Bioraffinaderier för ett grönt Sverige. en strategisk forsknings- och innovationsagenda för utveckling av branschöverskridande bioraffinaderi-koncept

Transkript

1 Bioraffinaderier för ett grönt Sverige en strategisk forsknings- och innovationsagenda för utveckling av branschöverskridande bioraffinaderi-koncept 1

2 Förord Denna forsknings- och innovationsagenda har tagits fram på uppdrag från Vinnova. Lunds Universitet och SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut har samverkat med industri och övriga aktörer för att nå en bred förankring kring hur bioraffinaderikonceptet bör utvecklas i Sverige. De personer som har medverkat i agendaarbetet kommer från akademi, industri och institut och de representerar olika branscher så som kemiindustrin, skogsindustrin, livsmedelsindustrin, bioenergiindustrin, oljeraffinaderier, pappers- och massaindustrin samt olika positioner i värdekedjan mellan råvara och slutprodukt. Arbetet har inte bara resulterat i en skriven produkt utan också lett till en stärkt dialog mellan dessa olika aktörer. Arbetet med agendan har fortgått mellan augusti 2012 och april Under den tiden har tre workshops arrangerats där fokus har varit på att identifiera Sveriges styrkeområden och de utmaningar som finns inför en omställning till en bio-baserad samhällsekonomi. Bioraffinaderi-konceptet har en central position i agendans vision och utifrån det har ett antal viktiga satsningsområden identifierats. Arbetet har letts av en arbetsgrupp från Lunds Universitet och SP. Dessutom har en styrgrupp utsetts, främst bestående av industrirepresentanter från olika branscher, som har agerat som bollplank och bidragit med sin syn i mer specifika frågor. 2

3 Sammanfattning Ett konkurrenskraftigt biobaserat samhälle bygger på att tillgänglig förnybar råvara utnyttjas effektivt för produktion av livsmedel, foder, kemikalier, material och energibärare. Råvarorna kommer från skog, jordbruk, marina källor och tillhörande industriers avfallsströmmar. För den befintliga processindustrin innebär omställningen till ett biobaserat samhälle krav på anpassning och ett stort behov av ökad branschöverskridande, tvärvetenskaplig och tvärsektoriell samverkan. Det handlar om att utveckla nya teknologiplattformar, integrera dessa med varandra och att utnyttja existerande resurser och processer på ett så effektivt sätt som möjligt. Dessutom kommer man att behöva använda sig av nya innovationsprocesser, definiera nya värdekedjor och inte minst säkerställa kompetensförsörjning. Med en samverkan kring bioraffinaderi-konceptet ökar förutsättningarna för att nödvändiga omställningar sker på ett effektivt och integrerat sätt. För att Sverige skall vara konkurrenskraftigt i den biobaserade ekonomin behövs kunskap om de naturvetenskapliga förutsättningarna och en förbättring av de tekniska verktygen för att de skall kunna utvecklas till fungerande teknikplattformar. Dessa teknikplattformar, som bland annat är baserade på kemiteknik, industriell bioteknik, separationsteknik och materialteknik, ska kunna integreras efter syfte och behov i framtidens bioraffinaderier. Utveckling av nya värdekedjor anpassade till den biobaserade råvaran kräver ett (systemanalytiskt) helhetsperspektiv. Dessutom kommer det att krävas en insats från politiker och beslutsfattare för att skapa samhälleliga förutsättningar och policys samt en anpassning till de nya marknadsmässiga förutsättningarna. Morgondagens kemikalier, material och energibärare måste inte bara produceras på ett hållbart sätt utan också vara konkurrenskraftiga när det gäller pris, funktion och egenskaper. Dessa områden påverkar och omsluter själva bioraffinaderi-konceptet och illustrerar att insatser inom alla dessa områden måste gå hand i hand för att en lyckad omställning skall kunna ske (Figur 1). Figur 1. Illustration över bioraffinaderi-konceptet i ett samhälleligt utvecklingsperspektiv. Denna agenda föreslår aktiviteter som främst syftar till att stärka kompetens, teknologi och samverkan mellan aktörer kring det tematiska området bioraffinaderier. Aktiviteterna är uppdelade på fem olika områden: - MÖTAS: Nationell kommunikationsplattform för en utveckling av svensk industri mot mer komplexa bioraffinaderier. - SAMVERKA: Aktiviteter för att stärka interaktionen mellan olika aktörer i systemet - UTVECKLA VERKTYG: Utveckling/vidareutveckling av teknikplattformar samt etablering och anpassning av testbäddar för en bio-baserad produktion 3

4 - UTVECKLA SYSTEMKOMPETENS: för att åstadkomma en resurseffektiv omställning - LÅNGSIKTIG KOMPETENSFÖRSÖRJNING: för att säkerställa långsiktigheten i de satsningar som görs, inklusive en förståelse för detta i samhälle 4

5 Innehåll Bioraffinaderier för ett grönt Sverige... 1 en strategisk forsknings- och innovationsagenda för utveckling av branschöverskridande bioraffinaderi-koncept Vision Kemikalier, material och energi för en bio-baserad samhällsekonomi Bioraffinaderi-konceptet Syfte och mål med uppdraget Styrkeområden Kort om skogsindustrin Kort om jordbrukssektorn Kort om livsmedelsindustrin Kort om kemiindustrin Kort om bioenergi-industrin Nyckelutmaningar Nya värdekedjor Industriell strukturomvandling Teknik anpassad för omvandling av bioråvara Resurseffektivitet Kompetensförsörjning Strategiska forskning- och innovationsinsatser för att möta nyckelutmaningarna MÖTAS: Nationell kommunikationsplattform för en utveckling av svensk industri mot mer komplexa bioraffinaderier SAMVERKA: Skapa branschöverskridande aktiviteter och projekt stärkt interaktion mellan olika aktörer i systemet UTVECKLA VERKTYG: Utveckling och vidareutveckling av teknikplattformar och etablering och anpassning av testbäddar för en bio-baserad produktion UTVECKLA SYSTEMKOMPETENS för att åstadkomma en resurseffektiv omställning LÅNGSIKTIG KOMPETENSFÖRSÖRJNING Sammanfattande slutsatser Vad krävs för en omställning? Appendix I Samverkan och synergier med andra agendor Agendornas gemensamma vision Programformer

6 1 Vision I framtiden produceras merparten av våra konsumentprodukter, bränslen och drivmedel från förnybara råvaror i svenska konkurrenskraftiga resurseffektiva bioraffinaderier. Genom god tillgång till bio-baserad råvara från skog, jordbruk och marina miljöer samt framstående forskning och teknikkunskap kommer Sverige att utnyttja sin möjlighet att utvecklas och positionera sig som en av de främsta nationerna inom bioraffinaderi-baserad produktion av kemikalier, material och energibärare. Sveriges industri kommer att samverka för att ta fram nya processer för redan befintliga produkter och ha tagit fram nya innovativa produkter med förbättrade egenskaper och funktion. Sverige kommer att etablera en nationell branschöverskridande bioraffinaderisektor och därigenom stärka sin internationella konkurrenskraft inom en rad viktiga näringar. Detta kommer att ske genom att etablerad industri implementerar bioraffinaderikonceptet i anslutning till befintlig produktion och genom att nya biobaserade företag etableras som aktörer i värdekedjan mellan råvara och slutprodukt. En av framgångsfaktorerna för denna utveckling är skapandet av nya företagsoch samverkanskonstellationer samt kunskapsuppbyggnad, kunskapsöverföring och kunskapsutveckling tvärs genom olika branscher och sektorer. 1.1 Kemikalier, material och energi för en bio-baserad samhällsekonomi För ungefär 150 år sedan lärde vi oss att bygga molekyler med kemisk reaktionsteknik. Ganska snart tillverkades material som var starkare och mer motstånds-kraftiga mot nedbrytning i miljön än de material vi tidigare hade haft tillgång till. Produkter som underlättade människors liv framställdes och samhället har sedan dess haft tillgång till en aldrig sinande ström av nya och innovativa konsumentprodukter. Den råvara man först utgick ifrån i Sverige var biomassa från framför allt skog, som omvandlades till viktiga kemikalier som till exempel etanol, ättiksyra, myrsyra och aceton. Under senare delen av 1800-talet ersattes biomassa gradvis av kol och under mitten av 1900-talet fick fossil olja och naturgas ett starkt genomslag som råmaterial. Den fossila råvaran är idag utgångsmaterial för en handfull viktiga byggstenar som består av en till åtta kolatomer. Från dessa s.k. plattformskemikalier tillverkas idag tiotusentals kemikalier som används för framställning av bl. a. lösningsmedel, drivmedel, polymerer, läkemedel, kläder, parfym, tvättmedel etc. Fossil råvara står idag för produktion av 330 miljoner ton kemikalier och polymerer per år, medan 50 miljoner ton framställs från biomassa. Vi ser nu återigen framför oss en förändring av råvarubasen. Detta som konsekvens av minskande fossila tillgångar, åtgärder för att minska påverkan på klimatet och marknadsdrivkrafter mot hållbara produkter. Biomassa i olika former kommer därför under kommande decennier få en starkt ökad strategisk betydelse för tillverkningsindustrin. Av den fossila råvaran (olja, gas, kol) används idag ca 9% för produktion av plast, polymerer och fin- och specialkemikalier. Största delen används för energiändamål. Produktion av bioenergi har också fått mycket uppmärksamhet och starkt offentligt stöd till exempel genom EUs beslutade mål och nationella styrmedel så som elcertifikatsystemet i Sverige. Idag blir ca 50% av all avverkad skog i Sverige energi, direkt eller indirekt via de industriella processerna. Detta ger för många industrier tillgång till energi som biprodukt från produktionen och gör att de slipper köpa dyrare fossil-baserade energiprodukter. I Sverige ökade andelen förnybar energi från 33% år 1990 till 48% år , vilket till stor del berodde på en ökad användning av biobränslen för el- och värmeproduktion och i skogsindustrin. Sverige har också anslutit sig till EU s mål att senast 2020 skall 10% av den totala drivmedelsanvändningen i transportsektorn utgöras av förnybara bränslen, men har samtidigt satt upp det nationella målet att år 2030 skall alla fordonsbränslen i Sverige vara förnybara. 1 Energiläget 2012, Energimyndigheten,

