Andra generationens etanolframställning

Transkript

1 Andra generationens etanolframställning En studie av de miljöeffekter vilka kan uppkomma vid storskalig etanolframställning med GROT som huvudsaklig råvara Martin Lundberg Uppsats för avläggande av kandidatexamen i naturvetenskap 15 hp Institutionen för biologi och miljövetenskap Göteborgs universitet

2 Sammanfattning Sverige står inför flera avgörande beslut de närmaste åren när det gäller att ersätta fossila bränslen som drivmedel för fordon. En viktig del av detta kan utgöras av storskalig produktion av andra generationens etanol med GROT (Grenar Och Toppar) som huvudsaklig råvara. En utmaning är att skapa ett kretslopp där näringsämnen i samtliga processer kan återföras till naturen. Avsikten med denna studie var att undersöka möjligheterna för en storskalig produktion av andra generationens etanol. Studien belyser Sveriges råvarutillgångar och vilka metoder som finns för en sådan framställning av etanol och vilken påverkan detta skulle innebära för de biologiska processerna i naturen vid stora uttag av GROT. Undersökningen behandlar även mängden av växthusgaser som detta kan orsaka. Avsikten med föreliggande undersökning var däremot inte att belysa politiska eller ekonomiska intressen. Resultaten av studien visade att Sveriges råvarutillgång av skog är mycket god. Återväxten har ökat sedan 1920 talet, i synnerhet när det gäller gran. Totala andelen gran i svenska skogar är 42 procent. Jämfört med fossila bränslen blir vid motsvarande energimängd utsläppen av växthusgaser procent lägre vid förbränning av etanol. Vid rätt hantering av GROT uppstår inga större problem för de biologiska processerna i naturen. Det finns goda förutsättningar för ett hållbart system. Detta beror på att dessa biprodukter går att recirkulera tillbaka till naturen från produktionen av andra generationens etanol. Summary In the coming years, Sweden faces several critical decisions regarding replacing fossil fuels as propellant for vehicles. An important part of this may be the large scale production of secondgeneration ethanol with GROT (a Swedish expression for tops and branches of trees) as the main raw material. One challenge is to create a cycle in which nutrients in all processes can be returned to the nature. A literature study was conducted to investigate the feasibility of a large scale production of second generation ethanol. The questions that this study shed light on is Sweden s supply of raw materials and the methods available for such production of ethanol and what effect this would mean for the biological processes in nature by large removals of GROT. The study also treat the amount of greenhouse gases that this may cause. The purpose of this study is not to shed light on political or economic interests. The results showed that Sweden commodity supply of forest is very good. Regrowth has been increased since the 1920s, especially in terms of spruce fir, which has even increased. In Swedish total proportion of spruce fir forests comprise 42 percent. The amount of greenhouse gas emissions in the long run turned out to be about 50 percent lower than the corresponding amount of energy produced by fossil fuels. At the proper treatment of GROT, it will not be any major problems with the biological processes of nature. There are good prospects for a sustainable system. This is because the products can recycle back to nature from the production of second generation ethanol.

3 Förord Detta examensarbete utfördes under hösten 2014 som avslutande moment inom utbildningen i Miljövetenskap vid Institutionen för biologi och miljövetenskap vid Göteborgs universitet. Ett stort tack till min handledare, universitetslektor vid Institutionen för biologi och miljövetenskap Mikael Olsson, för de givande diskussionerna och vägledning av studien. Ett stort tack till min kursledare och kursansvarige, universitetslektor vid Institutionen för biologi och miljövetenskap Lennart Bornmalm. Tjörn, Tolleby, oktober 2014 Martin Lundberg

4 Innehåll 1 Inledning 1 2 Syfte 1 3 Frågeställningar 2 4 Bakgrund etanolframställning och etanoltillverkning i Sverige Andra generationens etanolframställning 3 5 Historik Etanolens historia Etanolproduktionen idag Hur framställs andra generationens etanol 4 6 Metodik Litteratursökning 5 7 Resultat Modellerad anläggning Hydrolysmetoder Starksyrametoden Svagsyrametoden Enzymatiska metoden Enzymatisk hydrolys och fermentering samtidigt Enzymatisk hydrolys Cellulosanedbrytning Mikrobiologiska processer Enzymernas betydelse Etanolens växthuspåverkan Restprodukter Kraftvärmeproduktion Biogas Rester av sirap Anläggning på 100 MW för andra generationens etanol Antal anläggningar för att ersätta fossila bränslen för personbilar Växthuseffekt av ökat uttag av GROT Sveriges råvarutillgångar Sveriges uttag av GROT Hanteringen av GROT Förbättrad hantering av GROT med avseende på biologisk mångfald Beräknad energiåtgång för transport av GROT Sågverksindustrins energibidrag med GROT 17

5 7.17 Askåterföring Askåterföringens betydelse för skogens näringsbalans Spridning av askan Askans kvalitet Miljömål Biologisk mångfald Skogslevande arters påverkan vid uttag av GROT 21 8 Diskussion 21 9 Slutsatser 23 Referenser 25 Ordförklaringar 28 Bilaga A: Beräkning av anläggning på 100 MW Bilaga B: Beräkning av anläggning på 100 MW Bilaga C: Uttag av GROT, 3 års medeltal , med fördelning på län Bilaga D: Omräkningstabeller, måttenheter, effektivt värmevärde Bilaga E: Principskiss för andra generationens etanolproduktion

