Arne Jernelöv Biobränslen ett systemanalytiskt perspektiv
Redigering och produktion Leif Åberg Layout Lena Wennerstén Illustrationer & Grafisk form Foto Kenneth H. Thomas/Photoresearchers IBL Tryck Federativ Tryckeri AB, Stockholm 2008 Institutet för Framtidsstudier Box 591, 101 31 Stockholm Tel: 08-402 12 00, Fax: 08-24 50 14 E-post: info@framtidsstudier.se Hemsida: www.framtidsstudier.se ISBN 978-91-85619-33-7
Arne Jernelöv Biobränslen ett systemanalytiskt perspektiv
INNEHÅLL Förord 5 Inledning 7 Vad är biobränslen och hur mycket finns? 8 Något om systemanalys 10 Etanol löser det eller skapar det problem? 12 Från druvor och vin 12 Brasilianska erfarenheter 15 Etanol från majs 18 Etanol från vete 21 Varför inte sockerbetor? 23 Andra stärkelserika grödor 24 Etanol från cellulosa 24 Etanol som motorbränsle en kommentar 25 Biodiesel är inte entydigt grönt 26 Vad är biodiesel? 26 Rapsdiesel 27 Sojadiesel 28 Solrosdiesel 29 Majsdiesel 30 Andra tänkbara oljeväxter 30 Palmdiesel 30 Biodiesel från olivolja 33 Alger som oljeproducenter 33 Hur vore det med annan alkohol? 34 Metanol 34 Väte som fordonsbränsle 36 Kolkretslopp i energisystemet? 37 Med biomassa som insats 39 Gengas 39 Biomassa från skog 40 Nya systemgränser och överraskande resultat 41 Torv som biomassa 41 Hur används biomassa bäst? 43 Om man vill minska atmosfärens halt av koldioxid 43
Förord Biobränslen är ett ämne som har beröring med flera stora framtidsfrågor. I spåren av våra ökade kunskaper om hur människan påverkar klimatet har biobränslen setts som en möjlighet att minska utsläppen av växthusgaser. Men hur stora är dessa vinster? Det var bakgrunden till att Institutet för Framtidsstudier gav professor Arne Jernelöv uppdraget att skriva en rapport på temat. Sedan uppdraget formulerades har framtiden så att säga förändrats. Under 2008 har debatten om biobränslen fått en ny dimension i skuggan av de mycket kraftigt ökande livsmedelspriserna, och stora frågetecken har rests kring den ökande användningen av jordbruksmark för att odla bränslen. För att kunna diskutera hot och möjligheter med biobränslen på en mer upplyst grund behöver vi ha fakta. Vi hoppas att Arne Jernelövs rapport ska stimulera debatten men också påverka beslutsfattandet i en rationell riktning. Joakim Palme Vd, Institutet för Framtidsstudier
Inledning Denna skrift koncentreras på två frågor: Vilken energivinst kan man göra, eller inte göra, genom att använda biodrivmedel framställda ur olika råvaror? Hur mycket går det i dessa fall att minska utsläppen av växthusgaser? Odling av grödor kräver energi för markberedning, sådd och skörd. Marken ska gödslas och framställning av kvävegödsel är särskilt energislukande. Den färdiga råvaran ska transporteras, omvandlas och transporteras igen. Om denna samlade energiinvestering utgör en stor del av biodrivmedlens energiinnehåll blir det en obetydlig energivinst och minskning av utsläppen av växthusgaser men kostnaden kan fortfarande vara hög. Framställning av biobränslen för användning inom transportsektorn kan även ha andra miljömässiga och ekonomiska konsekvenser. Dessa berörs mer översiktligt i skriften. En avgörande fråga är vad som omfattas av systemanalysen. Vad ska inkluderas, vad ska uteslutas från analysen? Med andra ord, hur ser systemavgränsningarna ut? I debatten cirkulerar helt olika siffror som får illustrera nyttan eller bristen på nytta med biodrivmedel gjorda på den ena eller den andra råvaran. Skillnaderna beror som regel på att analytiker gjort olika systemavgränsningar. BIOBRÄNSLEN 7