7 För att klara detta och för att kunna leva upp till EU-kommissionens vision om att utsläppen av växthusgaser skall minskas med över 80% till år 2050 behövs en fortsatt satsning på olika biobränslen så som etanol, biodiesel och biogas. Jämfört med energiproduktion förväntas dock kemikalieproduktion från biomassa utgöra en större drivkraft i en omställning p.g.a. det betydligt högre underliggande förädlingsvärdet. Det finns därför potential att öka förtjänsterna för befintlig industri genom att öka förädlingsvärdet på biflödena i processen innan de används för energiproduktion. För att vara konkurrenskraftig måste den biobaserade kemikalieproduktionen inte bara ge en slutprodukt med konkurrenskraftigt pris utan också en som håller likvärdig eller bättre kvalitet och som har mindre negativ miljöpåverkan än de som framställs från fossil råvara. Sveriges skogsindustri som främst är baserad på produktion av sågade trävaror, massa/papper och energiprodukter står idag inför utmaningar relaterade till bland annat vikande efterfrågan på många traditionella produkter inom massa- och pappersindustrin. Samtidigt kan vi se tecken på att alltfler branscher och aktörer vill använda bioråvaror för att bli gröna. För material- och kemiindustrin, liksom för oljeraffinaderierna, handlar det om att byta ut den fossila råvarubasen och därigenom möta en ökad efterfrågan av hållbara produkter i form av gröna kemikalier, material och drivmedel. Som exempel kan nämnas att fem kemiföretag i Stenungsund har satt upp som vision att ha en fossilfri råvarubas år Även energisektorn påverkas genom en ändrad prisbild på både olja och biomassa samt förändrade regelverk. Det handlar om komplexa, kapitalintensiva processer som skall ställas om på ett effektivt sätt. En sådan omställning kan komma att innebära en radikal strukturomvandling av den svenska industrin. Detta är dock inte bara en teknisk utmaning, utan i högsta grad en utmaning för det politiska och ekonomiska system som ska sätta ramarna. Genom att integrera produktion av biobaserade högvärda kemikalier och material med existerande massa- och pappersindustri, bränsle- och energiproduktion eller kemisk processindustri kan värdeskapandet ökas och därmed även industrins konkurrenskraft. Detta kan man uppnå genom att främja bioraffinaderier som producerar ett flertal produkter integrerat i något eller flera av dessa delar av värdekedjan. Omställningen till en biobaserad ekonomi i högsta grad är en global fråga. Därför driver många länder ett strategiskt arbete mot en ökad användning av biomassa för hållbar produktion och det går att finna olika strategidokument som beskriver vägen mot en biobaserad ekonomi. Tysklands nationella forskningsstrategi National Research Strategy BioEconomy identifierar fem prioriterade områden för utvecklingen mot en kunskapsbaserad internationellt konkurrenskraftig bioekonomi: Global livsmedelsförsörjning, hållbar jordbruksproduktion, hälsosamma och säkra livsmedel, industriell tillämpning av förnybara råvaror samt utveckling av biobaserade energibärare. Andra länder som har varit tidigt ute i att ta fram nationella strategier inför omställningen till en bioekonomi är bland andra USA, Storbritannien, och Nederländerna. Industrin i många länder är också aktiv i att utarbeta färdplaner, till exempel Kanadas BIOTECanada, en nationell sammanslutning med över 250 medlemsföretag som i sin The Canadian Blueprint: Beyond Moose & Mountains vill uppmärksamma politiker och beslutsfattare på bioteknikens viktiga roll för byggandet av en konkurrenskraftig bioekonomi 3. USA s nationella Bioeconomy blueprint 4 från 2012 lägger ut riktlinjerna för USA s nationella strategi för en bioekonomi, och pekar på att en koordinerad och integrerad satsning på forskning och innovation tillsammans med satsningar 2 National Research Strategy BioEconomy 2030, Our Route towards a biobased economy. Federal Ministry of Education and Research (BMBF), The Canadian Blueprint: Beyond Moose & Mountains, BIOTECanada 4 National Bioeconomy Blueprint, White house, April pdf 7

8 på att överföra resultat från forskningslaboratorier till marknad, säkerställd kompetensförsörjning samt utformning av regelverk och trippelhelix-samverkan är de byggstenar som behövs. År 2012 publicerade EU sin nya strategi för en bioekonomi Innovating for sustainable growth: a Bioeconomy for Europe 5 och sedan 2004 har SusChem, den Europeiska teknikplattformen (ETP) för hållbar kemi, varit pådrivande för en färdplan kring forskning, utveckling och innovation inom kemi och industriell bioteknik. Under EU s 7:e ramprogram utvecklade projektet Star-COLIBRI en gemensam färdplan och vision för utvecklingen av bioraffinaderier mot år som bland annat hävdar att år 2030 kommer en signifikant andel av Europas behov av kemikalier, energi, material och fibrer tillgodogöras genom omvandling av biomassa i bioraffinaderier. För att realisera de initiativ som föreslås har EU ökat den offentliga finansieringen mot en bioekonomi inför utlysningen inom Horizon Bioraffinaderi-konceptet Framtidens kemikalie-, material- och energiproduktion kommer att ske i bioraffinaderier, där råvaror från skog, jordbruk, marina källor och olika avfallsströmmar omvandlas med hjälp av biotekniska, kemiska och termiska metoder till olika material, kemikalier, energibärare och livsmedel (Figur 1). Syftet är att uppnå ett effektivt utnyttjande av resurserna och samtidigt som den negativa miljöpåverkan hålls så låg som möjligt. I ett idealt bioraffinaderi är produktionsmiljön giftfri, energisnål och koldioxidneutral. Dessutom kan produkterna enkelt återupptas i kretsloppet utan negativ miljöpåverkan när de har förbrukats. Därför är det viktigt att designa processer och värdekedjor med ett systemanalytiskt perspektiv. Figur 1. Bioraffinaderi-koncept för en hållbar produktion. Det råder delade meningar om hur komplex en processanläggning måste vara för att kallas för ett bioraffinaderi. Traditionellt sett kan man beskriva en stärkelsefabrik som utvinner stärkelse från potatis som ett bioraffinaderi, eftersom det sker en förädling av en biomassa till en mer värdefull produkt. Det finns dock de som anser att definitionen bioraffinaderi endast kan appliceras på en process som har ett inflöde av flera biobaserade råvaror och producerar flera olika produkter. Genom att som Kamm & Kamm (2004) dela in bioraffinaderierna i olika grupper beroende på deras komplexitet blir det enklare att diskutera den utveckling av bioraffinaderi-konceptet som behövs vid ett gradvis ökat utnyttjande av bioråvaran. 5 Innovating for sustainable growth: A Bioeconomy for Europe. Europsan Commission, Star-colibri Strategic targets for 2020 collaboration initiative on Biorefineries, 8

9 Stärkelsefabriken i exemplet ovan har en relativt sett låg komplexitet och definieras som ett fas I-bioraffinaderi och kännetecknas av att en specifik produkt framställs från en definierad råvara i en relativt oflexibel process 7. Ett annat exempel är etanolproduktion från jäsning av spannmål som sker med konstant processkapacitet och få biprodukter. Med ett ökat utnyttjande av bioråvara följer en utveckling mot mer komplexa bioraffinaderier där fler produkter produceras med ett integrerat angreppssätt. I fas II bioraffinaderier utnyttjas ny processteknologi i kombination med traditionella processer för att framställa ett flertal slutprodukter genom utnyttjande av sidoströmmar och biprodukter. Ett exempel är produktionen av bionedbrytbar plast tillsammans med socker- och etanol-produktion i en traditionell sockerfabrik. Ett annat exempel är etanolproduktion från spannmål där man före etanol-jäsningen separerar ut olika användbara komponenter som kan vidareförädlas till t.ex. livsmedels- och foderprodukter. Det finns redan idag några exempel på etableringar av fas II bioraffinaderier. Ett framgångsrikt exempel i Sverige är bioraffinaderiet i Örnsköldsvik/Domsjö där ett antal olika företag samverkar och nyttjar procesströmmar från varandra som vidareförädlas till kemikalier, drivmedel, färger och byggmaterial. Företagen samarbetar dessutom kring energiförsörjning, reningsanläggning och annan infrastruktur. Även våra nordiska grannar satsar på nya bioraffinaderier. Borregaards anläggning i Sarpsborg i Norge är ett exempel på ett fas II bioraffinaderi där filosofin är att använda så mycket som möjligt av skogsråvaran för att producera en rad olika produkter. I Danmark samverkar just nu bland andra Dong Energy och Novozymes för att anlägga ett fas II bioraffinaderi för samproduktion av bioetanol från halm, biogas och fossil-fri el och fjärvärme. Liknande exempel kan hämtas från ett flertal länder ute i Europa, USA och t ex Brasilien. En vidareutveckling av konceptet leder till fas III bioraffinaderier där en rad olika råvaror och processer används för att framställa produkter för en industriell marknad. Fas III bioraffinaderier kännetecknas av en råvaruflexibilitet vilket kommer ha stor betydelse för utvecklingen av kostnadseffektiva industriella processer. Figur 2. Utvecklingen mot mer komplexa bioraffinaderi-koncept är en nödvändighet för en konkurrenskraftig bioekonomi. 7 Kamm, B. and M. Kamm, (2004). Principles of Biorefineries. Applied Microbiology and Biotechnology, 64:

10 I Sverige finns idag ett stort antal industrier som baseras på fas I bioraffinaderi-konceptet. Dessa är väl utvecklade och optimerade för en produkt. Genom att integrera dessa med ny processteknologi kan de omvandlas till fas II bioraffinaderier som nyttjar alla resursflöden, både primär- och sekundärflöden. Ett fas I bioraffinaderi med potential för utveckling mot fas II är Sveriges flaggskepp, Absolut Vodka med sin fabrik i Åhus. Framställningen av vodkan sker genom jäsning av spannmål från södra Sverige och ger bland annat finkelolja som restprodukt, som om den utnyttjades skulle kunna ge fler produkter och därmed ett bättre utnyttjande av bioråvaran. I en omställning till en bio-baserad ekonomi kommer det att bli nödvändigt att successivt utveckla fler fas II och fas III bioraffinaderier för att maximera råvaruutnyttjandet. Mer komplexa bioraffinaderi-koncept kan med tiden hängas på befintliga, mindre komplexa bioraffinaderier och existerande industristrukturer. En utveckling där vi ser framtagning av processer för förädling av bi-/rest-produkterna i skogsindustrin är att vänta. Förutom talloljan, metanol, etanol och ev. protein-produktion kommer det att vara intressant att utnyttja hemicellulosan och ligninet i mer eller mindre intermediär form från syntesgas via C6- C18- molekyler upp till ännu högre polymera material-strukturer. Fullt genomförd får en omställning till förnybara råvaror uttryckt i t.ex. visioner som fossilfri processindustri eller fossilfria transporter - enorma konsekvenser, men redan en partiell omställning av energisektorn, skogsindustrin eller kemisk processindustri ger dominoeffekter som påverkar hela industristrukturen. Gränserna mellan de olika branscherna kommer att luckras upp parallellt med att en ny bioraffinaderisektor växer fram. Produktionsanläggningarna kommer också rent fysiskt att knytas tätare till varandra genom ökat direkt utbyte av energi och materialströmmar. Processen kommer att vara successiv som funktion av ett komplext samspel av teknikutveckling, marknadskrafter, politiska beslut, styrmedel och kapital/investeringsförmåga hos företagen etc.för att Sverige skall lyckas med detta finns det ett stort behov av att utveckla nya teknologiplattformar, integrera dessa med varandra och existerande processer samt adaptera innovationsprocesser, definiera nya värdekedjor och inte minst säkerställa kompetensförsörjning. 2 Syfte och mål med uppdraget Uppdraget från Vinnova var att utforma en forsknings- och innovationsagenda som beskriver visioner, mål och behov av insatser för att skapa branschöverskridande och tvärvetenskapliga samverkansprogram för att utveckla svenska styrkeområden. Det långsiktiga målet är att stärka Sveriges attraktionskraft och konkurrenskraft för hållbar tillväxt och samhällsnytta. Den framtagna forsknings- och innovationsagendan är tänkt att vara ett stöd för samverkan mot målet att utveckla nationella, branschöverskridande bioraffinaderikoncept i Sverige. Agendan identifierar nyckelutmaningar och beskriver vilka nya insatser, resurser och infrastrukturer som behövs för att Sverige skall kunna konkurrera i den nya ekonomin och dra fördelar av de styrkeområden som redan finns. Fullt genomförda leder dessa åtgärder till en kraftigt stärkt svensk bas- och bioraffinaderiindustri, ökade exportintäkter från förbättrade och nya produkter och tjänster samt ett stärkt innovationsklimat igenom ökade samarbeten mellan industri, akademi och industriforskningsinstitut. Agendaprocessen har även skapat ett bransch- och sektorsöverskridande tvärvetenskapligt nätverk inom vilket arbetet kommer att fortsätta drivas. I en omställning till ett biobaserat samhälle kommer existerande processindustri stegvis att anpassas till eller kompletteras med bioraffinaderi-koncept av typ II och III vilket illustreras av kärnan i grönt i figur 3 nedan. Bioraffinaderikoncepten kan bygga på existerande värdekedjor men med ny råvarubas (tillexempel bio-baserad polyeten) eller helt nya värdekedjor med nya slutprodukter. För en utveckling mot typ II eller typ III bioraffinaderier krävs dock en utveckling av de tekniska förutsättningarna i form av förbättrade och integrerade teknikplattformar samt ett systemanalytiskt perspektiv som ger en helhetssyn på 10