6 1 Inledning Sverige har som mål att bli oberoende av fossila bränslen till år 2030 för transportsektorn enligt Naturvårdsverket ( ). Detta innebär att alternativa drivmedel behöver utvecklas och anpassas för ett hållbart samhälle. Intergovermental Panel of Climate Change har i sin utvärdering kommit fram till att merparten av klimatpåverkan, sannolikt 95 procent, beror på utsläpp från fossil användning (Naturvårdsverket, ). Om skogsråvara skulle användas för en storskalig framställning av alternativa drivmedel innebär detta att de biologiska processerna påverkas. Miljöhänsyn måste tas till växter och djur men även till den värdefulla miljö som skogen erbjuder för friluftsliv och rekreation. Hänsyn måste även tas till Naturvårdsverket angivna mål, bara naturlig försurning. vilket innebär att skogbruket anpassas till växtplatsens försurningskänslighet enligt Naturvårdsverket, 2014, precisering av bara naturlig försurning. Ett annat område som Naturvårdsverket arbetar med är ett rikt växt och djurliv enligt Naturvårdsverket, 2014, precisering av ett rikt djur och växtliv. Detta är viktigt att ta hänsyn till när skogsbruket blir allt mer intensivt. Skapandet av nationalparker, naturreservat och biotopsskyddsområden bidrar till att den biologiska mångfalden skyddas och bevaras. Skogsområden med höga befintliga naturvärden ska prioriteras enligt Naturvårdsverket och Skogsstyrelsen (Naturvårdsverket, 2014, skydd av skog). Antalet skogslevande arter i Sveriges skogar som anses beroende av död ved är många. Det är stor skillnad på hur dessa arter påverkas av tillgång på död ved. Dessutom är drygt 500 skogslevande arter rödlistade. Särskild hänsyn bör tas till dessa vid stora uttag och hantering av GROT för att skapa goda förutsättningar för att behålla mångfalden enligt Jonsell, Weslien och Ehnström (1997). 2 Syfte Syftet med studien är att undersöka möjligheten för andra generationens etanolproduktion, som alternativt drivmedel till fossila bränslen. Detta genom att använda GROT som huvudsaklig råvara. Avsikten är att ta reda på hur de biologiska processerna kan se ut vid en storskalig produktion i Sverige. Vidare analysera miljöeffekterna av vad en storskalig produktion medför beträffande utsläpp av växthusgaser samt hur markförsurningen påverkas. Målsättningen är även att undersöka hur möjligheterna för att skapa ett kretslopp. Ett kretslopp där näringsämnen kan återföras till naturen kopplat till produktionen av etanol samt möjligheten att erhålla god kvalitet på dessa. Bedöma möjligheterna att ta vara på de eventuella biprodukter som kan uppstå i samband med etanolproduktionen. Kartlägga vilken kapacitet en storskalig anläggning kan behöva samt antal anläggningar som behövs i Sverige, för att ersätta behovet av samtliga personbilars fossila bränsleåtgång. Beräkna vilket råvarubehov som behövs för en storskalig produktion samt hur stor del transporterna kan utgöra av den totala energiåtgången. Undersöka hur arter som är beroende av död ved påverkas vid hanteringen av större uttag av GROT. Däremot är inte syftet med studien att studera ekonomiska eller politisk aspekter, men vissa sådana reflektioner förekommer. 1

7 3 Frågeställningar Hur ser dagens etanolframställning ut i Sverige? Frågor vid en storskalig produktion av andra generationens etanol, Vilka utsläppsmänger av växthusgaser? Vilka tekniska hinder återstår att lösa? Kan ett kretslopp erhållas med hjälp av de biprodukter som skapas? Räcker Sveriges råvarutillgångar till? Vilka konsekvenser innebär detta för de biologiska processerna? Hur påverkas den biologiska mångfalden? Hur påverkas markförsurningen? 4 Bakgrund om etanoltillverkning och etanolanvändning i Sverige Etanol som biobränsle har utvecklats under senare år. Etanol som biodrivmedel produceras från biomassa och är det vanligaste biodrivmedlet i Sverige. Etanol i Sverige framställs ur spannmål eller ur restprodukter från skogsindustrin. Antalet nyregistrerade personbilar år 2010 som drevs med etanol var av totalt , det vill säga cirka 1,5 procent enligt Transportstyrelsen (2014). Omställningen att gå över till fossilfria alternativ kräver åtgärder för att öka användningen av biobränsle och därmed nå en fossilfri transportsektor innan år 2030, som är Sveriges mål (Naturvårdsverket ). Ett hållbart drivmedel som etanol (etylalkohol, C₂H₅OH), har samma innehåll som ingår i dryckessprit, vin och öl. Etanol ingår även i många tekniska produkter så som exempelvis lösningsmedel, spolarvätska och karburatorsprit. Det kan användas som råvara i den kemiska industrin. Etanol kan även användas som motorbränsle, antingen som inblandning i bensin eller i ren form. Etanol tillverkas normalt genom jäsning av socker med kolhydrathaltiga råvaror. I USA och Brasilien används främst sockerrör och majs som råvara. I Europa används spannmål men även sockerbetor och majs. I Sverige hör spannmål till den råvara som av tekniska och ekonomiska skäl används. Etanol kan också tillverkas av cellulosahaltiga råvaror (ved, halm). Cellulosan måste då först spjälkas i lätt jäsbara beståndsdelar. I Sverige blandar oljebolagen in 5 procent etanol i all 95 oktanig bensin. Denna låginblandning utgör huvuddelen av den svenska etanolförbrukningen. Etanol kan även användas till ETBE (en oktanhöjande komponent till bensin), E85 (85 procent etanol och 15 procent bensin) samt E95 (95 procent etanol och 5 procent tändförstärkare för etanolanpassade bussar). I Sverige används kubikmeter drivmedelsetanol varje år. Cirka 600 bussar i stadstrafik, bland annat i Stockholm, använder etanol i anpassade dieselmotorer. Andelen FFV bilar (Flexi Fuel Vehicles) som körs på E85 har ökat betydligt i antal senare år enligt Agroetanol (2014). För produktion av en kubikmeter etanol går det åt ungefär 2,7 ton spannmål (beroende på stärkelsehalt). Höstvetet används oftast som råvara men även rågvete och korn förekommer. 2

8 Med vete/rågproduktion på 5,5 ton/hektar i Mellansverige och en årlig etanolproduktion på cirka kubikmeter behövs hektar för att försörja etanolfabriken Agroetanol i Norrköping (Agroetanol 2014). 4.1 Andra generationens etanolframställning Ett alternativ till att producera lignocellulosaetanol i Sverige finns i Örnsköldsvik. Demonstrationsanläggningen kan i dag producera etanol från en restprodukt som kommer från Sveriges enda sulfitfabrik, Domsjö. Denna typ av etanolframställning har som fördel att den inte konkurrerar med matproduktion. Idén bygger på att etanol framställs ur halm, ved eller träflis enligt SEKAB (2014, SEKAB den nya generationen). Med skogsbränsle menas ett träbränsle som inte tidigare haft någon annan användning enligt Skogsstyrelsen (2013). Det består av GROT och stubbar. Övriga träbränslen kan vara biprodukter från skogsindustrin och sågverksindustrin som exempelvis bark, flis och sågspån. Uttaget av dessa skogsbränslen, framförallt GROT, kommer att öka vid en storskalig produktion av etanol. Det krävs att uppsatta miljömål beaktas, där det från uttag av råvara till färdiga produkter ingår i ett slutet kretslopp i ett hållbart samhälle. De mål för levande skogar som Naturvårdsverket satt upp måste tas hänsyn till för att hitta hållbara lösningar som upprätthåller näringsbalanserna i naturen. 5 Historik 5.1 Etanolens historia Sverige började med etanolproduktion redan år 1909 i en sulfitfabrik i Skutskär utanför Gävle. Några årtionden senare fanns det runt 30 etanolfabriker. Storskalig etanolproduktion i USA och Brasilien kom igång under åren beroende på det enorma bränslebehovet under de två världskrigen. Oljekriserna tvingade fram projekt för etanolproduktion i flera länder runt om i världen. Det var dock endast i Brasilien som det ledde till en nationell satsning på etanolproduktion, enligt Vi Bilägare (2005). I Sverige började SEKAB år 1986 att producera och leverera etanoldrivmedel till bussar i Örnsköldsvik. Det var de första etanoldrivna bussarna i Europa fick SEKAB leverera etanoldrivmedel till 30 bussar i Stockholm för att förbättra den lokala miljön. Några år senare byggde SEKAB upp E85 marknaden i Sverige och antalet tankställen ökade snabbt och idag finns fler än tankställen för E 85 i Sverige enligt SEKAB, 2014, Vår historia. Kyotoprotokollet 1997, en internationell överenskommelse om att sänka koldioxidutsläppen, undertecknas av många länder. Som följd av detta satte EU som mål att 5,75 % av fordonsbränslet ska vara förnybart senast år 2010 vilket skapade en stor efterfrågan på bland annat etanol. Oljepriserna steg kraftigt under åren till följd av den stigande efterfrågan i Asien. Oroligheter i Mellanöstern skapade en oro för produktionsavbrott. På grund av etanolens lägre skattebelastning, steg efterfrågan i många länder däribland Sverige. I USA har intresset för etanol ökat av två skäl, dels då oljeproduktionen nått sin topp och dels nödvändigheten att sänka koldioxidutsläppen från fossila bränslen för att avvärja negativa globala klimatförändringar (Vi Bilägare, 2005). 3