Stundom verkar det som att intresseorganisationer först bestämt vilket resultat de vill ha fram, och sedan har de stakat ut systemgränserna för att nå önskat resultat. Vad är biobränslen och hur mycket finns? Biobränslen är energirikt organiskt material som producerats av levande organismer. Avgränsningen mot fossila bränslen av organiskt ursprung är inte självklar, som exemplet torv illustrerar (faktaruta). Nyckelfrågor i sammanhanget är dels hur lång tid som förflutit sedan materialet befann sig i en levande organism, dels materialets förnyelsetakt. Hur mycket biobränsle som finns blir naturligtvis beroende av våra definitioner våra systemavgränsningar. Torv är växtrester, huvudsakligen från mossor och gräs, som ansamlats i fuktiga miljöer och som på grund av syrebrist brutits ner ofullständigt. Torv finns i alla delar av världen, men allra rikligast i det så kallade taigabältet i Ryssland, Kanada, USA (Alaska) och Norden. Den totala mängden torv i förekomster som är minst trettio centimeter djupa uppgår till cirka 400 gigaton. Värmevärdet för torr torv varierar beroende på typ av torv, men värdet är ungefär lika stort som för annan biomassa (och cirka en femtedel av dieseloljans värmevärde). I praktiken är torven i naturen nästan alltid våt och måste torkas. Frågan om torv ska klassas som biobränsle eller fossilt bränsle diskuteras längre fram i skriften (sid. 41 43). 8 BIOBRÄNSLEN
Den totala biomassan på jordens landyta uppgår till drygt 600 gigaton (miljarder ton). Biomassa är inom energitekniken material med biologiskt ursprung som utnyttjas för produktion av biobränslen. Fotosyntesen producerar varje år cirka 110 gigaton nytt material. Växternas respiration eller andning frigör 50 gigaton medan 60 gigaton tillförs marken via lövfällning, vissnande gräs eller fallande träd. Människans uttag uppgår till knappt 7 gigaton. Av detta används i sin tur cirka 0,7 gigaton som bränsle och genererar ungefär 50 exajoule (1 exajoule = 10 18 joule) energi. Marken själv innehåller knappt 1 600 gigaton kol, varav en del i form av torv, och av detta kol frigörs årligen knappt 60 gigaton genom så kallad markandning huvudsakligen bakteriers och svampars aktivitet. Uppskattningar av hur mycket biomassa människan potentiellt kan utnyttja som bränsle varierar avsevärt. Optimistiska antaganden om vad högteknologiskt jord- och skogsbruk förmår producera år 2050 visar en potential om högst 1 500 exajoule, vilket motsvarar cirka 20 gigaton kol i biomassan. Pessimistiska antaganden om ett extensivt jordbruk och fortsatt vanskötta skogar i större delen av världen; med högre siffror för befolkningstillväxt (som skapar större födobehov); samt hämmande vattenbrist ger knappast något utrymme alls för ytterligare användning av biobränslen. Studier mellan dessa ytterligheter pekar på att potentialen är kanske 650 exajoule (eller 8,5 gigaton biomassa räknat som kol). Den kan bestå av följande huvudkomponenter: 150 exajoule avfall (i dag outnyttjade växtdelar) från jordbruk 100 exajoule uttag från skog som är underutnyttjad i dag (främst ryska taigan) 400 exajoule odlad biomassa därav: 190 exajoule på nuvarande jordbruksmark 70 exajoule på torra marginaljordar med nya grödor, gräs och träd 140 exajoule förbättrade metoder fram till 2050 BIOBRÄNSLEN 9
I dag svarar biomassa för en tiondel av den globala energiförbrukningen på cirka 500 exajoule per år. Det är dock bara ungefär 10 exajoule som kommer från modern bioenergi. Resterande 40 exajoule är från bioenergi av traditionellt slag, som grenar och kvistar eller kodynga samt från cellulosaindustrins nyttjande av vedämne (lignin) i träet som källa för processenergi. Människans totala energiförbrukning väntas fördubblas fram till 2050 (och världens befolkning ökar med 40 procent). Bioenergi skulle i så fall kunna svara för huvuddelen av förbrukningen, visar uppskattningarna ovan. Knappast några bedömare tror dock att så blir fallet. Prognoserna talar i stället om en tioprocentig andel av vår totala energiförbrukning även i fortsättningen eller, som mest, en ökning till 20 procent. Något om systemanalys Systemanalys var ursprungligen en militär angelägenhet som hanterade frågor som hur olika typer av stridskrafter som infanteri, kavalleri och artilleri samverkade bäst på slagfälten. Det var, och är, också en speciell gren av matematiken. Systemanalys är en mångfasetterad vetenskap med få generella regler noga räknat två: 1) Utfallet av analysen bestäms i hög grad av hur systemet avgränsas. 2) Den mest kritiska delen i alla system är nästan alltid gränsen mellan deras subsystem. När ett systemanalytiskt angreppssätt appliceras på biobränslen blir det påfallande hur giltiga dessa två regler är. Systemanalys visar ofta, som i exemplet med biobränslen, att alternativen har för- och nackdelar som mäts i icke jämförbara storheter: till exempel meter som ställs mot kilo eller människors försörjning mot förlorad biologisk mångfald. I sådana fall går det 10 BIOBRÄNSLEN
