Kort om ett projekt i många led

 

Efter Per Hulténs död i början av 2015 var vi en grupp som försökte få liv i BioMobilprojektet. Efter ett minnesseminarium i Uppsala där många av deltagarna i Pers olika projekt deltog hade några ur BioMobilprojektet ett antal möten på KTH i Stockholm. Men hittills har det visat sig svårt att gå vidare. Nedanstående beskrivning är därför att se som en historik. (Synd - det var bra idéer, allt höll inte måttet men den grundläggande ansatsen var rätt tänkt.)

"BIOMOBIL" är ett forskningsprojekt om hur trädbiomassa - från både barr- och lövträd - processas i ett bioraffinaderi till drivmedel för framtida fordon. Sågspån eller flis matas in i en metallkatalysator utan lufttillträde. Efter runt tio timmar har cellulosan och hemicellulosan omvandlats till sorbitol, en sockerart. Sorbitolen är mycket energirik och kan utnyttjas som fordonsbränsle. I ett första steg kan man göra metanol eller etanol av sorbitolen till dagens förbränningsmotorer. Med minst fyra gånger mer energieffektiva elmotorer kommer sorbitolen riktigt till sin rätt. Elbilens svaghet är dels kort körsträcka på en laddning, dels att fordon som kräver stor motorstyrka inte klarar sig med de batterier som skulle behövas. De blir dyra och tunga. Där kan bränsleceller komma in i bilden. De ger ett tillskott av el under längre tid än batterier. Deras svaghet är att de traditionellt drivs med vätgas som är explosiv, utrymmeskrävande och allmänt svårhanterlig. Bränslecellerna kan istället matas med sorbitol som tar hälften så stor plats och är ogiftig och allmänt lätt att hantera.

I den kedja från skog till mobilitet som ingick i projektet kan koldioxid på flera sätt fångas upp och på sikt minska halterna i atmosfären. Vi inte bara minskar utsläppen utan tar tillbaka det som tidigare släppts ut. Ett av sätten är genom pyrolys av trä som ger träkol. När träkol plöjs ner i jordbruksmark blir jorden mycket bördig och kolet stannar i jorden under mycket lång tid.

Min roll i projektet var att ingå i projektledningen, att serva med allmän miljökunskap och att utifrån ett miljöpedagogiskt perspektiv se hur tekniken kunde passa in i ett långsiktigt hållbart samhälle, framför allt ur ett sociokulturellt perspektiv . Intressant skulle varit att studera om tekniken kunde utformas för småskalighet och användning i lokalsamhället. Det skulle kunna gett kompetensutveckling, arbetstillfällen och försörjningsmöjligheter i glesbygd. Och inte minst ett samhälle som är mer motståndskraftigt mot kriser av olika slag.

I projektet deltog forskare på Staten Lantbruksuniversitet i Uppsala, Uppsala universitet, KTH och Högskolan i Gävle.

 

Projektledning:

Per Hultén, Thomas Sandberg och Bernt Lindberg

Syfte:

1. Enda någorlunda enkla sättet att ta bort koldioxid ur atmosfären är genom växterna, framför allt skog. Runt 20 procent av klimatgaserna som ger upphov till växthuseffekten kommer från avverkad skog, globalt sett. Vi måste beskoga planeten igen. Samtidigt kan vi utnyttja biomassan som drivmedel mm. Vindkraft och solceller kan ge oss el utan negativ påverkan på klimatet men de kan inte minska växthusgaserna..

2. Vi vill skapa effektivare sätt att omvandla biomassa för att driva transportapparaten än med etanol, metanol, RME, DME etc. På sikt är det bara elmotorn som kan ge en energieffektiv drivning. Förbränningsmotorer har en verkningsgrad på kanske 25%, resten går bort i värme. Men hur driva en elmotor med biobränsle? Det har vi en lösning på.

3. Vi ska vara rädda om skogens biodiversitet. Enligt SCB finns en miljon hektar avställda marker, en stor del av den ytan kan utnyttjas för att odla skog för framställning av sorbitol, förutom annan skogsråvara. Snabbväxande asp och poppel är lämpliga trädslag men det mesta fungerar. Blandskog ger större biologisk mångfald och större motståndskraft mot stormar, insektsangrepp m m.

4. Sorbitol kan finnas i pulverform (som strösocker) eller i vattenlösning och ställer inga stora krav på säker förvaring. Bränslet kan därför vara lätt tillgängligt, också på landsbygd som drabbats av mackdöden.

5. BioMobil innebär tre olika slags kolsänkor med mycket stor kapacitet: odling av snabbväxande skog, pyrolys till träkol som plöjs ner i marken och uppfångning av koldioxid vid omvandling av sorbitol till vätgas och vatten i fordonet, där koldioxiden lagras för senare slutförvaring.

6. Odling av skog kan göras så att landskapet blir mer tillgängligt och vackert för friluftslivet.

7. Landskapet ska också kunna brukas mer mångsidigt ("agro-forestry", skogsträdgårdar ) än med vanliga monokulturer. Det kan vara odling av ettåriga växter mellan träden, utnyttjande som betesmark etc. Träden kan också planteras som vindskyddande ridåer mellan åkrarna.

8. Produktion av sorbitol kan ske i en trailer direkt ute i skogen. Vid sidan av den trailern ställer man upp en annan trailer som genom pyrolys gör träkol av GROT (toppar och grenar). I princip är det en mobil kolmila. Den ger vid pyrolysen tillskottsvärme till produktionen av sorbitol.