11 resurseffektivitet och kommande råvarukonkurrens. Samtidigt krävs en insats från politiker och beslutsfattare för att skapa samhälleliga förutsättningar och styrmedel som gynnar en gradvis omställning som är kompatibel med rådande industristrukturer. Dessutom behövs en utveckling av de marknadsmässiga förutsättningarna. Dessa områden (rosa och turkosa i bilden) omsluter själva bioraffinaderi-konceptet och insatser inom alla dessa områden måste gå hand i hand för att en lyckad omställning skall kunna ske. Bilden har tagits fram och förfinats löpande under agendaprocessens gång och används som utgångspunkt för diskussioner kring vilka aktiviteter som bör prioriteras för olika områden. Figur 3. Bioraffinaderikonceptet så som det togs fram och diskuterades i agendaprocessen 3 Styrkeområden Sverige har idag ett antal starka industrinäringar som alla kommer att spela en viktig roll i omställningen mot en biobaserad ekonomi. Vi har en god tillgång på bio-baserad råvara, framförallt i form av skog, i jämförelse med många andra länder. Exporten av skogsbaserade produkter uppgick år 2011 till 11% av Sveriges totala export. Kan skogen ges ett högt förädlingsvärde innebär det stora tillskott till den svenska nettoexporten. Sverige har en etablerad skogsindustri och jordbrukssektor med tillhörande infrastruktur för hantering av skogs- och jordbruksråvaror samt en gedigen kunskap om dessa processer och existerande värdekedjor. Industrins befintliga infrastruktur, know-how etc. ger, om rätt utnyttjad, möjlighet till satsningar med snabb avkastning vilket kan driva en omställning. God tillgång på vatten, en stor andel förnybar energi i energisystemet samt väl utbyggda fjärrvärmenät är andra unika, gynnsamma förutsättningar. Vi har en god kunskapsbas inom relevanta teknologiområden såsom kemiteknik, industriell bioteknik och separationsteknik så väl som systemanalys. Innovativ teknik i framkant som utvecklas i Sverige gagnar inte enbart vår inhemska produktion utan kan även exporteras till andra ländermed liknande eller helt annan råvaru-bas. Utvecklingen av en branschöverskridande bioraffinaderisektor möjliggör en ny våg av framgång och utveckling likt den man historiskt haft inom skogs- och kemiindustrin. Sverige ligger idag i framkant med moderna produktionsanläggningar, starka leverantörer av teknik och utrustning samt framstående forskningsaktörer. Det finns en betydande marknadspotential 11

12 i biobaserade produkter som kan komma att vara av stor betydelse för Sveriges ekonomi om den förverkligas. Det bör dock noteras att den svenska industrin och akademin är en del av en global ekonomi vilket innebär att värdekedjor och nätverk i ökande grad är internationella. I det vidare arbetet behöver det därför göras en analys av relevanta internationella aktörer, nätverk, visioner och strategier inom området 8. I detta arbete kan man utgå från den rapport kring globala bioekonomistrategier och visioner som tagits fram inom ramarna för f3 projektet A Global Overview of Bio-economy Strategies and Visions Kort om skogsindustrin Skogsindustrin svarar för ca 11-13% av svensk industris sysselsättning, export, omsättning och förädlingsvärde. Den är starkt exportinriktad och ger ett betydelsefullt bidrag till Sveriges handelsbalans. Över 85% av massa- och pappersproduktionen samt 70% av sågade trävaror exporteras. Skogsindustrin sysselsätter personer och skapar tillsammans med underleverantörer ca arbeten i Sverige. Skogen är en förnybar resurs som levererar sågtimmer till sågverksindustrin och massaved till massaindustrin. Spån och flis från sågverken används för tillverkning av spånskivor och i massaindustrin. Returpapper återanvänds och blir till papper och kartong. För skogsindustrin är idag utmaningen att utveckla en bredare produktflora med nya produkter och processer med ökat förädlingsvärde då gamla marknader viker. Skogsindustrin genererar sidoströmmar som innehåller ett stort utbud av olika ämnen och molekyler polymera och lågmolekylära kolhydrater, lignin, syror, steroler som skulle kunna vidareförädlas till nya gröna kemikalier och material. Skogsindustrin skulle i mycket högre utsträckning än idag kunna bidra med råvaror till nya högvärda produkter i kombination med fortsatt produktion av fibrer och energi. Vidare finns en inte försumbar stor mängd outnyttjade restprodukter i skogen som inte konkurrenskraftigt kan exporteras som oförädlade biobränslen men som har potential att vidareförädlas genom processintegration med existerande industrier. 3.2 Kort om jordbrukssektorn Sverige är till ytan ett av de större länderna i Europa. Av totala landarealen är ca hälften skog och 6.5% utgörs av odlad jord. Det svenska jordbruket producerar ungefär lika mycket animalie- som vegetabilieprodukter och sysselsätter ca personer. Produktionsvärdet motsvarar totalt 47 miljarder kronor varav 41.5 miljarder kommer från exporterade jordbruksprodukter och livsmedel, huvudsakligen till EU. Jordbrukssektorn har hittills främst varit leverantör till livsmedels- och foderindustrin, men även första generationens biobränslen produceras. Sektorn kan i framtiden få en växande roll som råvaruleverantör till andra industrier, t ex genom andra generationens mer komplexa råvarufraktioner som inte ger livsmedel eller foder. Denna fraktion har också stora likheter med skogsråvara, vilket öppnar upp för delvis gemensamma processtekniska lösningar. Genom att utnyttja restprodukter från jordbruket, eller nya snabbväxande grödor, kan produktionen förenas med samproduktion av byggstenar till kemi- eller energisektorn. Dessutom kan nya produkter från jordbrukssektorn bli tillgängliga för livsmedels- och foderindustrin i och med att nya produktionsmetoder utvecklas. 8 Flera av aktörerna i agendaarbetet har starka internationella nätverk som kan nyttja i en sådan process. Detta var dock inte något som hanns med under denna första fas av arbetet men något som bör prioriteras i nästa fas. 9 Louise Staffas, Kes McCormick och Mathias Gustavsson, A Global Overview of Bio-economy Strategies and Visions, f3 Report no. 2013:6. Tillgänglig via: 12

13 3.3 Kort om livsmedelsindustrin Svensk livsmedelsindustri är utspridd över hela landet men har en stark förankring i de södra delarna av landet där man också återfinner största delen av jordbrukssektorn. Av jordbrukets produkter vidareförädlas 70% i livsmedelsföretagen. Livsmedelsindustrin sysselsätter cirka personer. Det sammantagna exportvärdet för jordbruks- och livsmedelssektorn var 54 miljarder kronor år Livsmedelsindustrin har rönt framgång genom ett antal lyckade livsmedelsinnovationer inom både produkter, produktionsprocesser och förpackningar, men det finns en utmaning i att behålla livsmedelsföretagens FoU-resurser i Sverige och att hantera ett vikande förädlingsvärde för industrin. Livsmedelsindustrin genererar idag en stor mängd sidoströmmar från produktion av allt från potatisstärkelse, mejeriprodukter, etc. Det finns ett intresse av att bättre kunna utnyttja dessa sidoströmmar genom att extrahera ut värdefulla komponenter eller använda dem i processer för omvandling till mer högvärda produkter. 3.4 Kort om kemiindustrin Den svenska kemiindustrin domineras av ett antal stora företag där 80% av de anställda arbetar i 13% av företagen. Kemiindustrin är huvudsakligen lokaliserad kring de tre storstadsregionerna, Stockholm/Uppsala, Göteborg och Malmö/Lund och sysselsatte 2010 cirka personer. Det största antalet anställda arbetar i utlandsägda bolag. Kemiindustrin (inklusive läkemedel och mineraloljor) stod för ca 16% av Sveriges exportvärde år För material- och kemiindustrin, liksom för oljeraffinaderierna, handlar omställningen mot bioraffinaderier i stor utsträckning om att byta ut den fossila råvarubasen och därigenom möta en ökad efterfrågan av hållbara produkter i form av gröna kemikalier, material och drivmedel. Den svenska kemiindustrin visar ett spirande intresse för biotekniska metoder för framställning av en rad olika viktiga plattformskemikalier. Deras intresse drivs av strängare lagkrav och en önskan om att ersätta giftiga och hälsovådliga kemikalier med mindre skadliga, men också av allt starkare krav från aktörer nedströms i värdekedjan. När koncerner som IKEA meddelar att de har som mål att år 2015 enbart använda förnybara, återvinningsbara eller återvunna råvaror i sin produktion får det stora konsekvenser för producenter och underleverantörer. Omställningen mot en biobaserad kemiindustri handlar i stort om komplexa, kapitalintensiva processer som skall ställas om på ett effektivt sätt. En nyligen gjord analys av kemiindustrin i Sverige 10 visar på vissa strukturella utmaningar för sektorn. Det finns behov av samtidiga investeringar längs långa och komplexa värdekedjor och en gemensam kunskapsbas. Man måste kunna hantera förhållandet mellan stora och små aktörer och förstå hur den interna beslutslogiken kan påverkas så att långsiktiga strategiska beslut kan tas och nyckelkompetens byggas i Sverige, även om beslutsmakten ofta ligger utanför Sveriges gränser. Dessa utmaningar kommer att behöva adresseras när kemiindustrin utvecklas mot integrering och implementering av bioraffinaderikoncept. 3.5 Kort om bioenergi-industrin Sveriges största energikälla kommer idag från bioenergi och motsvaras av 32% av den inhemska energiförbrukningen, inklusive biflöden som förbränns direkt i processer. Därefter följer olja, vattenkraft och kärnkraft. De vanligaste biobränslena i Sverige är trädbränslen (restprodukter från skogs- och massaindustrin), tallolja, restprodukter från jordbruket, torv, avfall från hushåll och industri, etanol, FAME (fettsyrametylestrar inklusive biodiesel) samt biogas. 102 Johanna Mossberg, 2013, Chemical Industry Companies in Sweden, VINNOVA rapport VA:2013:01. Companies-in-Sweden/ 13

