Vedråvara, logistik och effektivitet

Transkript

1 Vedråvara, logistik och effektivitet Föredrag från STFI-Packforsks Renserikonferens Kalmar/Mönsterås april 2008 Report nr: 366, April 2008 en rapport från STFI-Packforsk

2 2

3 3 Förord Denna publikation återger de föredrag som presenterades vid STFI-Packforsks Renserikonferens Konferensen hölls i Kalmar 2 3 april och innehöll föredragsblocken Vedråvara massa eller energi eller både och?, Logistik från skogen till vedgården samt Effektivitet på vedgård och i renseri. Utöver föredragsprogrammet innehöll konferensen ett studiebesök vid Mönsterås bruk, där sågverk, renseri, kraftblock och hamn förevisades. Programkommittén för 2008 års Renserikonferens bestod av: Gert Andersson, Skogforsk Stig Andersson, STFI-Packforsk Göran Fridholm, Stora Enso Patrik Halling, SCA Graphic Sundsvall Jan-Eric Hedberg, Södra Cell Örjan Hedenberg, STFI-Packforsk Bengt Lindqvist, Munksjö Aspa bruk Mikael Wahlgren, Holmen Paper Stockholm i april 2008 Örjan Hedenberg

4 4

5 Innehållsförteckning Sida Energi som strategisk resurs...7 Carsten Wieger, Södra Cell LignoBoost erfarenheter från demonstrationsanläggningen...11 Per Tomani, STFI-Packforsk Ökad konkurrens om skogsråvaran på gott eller ont? Konsekvenser för skogsindustrin av ökad satsning på bioenergi och ökade kostnader på el...15 Mats Sandgren, Södra Skog; Per Olsson, Johan Karlhager; Holmen Skog Regionala fiberdatabaser för bättre vedutnyttjande...20 Thomas Grahn, Sven-Olof Lundqvist, STFI-Packforsk Nytt klimat nya skogar påverkan på fibrer och vedförsörjning...35 Johan Sonesson, Skogforsk Skogens digitala kedja för effektivare vedförsörjning...40 Bertil Lidén, Skogforsk Mätram för effektiv inmätning...47 Jan Gustavsson, Södra Skog GPS håller ordning på vedgården...52 Arne Ottosson, Stig Eriksson, Södra Cell Kan out-sourcing ge effektivare vedgårdshantering?...57 Christer Simrén, Nordic Paper Produktion i flisfabriken...61 Kent Fairbanks, Södra Cell Ny hugg för bättre flis...65 Åke Svensson, Multi Channel Sweden AB Deltagarlista

6 6

7 7 Energi som strategisk resurs Carsten Wieger, Södra Cell Om man för 30 år sedan hade ställt frågan om vad som är en strategisk resurs för en massafabrik skulle inte många nämnt energin i första hand. Man tänkte säkert på veden, som kanske även idag är den viktigaste resursen, både vad gäller tillgång, kvalitet och pris. Andra strategiska resurser som kommit med på listan är processutrustning och infrastruktur för både råvaror och produkter. Någon hade säkert också nämnt medarbetarna och deras kompetens att köra en fabrik. Men energin? Naturligtvis visste man att vi eldar barken och återvinner kemikalier genom att elda upp luten och att den värme som frigörs används dels för att värma processerna, dels för att torka produkter och generera el. Men energin betraktades ändå som en sorts biprodukt. I Sverige var energitillgångarna goda och priset lågt och miljöbelastningar som CO 2 fanns inte på agendan.. Figur 1 visar några siffror från Mönsterås som bekräftar detta användes 74 liter eldningsolja per ton massa. Genom effektiviseringar hade detta sjunkit till 8 liter När den nya fabriken startade 1995 ökade förbrukningen igen. Ännu vid denna tid ingick inte energin i optimeringen av en fabrik bestod nästan 40 % av energin av köpt el. Idag är Mönsterås en stor elleverantör. Det betyder av vi nu lyckats med att börja optimera även med avseende på energin Eldningsolja, l ptm Mottryckskraft, kwh ptm Levererad elenergi, kwh ptm ,1-34, Totalt, kwh ptm , Figur 1. Några historiska energidata för Mönsterås bruk. Idag uppmärksammas energibesparingar, energipriser, global uppvärmning och miljöbelastningar stort av media. Och i samband med CO 2 -debatten har man infört begreppet förnyelsebar energi kontra fossil energi. Ved har blivit en allt viktigare resurs som lösning för många av de problem som finns idag. Det innebär att vi har hamnat i en konkurrenssituation där veden inte baar är råvara för sågade varor och pappersmassa.