9 5.2 Etanolproduktion idag Den senaste tekniken för framställning av etanol som finns kallas för andra generationen där man använder cellulosabaserad råvara. SEKAB Örnsköldsvik tillverkar detta av viskos. Viskos är en restprodukt från Sveriges enda sulfitfabrik, Domsjö Örnsköldsvik. Etanol från lignocellulosaråvaror såsom halm, ved, energiskog (snabbväxande träd såsom poppel) används som råvaror i andra generationens etanolframställning. Det finns en demonstrationsanläggning för detta på SEKAB, Örnsköldsvik Hur framställs andra generationens etanol Andra generationens etanol, innebär ingen risk för att konkurrera med matproduktion, har även stora klimatfördelar (SEKAB, 2014, SEKAB den nya generationen). För att framställa andra generationens etanol byggs processen upp i fyra steg: förbehandling hydrolys jäsning destillation Förbehandling: När råvaran har kommit in i anläggningen förs den till ett kärl där den förbehandlas med syra och ånga. Det frigör socker ur hemicellulosan och omvandlar materialet till en grötliknande slurry. Hydrolys: Syran i slurryn neutraliseras för att miljön ska bli den rätta för senare reaktioner Jäsning: Blandningen förs över till ett annat kärl av enzymer där jäst och vatten tillsäts. Enzymerna bryter ner cellulosan till socker. Jästsvamparna jäser sockret från både hemicellulosan och cellulosan till etanol. Destillation: För att komma åt etanolen destilleras hela slurryn och etanolen tas till vara, renas och avvattnas. Det som återstår i slurryn utgör till största delen av lignin som filtreras bort och torkas. Ligninet kan användas som biobränsle eller förädlas till andra produkter. I vattnet som finns kvar finns rester i form av lösta ämnen. Dessa rötas med hjälp av bakterier till biogas. Den kan användas för att förse anläggningen med energi eller förädlas och säljas vidare. 4

10 6 Metodik En litteraturstudie har gjorts framför allt med hjälp av internet för att få fram rapporter, artiklar ur tidskrifter och faktauppgifter ur Skogsstyrelsens årsstatistik. Den metod som använts i studien är den textanalytiska metod, där en noggrann och betänksam genomförd läsning av texter som uppsatsen granskar i resultatdelen enligt Esaiassson,Gilljam, Oscarsson, Wägnerud.( 2012, sid samt sid ). Det som undersöks är hur framställning av etanol med cellulosabaserad råvara kan utformas samt hur miljön påverkas vid en sådan storskaligt produktion. Det som därmed framkommer kan sedan utgöra grunden för frågor som studien ska utforska. Källkritik är den metodregel som bedömer sanningshalten och dess pålitlighet vid en studie. Detta innebär att de framkomna uppgifterna går att tolka och utvärderas. Trovärdigheten av de insamlade uppgifterna kan därefter bedömas med källkritiska regler (Esaiassson et al. 2012, sid.279). Allt material har inhämtats genom internetbaserad datasökning där sökord såsom: GROT, etanol, bioetanol, lignocellulosa och askåterföring har använts. Detta har medfört att tillräckligt underlag gått att erhålla. Det mesta materialet har tagits fram genom Göteborgs universitets sökmotor, där vetenskapliga artiklar, rapporter och tidningsartiklar inhämtats. Sveriges förutsättningar att producera andra generationens etanol studerades ur miljöhänseende i ett hållbart perspektiv. Målsättningen var att undersöka om ett kretslopp går att uppnå vid storskalig produktion. Huvudsyftet har inte varit politiska och ekonomiska aspekter i någon större omfattning. 6.1 Litteratursökning Litteraturstudier Litteratursökning genomfördes via internetbaserad datasökning samt genom databasen Gunda där följande sökord använts: Sökord såsom; GROT,etanol, bioetanol, lignocellulosa, askåterföring 7 Resultat 7.1 Modellerad anläggning En livscykelanalys utfördes av Gonzáles, Moreira och Feijoo (2010) med en modellerad etanolfabrik som var planerad att byggas i Spanien. Dess produktionskapacitet antogs bli kg torr cellulosaråvara per timme samt timmar per år. Processen delades upp i nio steg (bilaga E). Dessa delsystem delas upp i nio processer: Råmaterial, hantering och lagring Förbehandling och konditionering, biomassan behandlas med utspädd syra och ånga för att frigöra etanol, oligomera kolhydrater, socker och andra kemiska föreningar. Saccharification (eller enzymatisk hydrolys) och jäsning 5