14 Användningen av biomassa för energiändamål har varit i fokus för svensk policy sedan mitten av 1970-talet och lett till en kraftig expansion av bioenergi-industri. Med införandet av en CO 2 -skatt i början av 1990-talet har användningen av biomassa för produktion av el och värme ökat radikalt. Även produktionen av biodrivmedel har ökat (främst så kallade första generationens baserat på jordbruksprodukter och/eller avfall). Parallellt med Finland är Sverige kanske det land som lagt ner mest resurser per capita på att utveckla ny teknik för användning av biomassa, så som förgasning, förbränning, biogasproduktion och utnyttjande av andra generationens råvaror. Trots stora forskningsinsatser och att användningen ökat radikalt finns det idag få utrustningstillverkare av t.ex. stora pannor etc. Dessa har konkurrerats ut av främst finska aktörer eller köpts upp. 4 Nyckelutmaningar Nedan listas ett antal (delvis kopplade) nyckelutmaningar och de behov som de för med sig. Med hjälp av de ovan nämnda styrkorna har Sverige potential att på ett framgångsrikt sätt omvandla dessa utmaningar till realiserade styrkor. 4.1 Nya värdekedjor Bioråvara är, i jämförelse med fossila råvaror, heterogen, bulkig, och utspridd över stora landområden. Medan processindustri vanligen har stora, positiva skalekonomiska effekter kännetecknas råvaruförsörjningen av negativa skaleffekter med ökande transportavstånd. Utformningen av tillförselsystemen av bioråvara får därför stor betydelse, liksom effektiv samproduktion av råvara för olika ändamål (jämför t.ex. dagens produktion av sågtimmer, massaved och energisortiment från skogen). På så sätt kan bioraffinering sägas omfatta hela kedjan från skog eller åker till färdiga produkter. Ett ökat nyttjande av bioresurserna kan också innebära ökade påfrestningar på de råvaruproducerande ekosystemen, vilket måste beaktas. I en omställning till mer biobaserad produktion påverkas aktörer genom hela värdekedjan. Hela råvaran måste utnyttjas i andra generationens processer som tar tillvara också växters fiberfraktioner för att producera olika produkter. En restprodukt från en industri kan bli till en råvara för en annan industri och nya företag kan utveckla specifik teknologi som bidrar till att effektivisera befintliga processer och system. Framtida bioraffinaderi-koncept kommer att ställa krav på större tvärvetenskapliga kunskaper, där till exempel mer specifika kunskaper inom till exempel organisk och analytisk kemi blir viktiga att kombinera med bioteknikkompetens. Producenter av kemikalier, material och energi behöver förstå varandras processer, behov och krav för att kunna identifiera nya värdekedjor och skapa nya affärsmodeller. Av erfarenheter från samverkansprojekt mellan akademi och industri kan konstateras att det fattas aktörer med rätt kombination av kunskaper i delar av värdekedjan mellan råvara och produkt. För att kunna skapa effektiva värdekedjor är det viktigt att det finns rätt kompetens genom hela värdekedjan. 4.2 Industriell strukturomvandling För att undvika utflyttningar av strategiska funktioner som FoU måste industrin vara proaktiv i att initiera och hantera vad som på sikt kommer att vara en radikal strukturomvandling. Det gäller att tidigt identifiera framväxande ny teknologi av paradigmskiftande karaktär och komplettera befintliga system med denna för att få ett försprång. En god och konkurrenskraftig baskompetens kring industriell bioteknik och andra bioraffinaderirelaterade teknikområden finns etablerad inom akademin. Denna behöver stärkas och utvecklas och det finns ett behov av ökat utbyte med industrin. Det finns ett behov av samarbeten, demonstrationsprojekt och andra innovationsöverförande insatser för att möjliggöra kommersialisering och industrialisering. Aktiva insatser i form av offentligt stöd och stimulansåtgärder under inledande kritiska faser kommer att behövas för att möjliggöra 14

15 denna innovationsöverföring och uppskalning till produktion i kommersiell skala. Branschöverskridande samverkan är essentiellt. De olika processindustrisektorerna har samma utmaningar men har hittills inte ägt och drivit frågan gemensamt. Samverkan bidrar bland annat till ökad flexibilitet, riskdelning, synergier, bättre tillgång till expertis och kapital samt att man som grupp lättare får gehör för sina frågeställningar från politiker. Behovet av strukturerad branschöverskridande samverkan identifierades redan 2006 i en rapport av IVA 11. Att branschöverskridande strukturer och nätverk fortfarande saknas på en nationell nivå visar på svårigheterna och tyngden i denna utmaning. Här finns ett behov av incitament, stöd och ledning i samverkansprocessen samt hjälp med framtagande av nya affärsmodeller. 4.3 Teknik anpassad för omvandling av bioråvara En omställning mot biobaserad produktion kräver processintegration och samproduktion av kemikalier, energi och material för att råvaran skall utnyttjas så effektivt som möjligt. För kemiindustrin innebär det en förändring av råvarubasen från en handfull fossila plattformskemikalier med högt energiinnehåll (kolväten) till en mer komplex råvara baserad på bland annat kolhydrater med ett avsevärt lägre energiinnehåll. Detta ställer krav på utveckling av processteknologi för fraktionering, så väl som extraktion och konvertering av biomassan samt upprening av produkterna. För att Sverige skall kunna fortsätta ha en framskjuten position inom en rad betydelsefulla teknikområden som t ex bioteknik och separationsteknik krävs långsiktiga och betydande satsningar på forskning och utveckling. Uppskalning till produktion i kommersiell skala innefattar att man måste adressera många av de kritiska begränsningarna. Detta är ofta kostsamt och tidskrävande. Det är därför angeläget att testbäddar från mindre skala till demoanläggningar finansieras och nyttiggörs. Idag är stora investeringar gjorda i befintlig infrastruktur. Detta är något som bör vara en utgångspunkt i utvecklingen av nya processer och produktionsplattformar, och kräver samverkan mellan akademi och industri samt mellan olika aktörer. 4.4 Resurseffektivitet Uppbyggnaden av en biobaserad industri kräver samverkan mellan en rad olika delområden. Det gäller att se både de enskilda delarnas bidrag och behov och samtidigt ha ett helhetsperspektiv där man förstår hur delarna interagerar med varandra. Dessutom måste man förstå hur den biobaserade industrin påverkar sin omgivning och vad den får för effekter. Helhetsperspektivet är centralt både vad gäller råvaror, energieffektivitet, kostnadseffektivitet och miljöpåverkan. Här finns ett behov av att analysera och värdera hela värdekedjor för nya tekniker och processer genom processintegration, systemanalys, livscykelanalys (LCA), etc. Det behövs tillgång till riskvilligt kapital genom tydliga och stabila förutsättningar. Alltför höga medfinansieringskrav är ett problem. Vi behöver akademiker, etablerad industri och småföretag för att lyckas. Då bioraffinaderi-sektorn ännu inte är en uttalat etablerad industri gör höga medfinansieringskrav det svårt att får med relevanta och viktiga aktörer. För detta behövs både en tydligt uttryckt politisk vision som svarar mot behoven (gällande till exempel miljö och sysselsättning) och kvantitativa mål. Starka och stabila marknader för biobaserade produkter måste skapas. Det finns behov av att identifiera drivkrafter för konsumenters och konsumentprodukters efterfrågan och också skapa miljöer som kombinerar storskalig och småskalig produktion och som genom synergier dem emellan ger ett ökat totalt förädlingsvärde. De produkter som tas fram skall ersätta den funktion som tidigare produkter haft med en likvärdig funktion. Industriell bioteknik kan också bidra till nya och förbättrade produkter och produkter som aldrig tidigare gått att tillverka. Dessa nya funktioner är essentiella för utvecklingen i stort inom området då enbart 11 IVA, 2006, Ökad konkurrenskraft i Svensk processindustri, IVA-M

16 grönt sällan har ett annat än kortvarigt marknadsmässigt mervärde. I kombination med nya funktionella värden kan det gröna dock ge väldigt tilltalande mervärden. Ett exempel på detta är bio-baserade polymerer som i tillägg till att de är gröna när de används i gummidäck minskar rullmotståndet och därmed med stark hävstångsfaktor sparar energi i användningsfasen. 4.5 Kompetensförsörjning En grundförutsättning för den omställning som det innebär att på bred front skifta från en fossil råvarubas till en förnybar, bio-baserad är att det finns utbildad kompetens som kan genomföra omställningen. Denna omställning måste vara långsiktig och en förståelse måste byggas upp i samhället. Detta ställer stora krav på forsknings och utbildningsväsendet i alla led. Det är viktigt med en förståelse för den problematik vi står inför och hur det går att utveckla nya lösningar. En förutsättning för att Sverige skall nå framgång i den biobaserade ekonomin är att vi ligger i den internationella kunskapsfronten. I en globaliserad värld ökar konkurrensen från länder med hög tillväxttakt, och det är av särskild vikt att vi säkerställer en god kunskapsbas med internationell utblick och framtagen i samverkan med partners både inom och utanför landets gränser. 5 Strategiska forskning- och innovationsinsatser för att möta nyckelutmaningarna Nyckelutmaningarna kan adresseras genom strategiska forsknings- och innovationsinsatser inom olika områden. Insatserna utgår från den dialog som förts mellan de olika ingående parterna i agendaprocessen och bygger på de tidigare identifierade styrkeområdena. Insatserna är uppdelade på fyra huvudkategorier: - MÖTAS: Nationell kommunikationsplattform för en utveckling av svensk industri mot mer komplexa bioraffinaderier. - SAMVERKA: Aktiviteter för att stärka interaktionen mellan olika aktörer i systemet - UTVECKLA VERKTYG: Utveckling/vidareutveckling av teknikplattformar samt etablering och anpassning av testbäddar för en bio-baserad produktion - UTVECKLA SYSTEMKOMPETENS: för att åstadkomma en resurseffektiv omställning - LÅNGSIKTIG KOMPETENSFÖRSÖRJNING: för att säkerställa långsiktigheten i de satsningar som görs, inklusive en förståelse för detta i samhälle 5.1 MÖTAS: Nationell kommunikationsplattform för en utveckling av svensk industri mot mer komplexa bioraffinaderier Forskning har visat att stora vertikalt eller horisontellt integrerade organisationer är effektiva under förutsättning att det som skall levereras är en standardiserad produkt i stora volymer och att affären inte förändras över tid, med andra ord stabila, långsiktiga förhållanden 12. Teknisk utveckling, FoU, snabba förändringar på marknaden och ökad komplexitet hos de efterfrågade produkterna och tjänsterna gör dock att termen effektivitet behöver omprövas. De företag som har framgång under sådana förutsättningar är de som kan göra snabba omställningar, vara flexibla och leverera kvalitet med hög adaptiv effektivitet något som uppnås genom samverkan med andra företag och organisationer. Komplexa produkter och processer är ofta kostsamma vilket ytterligare förstärker behovet av samverkan för att säkra nödvändigt kapital och fördela riskerna. Den gedigna kunskap, forskning och erfarenhet som 12 Se till exempel Alter och Hage, 1993, Organizations working together, Sage Publications. 16

