydreringssteget utom vatten, koldioxid och i vissa fall metan. Processen är

dessutom exoterm, vilket gör att det kan vara möjligt att reducera bränslebehovet i

raffineringsprocessen (Nylund et al, 2011; Olofsgård, 2012). Eftersom raffinaderier har ett

värmeöverskott ändå krävs dock i allmänhet integration med annan industri, fjärrvärmenät

eller liknande för att denna värme ska kunna utnyttjas.

Hydreringsprocesser sker även i ett konventionellt oljeraffinaderi för att styra

samman-sättningen av produktionen, vilket gör att produktionen av biodrivmedel genom hydrering

ofta kan integreras helt eller delvis i befintliga raffinaderier med relativt begränsad

ombyggnad av befintlig utrustning. Eftersom råvaran, med hög syrehalt, är starkt korrosiv

krävs dock materialbyten. I mindre skala, som den produktion som hittills sker, har

integrationen med befintliga anläggningar varit en förutsättning för att få rimlig ekonomi. I

större skala skulle det vara möjligt med fristående anläggningar (detta skulle dock vara

beroende av tillgång till andra råvaruresurser än de som idag är aktuella).

6.1.1 Hydrering av vegetabiliska oljor och andra fetter

Den största andelen av den befintliga produktionen av biodrivmedel genom hydrering avser

hydrerade vegetabiliska oljor (HVO) till dieselbränsle. Produktion av HVO kan baseras på

samma råvaror som FAME, dvs rapsolja, palmolja och andra typer av ”matolja”. Sådan

produktion förknippas då också med motsvarande frågeställningar kring konkurrens med

matproduktion och hållbarhet. De totala livscykelutsläppen ligger också på ungefär

motsvarande nivå för motsvarande råvara (se Tabell 6.1).

HVO kan dock även produceras av andra råvaror. Ett exempel är djurfett från slaktavfall. Ett

annat exempel är tallolja, som är en vegetabilisk restprodukt från massaproduktion och

alltså skogsbaserad. För den här typen av råvaror kan det krävas något mer omfattande

förbehandling i produktionen, eftersom de innehåller större andel fria fettsyror.

Rest-produkten utgörs av beckolja och kan användas som eldningsolja (Eriksson, 2013,

Olofsgård, 2012). Vid produktion av HVO från restprodukter blir de totala

växthusgas-utsläppen, lite beroende på hur man allokerar utsläpp till råvaran, betydligt lägre (se Tabell

6.1). Potentialen för dessa råvaror är dock begränsad (se Avsnitt 3.3). På lång sikt skulle

även andra oljerika råvaror kunna användas för att producera HVO, till exempel oljerika

alger och olja producerad från mikrober.

De flesta systemutvärderingar som gjorts av produktion av HVO avser produktion baserad

på rapsolja, solrosolja och palmolja. För produktion baserad på animaliskt fett (från

slakt-avfall) och tallolja har vi enbart funnit uppgifter direkt från respektive tillverkare (Nesté och

Preem) eller från studier som genomförts på deras uppdrag. Dessa två processer baseras på

biprodukter från annan produktion och det blir då avgörande hur utsläppen för dessa

processer allokeras. Om råvaran klassas som restprodukt allokeras normalt samtliga utsläpp

till produktionen av huvudprodukten och därmed läggs inga råvarurelaterade utsläpp på

drivmedlet. I analysen av Preems Evolution Diesel har till exempel inga utsläpp fram till

leveransen av tallolja från massabruket räknats in (i enlighet med RED-metodiken och

Energimyndigheten (2012c)). En känslighetsanalys, där även talloljeproduktionen räknats in

f3 2013:13 151

(utifrån att det är en samprodukt istället för en restprodukt), ger i storleksordningen dubbelt

så höga värden för både energibalans och växthusgasutsläpp (Eriksson, 2013).

Tabell 6.1 Energibalanser och växthusgasprestanda för HVO från olika råvaror och enligt olika källor. Sista kolumnen avser procent av växthusgasutsläpp jämfört med motsvarande användning av fossil diesel.

Typ av HVO Studie/referens WTT Energi-balans [MJWTT/ MJFinal] WTT Fossil Energibalans [MJWTTfossil/ MJFinal] WTT utsläpp av CO2ekv [gWTT/MJFinal % av diesel

Rapsolja CONCAWE (NExBTL)1 1,05 0,34 44 49

CONCAWE (UOP process)1 0,92 0,41 45 51 CONCAWE (NexBTL, biogas)2 0,66 -0,03 27 VTT typical4 51 VTT NExBTL5 41,01 51

Solrosolja CONCAWE (NExBTL)1 0,89 0,30 28 31

VTT typical value4 65

Palmolja CONCAWE (NExBTL)3 1,26 0,26 50 57

CONCAWE (NexBTL, methane capture) 1,26 0,26 25 VTT typical value4 40 VTT, methane capture, typical value4 68 VTT NExBTL5 40,15 52

Animaliskt fett VTT NExBTL5 18,82 78

Sojaolja DOE6 17,3

PNAS6 48,8

Tallolja Åf/Preem7 0,08 5

Profu8 12

1 Majsmjöl till djurfoder (Edwards et al, 2011b).

2

Majsmjöl till produktion av biogas (Edwards et al, 2011b).

3 Två varianter där man räknar med metanutsläpp från avfall, alternativt om denna metan infångas (Edwards et al, 2011b).

4 Typiska värden för respektive råvara, enligt studie av VTT för NExBTL (Nylund et al, 2011)

5

Beräknade värden för NExBTL av Neste Oil själva (Annual report 2010), dock beräkningar ej slutligt certifierade av EU (när rapporten skrevs) (Nylund et al, 2011).