11 Destillering och dehydrering (avdunstning och fast flytande separation för att rena och koncentrera etanol upp till 99,5%) Lagring av etanol Avloppsreningsverk (ARV), där bottnarna av destillation och förångat kondensat behandlas. Det behandlade recirkuleras till raffinaderat vatten. Energiproduktion av (el och processvärme) fasta ämnen från destillation, sirap och biogas. Enzymproduktion, där alla enzym som krävs i processen produceras. Deponi av aska från energiproduktion samt av gips från flytande separation. Målsättningen med livscykelanalysen av den modellerade anläggningen var att jämföra miljöresultat. Resultaten från produktion och användning av etanol härrörde från fem potentiella cellulosabiomassor, vilka alla producerats i Spanien. I studien gjordes jämförelser mellan fossila bränslen och etanolinblandningar producerade av cellulosaråvaror. Det finns riklig tillgång på lignocellulosa. Däremot används inte all cellulosamassa som råmaterial på grund av begränsningar i den nuvarande etanolproduktionen. Detta beror på de typer av processer vilka kan hydrolysera biomassan olika effektivt i fråga om energiförbrukning. Ett av målen med studien var att jämföra miljöprestanda hos förbränningsmotorer i bilar som drivs med bensin och lignocellulosaetanol. Råvarorna som användes var från olika cellulosabiomassor, för att identifiera de mer miljövänliga alternativen. Den spanska studien kom fram till att produktion och användning av cellulosaetanol har en potentiell betydelse för att minska växthusgaser. Detta beror på att kol frigörs som koldioxid vid förbränning och produktion av bränslet. Denna koldioxid som frigörs vid förbränning upptas av växterna vid återväxt av biomassan. Dessutom kan en minskning av växthusgaser med 50 % uppnås i jämförelse med ren bensin (Gonzáles et al., 2010). 7.2 Hydrolysmetoder Starksyrametoden Med koncentrerad svavelsyra eller saltsyra som tillsätts vid låg temperatur sönderdelas cellulosan. Med låg temperatur menar man under 100 grader Celsius. Detta ger ett högt utbyte av etanol samt att få biprodukter erhålls. Det kan uppstå problem med korrosion samt svårigheter att återvinna syran enligt Ingvarsson, Jaeger, Nilsson, Swensson och Wendt (2007) Svagsyrametoden Med utspädd saltsyra (1 2 viktsprocent) sönderdelas cellulosan och hemicellulosan till fermenterbara sockerarter, vilket ger ett lågt etanolutbyte men genererar fler biprodukter (Ingvarsson et al., 2007). 7.3 Enzymatiska metoder Enzymatisk hydrolys och fermentering samtidigt Denna metod sönderdelar cellulosan med hjälp av enzymer som ger högt utbyte av etanol men utan några biprodukter. 6

12 Metoden kräver mer tid innebär att sockret omvandlas till etanol så fort det bildats. Nackdelen var att jästen inte kunde återanvändas. Det var också svårt att optimera processbetingelserna lika effektivt för att samtidigt anpassas till enzymerna och jästen (Ingvarsson et al., 2007). Det pågår forskning inom detta område där man studerar hur höga temperaturer och temperaturförändringar som jästen tål utan att den påverkas negativt. Genom odlingstester av jäst tror sig forskare vid Chalmers Tekniska Högskola att förbättringar enkelt går att åstadkomma. Det visade sig att jästens värmetålighet går att höja mot värme utan att använda nedkylning som tidigare. Detta skapades genom en enkel mutation i jästens cellmembran enligt Västnytt (2014, 2 oktober) Enzymatisk hydrolys Enzymatisk hydrolys, en process i etanolproduktionen som snart kan börja tillämpas i stor skala. En mindre demonstrationsanläggning finns hos SEKAB i Örnsköldsvik. Metoden skiljer sig från svagsyrahydrolysmetoden genom att den saknar det andra steget i hydrolysen. Detta ersätts med enzymer som hjälper till med nedbrytningsprocessen till lättillgängligt socker enligt Ahlgren et al. (2010). Angående de biprodukter(se bilaga E) som uppstår så återfinns drygt 30 procent av lignocellulosans ursprungliga energiinnehåll i ligninresten. Detta medför att denna biprodukt har stor betydelse för anläggningens energieffektivitet. Biprodukten kan användas i kraftvärmeproduktion eller att den används till pellets för bränsle. Då sockret separerats ut efter jäsning erhålls en icke fermenterad sockerlösning. Denna kan antingen torkas till fast bränsle, rötas för biogasproduktion eller recirkuleras i anläggningen. Etanolanläggningens avloppsvatten innehåller en del organiskt material vilket lämpas för rötning. Den biogas som därmed produceras kan antigen användas för kraftvärmeproduktion i anläggningen eller alternativt förädlas till biodrivmedel. Detta biogasutbyte kan uppgå till procent vilket motsvarar en tredjedel av etanolproduktionen. En anläggning på 100 MW kapacitet som producerar cellulosabaserat biodrivmedel ger enligt beräkningar som gjorts % nettoutbyte av värme. Detta kräver ett minsta fjärrvärmeunderlag på 0,2 0,5 TWh då värmeexporten utgör 0,12 0,5 TWh. Råvarutillgången för en anläggning på 100 MW utgör 0,7 TWh biomassa per år. En jämförelse med motsvarande intag i de stora svenska massabruken utgör 4 9 TWh/år enligt Börjesson och Ericsson (2008). 7.4 Cellulosanedbrytning Trots flera framsteg för etanolproduktion från lignocellulosaråvaror måste en del hinder övervinnas innan den andra generationens etanol skall kunna betraktas som hållbar energikälla. Även om lignocellulosa finns i riklig mängd, kan inte all cellulosabiomassa anses vara lämplig att användas som råmaterial. Detta beror på att de begränsningar som den nuvarande processen har för att hydrolysera biomassan effektivt angående energiförbrukningen. 7.5 Mikrobiologiska processer Lignocellulosa innehåller en mängd kolhydrater. För deras omvandling till etanol genom jäsning krävs en effektiv mikrobiell grund för att uppnå hög avkastning, produktivitet och slutkoncentration av etanol. Under senare år har allt större uppmärksamhet ägnats åt att utveckla cellulolytiska och sackarolytiska termofila bakterier för lignocellulosa, på grund av deras unika egenskaper enligt Shou (2011). 7

13 Termofila bakterier har förmågan att överleva vid höga temperaturer. Dessa uppvisar en låg tolerans mot etanol och hämmare i förbehandlad biomassa. Detta visar sig för närvarande vara det största hindret för industriell tillämpning. Ytterligare förbättring av egenskaperna hos termofila bakterier tillsammans med optimering av produktionsprocesserna, anses lika viktigt för att uppnå en realistisk industriell etanolproduktion enligt Rudolf (2007). 7.6 Enzymernas betydelse Processen att bryta ner växtdelar som innehåller kolhydrater, cellulosa och xylan (vanlig grupp hemicellulosa), har varit ett svårt problem att lösa. Det har även varit svårigheter med att räkna ut hur enzymerna beter sig. Biologiska ämnen som enzymer och proteiner sätter komplexa reaktioner i rörelse i levande organismer. Enzymer har mycket specifika uppgifter. Detta innebär att det inte räcker för forskningen att hitta de rätta enzymerna. Dessa enzymer måste också utlösas i rätt ordning så att var och en gör sin del i rätt tid, enligt Clemson University ( 2013, september 9). Ett forskarteam i USA har undersökt olika sätt att frigöra socker från lignin för produktion av flytande biobränsle. Socker kan jäsas till ett bränsle när råmaterial av trä som består av cellulosa, hemicellulosa och lignin nedbryts. Lignocellulosa som naturligt står emot nedbrytning. Lignin i synnerhet fungerar som ett molekylärt lim för att hålla ihop cellulosa. Följaktingen måste lignocellulosa genomgå antingen kemiskt eller enzymatisk nedbrytning för att frigöra det socker som kan fermenteras till biobränslen. Bioraffinaderier gynnas om produktionen av biobränslen kan ske vid temperaturer mellan 65 och 70 grader Celsius. En upptäckt har gjorts i Gerlach, Nevada där vattentemperaturen kan vara nära kokning, i närheten av varma källor. Där växer arkéerna på kristallin cellulosa vilka kan bryta ner lignocellulosa optimalt över 90 grader Celsius, enligt Berkeley National Laboratory (2014, september 5). 7.7 Etanolens växthuspåverkan En studie och livscykelanalys utfördes (Gonzáles et al., 2010) för att bestämma den bästa lignocellulosakällan. Jämförelser visar att med de krav som ställs på de fossila bränslena, minskade utsläppen med 10 procent för E10 och 63 procent för E85. Miljöpåverkan som global uppvärmning, fotooxidantbildning, försurning och övergödning var frågor som studien försökte ge svar på. 8