8 8 Inom Södra Skogsägarna finns fyra industriella grenar: Södra Skog Södra Timber Södra Cell med fyra sulfatfabriker och en CTMP-fabrik Gapro som tillverkar bygginteriör Dessutom finns Södra Vindkraft som ett eget affärsområde. Hela koncernen hanterar årligen 15 miljoner m 3 ved. Hälften kommer från medlemmarna, hälften från andra länder och i form av sågverksflis från externa sågverk. Om vedvolymerna översätts till termiska ekvivalenter, figur 2, motsvarar det 40 TWh, varav drygt hälften används för att tillverka massa. 22,5 2,1 Massafabriker Medlemmar 19,7 7,7 Sågverk Externa leveranser 20,0 1,6 1,3 Biobränsle 7,7 Totalt energiflöde: 40 TWh (40 TWh = 15 Mm 3 fub) Externa leveranser Figur 2. Vedflödet inom Södra omräknat till energiekvivalenter. Energiprisutvecklingen och införandet av gröna elcertifikat fick Södra att fokusera på energin från år Fram till dess hade koncernen ungefär 90 % självförsörjningsgrad, figur 3. Denna sjönk när Folla kom in i bilden, men efter de senaste investeringarna i turbiner vid Värö och Mönsterås är Södra nu helt självförsörjande. Ett annat sätt att utnyttja energipotentialen i ett massabruk är att ansluta lokala fjärrvärmenät för uppvärmning av hushåll, industrier, skolor etc. Inom Södra finns idag fem större nät: Kisa och Torsås försörjs av de närliggande sågverken, Varberg, Karlshamn och Mönsterås/Blomstermåla försörjs av massabruken i Värö, Mörrum resp. Mönsterås. Även här ser man en kraftig ökning från år 2000, figur 4.

9 Elproduktion Folla Timber & Gapro Sulfatfabrikerna Figur 3. Södras elproduktion och förbrukning. GWh/år Prognos Figur 4. Fjärrvärmeleveranser från Södra. Man kan sammanfatta detta med att Södra idag säljer ungefär 9 % av den ingående biomassan i form av energi. Vi tror att detta kan ökas till 20 % redan år Drivkraften för satsningen på energi är att både fossila energislag och elenergi har ökat kraftigt i pris de senaste åren. Till detta kommer EU-kommissionens förslag från 23/1 i år. För att minska utsläppen av växthusgaser med 20 % till år 2020 har man satt som mål att 20 % av all energi baserat på slutanvändning ska vara förnybar och att 10

10 10 % av energin till transporter ska vara förnybar. Detta ska nås genom nationella handlingsplaner med skilda mål för andel förnybar energi och minskning av växthusgaser. Alla länder har dock krav på 10 % för transporter. Detta är den största utmaningen eftersom den fordrar flytande bränsle. För att styra över från fossil till förnybar energi finns i alla Europas länder olika incitamentsystem som gör biomassa mycket attraktiv i förhållande till kol. Slutligen några ord om Södras engagemang inom vindkraft. Vindkraftverk har blivit intressanta eftersom de bedöms lätta att anlägga. Antingen på egen mark, där det redan finns detaljplanering för industriell verksamhet och som ligger vid kusterna med bra vindförhållanden, eller inom medlemmarnas områden. Förprojektering pågår för ungefär 150 verk fördelade på 15 parker. Med tanke på att varje verk har en kapacitet på 2-3 MW blir det ett avsevärt energitillskott. Sammanfattningsvis kan man säga att energin nått toppen i diskussionen som en strategisk resurs för vår industri och jag är övertygad om att den kommer att stanna där tills vi har löst de globala energiproblemen. Det kan upplevas som ett hot, men det kan också ge oss bra möjligheter att utveckla industrin. Södra Cells massafabrik i Mönsterås hör till dem som kommer att bli ett av de stora bioenergikombinaten framöver.

