Bioenergi från jordbruket ur ett systemperspektiv

Transkript

1 Bioenergi från jordbruket ur ett systemperspektiv Greppa Näringen Jordbruket och klimatet Norrköping, 18 januari 2012 Pål Börjesson Miljö- och energisystem Lunds Tekniska Högskola

2 TWh Bioenergianvändning i Sverige (utgör cirka 30% av totala energitillförseln idag) Biodrivmedel Bostäder El i fjärrvärme Fjärrvärme Ind för elprod Ind minus lutar Lutar Oljekriser CO2-skatt +2 TWh/år Elcertifikat +3 TWh/år Drivmedelsdirektiv!? +4 TWh/år (Ref: SVEBIO, 2011)

3 Energiflöden i svensk växtodling idag Steg 1: bli självförsörjande! (Ref: SOU 2007:36)

4 Övergång till en Bioekonomi Europe 2020 Strategy: Innovation Union flagship (COM 2010) Resource Efficiency flagship (COM 2011) European Strategy and Action plan towards a sustainable bio-based economy by 2020 (Autumn 2012)

5 Övergripande syfte & problem att lösa 1) Skapa nya marknader och jobb på landsbygd & kustområden 2) Förgröna industrin och därmed reducera kostnader, föroreningar och avfall 3) Öka användningen av biomassa i kemiindustrin 4) Säkerställa matförsörjningen m a p en växande befolkning & klimateffekter 5) Stärka konkurrenskraften för europeisk livsmedelsindustri 6) Bygga ett hälsofrämjande & socialt inkluderande Europa 7) Bygga ett low carbon & zero waste samhälle 8) Utnyttja och förvalta bioresurser på ett hållbart sätt (DG RTD, Roadmap, 2011)

6 Berör många politikområden CAP EU Innovation & Industrial Policy EU Energy & Climate Policy Resource Efficiency & Waste Regulations Environment, Health & Safety Regulations EU Standardisation (DG RTD, Roadmap, 2011) EU Research Policy

7 Nyckelordet är integrering (White Paper EU Bio-Economy Technology Platforms, COM 2011)

8 En fungerande hållbar bioekonomi är baserad på: (enligt SCAR)* A) The delivery of biomass for food and raw material, putting the agri-sector and its scale (local, regional, global) at the centre of the strategy B) The process of biomass, with a leading role of industrial biotechnology for a range of products (food, biofuels, chemicals, bioplastics) C) Resource efficient economic growth, in balance with environment and adopted society (Sprangers, 2011, Standing Committee on Agricultural Research)

9 Viktiga strategier 1) Säkerställa en tillräckligt hög tillförsel av livsmedel och bioenergi: utnyttja odlingsmarken optimalt samt öka produktiviteten, t ex mer energi- och resurseffektiva odlingssystem, mer diversifierad förädling: skörd, resistens, ändamål (mat, energi, kem) 2) Integrerade och hållbara produktionssystem och ekosystemtjänster: utveckla långsiktigt ekologiskt hållbara odlingssystem, t ex optimalt lokaliserade för multifunktionella nyttor, precisionsodling, fånggrödor/biogasråvara, energiväxtföljder o s v 3) Minimera avfall: recirkulera och återvinn, t ex värdefulla kemikalier i bioraffinaderier, biogasutvinning o s v 4) Hållbar konsumtion: förändra mot en mer hälsosam diet som också ger en liten miljöpåverkan, t ex nötkött från naturliga betesmarker, kyckling från hållbart proteinfoder, vegetabiliskt baserade hälsofrämjande livsmedel o s v (White Paper EU Bio-Economy Technology Platforms, COM 2011)

10 Tre trender är tydliga 1. Hållbar produktion av bioråvara (t ex standardiseringssystem för hållbarhetskriterier) 2. Minimera konkurrens om mark (t ex undvika iluc genom effektivare och integrerade livsmedels- och bioenergisystem) 3. Maximera utbytet av värdefulla produkter från bioråvara (t ex nya bioraffinaderikoncept och samarbeten mellan olika branscher)