14 Figur 1 visar resultatet vid användning av poppel som råmaterial för etanolframställning. Utsläppsmängderna mäts i gram CO₂ eq/km. Modifierad efter: (Gonzáles et al., 2010) Figur 2 visar en jämförelse av försurningspotentialen beroende på etanolinblandning. Dessa utsläppsmängder mäts i kg SO₂ eq/km. Modifierad efter: (Gonzáles et al., 2010) 9

15 Figur 3 visar en jämförelse av sammanlagda kg kol eq/km då inblandningen innehåller 85 procent etanol och 15 procent bensin. Modifierad efter: (Gonzáles et al., 2010) 7.8 Restprodukter Vid en storskalig produktion av andra generationens etanol erhålls restprodukter(se bilaga E) från processen som kan användas till andra ändamål: Ligninrester kan förädlas till pellets för kraftvärmeproduktion Rester av lösta ämnen kan rötas till biogas Rester av sirap Aska som går att återföra till skogen 7.9 Kraftvärmeproduktion Drygt 30 procent av skogsråvarans (lignocellulosans) ursprungliga energiinnehåll återfinns i ligninresten. Det innebär att denna restprodukt effektivt kan användas i kraftproduktion. Antingen kan ligninet upparbetas och säljas som bränslepellets eller som energikälla till etanolproduktionen (Börjesson och Ericsson 2008). Den aska som därmed uppkommer kan återföras skogsmarken för att bidra till kretsloppet i näringskedjan Biogas I princip kan allt organiskt material rötas, men tekniken lämpar sig bäst för material som bryts ner lätt. Mängden biogas som kan utvinnas beror på vilken råvara som används, ett substrat med lågt vatteninnehåll och mycket lättnedbrytbart organiskt material ger ett högt utbyte av biogas. All näring i det material som läggs i rötkammare finns kvar efter biogasprocessen och återfinns i restprodukten, rötresten. Detta värdefulla gödselmedel kan recirkuleras tillbaka i näringskedjan. Beroende på vilket material som rötas ligger torrsubstanshalten på mellan 2 och 7 procent. Biogasens användningsområden kan vara många. Den kan brännas i brännare eller i motorer och även användas för produktion av värme och elektricitet. Uppgraderad biogas används som fordonsbränsle, enligt Bioenergiportalen (2014). 10

16 7.11 Rester av sirap Den erhållna dranken (biprodukt från framställning av teknisk sprit) från destillationen går genom en filterpress där vätskan separeras från de fasta partiklarna och sirap. En torrsubstanshalt av 50 procent erhålls då vatten drivs av i en indunstningsprocess. De fasta partiklarna innehåller icke fermenterbara ämnen. Dessa har ett högt värmevärde och kan användas som bränsle. Sirap och de fasta partiklarna blandas därefter och torkas för att bli pellets som kan användas i processen för att producera ånga (Ingvarsson et al., 2007) Anläggning på 100 MW för andra generationens etanol En anläggning på 100 MW (bilaga E) har ett ungefärligt behov av GROT på 0,7 TWh, enligt egna beräkningar (bilaga A och B). Detta innebär att om genomsnittliga mängder uttag av GROT på 107 m³s per hektar används så krävs en yta på 9537 hektar. Detta motsvarar ett energiinnehåll i GROT på 73,34 MWh per hektar (biomassans fukthalt 50 procent). Beräkningen av producerad mängd etanol grundar sig på uppgifter att etanolutbytet antas vara 31,74 procent av energiinnehållet i GROT (figur 4). Detta medför energimängden i uttag av GROT blir KWh per hektar (torr biomassa). Det medför en total årsproduktion (omräknat till diesel) i en anläggning på 100 MW på motsvarande 28,04 miljoner liter diesel. Biogasutbytet utgör procent vilket motsvarar ett totalt energiinnehåll på 90,89 GWh. Ligninresterna går till kraftvärmeproduktion med ett totalt energiinnehåll på GWh (Börjesson och Ericsson 2008). Figur 4, modifierad efter: (Gonzáles et al., 2010) Antal anläggningar för att ersätta fossila bränslen för personbilar Antal personbilar i Sverige i juni 2014 var (Transportstyrelsen 2014). Enligt Energimyndigheten (2014) kör varje personbil genomsnittligt mil per år och har en genomsnittlig förbrukning på motsvarande 0,68 liter diesel per mil. Detta innebär att en personbil förbrukar KWh per år. Energiinnehållet beräknat på ett genomsnittligt uttag av GROT utgör 92,64 MWh per hektar (torr biomassa). Detta medför att en anläggning på 100 MW kan producera etanol motsvarande ett energiinnehåll på KWh per hektar. Detta kan ersätta bilars fossila bränslebehov per år (bilaga A och B). Antal anläggningar på 100 MW som behövs för att helt ersätta fossila bränslen för samtliga personbilar i Sverige blir då

17 Om man däremot skulle bygga 14 anläggningar på MW så räcker det till Sveriges totala energibehov för samtliga personbilar och år. Dessa anläggningar kräver ett årsbehov av genomsnittligt uttag av GROT från Sveriges skogar på 1,06 miljoner hektar. Detta motsvarande ett energiinnehåll på 98 TWh. Det årliga uttaget av GROT blir 40,92 miljoner m³f (kubikmeter fast mått). Detta att jämföra med årlig tillväxt på 114 miljoner m³sk (skogskubikmeter, stamvolym ovan stubbskäret inklusive topp och bark) i Sveriges skogar (Skogsstyrelsen 2013). Tabell 1 nedan anger ett utsläpp av koldioxid för etanoldrift på 234,7 gram per kilometer. Ingen hänsyn har tagits till växtlighetens upptag av koldioxid. Detta upptag av koldioxid på lång sikt beräknas leda till 60 procent av vad ett utsläpp från fossila bränslen innebär, enligt Wibe,(2012). Detta innebär att en mer korrekt siffra borde vara 140,82 gram koldioxid per kilometer. Ett rimligare värde (Gonzáles et al., 2010) för E85,vilket ger ett utsläpp på 125 gram koldioxid per kilometer. Motsvarande värde för E10 var 245 gram koldioxid per kilometer. Tabell 1 Tabell gällande Anläggning på 100 MW Modifierad efter: (Skogsstyrelsen, 2013), (Börjesson & Ericsson, 2008), (Westling & Kronnäs, 2006), (Egna beräkningar, bilaga A och B). Energiinnehåll Kvantitet, totalt Kvantitet/hektar Total mängd Mängd per hektar Energiåtgång, total Energiåtgång/hektar Hektarbehov, totalt Årligt GROT behov 700 GWh m³f 38,6m³f/hektar hektar Årlig återföring av aska 446 ton/år 46,8 kg/ha Årlig GROT transport 2,03 GWh/år 213 KWh/hektar Etanolproduktion/år 28,04 miljoner liter diesel * Utsläpp CO₂/år Antal personbilar Energiförbrukning per km ton CO₂ KWh Utsläpp per km, etanol 234,7 gram CO₂ Utsläpp per km, dieseldrift 172,7 gram CO₂ *=beräknat på E01 med effektivt värmevärde 10,0 MWh/ton 12

