Hampberedning med tornadoteknik Peter Norberg Högskolan i Gävle

Transkript

1 Hampberedning med tornadoteknik Peter Norberg Högskolan i Gävle Dokumentation till seminarium om Fiberberedning av hampa, Laholm,

2 Hampberedning med tornadoteknik Projektidé Bakgrund Sedan industrihampan åter började odlas i Sverige 2003 har de flesta betraktat den i första hand som en potentiell energigröda, i konkurrens med bl a rörflen och salix. Fokus har därför varit inställt på att producera så mycket torrsubstans per hektar som möjligt. Avsikten har då varit att nyttja hela hampan som bränsle direkt i värmeverk eller för tillverkning av briketter i relativt småskaliga sammanhang. Utsädesmängder, val av skördetidpunkt, skördetekniker, maskinutrustning, mm, tog tidigt en inriktning som enbart tillgodosåg behovet av energi från hampan. I samhällsdebatten fick denna väg också en skjuts av de scenarier som målades upp om stundande energibrist och klimatförändringar. Önskemålet om lantbrukets medverkan i omställningen till ökad produktion av biobränslen accentuerades ytterligare. Ett annat viktigt faktum är att det inte finns något beredningsverk för fibrer i Sverige. Det saknas alltså mottagare och därmed skörde- och logistiksystem anpassade för att kunna ta tillvara hampan på ett industriellt försvarbart sätt. I bl a Tyskland och Frankrike finns relativt moderna beredningsindustrier för hampa men de kostar i runda tal SEK 25 miljoner för beredningskapaciteter avsedda för arealer på mellan 500 och ha. Det mesta av den beredningskapaciteten byggdes upp under senare delen av 1990-talet genom frikostiga EUanslag. Det är knappast möjligt att kunna göra liknande investeringar i Sverige idag för att få igång fiberberedning på motsvarande europeisk nivå. Nere på kontinenten skördas hampan i slutet av augusti genom att den först klipps i 60 cm längder och därefter får ligga på fältet för att rötas under ett par tre veckor. Efter en till två vändningar, då hampan under gynnsamma förhållanden även torkat, sker strängläggning och balning samt lagring under tak i väntan på beredning. Under vinterhalvåret kallas balarna in till beredningsverket där de sönderdelas i flera steg och bl a passerar genom en textilhammarkvarn. Därefter sållas och siktas materialet mekaniskt i flera steg så att slutresultatet blir tre olika fiberkvaliteter samt skävor, en vedartad struktur som påminner lite om balsa. Traditionellt har hampan i första hand betraktats som en fibergröda och så kommer det antagligen att bli även i framtiden. Det finns mycket att vinna för samhället och för de enskilda lantbrukarna om i första hand hampans fibrer kunde tas tillvara. Fibrerna utgör mellan 25 och 30 % av stjälkvikten och resterande % består av skävor. Eftersom fibrerna betingar ett värde per viktenhet som överstiger priset på bioenergi med minst en faktor 5 i dagsläget så kan en separation av fibrer och skävor göra hampan till en betydligt mycket bättre affär för odlare och förädlare än dagens renodlade utnyttjande av hampans alla delar till energi. Ny metod Det finns relativt ny teknik tillgänglig som skulle kunna vara lösningen på avsaknaden av beredningskapacitet och som samtidigt kan innebära att många av de traditionella momenten förknippade med hampa, såsom rötning och torkning på fälten kan elimineras. Existerande maskiner inom lantbruket kan också användas liksom etablerade logistiksystem. Den nya metoden innebär en anpassning av den tornadoteknik som företaget Airgrinder AB i

3 Skelleftehamn håller på att utveckla för olika tillämpningar. Mer detaljer om metoden återfinns på företagets hemsida, Det tänkta scenariot vid skörd av hampa skulle kunna se ut som följer. Fiberhampan når sin mognad och bästa fiberkvalitet strax innan blomning vilket för många hampasorter innebär slutet av augusti till slutet av september i vårt land. Då är hampan grön och frodig och förhållandevis lätt att skörda med en självgående hack utrustad med helsädesbord eller radoberoende majsbord. Den hackade hampan balas och plastas in så att den kan lagras under åtminstone 6-8 månader utan att nämnvärt brytas ner. Lagring kan ske på samma sätt som för vanligt ensilage av vall. Vid beredning, som kan ske vid en godtycklig tidpunkt under hösten och vintern, sprättas balarna, sönderdelas och matas in i Airgrinders utrustning. I processen kommer materialet att torka men samtidigt sönderdelas i mindre beståndsdelar. Den utdrivna fukten leds ut via luftströmmen och håller en temperatur som är ca 20 grader över omgivningen. Det torkade och sönderdelade material faller ut i botten på cyklonen där det kan siktas och delas upp i lämpliga fraktioner. Eftersom hampfibrerna inte så lätt pulveriseras utan bibehåller mycket av sin ursprungliga längd och form kan dessa ganska enkelt tas tillvara. Finfraktionen utgörs främst av skävorna samt i mindre mån bladrester. Att tekniken verkligen fungerar har testats vid flera olika tillfällen på senare tid men med relativt små mängder material som redan hade brutits ner och även torkat till viss del. Den verkliga testen är emellertid att processa grön hampa skördad i augusti-september för att se om metoden fungerar även då. Då kommer det även vara relevant att genomföra kapacitetstester, dvs man kan bedöma hur mycket material som går att köra igenom apparaten per tidsenhet. Eftersom processen förbrukar lika mycket energi oavsett om material matas in eller inte så går produktivitet och energieffektivitet hand i hand. Vi vet dock inte var gränsen går för materialflödet genom processen. Senast i höstas 2007 gjordes de första testerna på större kvantiteter av grön nyhackad hampa med 25% ts och till belåtenhet i flera avseenden. Med denna teknik finns det alltså gott hopp om att hampan kan skördas oberoende av vädret, när fibrernas kvalitet är som bäst och när växten är som lättast att hantera. Vidare elimineras behovet av fältrötning och fälttorkning, något som också är väderberoende. Ensileringen konserverar skörden trots hög vattenhalt och de inplastade balarna kan lagras på gårdsnivå utan kvalitetsförsämring. Senare under säsongen kallas balarna till beredningsverket där torkning och separation sker i samma process. Spillet blir mindre än vid vinterskörd och den finfraktion som resulterar från skävorna utgör en större mängd material, som t ex skulle kunna användas till värmepellets, än den biomassa som totalt sett återstår sedan hampan fått stå på rot under vintern. Investeringsmässigt kommer det preliminärt att handla om mindre än 5 MSEK för en anläggning med samma kapacitet som de på kontinenten. Erfarenheter från tidigare projekt Under 2005 och 2006 genomförde Högskolan i Gävle projektet IndustriHampa-X som omfattade odling hos 17 lantbrukare och samarbete med bränsletillverkaren Neova när det gällde bärgning och nyttjande av skörden. En viktig erfarenhet från det projektet var att det inte går att förlita sig på att hampan ska gå att skörda under vintern. Dels är vädrets makter

