Bibliografiska uppgifter för Hur kan det ekologiska lantbruket bli självförsörjande med biobaserade drivmedel?

Transkript

1 Bibliografiska uppgifter för Hur kan det ekologiska lantbruket bli självförsörjande med biobaserade drivmedel? Tidskrift/serie Utgivare Utgivningsår 2005 Författare SLU, Centrum för uthålligt lantbruk Hansson P.A., Ahlgren S., Baky A., Bernesson S., Nordberg Å., Norén O. Ingår i... Ekologiskt lantbruk. Konferens november Ultuna, Uppsala. Sammanfattningar av föredrag och postrar Huvudspråk Målgrupp Svenska Forskare, rådgivare

2 Hur kan det ekologiska lantbruket bli självförsörjande med biobaserade drivmedel? Per-Anders Hansson*, Serina Ahlgren, Andras Baky, Sven Bernesson, Åke Nordberg & Olle Norén, *Inst. för biometri och teknik, SLU, tel: , e-post: För närvarande används ca m 3 dieselolja varje år som drivmedel i det ekologiska lantbruket i Sverige. Detta är otillfredsställande ur miljöoch resurssynpunkt. Dessutom strider det mot den ekologiska grundtanken om uthålliga produktionssystem. Institutionen för biometri och teknik har tillsammans med JTI arbetat med projekt Grön traktor sedan år Syftet är att ta fram och analysera system som gör det ekologiska lantbruket självförsörjande med biobaserade drivmedel. Formas finansierar arbetet. Metodik Hela kedjan med råvaruproduktion, transporter, bränsleframställning, lagring, distribution och användning studeras. Metodik baserad på livscykelanalys används för kvantifiering av miljöbelastning. Tekniska och andra begränsningar vid genomförandet av de olika systemen analyseras, och kostnader beräknas. Arbetet fokuseras på en areal av 1000 ha som drivs ekologiskt av en gård eller en grupp av gårdar. En växtföljd enligt tabell 1 utnyttjas. De system som utvecklats medför att gården/gårdarna ska bli självförsörjande på drivmedel, d.v.s. att samtliga de drivmedel som används är producerade från grödor och material från de 1000 hektaren med den beskrivna växtföljden. Produkter som inte behövs för bränsleproduktion antas säljas på den öppna marknaden för ekologiska produkter. Anledningen till att vi studerar en hel växtföljd är att vi då kan bestämma den totala årliga bränsleförbrukningen och emissionsmängden från gården och att vi kan ta hänsyn till växtföljdseffekter. Tabell 1, Växtföljd, genomsnittligt antal fältoperationer per år och avkastning för den studerade arealen. Växtföljd Plöjning Harvning Sådd Vältning Skörd Tallriksharvning Stubb-kultivering Ogräsharvning Radhackning Avklippning Avkastning (kg ha-1 år-1) Åkerböna 0,5 0, , ,4 0, Havre 0,125 0,25 1 2,5 1 0,5 0,5 0, Gröngödsling c Höstraps 0,375 1, ,8 1 1, Höstvete ,6 1 0,6 0,75 0, Gröngödsling/vall / /0 0/3 b (6000) a,c Råg 0,375 0,75 1 3,6 1 0, a I biogas-scenariot skördas gröngödslingsgrödan som vall b Vallen skördas c Mätt som torrsubstans 100 ekologiskt lantbruk konferens ultuna november 2005