18 7.13 Växthuseffekt av ökat uttag av GROT När ett träd avverkas, växer ett nytt träd upp, vilket medför att användningen av trädbränslen påverkar koldioxidbalansen i atmosfären. Trädbränsle som används för energiproduktion påverkar den totala kolbalansen. Detta beroende på de effekter som uppstår av minskningen av koldioxidlagringen i GROT och av den eventuella minskning som kan uppstå i tillväxten av skog. Tillväxten påverkas av att trädavfallet i skogen vid en avverkning innehåller kväve samt viktiga mineraler. Detta utgör naturligt gödsel för återväxten. Beräkningar visar att det finns ungefär 170 miljoner ton kol lagrad i avverkningsrester i Sverige. Om allt detta skulle användas som trädbränsle, flyttas detta lager av kol till atmosfären. När vedrester används för att utvinna energi innebär det inte att det sker någon överföring av kol till marken. Dessutom sker överföringen av koldioxid till atmosfären i snabbare takt jämfört om kolet finns kvar i GROT, enligt Wibe (2012). Figur 5 visar ökade utsläpp av koldioxid i atmosfären på grund av avlägsnande av GROT. Uttaget av GROT antogs öka med hektar per år fram till år 2000 och därefter öka med hektar per år fram till år Då 75 procent av allt GROT från hektar slutavverkad skog insamlats, för att därefter vara konstant. Modifierad efter: (Wibe, 2012) 13

19 Figur 6 visar totalt minskade upptag av koldioxid i den kvarvarande skogen på grund av tillväxtens eftersläpning. Antagandet att 5 procent av GROT alltid kvarlämnas och utan tillförsel av näringsämnen. Detta leder till 3 års fördröjning av tillväxten. Kurvan dyker ned efter år 2090 vilket beror på att återväxten ökar i snabbare takt. Data från genomsnittlig tillväxt i Sverige har använts. Modifierad efter: (Wibe, 2012) Figur 7 visar nettoökningen av koldioxid i atmosfären till följd av användning av GROT som energiproduktion i Sverige. Det anger procent utsläppta gaser som förbränning av olja leder till om samma mängd energi produceras. Det påvisar 40 procent genomsnittlig minskning på lång sikt (år 2000 till år 2100) men från år 1980 till år 2000 visar en variationen mellan 135 procent ned till 85 procent av motsvarande fossila utsläpp. Modifierad efter: (Wibe, 2012) 7.14 Sveriges råvarutillgångar I Sverige har det totala virkesförrådet ökat med 80 procent sedan 1920 talet. Medelboniteten 5,3 m³ sk per hektar och år och tillväxten utgör cirka 114 miljoner m³ sk (skogskubikmeter, stamvolym ovan stubbskäret inklusive topp och bark). Fördelningen inom produktiv skogsmark utgörs av 39 procent tall, 42 procent gran och 12 procent björk (Skogsstyrelsen 2013). 14

20 Figur 8 nedan visar fördelningen av skogsareal på beståndsålder. Cirka 20 % av Sveriges skogsareal utgörs av 3 20 år gamla ungskogar enligt Caruso (2008). Procentuellt har tillväxten ökat mest i Svealand och minst i Götaland. Även om viss produktiv skogsmark används till annat som t ex skydd, skogsbete friluftsliv, militärt arbete, reservat eller utgörs av impediment (svårt att bedriva skogsbruk med dagens teknik) finns stora möjligheter att öka uttaget av GROT samt bark och stubbar i samband med gallring och slutavverkning. I Sverige var medeluttaget av GROT under åren m³s/ha. Det totala uttaget av GROT var under år m³s i Sverige. Det motsvarar ett totalt energiinnehåll på 8,7 TWh vid en fukthalt på 50 procent. När det gäller spån, bark och biobränsle var uttaget m³ f (fast mått) vilket motsvarar 14,6 TWh vid en fukthalt på 50 procent (Skogsstyrelsen 2013). Figur 8 visar fördelning av skogsareal på beståndsålder. Cirka 20 procent av Sveriges skogsareal utgörs av 3 20 år gamla ungskogar. Modifierad efter: (Caruso, 2008) 7.15 Sveriges uttag av GROT Fördelningen av uttaget av GROT i Sverige under åren var i genomsnitt 107 m³s/hektar. Det län som hade högst var Hallands län med ett uttag på 194 m³s/ha medan Gotlands län enbart tog ut 58 m³s/hektar (Skogsstyrelsen 2013) Hanteringen av GROT Vid avverkningar av skogsråvara sorteras först stockar för massaved och timmer i högar. Grenar och toppar samt mindre delar av trädet eller bitar av trädet som inte tillvaratagits som timmer eller massaved samlas upp och läggs i en lång hög sträng. Högen täcks därefter med papp om lagring ska ske under höst och vinter. Sönderdelning av GROT kan ske direkt på hygget eller där upplaget finns med en flishuggutrustad lastbil. Därefter transporteras sönderdelad GROT till lagring vid terminal eller direkt till fabrik för exempelvis etanolproduktion. Lagringstiden för GROT som läggs i höga strängar är ett till tre år för att uppnå en torrhalt på procent enligt Hedlund, Andersson, Rosén och Rydell (2010). 15