11 11 LignoBoost erfarenheter från demonstrationsanläggningen Per Tomani, STFI-Packforsk Det lignin som finns i svartluten kan nyttiggöras som bioenergi eller som en källa för gröna kemikalier och material. STFI-Packforsk har i samarbete med Chalmers tagit fram och utvecklat en teknik för att få ut ligninet från svartluten. Tekniken kallas LignoBoost och är tänkt att ge massabruken ett mervärde genom ligninets värde, samt skapa en kostnadseffektiv möjlighet att öka massaproduktionen om man har en trång sodapanna. Från idé till process De grundläggande idéerna bakom LignoBoost-processen upptäcktes i slutet av ett forskningsprogram kallat KAM (KretslopssAnpassad Massafabrik), som löpte mellan 1996 och Arbetet fortsatte sedan i programmen FRAM1 och FRAM2 (Framtida ResursAnpassad Massafabrik), där ett viktigt mål varit att flytta ut den experimentella verksamheten från laboratorium till fabrik. Därmed har man kommit allt närmare en kommersiell tillämpning. Att ta ut lignin från svartlut är egentligen inget nytt. Ett av de företag som under många år aktivt arbetat med att ta ut lignin från sulfatprocessens svartlut är LignoTech Sweden AB. De startade ligninproduktion från Bäckhammars bruk redan 1994 där de producerade upp till ton lignin per år, som såldes efter att ha modifierats för att ge olika egenskaper för dispergering, bindning etc. Torrhalten var % från denna äldre process och askhalten låg i området 5-10 %. Ett biobränsle måste ha låg askhalt och hög torrhalt. LignoBoost-processen åstadkommer detta genom ett tvåstegsförfarande, figur 1. Svartluten tas ut vid lämplig torrhalt från indunstningen och ligninet fälls med CO 2 och filtreras av. Men istället för att tvätta ligninet direkt slås filterkakan upp i sur lösning för att tränga ut det Na som är bundet i ligninet och därmed sänka askhalten. Därefter avvattnas och tvättas produkten. Alla vätskeströmmar förs tillbaka till indunstningen och alla gaser samlas upp och går till scrubber eller sodapanna. När det var dags för tester i större skala visade det sig vara lämpligt att ställa sig parallellt med LignoTechs anläggning i Bäckhammar hade arbetet avancerat till ton-skala och året efter gjordes tillsammans med Fortum försök i Värtaverket i Stockholm. Där blandades ligninet framgångsrikt in i Värtaverkets kolpasta.

12 12 Massafabrik Svartlut Indunstning Till sodapanna LignoBoost Fällning Avvattning H 2 SO 4 Konditionering Avvattning & tvättning med CO 2 Kokkemikalier & organiska ämnen ph ph 2-4 Lignin Figur 1. Med LignoBoost-processen tas lignin ut ur svartluten i två steg (Öhman 2006). LignoBoost demonstrationsanläggning Samma år 2005 stängde LignoTech sin anläggning i Bäckhammar. STFI-Packforsk fick då chansen att köpa denna och bygga om den efter LignoBoost-konceptet. STFI- Packforsks styrelse beslöt att bilda dotterbolaget LignoBoost AB för att kommersialisera tekniken. Genom stöd från Energimyndigheten och flera av STFI-Packforsks medlemsföretag kunde anläggningen köpas och byggas om. Viktigt i sammanhanget var också att det fanns en stor kund som kunde köpa ligninprodukten som skulle produceras. Denna kund var Fortum Värme, Värtaverket. Ombyggnaden i Bäckhammar gick enligt plan och i mars 2007 kunde de första 150 tonnen levereras till Värtaverket. Med den svartlut som demonstrationsanläggningen i Bäckhammar får från Bäckhammars bruk, motsvarande några få procent av torrhalten, kan ca årston ligninbränsle produceras. Anläggningen drivs genom skiftgång med start måndag och stopp fredag. 6 operatörer arbetar i anläggningen. Det är i princip samma personer som tidigare kört LignoTechs anläggning. Deras kunskaper och erfarenheter har varit mycket värdefulla för projektet. Figur 2 visar demonstrationsanläggningen. Första steget är tillsats av CO 2 (blått) för att sänka ph. Det görs i specialdesignade kärl som medger lägre tryck än det man använder konventionellt. Ett åldringssteg (rött) ger fällningen bra filtreringsegenskaper. Filtreringen görs på två bandfilter som fanns sedan tidigare. De är inte ideala, ett pressfilter hade varit bättre, men ekonomin tillät inget byte. Det gör att alkali bärs över till surgörningen vilket ökar konsumtionen av svavelsyra. I konditioneringssteget (svart) sänks ph till 2-3. Slutligen avvattnas ligninet i ett nytt pressfilter från Metso Minerals (rött). Det är en typ av filter som normalt används inom gruvinduastrin, men som fungerar mycket bra här. Vi använder minsta storleken. Mellanstorleken skulle räcka för en årsproduktion av ton, vilket fordras för ett öka produktionen med