6 Från en studie som jämför HVO och FAME, vilken i sin tur refereras i Sunde et al (2011). För samtliga (totalt tre) fall låg utsläppen på ungefär samma nivå (lika eller något lägre för HVO) för samma råvara i samma underliggande studie (dvs för RME och HVO från sojaolja i DOE-studie etc).

7 Analys genomförd av Åf på uppdrag av Preem. Processkedja från tallolja till tankställe, utsläpp från elanvändning baseras på nordisk elmix (Olofsgård, 2012)

8 Uppgift från studie av Profu, dock ingen information om beräkningsmetodik (Sköldberg et al, 2013).

I en bred jämförelse av olika studier från 2011 (avseende produktion från nu tillgängliga

råvaror, som är relevanta för norra Europa) konstaterades att även om studierna visar olika

resultat finns det indikationer på att HVO har något bättre prestanda när det gäller

f3 2013:13 152

växthusgaser än FAME (Sunde et al, 2011). Vad det gäller kostnader för produktion av

HVO kunde samma studie inte identifiera några kvantitativa uppgifter i den vetenskapliga

litteraturen. Baserat på kvalitativa bedömningar i flera studier drar man dock slutsatsen att

det är troligt att produktionskostnaden är något lägre än för FAME, baserat på samma

råvara. Detta gäller dock förmodligen bara om produktionen kan utnyttja tillgänglig

infrastruktur i ett befintligt raffinaderi.

HVO produceras idag för den svenska marknaden av framförallt Nesté (s k NExBTL) och

Preem. Nesté har tre anläggningar (i Finland, Nederländerna och Singapore) och använder

en blandning av palmolja, rapsolja och animaliskt fett. NExBTL, isomeriserad för goda

köldegenskaper, ingår bland annat i OKQ8s dieselbränsle Diesel Bio+. Preems HVO är helt

baserad på tallolja, med förbehandling i Piteå och slutproduktion på Preems raffinaderi i

Göteborg. Den totala kapaciteten är på ca 100 000 ton/år. Preems talloljediesel ingår i

Preems produkt Evolution diesel. Planering pågår för att förbättra dess köldegenskaper

genom isomerisering. Ytterligare ett exempel på HVO-produktion är Diamond Green

Diesel, som under 2012 startade en anläggning baserad på animaliskt fett i Louisiana, USA.

6.1.2 Hydrering av andra råvaror

Hydrering skulle också kunna användas för att producera biodrivmedel från mer

svårned-brytbar biomassa (lignocellulosa), förutsatt att den genom förbehandling bryts ner till

lämplig kemisk sammansättning i flytande form. Framförallt pågår utveckling av nya

katalytiska processer för att selektivt bryta ner och partiellt hydrofobisera de genererade

föreningarna till en flytande råvara lämplig för vidare hydrering. Denna metod bryter

selektivt vissa kemiska bindningar i lignin och därmed behålls delar av ämnets kemiska

struktur. Detta kan göra det möjligt att uppnå goda köldegenskaper hos det producerade

drivmedlet, utan avslutande isomeriseringssteg. Sådana förbehandlingstekniker finns

dokumenterade vetenskapligt, men befinner sig ännu i laboratoriestadiet (Sawadjoon et al,

2013a och 2013b, Samec et al, 2012a och 2012b, Rahimi et al, 2013). Arbete pågår dock i

samverkan med industrin för att skala upp och verifiera teknikerna industriellt (Eriksson,

2013).

För produktion av förnybar diesel (eller andra biodrivmedel) skulle detta alltså innebära en

process i tre steg (se Figur 6.2). Det första steget finns det utvecklade processer för, t ex

processen LignoBoost, som utvinner lignin ur svartlut och som bland annat motiveras av att

kapacitet i massabrukens sodapannor frigörs (Tomani, 2009). Det tredje steget motsvarar i

stort sett befintlig produktion av HVO och är alltså utprovat.

För denna processkedja saknas fortfarande vetenskapliga systemutvärderingar av

energieffektivitet eller nettoutsläpp av växthusgaser. Lignoboost-processen har dock

studerats och förutsatt att massabruket har ett energiöverskott, vilket kan vara fallet vid

massaproduktion för avsalu, påverkas brukets energibalans bara marginellt (Wising et al,

2006). Energibalans och växthusgasutsläpp för hydreringssteget bedöms motsvara värden

för talloljediesel ovan (alltså det fall där råvaran antagits vara restprodukt).

f3 2013:13 153

Figur 6.1 Principiella steg för produktion av biodrivmedel från lignin via hydrering.

En alternativ väg för att producera biodrivmedel från lignocellulosa via hydrering är via

olika typer av crackning av till exempel pyrolysvätska eller till och med en slurry av finmalt

material (t ex lignin). Pyrolysvätska har dock en kemisk sammansättning (bl a för hög

syrehalt) som gör att den inte går att hydreras direkt.

Företaget KiOR började under 2011 bygga en anläggning i Mississippi, med planerad

drifttagning under 2012, för produktion av olika biodrivmedel baserat på pyrolys. Företaget

använder en katalytisk pyrolys, s k biomassabaserad FCC (Fluid Catalytic Cracking), för

produktion av bioolja, som sedan ska hydreras i en raffinaderiprocess till valfria

biodriv-medel. Kapaciteten på anläggningen är ca 235 m

3

/år, men det saknas information om den

ännu producerat.