17 finns i de traditionella branscherna och som integrerat med ny kunskap och forskning, skapad genom branschöverskridande samverkan och samverkan med nyskapande universitetsforskning är nyckeln till en framgångsrik framväxt av en ny bioraffinaderisektor där även fas II och fas III bioraffinaderier utvecklas. Idag bedrivs till exempel en stor del av den svenska biotekniska forskningen och utvecklingen inom akademin. För att underlätta utvecklingen av en konkurrenskraftig bioraffinaderisektor i Sverige behöver samverkan stimuleras och stärkas längs värdekedjor, mellan olika vetenskapliga ämnesområden och discipliner (tvärvetenskap och mångvetenskap) samt mellan olika aktörer i innovationssystemet (stärkt trippel helix samverkan). Utöver detta behöver samverkan mellan stora och små aktörer stimuleras så väl som samverkan mellan etablerade och nya aktörer inom området. Figur 4. Illustration av de trippel-helix aktörer som behöver samverka för en framgångsrik utveckling av en branschöverskridande bioraffinaderiindustri Samverkan genom nätverk Plattform Bioraffinaderi: För att skapa och stärka den branschöverskridande samverkan som behövs föreslås en nationell kommunikationsplattform: Plattform Bioraffinaderi. Plattform Bioraffinaderi är tänkt att vara en nationell plattform för trippel-helix intressenter inom det tematiska området bioraffinaderier. Plattformen skall adressera aktörer från hela värdekedjan ur ett livscykelperspektiv, från råvara till återvinning och återanvändning av produkterna. Syftet med plattformen är att skapa ett formaliserat nätverk som ger möjlighet för olika aktörer att se nya möjligheter, bygga förtroende och genom etablerad dialog gå vidare med aktiviteter och projekt (dessa ligger helt utanför plattformen). Plattformen skall också verka för kunskapsspridning till olika aktörer och mellan aktörer. Det finns redan idag ett antal befintliga aktiviteter och projekt som är relevanta för en framtida Bioraffinaderiplattform. Plattformens nätverk kan i ett uppstartsskede utgå från de aktörer som samlats kring de bioraffinaderirelaterade agendorna samt från en inventering av aktörer i befintliga projekt, centrumbildningar och kluster. En inventering kan sedan göras för att identifiera ytterligare relevanta aktörer. I förlängningen skulle plattformen kunna fungera som en kommunikationskanal och därigenom bidra till ökad spridning och utväxling på den kunskap som dessa aktiviteter genererat. Plattformen ger också förutsättningar för en rad framtida aktiviteter och projekt varav en del är listade nedan och ytterligare är listade i nästa stycke (SAMVERKA). 17

18 Figur 5. En visualisering av hur Plattform Bioraffinaderi skulle kunna byggas upp och fungera 5.2 SAMVERKA: Skapa branschöverskridande aktiviteter och projekt stärkt interaktion mellan olika aktörer i systemet Om skapandet av en nationell plattform för den framväxande bioraffinaderiindustrin kan ses som ett sätt att bygga broar mellan olika aktörer i bioraffinaderisystemet så kan aktiviteterna nedan ses som möjliggörare för att skapa trafik på dessa broar. Att etablera organisationer, nätverk och institutioner är nödvändigt för att skapa den infrastruktur som behövs för att aktörer ska mötas, men broar utan trafik är inte till någon nytta. Minst lika viktigt som att skapa broar är det att skapa aktiviteter som gör att bron används och underhålls. Exempel på typer av aktiviteter som stärker samspelet mellan olika aktörer i systemet och ökar innovationsöverföringen dem emellan är: Innovations- och policyanalys för att identifiera behovet av särskilt politiskt åtagande. Huruvida biobaserade processer och produkter i stor utsträckning kommer att bidra till en växande bioekonomi avgörs inte enbart av de tekniska lösningarna utan bestäms också till stor del av politiska beslut, infrastruktur och policyfrågor. Vilka förutsättningar krävs för att marknaderna ska utvecklas? Här ser vi att det är essentiellt att kartlägga systemen och processerna som möjliggör och driver alternativt hämmar konkurrenskraftig implementering av de tekniska lösningarna och att skapa en bild av aktörerna och processerna i innovationssystemen kring teknikerna. När bilden är klar handlar det om att identifiera lösningar, vägar och verktyg för att främja och påskynda kommersialisering. Exempel på intressanta områden är att skapa och vidareutveckla forum för flerpartssamverkan, klustersamverkan, styrmedel, innovationsupphandling, olika former av investeringsstöd, utveckling av nya affärsmodeller och logistiklösningar. Detta arbete har redan påbörjats i och med det regeringsuppdrag som Energimyndigheten har gällande att genomföra analyser på energiområdet enligt metoder för s.k. teknologiska innovationssystem (TIS) där Bioraffinaderier pekas ut som ett prioriteringsområde i den förstudie som just nu är under färdigställande (klar sista april). Ökad personrörlighet mellan industri, akademi och industriforskningsinstitut för att öka mottagarkapaciteten för FoU och stärka samverkan. En ökad personrörlighet kan uppnås bland annat genom: 18

19 Ett ökat antalet industridoktorander. Industridoktorander förutsätter ett stort engagemang från såväl industri som akademi och industrin medverkar genom att uppmuntra medarbetare att vara verksamma som industridoktorander eller adjungerade professorer. Utveckla konceptet med postdoc-tjänster i näringslivet. Till exempel genom att verka för att statligt finansierade postdoc-tjänster även ska möjliggöra anställning i industrin alternativt vid forskningsinstituten. Fysisk lokalisering av forskare i industrin. Ett exempel på detta är inom kompetenscentret EcoBuild där forskare från deltagande akademi och institut sitter ute hos deltagande industriparter under en begränsad tid. Att industriella meriter och samverkansmeriter ges ökad tyngd i det akademiska meriteringssystemet och tvärt om, att akademiska meriter och samverkansmeriter ges ökad tyngd i näringslivet. Branschöverskridande Branschforskningsprogram för den framväxande bioraffinaderiindustrin. Branschforskningsprogram för viktiga industribranscher har tidigare visat sig ge stor samhällsekonomisk utväxling i form av ökad konkurrenskraft och sysselsättning. I branschforskningsprogram samarbetar företag, universitet och högskolor samt industriforskningsinstitut och kostnaderna för programmen delas av staten och näringslivet. Fördelen med branschforskningsprogram är att de ger en nationell samling kring en bransch/ett område där aktörerna gemensamt identifierar viktiga områden och prioriterar dessa. Ett branschöverskridande branschforskningsprogram för den framväxande bioraffinaderiindustrin vore essentiellt för att skapa en gemensam bild av vilka åtgärder som behövs och vilka områden som bör prioriteras. Den branschöverskridande samlingen vid definitionen av områden och prioriteringar i ett sådant program är central för att undvika att man landar i ett traditionellt branschforskningsprogram. Processen bör även ta hänsyn till att olika branscher har olika mycket erfarenhet av att medverka i sådana program (där skogsindustrin exempelvis har haft ett antal branschforskningsprogram medan kemiindustrin inte haft ett enda). Här kan den ansökan om ett strategiskt innovationsområde (SIO) som skogsindustrierna initierat vara en bra utgångspunkt under förutsättning att den omfamnar flera industrisektorer med syfte att skapa en branschöverskridande kunskapsbas och samsyn. I och med bioraffinaderiområdets tvärvetenskapliga och tvärsektoriella natur bör dock ansökan om och/eller medverkan i ytterligare SIO undersökas då det sökta SIO har vissa begränsningar. Svensk nod för de processindustrirelaterade Public Private Partnerships (PPP) som etableras i anslutning till Horizon 2020 vars syfte blir att samordna det svenska deltagandet i Horizon 2020 och därigenom öka det svenska söktrycket och utbytet. Målet är att bygga (och underhålla) ett branschöverskridande svenskt nätverk som stärker svenska industrier genom att stödja och underlättar deras arbete med relevanta PPPn inom Horizon 2020 (i dagsläget främst SPIRE och BRIDGE) och som resulterar i en stärkt svensk processindustri och betydande forskningsresurser från EUs forskningsprogram. Utöver den direkta industrinyttan i den inledande satsningen finns en stor potential att svensk processindustri tillsammans kommer att kunna driva mer FoI-projekt för en långsiktig industrinytta med optimerad resurseffektivitet i fokus. Med stöd av offentlig och privat finansiering skulle de svenska industriforskningsinstituten som varit inblandade i de olika PPP-processerna kunna ta ett betydande initiativ för denna process och etablera samverkan mellan svensk processindustri, universitet och högskolor via en så kallad svensk nod. Noden kan ta sin utgångspunkt delvis från Plattform Bioraffinaderi och dess aktiviteter föreslås vara inom två områden: PPP-arbete i vilket dialogen med relevanta PPPn sker bland annat genom att noden har representanter som medverkar i samtliga centrala arbetsgrupper. Därigenom kan en påverkan ske på forskningsagendorna och efterföljande utlysningstexter. 19