9. Produktionen ska kunna göras i olika skala, som i trailers mer småskaligt med lokala samband, kortare transporter och mer av socialt bärkraftig egenkontroll och självbestämmande, och i stor skala genom att exempelvis utnyttja nedlagda massafabriker eller vid befintliga kraftvärmeverk med flera synergieffekter. Det ena behöver inte utesluta det andra.

10. Nerplöjning av träkol i åkermark är en gammal teknik, tillämpad av indianer i Latinamerika. Jordarna blir mycket bördiga. Gödsling med träkol kan kombineras med urindopning (human- och djururin) som stannar kvar länge i trkolets mikrostrukturer. Fördelarna är att man dels lyfter bort dessa näringsämnen ur reningsverk och från att läcka ut i vattendrag från djurstallar. Istället kan de utnyttjas på åkern där de delvis kan ersätta konstgödning (som ger upphov till utsläpp av växthusgaser, ger näringsläckage till vattendrag och försämrar jordarnas mullhalt). Vi kan långsiktigt skapa ett friskare landskap med mindre användning av bekämpningsmedel, mindre kväveläckage och med störe biodiversitet

11. Verksamheten kan skapa jobb på landsbygden i flera av de led som ingår.

12. Generellt kan vi stärka stad-land utbytet genom att ta tillvara restprodukter från stadens hushåll och verksamheter och genom den roll som sorbitolframställningen kan spela som förmedlande länk.

 

Katalys till högvärdigt socker: Vid katalys av cellulosa bildas sockerarten sorbitol. Sedan kan detta socker reformeras till väte i bränslecellsfordon eller användas för att tillverka drivmedel såsom DME och metanol. Vid de här processerna får man ut åtta gånger mer väte än vad man tillför. En rad värdefulla biprodukter kan uppstå och processen kan driva sig självt med de cirka tio procent av vätet som produceras.

Båda fordonstyperna kommer i framtiden att vara inbäddade i elektriska hybridsystem och försedda med elektriska navmotorer samt plug-in-funktion.

Systemlösningen kommer att studeras i olika skala, så att möjligheter även till småskaliga lösningar blir prövad ordentligt. Katalysen kan eventuellt ha snynergieffekter med biogasanläggningar, stationära bränsleceller eller kemisk-teknisk industri för att vinna i effektivitet, logistik, energibalans, personalkompetens, säkerhet, utjämning av säsongvariationer etc. Mot det ska ställas längre transportavstånd och mindre lokalt inflytande.

Hur binda luftens koldioxid i marken (kolsänkor)? Vi har identifierat tre olika sätt:

1. Vid nyplantering av skog tar skogen och marken upp koldioxid ur luften. Vid mer kontinuerligt bruk av den skogen närmar sig upptaget noll men vad vi gör de närmaste åren är viktigt för om vi ska klara klimatkrisen. Kalhyggesbruk medför att största delen av koluinnehållet återgår till atmosfären, framför allt om man bearbetar marktäcket så att också en stor del av den koldioxid som finns lagrad där går upp i atmosfären.

2. Grenar och toppar kan göras till träkol genom pyrolys. Träkolet myllas ner i jorden och stannar där med en halveringstid på 6000 år. Den jorden blir mycket bördig.

3. Vid användning av sorbitol i ett bränslecellsfordon avgår det koldioxid i ren och koncentrerad form. Den kan lagras i tankar och sedan med olika kända tekniker plockas bort från vidare kontakt med atmosfären - något som dock kräver ett energitillskott.

Hur ska bränslet användas? Dagens fordon har mycket låg verkningsgrad, runt 20 procent av energin gör nytta. I ett hybridfordon kan man komma upp i 35 procent - fortfarande alldeles för dåligt. Med eldrift och bränsleceller som gör el av vätgas talar man idag om verkningsgrader uppåt 60-80 procent. I BioMobilprojektet följde vi först ett spår med keramiska bränsleceller av högtemperaturtyp. En poäng med dem skulle vara att de kan drivas direkt med sorbitol eller andra kolväten. Det visade sig att de är mer lämpande för stationärt bruk och vi kommer nu att fortsätta med PEM-bränsleceller. De kräver att sorbitolen först omvandlas till vätgas omedelbart innan gasen ska matas in i bränslecellerna.

Sorbitol är också intressant som råvara för en stor del av den kemisk-tekniska industrin när fossil olja ska fasas ut som basråvara.

Ett tredje område kan vara processindustri, t ex stålverk, som behöver mycket hög temperatur i processen. Idag utnyttjar man stenkol men SSAB planerar för en övergång till rysk naturgas. Politiskt osäkert och långt ifrån klimatneutralt, om än bättre än stenkol. Vätgas är svårhanterligt, här skulle sorbitol kunna vara en intressant ersättning om det är möjligt att framställa den i tillräcklig mängd.

Vi klarar inte av klimatkrisen utan att spara. Det är orimligt att tänka sig att vi ska kunna ersätta de fossila drivmedlen i dagens transportapparat med förnybara rakt av. Vi måste också ha jord att odla livsmedel på och vi behöver skog till annat än drivmedel. Då måste vi också genomföra flera andra samhällsförändringar parallellt:

Vi måste planera samhället så att transportbehoven inte blir större än nödvändigt, med mer av lokal produktion, kortare arbets-, inköps- och fritidsresor.

De transporter som ändå måste till effektiviseras. Mer av gods- och persontrafik på spår, mer kollektivtrafik. Allt det kräver samhällsinsatser, lokalisering av samhällsfunktioner så att transporterna kan minska, nytänkande i infrastruktursatsningar och mycket annat.