4 nyckfulla, dels är hampan så långt gången nedbrytningsmässigt att den inte så lätt låter sig skördas på ett effektivt sätt. Det finns även flera andra aspekter, vilka tidigare omnämnts, som mer tydligt pekar på att hampan bör hanteras primärt som en fibergröda. Många lantbrukare som vill producera energi vill göra det med hampa som råvara. Otaliga försök har visat att hampan inte så lätt låter sig pelleteras om man inte först tar bort fibrerna. Erfarenhetsmässigt är det alltså skävorna som ska nyttjas vid pelletering. Suget efter att odla hampa hämmas idag av det faktum att fibrerna måste avlägsnas innan pelletering kan göras, oavsett skördetidpunkt. Brikettering är enklare men även i det fallet är erfarenheten den att slutresultatet skulle bli mycket bättre om man kunde brikettera enbart skävor. Syfte och målgrupp Syfte Förstudien syftar till: att verifiera framtagningen av hackad grön hampa, följd av ensilering och lagring på gårdsnivå som ett lämpligt grundkoncept för råvaruframtagning att utröna om den teknik som Airgrinder AB utvecklar är lämplig för att bereda och torka grön orötad (ensilerad) hampa till industrifibrer och en finfraktion bestående av mer eller mindre pulveriserade skävor att undersöka fiberkvalitet jämfört med traditionellt beredda hampfibrer att undersöka bränsleegenskaperna hos finfraktionen att undersöka möjligheterna att tillverka värmepellets och briketter av finfraktionen med hjälp av småskalig tillverkningsutrustning att utvärdera om den fiberkvalitet som kan åstadkommas med fördel kan nyttjas av några olika industrier i regionen, bl a för värmeisolering (Termoträ, Järbo), som armering i betong (Nordform AB, fd Obocon AB, Ockelbo), men även på andra håll i Sverige, t ex som armering i putsbruk (Maxit, Slite), som armering i plastkompositer, armering i träkompositer samt som råvara för papperstillverkning att uppskatta investerings- och driftkostnaden för en anläggning lämplig för en areal på ha fiberhampa, motsvarande ton hampfiber att uppskatta produktionskostnaden för de produkter som den aktuella metoden genererar Målgrupp Den teknik som kommer att studeras kan förhoppningsvis göras så pass småskalig att sammanslutningar av lantbrukare med intresse av att ta ett helhetsgrepp på hampan kan ha mycket att vinna genom att kunna utnyttja hampans fulla potential som kombinerad fiber- och energigröda. Industrier med intresse för såväl fibrer som energi kan också se direkt användning av de råvaror som kan produceras med metoden. Byggmaterialindustrin i vid mening kan med fördel utnyttja förnyelsebara fibrer i sina produkter. I Gävleborgs län finns redan företag som troligtvis kan använda hampfibrer av den kvalitet som här går att åstadkomma. Verksamheter som utnyttjar fibrer för isolering, filtrering, armering är därför särskilt intressanta målgrupper. Pappers och förpackningsindustrin är en potentiell mottagare av höghållfast hampfiber för vissa specialprodukter. Såväl stora som små producenter av värmepellets och liknande kan med fördel utnyttja de finfördelade skävorna som utgångsmaterial, antingen i ren form eller blandade med trä eller andra bränsleråvaror.

5 Projektets mål Syftet med förstudien är att samla in information och genomföra viss experimentell verksamhet för att kunna bedöma om Airgrinders metod är lämplig för beredning av hampa till fibrer och skävor som ett betydelse fullt steg mot vidare förädling. Konkreta mål är följande: Att redovisa hur fibrer enligt den aktuella beredningsmetoden står sig gentemot typisk hampa från mellaneuropeiska beredningsverk, främst när det gäller egenskaper och tillverkningskostnader Att få omdömen och utvärderingar om de aktuella fibrernas användbarhet inom 5 olika industrisektorer, t ex isolerindustrin samt industrier som använder fibrer som armering i matriser av plast, betong/puts och trä samt för tillverkning av pappersmassa Att ha fått fram ett underlag som visar huruvida det skulle vara tekniskt möjligt och ekonomiskt försvarbart att etablera en beredningsindustri i länet baserad på den utvärderade tekniken För närmare upplysningar vv kontakta: Peter Norberg Högskolan i Gävle peter.norberg@hig.se