13 25 % i ett massabruk som producerar ton massa per år. Detta visar att det finns beprövad teknik i rätt storlek. 13 Tillsats av CO 2 2 bandfilter Åldringstankar Konditionering 1 pressfilter Figur 2. LignoBoosts demonstrationsanläggning i Bäckhammar. Produktegenskaper och ekonomi Produktionen har pågått sedan februari Under denna tid har torrhalten hos ligninbränslet legat på %. Det går att öka torrhalten, men Fortum Värme har avböjt högre torrhalt. De blandar nämligen ut ligninet med vatten för att göra bränslepasta (kol, dolomit, vatten olivkärnskross samt lignin). Dessutom dammar det om torrhalten blir för hög. Askhalten har i genomsnittet varit 0,8 %. Den kan i princip styras ner till 0,1 %. Utbytet då man fäller ut lignin från svartluten är ungefär 200 kg lignin per ton torrsubstans i svartluten. Till detta åtgår i Bäckhammar kg CO 2 men mängden beror i hög grad på svartlutens restalkali. Gasen köps, vilket gör CO 2 till den största rörliga kostnaden. Det finns funderingar på hur denna kostnad skulle kunna sänkas. Rökgaserna från mesaugnen innehåller ju CO 2, De kan dock inte användas direkt eftersom gasen är utspädd och därmed skulle bl a reaktionstiden bli för lång. Det danska företaget Union (och flera andra leverantörer) har en teknik där CO 2 absorberas i en aminlösning och sedan drivs av och komprimeras. Denna processlösning skulle kunna sänka CO 2 -kostnaden med %.

14 14 Kommersialisering Det finns ett stort intresse för LignoBoost-tekniken. 5 företag har redan köpt licenser och förstudier pågår vid ytterligare 10. Varje bruk har ju sina unika förutsättningar för att implementera den. Exempelvis måste den uttagna energin sparas för att möjliggöra energiuttaget eller ersättas med annan, som t ex ökad tillförsel av bark. För att få designunderlag åker LignoBoost AB runt till olika bruken med en pilotutrustning i bänkskala. En stor fördel med tekniken är att den står vid sidan om och ger möjlighet att öka produktionen i massabruket utan investeringar i sodapannan. En anläggning för årston fordrar inte större husyta än ca 22x30 meter. Förutom att bränna ligninet i kraftvärmeanläggningar görs försök att driva mesaugnar med lignin eller kombinationen lignin och eldningsolja. Ett försök har gjorts vid Mönsterås bruk där % av oljan ersattes av ligninpulver under en begränsad tid. I dagarna ska ett större försök göras på samma plats med syfte att minst ersätta 50 % av eldningsoljan med lignin. Referenser Öhman F. 2006: Precipitation and separation of lignin from kraft black liquor. PhD thesis. Chalmers Tekniska Högskola, Göteborg.