21 Ett annat alternativ att transportera GROT direkt vid uttaget med lastbil till terminal för att där sönderdelas. Långvarig och felaktig hantering av GROT i samband med skogsavverkningar kan innebära problem med kraftig påväxt av mögel. För att minska risken med mögeldamm vid hantering av GROT anses det viktigt att ha bra lagringsrutiner och hanteringsrutiner. En ytterligare biomassa som går att skörda efter slutavverkning av skog är stubbar. Stubbaggregat som skördar stubbarna ur marken lägger dem i högar för vidare transport. Ett problem kan vara att avlägsna rester från jord och sten vilket innebär att metoderna kan variera beroende på markförhållande. Figur 9. Vid slutavverkning delas ett träd upp i stubbe, stam och GROT. Gränsen mellan stam och topp sätts vanligtvis vid en diameter på 10 centimeter. Modifierad efter: (Jonsell & Hedin, 2009) Förbättrad hantering av GROT med avseende på biologisk mångfald Genom att välja vilka trädslag och i vilka skogsmarker som GROT tas ut samt hur lagring och transporter sker så minskar de negativa effekterna. Uttaget av GROT från gran kan vara stort utan att några negativa konsekvenser uppstår för de vedlevande arterna. Det finns ett fåtal antal rödlistade arter som är beroende av gran (se figur 10 nedan) och dessutom har utbredningen av gran ökat det senaste seklet. En fördelaktig metod kan vara att avverka och transportera bort GROT från skogen under vintern innan insekterna svärmar. Om högar av GROT ligger ute då insekterna svärmar, samlas de flesta i det översta lagret. Genom att lämna kvar en liten del av det översta lagret så räddas en stor del av insektspopulationen. Ett alternativ vid naturvårdshuggningar kan vara att skapa två högar med GROT. Den ena för naturvård där högen består av asp och ek, medan produktionshögen främst får innehålla barrved och eventuellt björk enligt Jonsell och Hedin (2009). *) Den art som kläcktes här lever främst på lövträd. Figur 10 antalet rödlistade arter av vedskalbaggar i hyggesavfall av olika trädslag. Gran innehåller färre arter än lövträden. Modifierad efter: (Jonsell & Hedin, 2009). 16

22 Beräknad energiåtgång för transport av GROT Totalt i Sverige transporterades med lastbil t on km på land och av detta utgjorde 21 procent skogs och skogsindustriprodukter av rundvirke år 2011 (Skogsstyrelsen 2013) var miljoner ton km. En jämförelse, enligt egna beräkningar, innebär att den energiförbrukning som transporten antas kräva för att tillgodose råvarutillgången för en etanolanläggning på 100 MW blir totalt cirka 2,03 GWh (bilaga A och B) Sågverksindustrins energibidrag med GROT År 2011 bidrog Sveriges sågverksindustri med 3,9 TWh till det svenska energisystemet. Under åren har stadig minskning ägt rum av detta bidrag. En anledning till minskningen av detta energibidrag har möjligen ett samband med trävaruindustrins nedläggningar under senare år. Användningen av trädbränsle i fjärrvärme har minskat år 2011 från en tidigare ständig ökning (Skogsstyrelsen 2013) där det framgår att det samlade energibidraget till Sveriges energisystem var 21 TWh. Enligt samma källa framgår det att bidraget varit på ungefär samma nivå från år 1995 till år Energibidraget från pellets och ved var 12 TWh år Sammanfattningsvis var det totala energibidraget från dessa tre olika områden år 2011, 36,9 TWh. En jämförelse med det totala svenska uttaget av GROT under år 2011 som var 10,3 TWh (Skogsstyrelsen, 2013) Askåterföring betydelse för skogens näringsbalans Om uttaget av stora mängder GROT kombineras med uttag av stammar ökar risken för långsiktiga försurningseffekter. Detta gäller framförallt i bördiga granskogar på mineraliskt svaga marker. Kompensation med stabiliserande trädaskor eller kalk bör utföras i bördiga skogar med stora uttag av biomassa, särskilt i skogar som försurats tidigare av luftföroreningar enligt Westling och Kronnäs (2006). Studier av askåterföring med granulerad aska tyder på att den långsiktiga näringskompensationen blir tillfredställande utan oönskade kortsiktiga biverkningar. En växande efterfrågan på bioenergi från storskaligt skogsbruk kommer att öka behovet av näringskompensation relativt kort efter skogsavverkningar enligt, Skogsforsk (2014). Den rekommenderade maximala dosen aska (3 ton per hektar) överkompenserar i regel för alkalinitet men underkompenserar för kalium och fosfor. Schablonvärdena på askåterföring kan ge ett oönskat resultat i synnerhet om motivet att kompensera för specifika näringsämnen. En förbättrad nationell statistikproduktion över uttag av GROT och askproduktion blir viktigt för att fortlöpande uppskatta näringsämnena i skogsbränslecykeln. Fosforkompensationen genom askåterföring har dålig effekt på grund av fosforns bindning i svårlösta material och låga fosforhalter i askor. På kort sikt kan därför askor vara ett dåligt medel att höja fosfortillgängligheten. Dock har fosfor i askor långsiktiga positiva fördelar enligt Olsson och Westling (2006). Den totala skogsgödslade arealen i Sverige var hektar år 2012, varav hektar gödslades i Norra Norrland, hektar i Södra Norrland, hektar i Svealand och endast 100 hektar i Götaland. 17

23 Figur 11 visar areal askåterföring med fördelning på landsdel. Anmärkning: det sker ingen askåterföring i Norra Norrland vilket möjligen beror på att där används enbart gödsel (Skogsstyrelsen 2013) Modifierad efter: (Skogsstyrelsen 2013) Spridning av askan Askgödsling kan utföras antigen som markspridning eller flygspridning. Flygspridningen kan vara ett bra alternativ i stenig terräng eller på områden med många kärr eller vattendrag. Markspridningen utförs vanligen med skogstraktorer. I marker som inte har tillräcklig bärighet utförs askgödslingen vintertid när marken blir frusen. Fördelen med att granulerad aska som används vid gödslingen av skogsmarker anses vara att det går att tillföra de extra näringsämnen som behövs för att stabilisera askan enligt Noora (2012) Askans kvalitet Resultat från mätningar av kvaliteten på aska från kraftvärmeverk visar att ett betydande underskott på näringsämnen om enbart GROT har används som bränsle. Mängden näringsämnen i askan ökar dock om även bark och stammar ingått i bränslet vid förbränning i kraftvärmeverk. Detta innebär att inte alla askor kan anses lämpliga att spridas i skogen på grund av dålig kvalitet. Den aska som produceras har ett bra innehåll på baskatjoner (positivt laddad metall jon vars oxid i vattenlösning ger basisk reaktion), med undantag för kalium samt ett lågt fosforinnehåll. Detta medför uppenbara svårigheter att uppfylla målet med askåterföringen generellt, som skall kompensera för skogsbränsleuttaget. Om aska används från 50 procent GROT och 50 procent stam (25 procent ved och 25 procent bark) tillförs dubbelt så mycket näring som i fallet då bara aska från enbart GROT (Olsson och Westling, 2006) Miljömål Målkonflikter inom politikens områden som kan leda till ökade utsläpp av miljöfarliga ämnen eller miljöfarlig markanvändning, hänger i flesta fall ihop med effektivare resursanvändning. Målsättningen kan vara att erhålla minskade utsläpp. De investeringar och expansioner samt produktionsökningar inom såväl energipolitik, näringspolitik som transportpolitik kan innebära svårigheter att nå uppsatta miljömål. 18