20 Aktiv dialog. Genom nätverk, seminarier, nyhetsbrev och annan aktiv form avser den svenska noden att samla in kunskap om de svenska intressenternas (företag och akademi) huvudsakliga intresseområden. Noden kommer även att fungera som katalysator och plattform för att bilda grupper/konsortier som inkommer med ansökningar. Den svenska noden kommer även att genom dialog med nationella, offentliga finansiärer verka för att finansiering från Horizon 2020 samordnas och kompletteras med andra nationella initiativ/utlysningar/program. Ett stärkt fokus på kompetensförsörjning. En dialog kring behovet av kompetensförsörjning till industrin för en strukturell omställning mot framtidens bioraffinaderier behöver initieras då omställningen kommer att kräva ny kunskap. Ett alternativ är en omställning av befintliga kemi- och bioteknikutbildningar vid våra universitet och högskolor för att kunna inkludera mer tvärvetenskapliga kurser. Dialogen bör utgå från de branschanalyser som VINNOVA har gjort och håller på att slutföra för många av processindustrins branscher. Analyserna ger dels ett underlag för diskussionen i form av en bild över nuvarande FoU-aktörer och områden samt en inventering och analys av olika industriella aktörer. När analyserna är färdiga kan de läggas bredvid varandra och gemensamma strukturella utmaningar för en stärkt kompetensförsörjning och prioriterade kunskapsområden kan identifieras. En annan aktivitet som kan stärka kompetensförsörjningen och som bör uppmuntras är tvärvetenskapliga, samfinansierade forskarskolor. Exempel som bör lyftas fram och byggas vidare på är exempelvis dels det initiativ som tagits av Bio4Energy genom Erasmus Mundus ansökan om forskarskolan Shift2Bio och dels Energimyndigetens forskarskola Program Energisystem. Ett annat alternativ kan vara införandet av en tredje part i steget mellan forskning och produktutveckling, exempelvis genom en stärkt interaktion mellan industriforskningsinstituten, akademin och industrin alternativt en stärkt samverkan mellan små och stora företag där de små företagen kan agera som technology providers. Demonstrationsanläggningar är centrala för att organisera lärandet kring olika nyckelteknologier. I dagsläget återstår det dock många frågor kring hur demonstratorer, speciellt storskaliga demonstrationsanläggningar, bör organiseras på bästa sätt, vilka aktörer som bör bjudas in, hur ägande av resultat ska fördelas och hur misslyckanden skall hanteras. En stor fråga är även hur anläggningarna kan göras flexibla (med avseende på råvaror, processutformning och slutprodukter) och användas för både forskning och produktutveckling. Med andra ord; hur kan ett generellt kunskapsbyggande organiseras kring dessa demonstrationsanläggningar som i sin tur kan leda till att ytterliga genombrott görs baserat på samma infrastruktur samtidigt som kommersiella och mer kortsiktiga intressen tillgodoses? Vid en uppskalning av teknik i demonstrationsanläggningar och de första kommersiella anläggningarna krävs mycket omfattande investeringar. Dessa initiala investeringar innefattar stora finansiella risker för de aktörer som väljer att vara först med att investera i nya tekniker. Samtidigt som en uppskalning är förknippad med stora utvecklingskostnader är marknadsvillkoren för nya produkter som biodrivmedel, biobaserade kemikalier och material osäkra. För att komma vidare med området bör en systematisk innovationssystemanalys göras av de nyckelteknologier som krävs för produktion av drivmedel, kemikalier och nya material från biomassa. Studien skall ha som syfte att identifiera vilka explicita systemsvagheter som dominerar området, samt specificera vilka som adresseras genom befintliga strukturer och vilka som kräver särskilt politisk åtagande. Särskild tonvikt bör läggas vid organisering av lärande kring demonstrationsanläggningar, finansiering av demonstrationer och nödvändiga marknadsvillkor för att möjliggöra samtidiga investeringar samtidigt som flexibilitet kan bevaras med avseende på slutprodukter och teknikval. För att förstå vilka kompetenser, vilken kunskap och vilka aktörer som behövs i systemet bör man samverka i verkliga projekt. Således bör demonstrationsprojekt som inkluderar flera olika typer av kompetenser och aktörer prioriteras. Stärkt fokus på kommunikation. Kommunikation är essentiellt för att skapa och underhålla relationer mellan olika aktörer samt skapa och sprida ny kunskap. Ett sätt att förbättra forskningskommunikationen är att inkludera budget för kommunikationsaktiviteter i FoI- 20

21 projekt. Ett annat sätt kan vara att kräva att projekt skall ingå i någon form av kommunikationsplattform eller centrum med syftet att därigenom öka spridningen av resultat från projektet till relevanta aktörer och nätverk. Här ingår även att på ett strukturerat sätt delvis definiera om meriteringssystemen vid universitet och högskolor så att större meriterande tyngd ges åt den tredje uppgiften, ett arbete som ibland benämns som att skapa alternativa karriärvägar. 5.3 UTVECKLA VERKTYG: Utveckling och vidareutveckling av teknikplattformar och etablering och anpassning av testbäddar för en bio-baserad produktion. För att stärka Sveriges position i den biobaserade samhällsekonomin, måste vi, baserat på svensk processindustri, utveckla fas II och III bioraffinaderi-koncept och ta fram nya plattformar och produkter baserade på olika typer av biomassa. Detta skapar ett mervärde för befintliga värdekedjor och genererar helt nya värdekedjor. För en omställning till bio-baserad produktion krävs en fortsatt stark forskningsbas och att nya tekniker och processer utvecklas, kostnadseffektiviseras, demonstreras och industrialiseras i stor skala. Detta kräver förutom in-house FoU, bred samverkan, skapandet av tillgängliga testbäddar samt FoU-partnerskap mellan industripartners, universitet och institut. Figur 6 illustrerar behovet av ett tvärvetenskapligt angreppssätt i utvecklingen av de teknikplattformar som behövs. Figur 6. Utvecklingen av teknikplattformar för olika bioraffinaderikoncept sett ur ett tvärvetenskapligt perspektiv Den biobaserade råvaran skiljer sig avsevärt från petroleumråvaran genom att den har ett lägre energiinnehåll och i hög grad redan är funktionaliserad, främst genom att den innehåller mer syre och är mer polär, det vill säga kompatibel med vatten. Bioråvarans högre komplexitet gör att den först måste förbehandlas innan en kemisk eller bioteknisk produktionsprocess kan ta vid som vidareförädlar utgångsmaterialet till slutprodukt. Därefter följer ett antal separationssteg som syftar till att rena fram den slutliga produkten. Industriell bioteknik innefattar användandet av bioteknik för att på ett hållbart sätt producera kemikalier, material och energi. Bioteknik utnyttjar sig av mikroorganismer och deras enzymer som genom årtusenden har anpassats och utvecklats för nedbrytning och omvandling av biomassa. Mänskligheten har använt biotekniken under lång tid för bland annat produktion av livsmedel, men med nya framsteg och en djupare förståelse för de mikrobiella processerna finns det nu nya möjligheter att utnyttja biotekniken som ett viktigt redskap i omvandlingen 21

22 av biomassa till exempelvis fin- och specialkemikalier, läkemedel, livsmedel och foder, material och energi. Nedan följer en sammanställning av de områden som behöver utvecklas för att stärka Sveriges position i detta område: Förbehandling och fraktionering av bio-råvaran Jämfört med den fossila råvaran innehåller biomassa en större mängd olika komponenter av varierande molekylvikt. I biomassan återfinns kolhydrater, aminosyror, lipider och biopolymerer som till exempel cellulosa, hemicellulosa, kitin, stärkelse, lignin och protein. Förutom att det är ett mer komplext utgångsmaterial som ställer krav på mer sofistikerade fraktioneringsmetoder för att särskilja de olika komponenterna, så erbjuder också biomassan en större palett av möjliga värdefulla ämnen som kan omvandlas till värdefulla produkter. Genom att först utvinna komponenter som kan omvandlas till värdefulla kemikalier innan resterna omvandlas till energi maximeras råvaruutnyttjandet och förtjänsterna ökar för industrin. Alltså finns ett behov av processlösningar för fraktionering/bearbetning av lignocellulosan biotekniska, kemiska och termiska som ökar förädlingsvärdet i både primärströmmar och sekundärströmmar och ger en god systemeffektivitet. Några exempel är kemisk delignifiering, termokemisk behandling, kemisk/biologisk hydrolys/modifiering och förgasning. Många av de tekniker som används idag är dock energikrävande och genererar biprodukter som är hämmande för efterföljande konversteringssteg, så inom detta område finns ett behov av nya innovativa separations- och extraktionsmetoder. Ett sådant exempel är användandet av enzymer som bryter ned lignocellulosa till mindre beståndsdelar i naturen (t ex cellulaser, hemicellulaser och oxidativa enzym). Enzymer erbjuder jämfört med kemiska processer en mildare och mindre energikrävande metod för omvandling av biomassa till socker som sedan kan användas i jäsningsprocesser, men har ännu inte slagit igenom på bred front för användning i industriella processer. Om man utgår från befintliga processer så behöver enzymer utvecklas för att anpassas till dessa. Men det behövs också en integrerad utveckling av nya enzymer för helt nya processer, där processerna är anpassade till enzymerna. Växtbioteknik kan användas för att ta fram en bio-råvara som är mer anpassad till efterföljande industriella processer och som t ex är modifierad för att producera en förhöjd halt av olja, vilket underlättar den initiala förbehandlingen av råmaterialet. Bioteknisk omvandling av biomassa De fossila råmaterialen är idag inte enbart billigare än biobaserad råvara. Den processteknologi som används är också väl utvecklad. De traditionella petrokemiska processerna baseras på fraktionering av en blandning av kolväten följt av funktionalisering med organ-kemiska metoder som sedan mitten på 1900-talet har utvecklats och anpassats till den fossila råvarubasen. De framställda molekylerna utvecklas sedan vidare med hjälp av olika etablerade organ-kemiska reaktioner för att användas som byggstenar i framställningen av konsumentprodukter och material. Vid användning av biomassa som råvara krävs det istället processer som är anpassade för vattenlösningar och som fungerar för den mer komplexa och orena råvara som biomassa är. Biotekniken väntas här få en betydande roll. Hittills har biotekniken haft störst genomslag inom livsmedelsindustrin och läkemedelsindustrin i Sverige. Att den hittills inte har haft lika stor genomslagskraft inom produktion av kemikalier och material beror enkelt uttryckt på att biotekniken har haft lite att tillföra vid omvandling av fossila råvaror. Tillgången på fossila råvaror har varit tillräckligt god och billig för att tillfredsställa industrins behov och den processteknologi som behövs är väl utvecklad. Samtidigt som den fossila eran har haft sin höjdpunkt under senare hälften av 1900-talet har det dock skett en omvälvande utveckling inom biotekniken där genteknikens inträde och påföljande genombrott i genomik- och proteomik-forskning har haft stor betydelse inom framförallt läkemedelsområdet. Biotekniken har därför stor potential att också spela en betydande roll för industrins omställning till en biobaserad produktion. De insatser som krävs för en ökad industriell tillämpning av bioteknik handlar dels om processutveckling men också om utveckling av de biotekniska verktygen som utgörs av 1) 22