3 B1. Lantbruket som energiproducent en realistisk möjlighet? Studerade systemlösningar System baserade på dagens tekniknivå 1. Gårdsbaserad RME RME från raps odlad på gården framställs i en gårdsanläggning med kapaciteten 65 m 3 /år. 2. Gårdsbaserad Etanol Etanol från vete odlad på gården framställs i en gårdsanläggning med kapaciteten 110 m 3 /år (95 %), blandas med tändförbättrare och används i traktorernas dieselmotorer som anpassats för det nya bränslet. 3. Gårdsbaserad Biogas Vall som annars skulle ha utnyttjats som gröngödsling processas i en gårdsanläggning med kapaciteten GJ metan/år. Anläggningen försörjer vid kontinuerlig drift gårdens fordon, men ger inget överskott till andra ändamål. Traktorerna konverteras till gasdrift. 4. Storskalig RME Raps odlad på gården transporteras till och förädlas i en storskalig RME-anläggning (kapacitet 800 ton/ år) och bränsle motsvarande den levererade mängden gröda kan sedan försörja gårdens traktorer. 5. Storskalig Etanol Vete odlad på gården förädlas till bränsle i en relativt storskalig anläggning (kapacitet ton/år). Etanol motsvarande den levererade mängden råvara blandas med tändförbättrare och försörjer gårdens traktorer, som anpassats för det nya bränslet. 6. Storskalig biogas Vall som annars skulle ha utnyttjats som gröngödsel transporteras till en storskalig biogasanläggning. Anläggningen försörjer även andra typer av förbrukare och antas vara så stor att den kan hantera jordbrukets ojämna behov av drivmedel utan att långtidslagring av gas behöver ske. Gas motsvarande den levererade mängden biomassa komprimeras och transporteras i utbytbara paket med gasflaskor tillbaka till lantbruket och används i traktorer konverterade till gasdrift. I samtliga storskaliga system antas avståndet mellan gården och drivmedelsanläggningen vara 25 km. System baserade på växling av drivmedel Vid diskussioner av självförsörjning med biobaserade drivmedel för ekologiska gårdar antas det vanligen att de använda drivmedlen ska vara producerade från den egna gårdens råvaror. Detta är i linje med den ekologiska grundidén men medför problem i vissa fall. Det biobränsle som är enklast att använda är för närvarande RME, eftersom befintliga system kan användas för lagring och traktorerna inte behöver modifieras. Raps är dock en gröda som på många ställen är svår att producera ekologiskt med rimliga skördenivåer. Den råvara som vanligen är enklast att producera är ofta vall, eftersom växtföljden för att upprätthålla kvävebalansen måste innehålla grödor som fixerar kväve och sedan används som gröngödsling. Denna gröngödsel kan istället skördas och användas som råvara vid biogasproduktion. Biogödseln återförs till jordbruksmarken som får sitt behövliga kvävetillskott. Användning av biogas som drivmedel för lantbrukstraktorer har dock visat sig vara förhållandevis krångligt och dyrt. System baserade på vad som i arbetet benämns Växling av drivme- 101

4 del, d.v.s. att gården producerar råvaror till en typ av bränsleproduktionsanläggning men använder ett annat biobränsle för sina egna traktorer, kan vara en framgångsrik strategi för att göra ekologiska gårdar självförsörjande med drivmedel. Följande scenarion baserade på växling har studerats: 1. Biogasproduktion RME-användning: Enligt diskussionen ovan är vall en drivmedelsråvara som kan produceras billigt på flertalet ekologiska gårdar. Vallen skickas till en storskalig biogasanläggning vars gas används t.ex. till att driva stadsbussar eller lokala fordonsflottor, användningsområden som är mera lämpade för biogas än användning i lantbrukstraktorer. Biogasen växlas mot motsvarande mängd RME som köps på öppna marknaden och används på den ekologiska gården. 2. Biogasproduktion etanolanvändning: Även i detta scenario produceras vall på gården och används för produktion av biogas i en storskalig anläggning. Mängden RME tillgänglig på marknaden kan dock bli begränsad och i detta fall antas att biogasen växlas mot bioetanol som används i gårdens traktorer. 3. De två första scenarierna förutsätter att en biogasanläggning finns tillgänglig i rimlig närhet av gården. Så är inte så ofta fallet och i detta scenario antas att vete produceras på gården och används för produktion av etanol i en storskalig anläggning. Etanolen växlas mot RME som används i gårdens traktorer. Storskaliga etanolanläggningar existerar redan i Sverige och detta scenario kan i princip implementeras direkt. System baserade på kommande tekniknivå Utvecklingen är mycket snabb inom drivmedelsområdet. Ett flertal nya tekniker för produktion av drivmedel från biomassa är under utveckling. Det rör sig dels om drivmedel producerade från syngas (en blandning av H 2 och CO) framställd genom termisk förgasning (förbränning med underskott av syre) av biomassa. Flytande drivmedel som metanol och Fischer-Tropsch diesel kan produceras från syngas men även gaser som H 2 och DME är möjliga. De nämnda bränslena kan alla användas i vanliga förbränningsmotorer. Metanol och H 2 kan dessutom utnyttjas i bränsleceller. Det kan även nämnas att biogas är en möjlig råvara för produktion av syngas. En annan teknik som kan få stor betydelse i framtiden är produktion av etanol från biomassa med hög halt av lignocellulosa. Genomgående för de beskrivna teknikerna är att de sannolikt lämpar sig bäst för mycket storskaliga anläggningar. Halm och salixflis är två möjliga produkter från det ekologiska lantbruket vilka lämpar sig för både förgasning och etanolproduktion. I ett nyligen påbörjat projekt inom Grön Traktor kommer system som baserar sig på de nya teknikerna att studeras på motsvarande sätt som systemen baserade på RME, etanol från vete och biogas. Det rör sig om studier baserade på prognoser om tekniknivån i ett års perspektiv. Några verifierade resultat från det nya projektet kan ännu inte redovisas. 102 ekologiskt lantbruk konferens ultuna november 2005