inte att på logisk/vetenskaplig grund säga att den ena siffran är större eller viktigare än den andra. Många försök har gjorts att omvandla ojämförbara enheter i en enda, oftast monetär, enhet för att kunna urskilja vad som är bäst eller värst. Jag är själv skyldig till ett försök i den riktningen när jag 1992 lanserade begreppet miljöskuld. Tanken var att kostnaden för att backa utvecklingen, det vill säga återställa miljötillståndet till sitt läge före människans ingrepp, skulle vara den gemensamma enheten. Ordet miljöskuld (eller environmental debt) lever i hög grad kvar, men begreppet återställandekostnad används långt ifrån alltid. Ett annat försök att skapa jämförbarhet är begreppet ekologiskt fotavtryck. Här handlar det främst om resursförbrukning, och jämförelseenheten är yta. Hur många hektar behövs för att producera en viss nyttighet? När det gäller utsläpp av föroreningar kan konceptet med tvekan användas om man utgår från utspädning: Hur stor yta eller volym behövs för att en viss förorening ska kunna späs ut till ofarliga koncentrationer? Tills vidare är det kanske bättre att låta frågan om en meter är större eller mindre än ett kilo eller om människors svält och armod är värre än förlorad biologisk mångfald besvaras politiskt. BIOBRÄNSLEN 11
Etanol löser det eller skapar det problem? Från druvor och vin Sedan drygt ett decennium kör stadsbussar i Stockholm, Wien och många andra europeiska storstäder på etanol. Detta etanol kom från början om det inte var från petroleum från de stillerat rödvin. De stora vinländerna Frankrike, Spanien och Italien sedan 1970-talet hade nämligen haft en överproduktion av främst rött vin som inte fann någon marknad. Förutom det i Sverige mer uppmärksammade smörberget genererade det europeiska systemet för jordbrukssubventioner ett vinhav. Lösningen på problemet blev att destillera vinet och göra om det till motoralkohol. Låt oss analysera detta beslut utifrån ekonomiska och energimässiga utgångspunkter, och med en angränsning av systemet som gör att det startar med vinhavet! Vinet klassas som avfall som det kostar att lagra och kostar att göra sig kvitt, och om man häller ut vinet skulle det skapa påtagliga miljökonsekvenser. Kostnaden för att konvertera från vin till etanol är klart lägre än den alternativa kostnaden för bussarnas diesel, som etanolen 12 BIOBRÄNSLEN
oftast ersätter. Konverteringskostnaden består främst av utrustning och energi samt destillation och distribution av bränslet till tankställen. Etanolen blir 10 20 procent billigare även sedan hänsyn tagits till utbytes- och underhållskostnader för bussmotorer. På köpet får vi renare stadsluft och blir av med problemet hur vi ska göra oss kvitt överskottsvinet. En klar vinst alltså. Även energikalkylen blir gynnsam. Insatsen av energi av alla slag för att göra motoretanol av rödvinet och distribuera det uppgår till mellan 20 och 30 procent av etanolens eget energiinnehåll. Energivinsten blir med andra ord 70 80 procent. Låt oss nu flytta systemgränserna och vidga analysen! Att vinhavet försvinner och kommer till nytta innebär att det politiska trycket på att minska subventionerna till vinodlare lättar kraftigt. Subventionerna består följaktligen och utvidgas när nya vinodlarländer blir EU-medlemmar. Det finns därför skäl att göra nya analyser som inkluderar hela produktionen från att vinstockar planteras, via plockning av druvor och jäsning av vinet och fram till destillationen till motoralkohol och tankning av fordonen. En sådan ny analys visar att hela processen är en gigantisk Ebberöds bank, som helt saknar förutsättningar att bli lönsam. Kostnaden för att producera etanol blir mer än fem gånger så stor som värdet av den diesel som etanolen ersätter. Insatsen av (fossil) energi är mer än dubbelt så stor som etanolens energiinnehåll. En mer förlustbringande verksamhet får man leta efter. Miljövinsten med renare stadsluft består dock. Det går att vidga systemgränserna ytterligare. Att ersätta diesel drivna stadsbussar med etanoldrivna bussar gav värdefulla erfarenheter av etanoldrift i tunga fordon och kunskap om bland annat de materialtekniska anpassningar som behövs på grund av att etanol drar till sig vatten som i sammanhanget är korrosivt. Olja stöter däremot bort vatten. Annorlunda uttryckt: järn rostar i kontakt med etanol, som i praktiken alltid finns i vattenblandning eftersom etanol drar till sig fuktighet ur luf BIOBRÄNSLEN 13
ten, medan dieselolja ger rostskydd. Andra material måste alltså till i motorernas kritiska komponenter när man kör på etanol. En annan viktig erfarenhet var att några få centrala tankställen med stora volymer gav tillfälle att börja bygga ut distri butionssystemet för etanol. Utan ett sådant steg blir pro blemet om anpassningen av motorer ska komma före eller efter utbyggnaden av distributionssystemet lätt en fråga om hönan-eller-ägget något som skulle hota införandet av den nya teknologin. Jordbrukssubventioner i form av regionala stödpengar är ytterligare en aspekt som kan inkluderas i en utvidgad systemanalys. De flesta länder i Europa synes vara ense om att urbaniseringen bör bromsas och att avfolkningen av glesbygder ska motverkas. Ekonomiskt stöd till glesbygder är en standardåtgärd, och i Sydoch Mellaneuropas glesbefolkade regioner är vinodlingen en viktig sysselsättningsskapande näring. Stödet till vinbönder och vinindustri kan alltså ses som ett regionalstöd, och om stödet avskaffas eller minskas måste det ersättas av andra och minst lika kostnadskrävande former av regionalstöd. Beroende på vilka av de ovan uppräknade faktorerna som inkluderas, det vill säga hur systemet avgränsas och hur faktorerna värdesätts, blir resultatet av den ekonomiska analysen positivt eller negativt. Lobbyorganisationer och politiska företrädare för jordbruket och landsbygden väljer naturligtvis att lyfta fram studier där systemavgränsningarna och värderingarna leder fram till att åtgärder som gynnar deras folk också framstår som samhällsekonomiskt gynnsamma. Det går med andra ord att styra planerade studier genom att göra avgränsningar som med stor sannolikhet leder fram till vissa önskade resultat. Detta sägs givetvis inte rakt ut. I stället används ord som heltäckande, tids- och kostnadsbesparande eller fokuserad i studierna. 14 BIOBRÄNSLEN
Energianalysen av etanolproduktion från råvaran vin förblir dock starkt negativ även om man utvidgar systemet ytterligare. Endast det först nämnda minimala systemet (sid. 12 13) visar sig ge positivt resultat. Brasilianska erfarenheter Det är Brasilien som först och mest systematiskt satsat på etanol som motorbränsle. Redan på 1970-talet inleddes ett stort upplagt projekt för att ersätta importerad bensin och dieselolja med inhemskt producerad etanol från sockerrör. Det var ett politiskt beslut som genomdrevs av ett antal militära och civila regeringar, och som ålade bilister att använda etanol som drivmedel, ålade jordbrukare att odla sockerrör och industrin att göra etanol av sockret. Staten finansierade också teknologiska utvecklingsprojekt för att anpassa förbränningsmotorn till etanoldrift och för att skapa effektiva processer för etanolframställning ur sockerrör. Projekten kostade sammanlagt flera miljarder amerikanska dollar. Regeringen fick mycket kritik från den internationella olje- och bilindustrin men också från internationella kreditinstitut. Ett rent socialistiskt experiment som är dömt att misslyckas, var en vanlig åsikt. Det är förvisso sant att det inte var marknads ekonomi och privata intressenter som drev på projektet. Under lång tid var också kostnaden för etanol som drivmedel högre än bensinkostnaden skulle ha varit. Dock var etanolen inhemsk och den belastade inte Brasiliens betalningsbalans. Fram till slutet av 1990-talet gav regeringen betydande subventioner till sockerproducenterna och höll på så sätt etanolpriset vid pump konkurrenskraftigt. Det normala i dagens Brasilien är att personbilar kan växla mellan etanol- och bensindrift eller köra på en blandning av de två. Föraren kan alltså jämföra dagspriset och tanka det som för tillfället är billigast. BIOBRÄNSLEN 15