11 Hållbarhetskriterier Ex. bioenergi 1) Greenhouse gas performance 2) Biodiversity 3) Indirect land use changes 4) Water management 5) Soil management 6) Energy and mineral resources 7) Waste management 8) Air quality 9) Social criteria (labour, human & land-use rights) 10) Economic criteria (economic sustainability, local stakeholders, food security, fair business pract.) EU (CEN) Global (ISO)

12 Utvecklingen av hållbarhetscertifiering (CEN/ISO) 1. EU-CEN standard - Biodrivmedel 2. ISO- Standard -Alla biobränslen 3. EU-CEN standard - Biobaserade produkter 4. ISO/CEN standard - All biomassa ? ÅR

13 Trenden är tydligt. Ökad förädlingsgrad till alltmer högvärdiga energibärare > värme (-1990-tal) > värme-el (-2000-tal) > värme-el-pellets (-2010-tal) > värme-el/pellets/drivmedel > värme-el/pellets/drivmedel/kemikalier > osv Volym (bulk) x förädlingsgrad (pris) är kritiska faktorer (talar för utveckling av bl a drivmedelsproduktion)

14 Bioraffinaderi: Livsmedelsindustri & Kemiinsdustri Lyckeby Stärkelse Perstorp Ref: Ekman & Börjesson (2011), Journal of Cleaner Production

15 Försäljning av biobaserade kemikalier (av den totala kemikaliemarknaden) 3,5 % (48 miljarder ) 31% finkemikalier 25% plattformskem. 23 % konsumetkem. 21% läkemedelsing. 7,7 % (135 miljarder ) 15,4 % (340 miljarder ) 33% plattformskem. 25% konsumetkem. 21 % finkemikalier 21% läkemedelsing ÅR (Burel, 2011, EuropaBio)

16 Konkurrens med matproduktion (iluc)? GO! A. Ökad produktivitet NO GO! C. Expansion av odlingsmark Mark med stor konkurrens, stort kollager & hög biodiversitet Höga skördar, intensivt utnytj. Global åkermark 1500 miljoner ha Låga skördar, extensivt utnytj. GO! B. Ökad användning av avfall & restprodukter GO! C. Expansion av odlingsmark Mark med liten Konkurrens, litet kollager & låg biodiversitet

17 Tillgång på restprodukter för energiändamål (Ref: SOU 2007:36)

18 Kraftvärme eller biodrivmedel, eller allt? (från halm) (Ref: Adapted data from Wallberg et al (2011), Björnsson et al (2010)

19 Tillgång på restprodukter för biogasproduktion 8 TWh motsvarar ungefär 10% av dagens drivmedelsförbrukning (Ref: SOU 2007:36; Linné m fl, 2008)

20 Gödselbaserad biogas för kraftvärme 1) Dagens investeringsstöd oftast inte tillräckligt (30%, max 1,8 milj.) trenden går mot något större anläggningar 2) För att nå lönsamhet krävs bra avsättning för värmen och att biogödseln värderas 3) Det finns tydliga positiva skaleffekter från en mindre gårdsanläggning till en större, därefter mindre effekter till gårdsnära anläggning (0,7 till 7 GWh biogas per år) 4) Ett stöd om 20 öre/kwh får stor positiv effekt för lönsamheten för gårdsbaserad biogas 5) Samrötning med t ex vall ger synergieffekter d v s bra med vallstöd, men då även i Götalands jordbruksbygder! (Ref: Bl a Lantz M Gårdsbaserad och gårdsnära produktion av kraftvärme från biogas. Rapport 71, Miljö- och energisystem, LTH)

21 Biodrivmedels klimatprestanda* (Baserat på systemutvidgning och exklusive halm) EU-krav: -35% 65% reduktion (Ref: Börjesson m fl (2010). Livscykelanalys av svenska biodrivmedel. Rapport 70, Miljö- och Energisystem, Lunds Universitet)