15 15 Ökad konkurrens om skogsråvaran på gott eller ont? Konsekvenser för skogsindustrin av ökad satsning på bioenergi och ökade kostnader på el Mats Sandgren, Södra Skog, Per Olsson, Johan Karlhager, Holmen Skog; De senaste årens ökade fokus på klimatfrågor har gjort att svensk och europeisk skogsråvara blivit intressant inte bara för de traditionella mottagarna inom massa- och pappersindustrin och sågverksindustrin. Även kraftvärmeindustrin är nu i allt högre grad intresserad av biomassan från skogen och begreppet skogsindustri tenderar därför att vidgas till att även omfatta energisektorn. Hittills har kraftvärmeindustrin mest använt sig av grenar och toppar (GROT) från skogen samt bränsleved (ej godkänd massaved eller sågtimmer), men i vissa områden där efterfrågan på de traditionella bränslesortimenten varit hög har det lönat sig att elda massaved för att täcka sitt råvarubehov. Det ökande intresset för skogsråvara är naturligtvis till gagn för skogsägarna, som kan få bättre betalt för de olika vedsortimenten. I synnerhet gäller detta de skogsägare vars skogar ligger i områden med hög kraftvärmeproduktion, alltså i områden med hög befolkningstäthet. Ett exempel på detta är Mälardalsområdet, där många och stora kraftvärmeproducenter konkurrerar om biomassan. Betalningsförmågan är ofta hög, delvis på grund av att den elproduktion som förekommer i kraftvärmeverken normalt genererar el-certifikat. Certifikatet är ett kvotpliktsbaserat styrmedel som ger en extra intäkt till de kraftproducenter som uppnår en viss verkningsgrad i sin elproduktion och baserar produktionen på förnyelsebar råvara. För de kraftproducenter som istället måste köpa el-certifikat för att fylla sin kvot innebär det en extra kostnad. Figur 1 visar ett exempel för ett tänkt kraftvärmeverk i Stockholmsområdet. Med elcertifikat har detta verk betalningsförmåga för massaved för hela Sverige söder om Umeå. Finns då, ur skogsägarens perspektiv, några nackdelar med en kraftigt ökad efterfrågan på skogsråvara? På lång sikt kommer det naturligtvis drabba skogsägaren om skogsindustrins kostnader för vedråvara blir så höga att man minskar eller t.o.m. väljer att utlokalisera produktionen. Ur ett samhällsperspektiv kan en mycket hög efterfrågan på vedråvara för kraftvärmeproduktion bl.a. resultera i minskad sysselsättning och förlorat förädlingsvärde från skogsindustrin.

16 16 Kraftvärmeverk ~65 mil ~39 mil Figur 1. Avstånd där betalningsförmåga för marknadsmässigt prissatt massaved föreligger med följande antaganden: Grön ring: elpris 400 kr/mwh, elcertifikat 0 kr/mwh, värmepris 350 kr/mwh Rd ringt: elpris 400 kr/mwh, elcertifikat 200 kr/mwh, värmepris 350 kr/mwh. Av elpriset antas drygt 100 kr utgöra kostnad för utsläppsrätter. Den europeiska sammanslutningen av massa- och pappersproducenter, CEPI, presenterade under 2007 en rapport framtagen av McKinsey och Pöyry som behandlar det ökade intresset för skogsråvara (CEPI 2007). Bedömningshorisonten omfattar tiden fram till och med år 2020, det år då EU:s nyligen fastlagda klimatmål ska vara uppfyllda. Målen innebär bl.a. att den samlade energiförbrukningen inom EU ska minskas med 20 %, koldioxidutsläppen minska med 20 %, samt att 20 % av den använda energin ska komma från förnyelsebara energikällor såsom sol, vind, vatten och biomassa ( 2007). Det är biomassan som skall stå för den största delen av omställningen mot en högre andel förnyelsebar energi, varför också fokus i CEPI-studien ligger på just biomassaresursen. Figur 2 visar bedömningen av utbud och efterfrågan år CEPI:s rapport förutspår att det kommer råda stor brist på vedråvara från skogen år 2020, i första hand på grund av en kraftigt ökad förbrukning inom energisektorn. Den teoretiska bristen uppgår till ungefär miljoner m 3 fub ved, vilket i relation till dagens förbrukning inom massa- och pappersindustrin är en betydande andel. Då har man i beräkningarna ändå förutsatt att kravet på 20 % energieffektivisering kommer realiseras i tid. Uppfylls inte detta blir bristen naturligtvis ännu större. År 2020 bedöms den samlade förbrukningen av vedråvara inom massa- och pappersindustrin vara ungefär lika stor som förbrukningen inom energisektorn, vilket är en dramatisk förändring mot idag. En ytterligare slutsats är det inte kommer att finnas någon geografisk fördel, det är viktigare vad man producerar än var.