När oljepriset på världsmarknaden passerade R$ 50 per fat och bensinpriset före nationella skatter och avgifter 0,50 blev etanolproduktionen lönsam utan subventioner. Den gränsen nåddes för tio år sedan. Producentstödet avskaffades och det statliga regelverket för att styra fram etanol användning luckrades upp. I den nya ekonomiska situationen med stigande internationella priser på olja och bensin tog nu marknadskrafterna vid och drev på produktionen och användningen av etanol ytterligare. Länder som Japan och Sverige började importera brasiliansk etanol för att möta sina åtaganden om att begränsa koldioxidutsläppen enligt Kyotoprotokollet. Även flex-fuel cars har blivit en brasiliansk exportprodukt. Den brasilianska produktionen av etanol ökar starkt i dag och fortsätter förmodligen att göra så under många år framöver. Dels gör prisskillnaden jämfört med bensin och dieselolja att etanol väntas ta ännu större andelar av den inhemska marknaden, dels beräknas exporten fördubblas mellan 2005 och 2010 och fördubblas igen till 2015. För närvarande uppgår exportvärdet till drygt 1 miljard dollar om året. En ekonomisk analys skulle alltså kunna sammanfattas på följande sätt. Brasilianska regeringar gjorde långsiktiga investeringar under mer än tjugo år för att utveckla teknologier för etanolproduktion och etanol som motorbränsle, för att kraftigt utvidga odlingen av sockerrör, bygga anläggningar för etanolproduktion och 30 000 tankställen. Tack vare det starkt stigande internationella oljepriset och önskan att begränsa utsläppen av koldioxid har investeringen visat sig lönsam. Om vi utvidgar detta ekonomiska system, kan vi dessutom konstatera följande: även när kostnaderna för etanolsatsningen var högre än intäkterna så ersattes importerade drivmedel av inhemskt producerade. Det skapade 700 000 jobb och reducerade importbehovet med sammanlagt 50 miljarder dollar. En energianalys visar att energin som behövs för att producera etanol från sockerrör odlad på gängse sätt i Brasilien uppgår till 16 BIOBRÄNSLEN
15 20 procent av etanolens eget energiinnehåll. Energieffektiviteten i systemet är således god. Om systemgränserna vidgas till även andra miljöeffekter av etanolanvändning och etanolproduktion, framträder på plus sidan en viss men inte särskilt stor minskning av bilar nas utsläpp av avgaser. Detta till följd av 20 25 procent etanolinblandning i bensinen och med förbättrad luftkvalitet i städerna som bonus. Minusposterna är ganska stora. Bränning av sockerfälten i samband med skörden resulterar i omfattande lokala luftföroreningar. Utsläpp från sockerbruken förorenar vattendragen och gör dem syrefria, med allvarliga konsekvenser för fiskar och andra vattenlevande organismer. Restprodukten drank, som bildas när etanolen produceras, är enligt internationell definition ett miljöfarligt avfall som oftast bara dumpas på land eller i vatten. Anläggningarna för etanolproduktion är dessutom svåra luftförorenare klassiska skorstensfabriker som sveper in omgivningarna i tjock svart rök när restprodukten bagass förbränns. Samtidigt bidrar denna praxis starkt till systemets energieffektivitet. Systemet kan vidgas ytterligare och även inkludera arbetsmiljön för en betydande del av de 700 000 arbetarna inom etanolprogrammet. Sockerodling är ett mycket tungt säsongarbete med betydande risker för olyckor. Varje år får tusentals människor svåra skador och flertalet arbetare är fysiskt utslitna efter ett par decennier i yrket. En process är på gång med att mekanisera sockerrörsskörden och få bort de värsta olägenheterna. Detta kommer dock att få ett par oönskade följder. Antalet arbetstillfällen väntas minska trots kraftig produktionsökning. Vidare behöver skördemaskinerna drivmedel, vilket ökar energiinsatsen för att framställa etanol till cirka 25 procent av etanolens eget energi innehåll. Låt oss föra in faktorn markanvändning och utvidga det analyserade systemet ännu ett steg. Dagens sockerrörsodling i BIOBRÄNSLEN 17