23 mikroorganismer såsom jästsvampar, mögelsvampar och bakteriestammar och 2) enzymer som är naturens egna, specifika katalysatorer. Den industriella bioteknikens genomslagskraft är beroende av att man skapar fundamental förståelse för bioteknikens verktyg och sedan använder den kunskapen för att ta fram nya och förbättrade produkter och processer. Mikroorganismer som verktyg Mikroorganismer som bakterier, jäst och mögel omvandlar genom sin metabolism näringsämnen till en rad olika produkter och används idag för produktion av bland annat antibiotika, aminosyror, industriella enzymer och läkemedelsproteiner. Via fermentering av mikroorganismer kan ett antal plattformskemikalier produceras som sedan vidareförädlas till olika kemiska produkter. Ett exempel är bärnstenssyra som används för tillverkning av färg, plaster och livsmedelstillsatser. Exempel på andra plattformskemikalier är lågvärda alkoholer, polyoler och andra organiska syror. För att vi i framtiden på ett kostnadseffektivt sätt skall kunna producera ännu fler kemikalier, material och energibärare med hjälp av mikroorganismer krävs nya och förbättrade mikroorganismer samt optimerade mikrobiella processer. Naturen är en värdefull källa till nya mikroorganismer och enzymer. Extrema miljöer som t ex varma källor erbjuder en rik flora av mikroorganismer med tillhörande enzymer med stor potential för industriella processer. Förbättring av mikroorganismers prestanda och produktionskapacitet kan uppnås med metabolic engineering och processdesign. Genom en iterativ process som innebär syntes, analys och design kan mikroorganismernas ämnesomsättning modifieras för att producera en viss produkt i stora mängder och samtidigt designas till att kunna tillgodogöra sig olika sorters socker som råvara. Det senare har bland annat ägnats stor uppmärksamhet när man har gått från att använda vete och majs för etanolproduktion till att använda mer cellulosabaserade råmaterial. Dessa innehåller inte bara lätt-nedbrytbara C6-socker utan även C5-socker, vilket har varit en utmaning och lett till omfattande forskning kring mikroorganismer, främst jäst, som även kan tillgodogöra sig C5-sockret. Genom att kombinera kunskap om cellers metabolism och hur gener uttrycks med matematisk modellering kan man dra nya lärdomar om biologiska systems egenskaper och funktion. Sådana systembiologiska studier kommer att ha stor betydelse för utvecklingen av framtidens industriella mikrobiella processer, och kräver tvärvetenskapliga ansatser och samarbeten mellan bland annat biotekniker, kemister, matematiker, fysiker och datavetare. Sverige har en god position internationellt när det gäller kunskap om de biotekniska verktygen och processerna, men det behövs fortsatt gränsöverskridande, både grundläggande och tillämpad, forskning och utveckling för att den kunskapen skall anpassas till industrins behov och kunna realiseras i nya industriella processer. Enzymer som verktyg Enzymer är biologiska katalysatorer som produceras av mikroorganismer och som kan isoleras och användas i omvandlingsprocesser. Enzymer är specifika och har fördelen att de kan ge rena enantiomerer och färre biprodukter. Enzymer har två viktiga användningsområden när det gäller omvandling av biomassa till produkter, dels för förbehandling/fraktionering (spjälkning) som nämnts ovan, och dels för specifik katalys av syntesreaktioner. Det finns dock en rad utmaningar med att använda enzymer. Enzymer är ofta instabila och det är dyrt att producera och rena upp dem. Behovet av framtida enzymer kommer vara mångfacetterat, från optimala blandningar som kan omvandla flera substrattyper till enskilda enzymer som utför specifika reaktioner vid konstanta betingelser. Bland annat behöver mer temperaturtåliga och på annat vis mer processanpassade enzymer utvecklas. Genom att hämta mikroorganismer från extrema miljöer som till exempel varma källor eller avskilda biotoper, kan man få fram enzymer med specifika egenskaper och förbättrad processtabilitet. Detta ställer krav på bra metoder för att screena för önskvärd aktivitet och funktionalitet. Det behövs kunskaper om interaktionerna mellan enzym och substrat, optimering av enzymaktivitet och stabilitet genom rationell eller slumpmässig design av enzymstrukturen och tekniker för prediktering av önskvärd enzymstruktur. I takt med att nya, 23

24 milda och energisnåla, processer tas fram kommer det också finnas behov av enzymer som är anpassade till låga temperaturer och till nya processbetingelser eller till betingelser som är mindre styrda, t ex p.g.a. råvaru- eller processflexibiltet. Immobilisering av enzymer förbättrar processtabiliteten medan integrering av enzymproduktion, omvandling och upprening kan förbättra ekonomin i storskaliga processer. Integrering av kemiska och enzymatiska processteg kommer också att bli allt viktigare. Separationsprocesser för upprening av produkterna Vi behöver utveckla smarta uppreningstekniker som utan behov av för mycket energi klarar av att rena upp komplexa blandningar från stora mängder vatten. Den stora mängden vatten som behövs för omvandling av bioråvara med biotekniska metoder är den enskilt största utmaningen för industrialisering av denna teknik. Separationstekniker som effektivt renar upp produkten från en relativt utspädd vattenlösning behöver tas fram parallellt med att man ökar utbytet i själva processen. Processintegrering Nya system och processer som utvecklas i ett bioraffinaderikoncept bör, för att vara internationellt konkurrenskraftiga, integreras på ett effektivt sätt med den befintliga industristrukturen och de befintliga processerna. De stora investeringar som redan är gjorda i stora processanläggningar bör i största möjliga mån utnyttjas. På längre sikt är det naturligt med fler anläggningar som från början är designade för ny processteknik. För detta krävs FoUinsatser. Processintegration är centralt för att samproduktion av till exempel kemikalier och energi skall kunna ske effektivt i ett bioraffinaderi. Integrering av extraktionsprocesser med efterföljande omvandlingssteg eller integrering mellan katalys- och separationssteg möjliggör effektiv produktion i ett bioraffinaderi. I en gradvis omställning till en fullständigt biobaserad produktion kommer produktion som är baserad på både fossila råvaror och förnybara råvaror att samexistera och även samverka i en hybrid-ekonomi på väg mot bioekonomi. I vissa fall är det mest lämpligt att använda kemiska processer integrerade med bioprocesser för omvandling av bioråvaran till produkt. Utveckling och etablering av testbäddar För att nå fram till en industriell process behövs testbäddar där olika aktörer som inom akademi, institut och industrin kan samverka för att testköra och skala upp nya processer. Demonstratorer och testbäddar tjänar som en gemensam arena för olika aktörer där de tillsammans kan bidra med olika erfarenheter och dra lärdom om processen och de parametrar som spelar in för en lyckad processdesign. Öppna och tillgängliga testbäddar erbjuder inte enbart en fysisk miljö utan verkar också som en arena för innovation och kommersialisering baserat på samverkan och samspel mellan olika aktörer. 5.4 UTVECKLA SYSTEMKOMPETENS för att åstadkomma en resurseffektiv omställning Systemperspektiv består i att se både delar och helhet samt hur delarna interagerar med varandra. En biobaserad industri kommer både att påverka sin omgivning och påverkas av sin omgivning. För att den ska vara framgångsrik på både kort och lång sikt måste den uppfylla en mängd olika villkor. I ett större perspektiv kan vi också kräva att den ska bidra till en långsiktigt hållbar utveckling av samhället som helhet. Många av de olika delområdena för en biobaserad industri studeras och utvecklas inom olika discipliner. Systemanalytiska studier kan öka förståelsen för de möjligheter och begränsningar som systemvillkor på olika nivåer ger. En teknik, produkt eller tjänst måste kunna uppfylla systemvillkoren på alla plan samtidigt för att bli framgångsrik. I figur 7 skissas schematiskt ett exempel på hur en bioraffinaderiindustri kan sättas i ett sammanhang 24

25 av samverkande system. Systemanalys kan öka förståelsen för hur bioraffinaderiet påverkar och påverkas av sin omgivning, och på så sätt ligga till underlag för en kortsiktigt möjlig och långsiktigt konkurrenskraftig och hållbar utveckling. T1 Teknik Teknisk prestanda Processintegration T2 Marknad Företagsekonomi Affärsutveckling Innovationssystem T3 - Samhällsekonomi Nationalekonomi Styrmedel Politik T4 Naturliga system, ekosystem Resursbegränsningar Tillgång, efterfrågan Förnybarhet? Uthållighet? Ekosystembegränsingar Klimat Försurning Biologisk mångfald T5 Värderingar Mänskliga rättigheter Rättvisa över geografiska gränser Rättvisa över sociala gränser Rättvisa över generationsgränser Bio-industri T1 - teknik T2 - marknad T3 - samhällsekonomi T4 Naturliga system, ekosystem T5 värderingar Vidare behövs systemanalys för att identifiera prioriterade insatsområden och kunna göra informerade strategiska satsningar. Sverige bör nyttja den tradition och kompetens som man besitter inom området och bygga vidare på denna genom utökade satsningar på systemanalys och systemanalytiska verktyg för att höja system-kompetensen och system-kunskapen inom industri, akademi och samhälle. På detta sätt kan området utvecklas som ett verktyg för strategiskt beslutsfattande. Här är det viktigt att påpeka att tvärsektoriella samarbeten, kommunikation (för vilka insatser beskrivitis i tidigare delar av agendan) och systemanalys hänger ihop och delvis är beroende av varandra för att full nytta skall uppnås. Baserat på detta är vår åsikt att systemanalys bör vara en integrerad del i de flesta projekt inom ramen för agendan redan i utvecklingsstadiet för att inte bli ett påhäng i efterhand. Projekt som på ett strukturerat sätt inkluderar systemanalys av olika slag bör därför prioriteras och att inkludera integrerad systemanalys bör uppmuntras av offentliga finansiärer. Systemsyn på bioråvaror - Råvarueffektivitet. Bioraffinaderi-verksamhet i Sverige har hittills huvudsakligen fokuserat på skogsråvara. Processum-klustret i Örnsköldsviksregionen är ett framgångsrikt exempel på detta. Sverige har dock inte endast en stor skogsindustri, utan också en viktig jordbrukssektor primärt lokaliserat till södra delar av landet som genererar en stor mängd rester och avfall som idag inte är optimalt utnyttjat. Även marin och akvatisk biomassa kan utnyttjade på hållbart sätt bidra till den mångfald som kan behövas för att tillfredsställa kommande behov av produkter. Vi tror att det är viktigt att alla dessa sektorer samverkar för att bygga nya framtidsstrategier för en effektiv och hållbar resursanvändning. Vidare anser vi att insatser behövs för att studera hur mervärdet av biobaserade råvaror kan maximeras. Dock behövs i detta sammanhang även en nyanserad diskussion kring vad som är ett maximerat mervärde (klimatvärde? arbetstillfällen? förädlingsvärde? etc.?) och vem det är som bestämmer nyttan. Här anser vi att det är viktigt att man i värderingen inkluderar hela värdekedjan från råvara till slutprodukt inklusive biprodukter och eventuell materialåtervinning samt att man ser systemkopplingar och söker integrerade 25