24 Skogen erbjuder många livsmiljöer för växter och djur samt är en förnybar källa till skogsråvaror och en värdefull miljö för friluvsliv och rekreation. Tillståndet i Sveriges skogar påverkas av skogsbrukets metoder men även av skogsbete, skogsbränder och andra naturliga störningar. Utvecklingen har inneburit att antalet unika livsmiljöer minskar i vissa skogstyper och dessutom finns negativa effekter av nedfall från luftföroreningar. En viktig utmaning kan vara de metoder som skogsbruket använder för att bevara och utveckla skogens natur och kulturvärden. Ett miljömål att leva upp till kan vara bara naturlig försurning vilket innebär att skogsbruket anpassas till växtplatsens försurningskänslighet. Dagens skogsbruk förstärker försurningen genom att de basiska ämnena tas upp av växande träd och ett ökat uttag av GROT innebär att det blir mindre basiska ämnen kvar i skogen som kan motverka skogsmarkernas försurning. Det kan vara viktigt att få skogsnäringen att återföra aska från biobränslen till avverkad skogsmark vilket bidrar till att motverka försurningen. Ökad försurning medför även en påverkan på växter och djur framförallt i sjöar och vattendrag samt att dricksvatten i brunnar kan bli försurade enligt Naturvårdsverket, 2014, precisering av bara naturlig försurning. Miljömålet ett rikt växt och djurliv påverkas av att skogsbruket blir allt mer intensivt och att endast en mindre del brukas på ett sätt som liknar äldre metoder vilket vissa arter anses beroende av. Antalet främmande arter blir allt fler och i stort antal påverkar det dessutom den biologiska mångfalden negativt enligt Naturvårdsverket, 2014, precisering av ett rikt djur och växtliv. Nationalparker, naturreservat och biotopsskyddsområde bidrar till att den biologiska mångfalden skyddas och bevaras. Naturreservat innehåller föreskrifter om skydd och skötselplan där länsstyrelsen eller kommunen fattar beslut. När det gäller biotopsskyddsområde, beslutar Skogsstyrelsen i frågor gällande skogsmarkens skötsel. Det finns även frivilligt civilrättsligt avtal där markägaren avstår från skogsbruk. Det finns i Sverige närmare 6 7 procent skyddad skogsmark, där den största delen finns i eller nära fjällen. Nedanför fjällen har knappt 2 procent av skogsmarken skyddats. Prioriteringar av Naturvårdsverket och Skogsstyrelsen fastställdes 2005 och en nationell strategi för formellt skydd av skog nedan fjällen antogs. Skogsområden med höga befintliga naturvärden ska prioriteras för formellt skydd. De har avgörande betydelse för om det finns höga naturvärden på beståndsnivå. Det anses även viktigt att se på förutsättningarna för att behålla naturvärden genom geografiskt läge eller stor areal. Förekomst av skogstyper, som Sverige har internationellt ansvar att bevara som exempelvis ädellövskogar eller skärgårdsnaturskogar har också stor betydelse enligt Naturvårdsverket, 2014, skydd av skog Biologisk mångfald Skogslevande arters påverkan viduttag av GROT Det finns ungefär skogslevande arter i Sveriges skogar, varav svamparter och insektsarter vilka anses beroende av död ved. Det kan varar stor skillnad på vilken betydelse död ved har för dessa olika arter. Drygt 500 skogslevande insektsarter som finns rödlistade, lever av död ved och de flesta av dessa kan vara skalbaggar, enligt Jonsell, Weslien och Ehnström (1997). 19

25 De flesta av de rödlistade insekterna utnyttjar ved i stammen och många av dessa finns enbart i stammar. Det finns ungefär 200 insektsarter som kan knytas till grenar och kvistar. Att lämna nedfallna grenar och kvistar kan därför vara av stor nytta för naturvården, framförallt de grova grenarna. Det behövs en rad olika kvalitéer av död ved för att bevara våra rödlistade arter. Det kan vara nödvändigt att planera avverkningar, röjningar, gallringar och föryngringar så att dessa vedkvalitéer kan finnas kvar i moderna skogsbruk. Dagens skogar har en brist på grov död ved (grövre än 10 centimeter). Modernt brukade skogar innehåller endast 2 10 procent död grov ved jämfört med den volym som finns i naturskogar. Dagens moderna skogsbruk avverkar i stort sett alla träd för att bli massa och timmer. Det innebär att det mesta av grov död ved försvinner ur skogen. I skogar med lövträd bör framförallt GROT av ek och asp lämnas kvar eftersom det kan vara värdefullt för många insekter. När det gäller storskaligt uttag av GROT i barrskogar, innebär detta inte några uppenbara naturvårdsproblem. När det gäller klen död ved (mindre än 10 centimeter) så har volymen ökat i Sverige med 75 procent sedan 1920 talet i Sveriges produktiva skogar. Av arter som har beroende av klen död ved så kan ett fåtal rödlistade arter eller signalarter anses vara av naturvårdsintresse. Detta beror på att klen död ved aldrig varit någon bristvara i Sveriges skogar enligt Dahlberg (2008). På senare år har de istället dessa arter gynnats av den ökande mängden klenved. Ett större skogsbränsleuttag kommer utan åtgärder innebära att dessa arter minskar något. Stubbar utgör mer än 70 procent av all grov död ved i modernt brukad skog. Av de rödlistade arterna så kan i princip alla vedlevande arter vara beroende av grov död ved. Stubbar som skapas av dagens moderna skogsbruk har en speciell vedkvalité. I naturskogarna blev den grova veden i stubbdelen gradvis tillgänglig för vedlevande arter allteftersom trädet åldrades, blev rötangripet och dog. Dessa olika skeenden påverkar svampar och insekter olika. Inga vedlevande arter anses helt knutna till avverkningsstubbar av gran, eftersom denna typ av stubbar inte har varit ett naturligt inslag i våra skogar. De kan däremot ersätta grov ved som saknas till följd av dagens moderna skogsbruk enligt Jonsell & Hedin, (2009). Under en begränsad tidsperiod, inom 10 år när barken faller av, kan GROT fungera som spridningskälla för barklevande lavar. Slutavverkningen i sig har dock störst betydelse för mångfalden av barkbevarande lavar i grandominerande skogar med lång historia av skogsbruk. Uttaget av GROT har sannolikt liten betydelse i jämförelse med slutavverkningen. Bortförande av avbarkad GROT har sannolikt mindre betydelse för lavarna I grandominerande skogar. För den långsiktiga överlevnaden hos vedlevande lavar så måste kolonisationshastigheten genom död ved vid avverkning kompensera för de utdöenden som sker på grund av exempelvis nedbrytning av den döda veden (Caruso, 2008). För att skogslandskapet ska bevara livskraftiga populationen av lavar långsiktigt så kan stubbar vara avgörande. Stubbarnas betydelse för bevarande av arter beror på mängden av död ved i skogslandskapet. 20