17 17 Figur 2. CEPI:s bedömning av utbud och efterfrågan på ved år Ett underskott på miljoner m 3 förutses. Samtidigt som efterfrågan på biobränsle ökar och sannolikt kommer fortsätta att öka, har också kostnaderna för el stigit kraftigt på senare tid ( 2008). Eftersom de svenska kostnaderna för el ligger lågt relativt andra länder i Europa är det också troligt att elpriserna kommer harmoniseras på en i allt högre grad internationell elmarknad. För Sveriges del skulle det i så fall innebära stigande elpriser. Hur kommer då den ökade kundbasen för vedråvara i kombination med stigande kostnader för el er att påverka massa- och pappersindustrin? Under och 80-talen fanns en strategisk diskussion om vilken typ av massa som skulle produceras. Den nordiska fibern ansågs relativt dyr medan elen var billig. Många företag byggde ut sin TMP-produktion eftersom TMP hade betydligt lägre vedåtgångstal än kemisk massa. Idag är förhållandena annorlunda och det gäller att se till varje enskild processtyps förmåga att hantera förändringen. Jämför man t.ex. en TMP-process med en sulfatmassaprocess ser man att de har olika förutsättningar att klara förändringarna. TMP-processen kräver en stor insats av energi och en liten insats vedråvara för att producera en enhet massa, medan sulfatmassaprocessen kräver liten tillsats av energi men i gengäld förbrukar en stor mängd massaved för att producera samma enhet massa. För TMP-producenternas del gäller det därför att satsa på energieffektivisering av sönderdelningsprocessen, vilket t.ex. gjorts på Holmens bruk i Braviken, där man nu sänker energiförbrukningen med drygt 20 %. För sulfatmassaproducenter kan en lösning för en bättre totalekonomi vara att i högre grad utnyttja den energi som finns i restprodukterna från kokningen. Så har gjorts t.ex. på

18 18 Södras Cells bruk i Mönsterås där man ökat resursutnyttjandet genom att nyttja en högre andel av den hög- och lågvärdiga energin som finns i biprodukter från kokningen. TMP-processen ser vid en första anblick ut att vara en energislukande processtyp i jämförelse med sulfatprocessen. Ser man enbart till elförbrukningen är det så, men om man gör tankeexperimentet att man skulle använda mellanskillnaden i vedförbrukning mellan de två processerna i en kraftvärmeanläggning ser man att nettoenergibalansen i de olika processerna blir ungefär lika, figur 3. Det innebär alltså att per tillverkat ton massa får man ungefär samma nettotillskott av energi, med en viss fördelning på ånga och el (Wird, S. & Persson, E., 2003) Systemavgränsning och perspektiv blir därför avgörande vid en bedömning av effektiviteten i processerna. Sulfatmassa TMP 5,1 m 3 fub Ved + Bark El 0,5 MWh 1 ton massa Ved 5,1 m 3 fub + Bark (varav 2,8 m3 till kraftvärme) El 2,0 MWh 1 ton massa Ånga 3,9 MWh El och ånga El 1,2 MWh 3,0 MWh Figur 3. Om man skulle förbruka lika mycket ved vid ett TMP-bruk (till höger) som vid ett sulfatmassabruk (till vänster) skulle nettoenergibalansen bli ungefär lika. Vad gör då Holmen respektive Södra för att hantera situationen? Båda organisationerna arbetar med att öka råvarubasen genom satsningar på ökad tillväxt i skogen och ökat uttag av GROT. Som tabell 1 visar kan tillväxten i skogen ökas med 25 % inom 30 år med relativt enkla medel. Energieffektiviseringar i industrin, förbättrad logistik och investeringar i egna bioeldade pannor är andra vidtagna eller planerade åtgärder. Näringspolitisk påverkan genom intresseorganisationer är ett annat viktigt medel för att påverka situationen. Utöver detta har bägge företagen valt att satsa på egen torv- och vindkraftsproduktion.

19 Tabell 1. Tillväxten i skogen kan ökas med 25 % inom 30 år med relativt enkla medel. Åtgärd Ökad tillväxt, % Rensning av skogsdiken 2,5 Mer gödsling 4 Stubbehandling mot rotröta 2 Större andel förädlade plantor 3,5 Effektivare återväxtarbete 4,5 Mer contortatall 3,5 Balanserade viltstammar 2 Klonskogsbruk med SE-plantor 3 (traditionell trädförädling) Summa: Utifrån denna bakgrund vill vi ge några förslag till lösningar som kan vara en del i en uppsättning åtgärder som säkrar råvarutillgången till alla aktörer i skogsindustrin, inklusive energisektorn: Beslut om subventioner inom energisektorn måste föregås av grundlig analys och debatt. Effektiv logistik är viktig för att kunna utnyttja biobränslen som ligger långt från kraftvärmeanläggningar. Effektivisera vattenkraften och bygg ut kärnkraften. Satsa på fortsatt FoU och ökad tillväxt i skogen. Referenser CEPI 2007: Bio-energy and the European pulp- and paper industry. An impact assessment. McKinsey/Pöyry. Wird S., Persson E. 2003: Intern Holmen-rapport modifierad av Karlhager 2008.