26 systemlösningar där tekniker, produkter och process kompletterar varandra. Det handlar om nya produkter och processer och deras miljöpåverkan bör analyseras för att kunna jämföras och utvärderas på lika villkor med exempelvis livscykelanalys. Tillgängligheten och tillförseln av biomassa har vissa utmaningar, jämfört med många av dagens fossila energibärare. Biomassaresurserna är utspridda och biomassa är en förhållandevis bulkig och variabel råvara. Detta innebär att effektiva system för tillförsel av biomassa kommer att vara viktigt för ett effektivt industriellt nyttjande. Karaktärisering av möjligheter med olika bioråvaror är också viktigt för en framtida effektiv multiförsörjning med bioråvaror till olika industrier. Bioraffinering börjar i skogen/på åkern/i havet och här behövs mer kunskap och erfarenhet byggas upp kring hur effektiva system för hela förädlingskedjan kan utformas. Vidare bör fokus även läggas på studier rörande hur bioråvaran kan utnyttjas utan att överutnyttjas. Om det överordnade målet är hållbar utveckling är det viktigt att även de natur- och kultur värden som finns i skogs- och åkermark inkluderas och värderas samtidigt med de ekonomiska värden som råvaruproduktionen skapar. Systemsyn på energianvändning - Energieffektivitet. Alla bioraffinaderikoncept inkluderar per definition olika typer av energiflöden och har i olika utsträckning möjlighet att leverera energiprodukter, antingen som huvudprodukter (biodrivmedel och el) eller som biprodukter (till exempel fjärrvärme) som, effektivt utnyttjade, kan höja lönsamheten i de studerade koncepten. Nya system och processer som utvecklas bör, för att vara internationellt konkurrenskraftiga, integreras på ett effektivt sätt med den befintliga industristrukturen och de befintliga processerna. Här ser vi att processintegration är centralt och bör vara en integrerad del i analyser och projekt som syftar till att utveckla och vidareutveckla bioraffinaderitekniker och koncept (gärna tillsammans med andra systemanalytiska angreppssätt/verktyg). Både för att finna effektiva processer och för att integrera dessa till de befintliga systemen på ett kostnads- och energieffektivt sätt. 5.5 LÅNGSIKTIG KOMPETENSFÖRSÖRJNING Genom en kraftfull satsning på forskarskolor vid universitet och högskolor (UH), där spetskompetens inom viktiga tekniska och naturvetenskapliga discipliner kan utbildas och samtidigt få en tvärvetenskaplig och samhällelig förståelse för området kan rätt kompetens säkras. De satsningsområden som förslås och som måste förstärkas (med en tvärvetenskaplig vinkling) är industriell bioteknik, grön kemi och biokemi, biomaterial, bioprocess- och separationsteknologi, bioresursteknologi samt systemanalys. Forskarskolorna skulle kunna med ett gemensamt namn vara verksamma inom bioraffinaderi. En utmaning här är att utveckla spetskompetens men med ett tvärvetenskapligt synsätt. Inom forskarskolorna skall finnas en stor och bred interaktion med företag, institut och organisationer och stödåtgärder för gemensamma gränsöverskridande forskningsprojekt. Innovationstödjande åtgärder kan med fördel kopplas till forskarskolorna. Inom ramen för forskarskolorna föreslår vi också att utbildnings- och informationsmaterial tas fram samt att fortbildning för grundskole- och gymnasieväsendet etableras. Det nätverk av UH som etableras genom forskarskolorna kan vidare ta till sig internationella influenser och implementera kunskap inom grundutbildning vid UH. På detta sätt kan man dels få ut kompetent i personal i företags-sfären (nydisputerade och masterexamina) och säkra kompetensförsörjning långsiktigt (förståelse i samhället och ökad kunskap i skolan). 6 Sammanfattande slutsatser Vad krävs för en omställning? För att Sverige i framtiden ska ha en internationellt konkurrenskraftig bioraffinaderiindustri kommer det att behöva utvecklas multidisciplinära kluster och en integration mellan olika befintliga branscher och kompetenser. Omställningen från den existerande industristrukturen 26

27 kräver utveckling och vidareutveckling inom olika teknikområden exempelvis bioteknik, förgasning, fraktionering, separationsteknik och materialteknik. Teknikerna behöver kostnadseffektiviseras, demonstreras och industrialiseras. Produkterna behöver effektiva distributionssystem och hjälp till marknader där de är konkurrenskraftiga. Att utveckla en branschöverskridande bioraffinaderisektor handlar om att på sikt bygga upp en ny industri och många stora produktionsanläggningar vilka ofta är investeringar i mångmiljardklassen. Utöver investeringskapital kräver industriell omställning god samverkan mellan ett stort antal olika aktörer, som etablerade industristrukturer inom till exempel skogs-, energi-, materialoch kemiindustri, små innovationsföretag, universitet och högskolor, institut, kunder och inte minst politiska beslutsfattare. Det handlar om att utveckla teknik, att skapa förutsättningar för att tekniken kommer till användning genom att etablera starka tvärsektoriella branschnätverk och kluster samt verktyg i form av bland annat testbäddar för implementering av innovationer i kommersiella tillämpningar. Vidare måste goda och långsiktiga möjligheter för strategiska investeringar skapas och industrin måste anpassas till att effektivare utnyttja tillgängliga resurser och både möta och stärka efterfrågan på en internationell marknad. En annan viktig del är analys av innovationssystemet och effekterna av olika politiska styrmedel för att understödja framväxten en stark branschöverskridande bioraffinaderiindustri. Sverige har hög kompetens, stor miljömedvetenhet och en intresserad industri, men för att demonstration och industrialisering ska komma till stånd krävs samverkan med den politiska styrningen. Denna agenda föreslår aktiviteter som främst syftar till att stärka olika aktörer kring det tematiska området bioraffinaderier och förbättra förutsättningarna för samverkan. Aktiviteterna är uppdelade på fem olika områden: - MÖTAS: Nationell kommunikationsplattform för en utveckling av svensk industri mot mer komplexa bioraffinaderier. - SAMVERKA: Aktiviteter för att stärka interaktionen mellan olika aktörer i systemet - UTVECKLA VERKTYG: Utveckling/vidareutveckling av teknikplattformar samt etablering och anpassning av testbäddar för en bio-baserad produktion - UTVECKLA SYSTEMKOMPETENS: för att åstadkomma en resurseffektiv omställning - LÅNGSIKTIG KOMPETENSFÖRSÖRJNING: för att säkerställa långsiktigheten i de satsningar som görs, inklusive en förståelse för detta i samhälle Utöver de föreslagna åtgärder som presenteras i de fem områdena ovan är huvudresultatet från agendaprocessen skapandet av det branschöverskridande nätverk i vilket agendadialogen hållits samt det gemensamma lärande som dialogen resulterat i. En viktig slutsats från dessa dialoger är vikten av att det finns offentliga resurser att tillgå för underhållandet av skapade nätverk samt incitament för att delta. 27

28 7 Appendix I 7.1 Samverkan och synergier med andra agendor Regeringen uppdrog 2011 till Formas, VINNOVA och Energimyndigheten att utarbeta en nationell strategi för utvecklingen av en bio-baserad samhällsekonomi för en hållbar utveckling. Det handlar om en omställning från fossilbaserade råvaror till förnybara, resurseffektiva råvaror. Här har den svenska skogen en nyckelroll, dels som producent av biomassa och dels som bas för förädling och värdeskapande. VINNOVA gjorde våren 2012 en utlysning på temat Strategiska forsknings- och innovationsagendor. Totalt beviljades 73 agendainitiativ inom olika områden. Denna agenda utgör en av dessa. Agendan har beröringspunkter med ett antal andra agendor inom den aktuella utlysningen. Utöver det samarbete som denna gemensamma agendaskrivning är 13 har vi har valt att samverka med åtta andra agendor inom området Den bio-baserade samhällsekonomin. De agendorna är: Den elektroniska motorvägen från bygge till hygge (Luleå Tekniska Universitet, Dnr ) Välfärdens material från uthållig skogsråvara (Södra, Dnr ) Strategisk forsknings- och innovationsagenda för nya bio-baserade material och produkter (Arbio, Dnr ) Nationell kraftsamling för nya tillämpningar av material från skogen (Innventia, Dnr ) Ökad produktivitet och konkurrenskraft i skogsnäring och maskintillverkande industri (Skogforsk, Dnr ) Agenda Trä (SP, Dnr ) Hållbara funktionella textilier och papper från materialvetenskap till avancerade slutprodukter (Mittuniversitetet, Dnr ) Kraftsamling kring nya processer för bio-baserade material (Innventia, Dnr ) Agendorna riktar sig mot olika områden där innovationsfrämjande åtgärder bidrar för att nå visionen om en bio-baserad samhällsekonomi. 7.2 Agendornas gemensamma vision Sverige har under tjugoförsta århundradets första hälft genomfört omställningen till en biobaserad samhällsekonomi Långsiktigt hållbar utveckling kräver en övergång till en bio-baserad samhällsekonomi. Det innebär en omställning från en ekonomi som till stor del baseras på fossila råvaror till en mer resurseffektiv ekonomi med hög användning av förnybara råvaror. Utveckling av material, produkter och tjänster baserade på framför allt skog är grundläggande för omställningen. I framtidens samhälle finns det många fler produkter som är miljö- och energieffektivt tillverkade av material baserade på förnybar råvara. Material och produkter har också utvecklats för nya funktioner och tjänster som vi idag inte ens kan ana. Gamla och nya 13 Arbetet med denna gemensamma agenda har skett genom nära samarbete mellan vad som initialt var två ansökningar/agendor: Grön Agenda -Innovativ branschsamverkan för lignocellulosabaserade produkter och uthållig teknikutveckling (SP, Dnr )och Agenda Bioraffinaderi - Nationell samverkan för en konkurrenskraftig bioekonomi (Lunds Universitet, Dnr ). 28

29 tillverkningsprocesser har förbättrats. Mindre miljöbelastandeoch resurssnåla koncept är en självklarhet och svenskt teknikkunnande ger nya exportintäkter. Återanvändnings- och återvinningsprocesser är anpassade för att maximera materialens kapacitet att lagra koldioxid och energi. Visionen innebär också att materialens funktion och attraktionskraft måste vara så tilltalande att de är konsumenternas förstahandsval. 7.3 Programformer För att realisera agendan föreslås fyra programformer. Projekt kan drivas i en eller flera av programformerna. De branschöverskridande lärandet och kunskapsöveröringen är viktig och projekt som adresserar denna dimension bör prioriteras. Programform 1: Politiska förutsättningar för innovation Denna programform verkar för att leverera kunskap om den nödvändiga samhälleliga förändring som krävs för att lyckas med innovation för nya bio-baserade material och hur dagens system måste ändras för att gynna utvecklingen. Programform 2: Marknadsmässiga förutsättningar för nya affärer Denna programform levererar marknadsmässiga förutsättningar samt kopplar samman möjliga partners för innovation. Tänkbara affärsmodeller och kunskap om vad som krävs i form av prestanda för nya bio-baserade material och produkter blir viktig leverans in till FoUprogrammet. Det övergripande syftet med programmet är att initiera nya värdekedjor och affärskonstellationer och därigenom skapa god mylla för framtida innovationer/affärer. Programform 3: Forskning och utveckling för ny kunskap Programmet omfattar forskning och utveckling. En förutsättning för att starta projekt inom programmet är att en tydlig riktning i form av marknadsanalys/affärsmodell finns, dvs att ett visst material eller en viss produkt med vissa egenskaper finns definierade. Detta kan med fördel ha arbetats fram under programform 2. Programform 4: Demonstration och produktutveckling för verifiering Programmet förutsätter tillgänglighet av demonstrationsanläggningar. Det kan kopplas till VINNOVAs programform VINN-Verifiering. Programmet ska leverera beslutsunderlag för investeringar. I den mån demonstrationsanläggningar inte finns bör programmet kunna bidra till investeringar. 29