5 Resultat B1. Lantbruket som energiproducent en realistisk möjlighet? Mängden resultat och slutsatser från Grön Traktor-projekten är mycket omfattande. Nedan presenteras några huvudslutsatser. - De studerade RME-, etanol- och biogassystemen minskar den totala växthuseffekten med % jämfört med system baserade på dieseldrivna traktorer. - Val av gårdsbaserat eller storskaligt system påverkar den totala miljöbelastningen ganska lite när det gäller studerade RME-, etanol- och biogasproduktionssystem. Storskaliga system ger dock generellt lägre kostnader och därmed billigare drivmedel för bonden. - System baserade på RME och biogas har bättre energiutbyte än etanolsystemen. - Emissioner från den odlade marken utgör en stor del av de studerade systemens miljöbelastning. Dessa emissioner uppstår dock även vid nuvarande markanvändning - System baserade på raps och RME-produktion är förhållandevis okomplicerade och har goda miljöegenskaper. Kostnaden för bränslet blir dock relativt hög eftersom ekologisk raps har ett högt marknadsvärde som odlaren går miste om när han pressar grödan till drivmedel. - System baserade på etanolproduktion har sämre energiutbyte än övriga system och kräver anpassning av motortekniken. Storskaliga etanolsystem är dock fullt möjliga och ekonomiskt rimliga. - System baserade på biogas utnyttjar vallgröda som annars bara skulle ha återförts som växtnäring till marken och är därför en billig råvara. De ger dessutom bäst möjligheter att återföra växtnäring till åkermarken. Småskaliga biogassystem som kräver säsongslagring av gas till de perioder där lantbruket har sina största behov av drivmedel (vår och höst) är dock inte ekonomiskt rimliga p.g.a. höga lagringskostnader och dyra ombyggnader av traktorerna. - Även system baserade på användning av biogas producerad i storskaliga centrala anläggningar blir dyra för lantbrukaren på grund av höga kostnader för transport av gas från anläggningen till gården och för ombyggnad av traktorerna. Undantaget kan vara de lägen där gården ligger så nära biogas anläggningen att tankning kan ske direkt vid anläggningen, men detta är ganska sällan förekommande. - Beräkningarna visar att systemen baserade på Växling av drivmedel är ett mycket fördelaktigt sätt att göra de ekologiska gårdarna självförsörjande med biobaserade drivmedel. Gården kan producera den drivmedelsråvara den har bäst förutsättningar för, och använda det bränsle som är mest fördelaktigt ur teknisk och ekonomisk synpunkt. Det krävs visserligen att en begränsad organisation byggs upp som kan hantera denna växling administrativt. - Växlingsscenariona baserade på att gården levererar grönmassa till en biogasanläggning, och sedan kör traktorerna 103

6 på RME eller etanol, är mest fördelaktiga ur kostnads- och näringsåterföringssynpunkt. Dessa bygger dock på att en biogasanläggning med behov av grönmassa finns i rimlig närhet. Transporterna av den blöta biomassan är resurskrävande och dyr varför avståndet till en biogasanläggning inte bör vara för stort. - Växlingsscenarierna baserade på att vete odlas och transporteras till en etanolfabrik, och att traktorerna sedan drivs på RME, är mindre känsliga för långa avstånd till drivmedelsfabriken eftersom torr spannmål är mindre resurskrävande att transportera. Transportavstånd på mil är fullt rimliga. Etanolfabriker existerar redan i Sverige och dessa växlingsscenarier kan alltså börja tillämpas med något års varsel. - Om de beskrivna systemen baserade på växling kan ses som ett sätt att göra en ekologisk gård självförsörjande med drivmedel är en bedömningsfråga, där de ekologiska organisationerna bör överväga sina ställningstaganden. - Det bör vara av stort värde ur både miljösynpunkt och marknadsföringssynpunkt för det ekologiska lantbruket att visa att man inte använder fossila bränslen. Med sinande oljekällor och ökande oljepriser kan det dessutom på sikt bli direkt driftsekonomiskt lönsamt att bygga upp system som medför självförsörjning med biobaserade drivmedel. Sådana system kommer i framtiden att bli nödvändiga även för det konventionella lantbruket. 104 ekologiskt lantbruk konferens ultuna november 2005