20 20 Regionala fiberdatabaser för bättre vedutnyttjande Thomas Grahn, Sven-Olof Lundqvist, STFI-Packforsk Egenskaperna hos fibrerna i veden från skogen varierar mycket mellan träd och inte minst inom träd. Det medför skillnader vid fabriken mellan fibrer av olika ursprung: mellan massaved och sågverks av olika vedslag, mellan ved från gallringar och slutavverkningar i olika regioner etc. Flertalet massafabriker har strategier för att jämna ut egenskapsvariationerna hos den inkommande veden så att de inte skall orsaka drifts- och kvalitetsproblem. Många fabriker försöker också utnyttja fibrer med särskilda egenskaper i speciella produkter. En viktig startpunkt för arbetet att få fram jämna och lämpliga fibrer till olika produkter att känna till vilka variationer som finns i fabrikens nuvarande och potentiella leveranser av massaved och sågflis från olika källor. Variationer i vedens fiberegenskaper Figur 1 illustrerar typiska variationer inom ett träd för fiberlängd, fiberbredd och fiberväggtjocklek. Exemplet visar kartor för fiberdimensionerna i stammen hos en svensk gran mogen för avverkning. Kartorna har simulerats fram med modeller. Fibrer från den yttre delen av veden nära marken, den del som normalt blir sågverksflis, har långa, breda och tjockväggiga stora fibrer. Denna ved ger därför stora fibrer och få fibrer per gram massa. Massaveden som hämtas från övre delen av trädet har kortare, smalare och tunnväggigare fibrer, alltså mindre fibrer och fler fibrer per gram massa. Nedklassade timmerstockar som följer med massaveden har en annan karaktär. Det finns också skillnader mellan träd av olika ålder, olika snabbvuxna träd etc. Figur 1 visar simulerade data. I figur 2 visas motsvarande skillnader i fiberdimensioner utifrån mätningar på toppstockar från snabbvuxna träd, sågverksflis från normalvuxna träd och rotstockar från träd som växt långsamt: Dessa blir inte sällan massaved för att de inte är tillräckligt grova att såga eller för att de är olämpliga att såga av annan anledning. (Samtliga dessa prover är av gran från södra Sverige. Vi har även undersökt ved från andra länder och vedslag och då är ofta skillnaderna ännu större.) Till vänster visas medelvärden för fiberväggtjocklek mot fiberlängd, till höger fiberväggtjocklek mot fiberbredd. Massaveden från toppstockar har kortare, smalare och mer tunnväggiga fibrer än sågverksflisen. Fibrerna i den långsamvuxna rotstocken är ännu längre, bredare och mer tjockväggiga. I figuren har vi också indikerat hur lättkollapsade fibrerna är, vilket är en faktor som påverkar deras böjstyvhet/flexibilitet i massan och pappersarket.

21 21 Fiberlängd Fiberbredd Fiberväggtjocklek Massaved korta slanka tunn- fibrer fibrer väggiga fibrer små fibrer många fibrer per g el. m 3 Höjd tjockväggiga fibrer Sågverksfliss långa fibrer breda fibrer stora fibrer färre fibrer per g el. m 3 Radie Radie Radie Figur 1. Exempel på variationer i fiberegenskaper inom ett träd, en gran från södra Sverige. Fiberväggtjocklek, Fibre wall thickness, µm styvare fibrer Långsamvuxen ved, BH Sågverksfliss Massaved, toppstockar flexibla fibrer Långsamvuxen ved, BH Sågverksflis Massaved, toppstockar Fiberväggtjocklek, Fibre wall thickness, µm µm Fiberlängd, Fibre length, mm Fiberbredd, Fibre width, µm µm Figur 2. Fiberegenskaper uppmätta på olika vedprover av gran från Sydsverige. Inverkan på pappersarket I papperet är de statistiska fördelningarna hos fiberegenskaperna ofta viktigare än medelvärdena. (Samt naturligtvis hur fibrerna bearbetats i processen, mäldens sammansättning, arkets uppbyggnad etc., men här koncentrerar vi oss på fiberdimensionerna.) I figur 3 visas simulerade fibernätverk av fibrer från olika råvaror, till vänster med fibrer från sågverksflis, till höger med fibrer från massaved. Överst visas