22 Etanol och dess biprodukter* 1,6 kg halm Ersättning av 1,4 kg skogsflis Odling 2.3 kg vete Transport Ersättning av 0,5 kg sojamjöl & 0,3 kg korn Process 0,8 kg drank 1 liter etanol (* Svenska förhållanden) Ersättning av 0,68 l bensin

23 Fin- eller fuletanol* (*Swedish conditions, cropland as reference) Ref. Börjesson (2009), Applied Energy

24 Möjlig odlingsareal av biobränslen dynamiska effekter i svenkt jordbruk* * Med oförändrad livsmedelsproduktion Poppel & hybridasp! Ettåriga gröd. & salix! (15%) (25%) Refs. Jordbruksverket (2009); SCB (2009) bearbetad data

25 Resurseffektiv inhemsk biodrivmedelsproduktion

26 Körsträcka per hektar åkermark och år Befintliga- Sverige Befintliga- Import ( 3 bilar) Nya- Sverige ( 1 bil)

27 Klimatnytta beroende av markreferens* 65% 25% *Avser systemutvidgning och exklusive halm (Ref: Börjesson m fl, 2010)

28 Ökad etanolproduktion och dess klimatnytta* Petrol Wheat DDGS Excess grassland Wheat biogas Marginal land 20% of current use of petrol & diesel Current wheat Willow Poplar Straw** Forest residues** * Based on system expansion, incl. dluc; ** 50% of available, unused potential

29 Effektiv biodrivmedelsanvändning (Ref: Bearbetad data från Åhman et al. 2009)

30 Klimatnytta -elbilar

31 Andel biodrivmedel vs behov av drivmedel - Sverige 2011 I framtiden?? 2:a gen+el (skogsråvara) 1:a gen 1:a gen+ biogas

32 Mat eller biobränslen, eller både och! Forest & marginal land? 2G biofuel production (incl. electricity) Global agricult. land? Biofuel production Food production Ref. Adapted from Hallström et al. (2011)

33 Framtida affärsmöjligheter + Marknaden för bioråvara kommer att vara omättlig! + Vi har mycket goda förutsättningar att producera hållbar bioenergi i Sverige (uppfylla miljökriterier = helt avgörande)! + Vår utvecklade infrastruktur medför möjligheter till effektiv förädling, t ex i energikombinat och bioraffinaderier något högre råvarukostnader jmf med andra världsdelar kompenseras med resurseffektiv förädling! - Lönsamheten är dock ofta begränsad idag och skarpare styrmedel krävs; etablerad teknik = ökad skatt på fossila bränslen, ny teknik = dessutom investerings- och produktionsstöd för att få igång marknaden! - Riskspridningen måste bli bättre där jordbrukarens risk minskar jordbrukaren tar odlingsrisken och energiföretagen tar prisrisken (t ex långsiktiga kontrakt jmf vindkraft)! - Vi måste bygga fler pilot- och demonstrationsanläggningar av olika slag, d v s öka nyfikenhet och kunskapsnivån, samt utveckla nya samarbeten med för branschen nya aktörer (jordbruksföret., energibolag, kemiföret., kunskapsföret ) bli mer proaktiv!

34 Slutsatser Utvecklingen av en hållbar och kunskapsbaserad bioekonomi innebär: - Ökad integrering av olika men kompletterande forsknings- och utvecklingsområden - Ökad integrering av biologiska produktionssystem och vidareförädling till olika biobaserade produkter - Ökad integrering av politiska styrmedel inom berörda politikområden - Ökad integrering av branscher och aktörer på marknaden - Ökad integrering av dagens splittrade kunskapsöverföring till konsumenter Med andra ord, vi måste tillämpa en betydligt bättre helhetssyn än idag, och framtidens jordbruk kommer att vara centralt i denna utveckling!

35 % Fossila vs biobränslen i det svenska energisystemet! (bl a 1 miljon hektar havreodling för dragdjur) Olja 50 Kol Biobränsle? *? År *(Avser slutanvändning)