22 22 nätverkens yta, nederst deras tvärsnitt. Fibernätverken är simulerade med modeller och program utvecklade vid STFI-Packforsk. Båda arken har samma ytvikt, 60 g/m 2, och arkdensitet, 750 kg/m 3. Nätverket till höger med fibrer från massaveden innehåller kortare, smalare och tunnväggigare fibrer och ungefär dubbelt så många fibrer. Det resulterar i ett ark med jämnare struktur, bättre formation, jämnare yta och bättre optiska egenskaper, ett ark med goda tryckegenskaper. Arket till vänster med fibrer från sågverksflis har grövre struktur, högre porositet och har sannolikt i flera avseenden bättre styrka. De påtagliga skillnaderna i fiberegenskaper mellan ved av olika ursprung påverkar således både produktionen och produkten i massa- och pappersbruket. Fibrer från sågverksflis Fibrer från massaved Figur 3. Fibernätverk med fibrer från sågverksflis (vänster) och massaved (höger), simulerade med modeller och verktyget STFI PaperSim. Arken har samma ytvikt och arkdensitet. Men man kan inte välja ved fritt efter vad man vill ha, även om den finns i skogen. Det handlar om stora flöden som måste hanteras rationellt och det finns många begränsningar att ta hänsyn till: tillgång till ved, kostnader, logistik mm. Vissa bruk har större möjlighet att styra sina vedflöden än andra och nyttan kan också vara olika. Det finns en rad frågor som man kan ställa sig: Går det att förbättra produktkvaliteten eller minska produktionskostnaden? Kan man åstadkomma jämnare råvara och reducera variationerna i process och produkt? Hur ska det i så fall göras på optimalt sätt? Vilka förbättringar kan man förvänta sig från olika investeringar?

23 Andra frågor som kan aktualiseras är vad som händer om man använder en annan vedråvara än den man är van vid och har optimerat produktionen för. Till exempel: Hur påverkas produkterna om man norrut i Sverige skulle använda stormfälld ved från Sydsverige? Det har ju aktualiserats de senaste åren. Eller om man allmänt förändrar vedförsörjningsområdet för bruket? Eller om man vid vedbrist skulle använda alternativ råvara, kanske import? Slutsatser om ved- och fibervariationer Detta är komplicerade frågor, eftersom svaret beror på många faktorer: vilka fiber som är tillgängliga, vilka produkter man tillverkar, processutformning, logistik, kostnader etc. Man kan dock dra följande slutsatser: Veden och dess fibrer uppvisar stora egenskapsvariationer. Vi behöver bra metoder för att: o prediktera vedens och fibrernas egenskaper o allokera lämplig ved till bruk och produkter, på effektivt sätt o få information om egenskaperna hos levererad ved/flis/fibrer o styra ved och flis på vedgården och blandningen till processen o styra och planera produktionen för att hantera kvarvarande variationer och detta skall göras utifrån ett helhets perspektiv från skog till produkt. Verktyg utvecklade av STFI-Packforsk för optimering av fiberutnyttjandet För detta har STFI-Packforsk byggt upp: ett Ved- och fibermätcentrum med instrument för effektiv bestämning av industriellt viktiga egenskaper. databaser med mätdata för egenskap hos skog, träd, ved och fibrer, i några fall också massagenskaper. modeller för att förutsäga ved- och fiberegenskaper i olika vedråvaror och hur de förändras i processkedjan. Nu utvecklas även modeller för prediktering av massaegenskaper. program för simulering, utvärdering och visualisering av variationer i viktiga egenskaper. Resursdatabaser (Resource Databases), som resten av texten främst kommer att handla om. 23 Resursdatabaser En Resursdatabas ger en virtuell representation av skogen inom ett visst område: en region, upptagningsområdet för en fabrik eller ett land. Den innehåller data om existerande bestånd och träd, kompletterade med simulerade uppgifter om volymer samt ved- och fiberegenskaper hos träd, stockar och blivande sågverksflis. Exempel ges nedan. Med en resursdatabas har man skogen i sin dator. Man kan välja data från en specifik region, olika typer av bestånd, till exempel olika vedslag, gallringar