Brasilien tar cirka 5 miljoner hektar i anspråk, vilket är drygt 1 procent av den odlingsbara marken. Kritiker pekar på risken att kraftigt ökande sockerrörsodlingar blir ett hot mot Amazonas. Myndigheterna framhåller att Brasilien har mycket stora arealer betesmark, bland annat på savannområdet som kallas Cerrado. Detta område täcker hela 21 procent av Brasiliens totala landyta. Redan 5 procent av dessa betesmarker räcker för de kommande tio årens förväntade ökning av etanolproduktionen, påpekar de. Dessutom är jordarna i Amazonas inte alls lämpade för att odla sockerrör. Faran för Amazonas och andra skogar skulle främst kunna uppkomma indirekt, genom att boskapsuppfödning och odling av sojabönor trängs undan av sockerrören och flyttar till det som i dag är urskog. Helhetsbilden av Brasiliens erfarenheter av sockerrörsproducerad etanol blir dock fortfarande ganska positiva även när analysen omfattar de nämnda utvidgade systemen. Etanol från majs USA är nu världens största producent av bioetanol. Råvaran är majs. För femton år sedan var produktionen obetydlig. År 2007 producerades nästan 30 miljarder liter bioetanol och enligt de Renewable Fuel Standards som kongressen antagit ska USA 2015 producera 70 miljarder liter etanol som fordonsbränsle. Liksom i Brasilien är introduktionen av etanol i USA ett politiskt projekt som bärs upp av omfattande subventioner i kombination med höga importtullar på brasiliansk etanol. Den stora och avgörande skillnaden mellan länderna ligger i rå varan: sockerrör kontra majs. Det finns en mängd beräkningar av kostnaden i dollar respektive energiåtgång för att producera etanol. Beräkningsmakarna gör delvis olika geografiskt betingade antaganden: hur mycket majs som produceras per ytenhet; hur mycket kvävegödsel som behövs; hur långa transportavstånd som gäller för insatsvaror 18 BIOBRÄNSLEN
re spektive majs till etanolfabrikerna; samt om fälten konstbevattnas. En annan delförklaring till de stora skillnaderna mellan beräkningar är att man har använt siffror från olika tidsperioder. Den allra viktigaste orsaken till skillnaderna är dock systemavgränsningarna vad som ingår i kalkylen. Intressenterna som utfört eller betalat för analyserna är naturligtvis väl medvetna om detta. En tidig ögonöppnare var en analys utförd av den ledande amerikanske agronomen David Pimentel vid Cornelluniversitetet. Han presenterade sin studie i början på 1990-talet och baserade den på underlag från 1980-talet. Pimentel räknade på följande sätt. På en acre (= mindre än ett halvt hektar) produceras cirka 3,5 ton majs. Av detta kan man framställa ungefär 1 500 liter etanol. För att plöja och harva marken, så utsädet, bespruta och bevattna plantorna samt skörda majsen åtgår 630 liter dieselolja, det vill säga fossilbränsle. För att sedan omvandla majs till etanol och koncentrera upp denna etanol går det åt ytterligare energi motsvarande cirka 700 liter dieselolja. För transport och anpassning av bensin så att den blir lämplig för inblandning av etanol behövs ännu mer energi. I slutändan är insatsen av diesel nästan lika stor som utbytet av etanol, menar Pimentel. Det som gör satsningen på bioetanol till en verklig Ebberöds bank ur energisynpunkt är att en liter dieselolja innehåller mycket mer energi än en liter etanol (35 36 megajoule per liter jämfört med 20 21). Även i ekonomiska termer blev kostnaden enligt Pimentels beräkningar minst 50 procent högre för etanol. Nyare beräkningar visar att om man systematiskt använder lite mer gynnsamma siffror till exempel en skörd av 4 ton majs per acre i stället för 3,5 ton, samt 10 procent lägre förbrukning av kvävegödsel får man en mindre ofördelaktig balans. Vik tiga tekniska förbättringar har de senaste tio åren gjorts i pro cesserna för produktion och uppkoncentration av etanol. Rimliga siffror med den ovan använda systemavgränsningen säger därför att insatsen av energi för att producera etanol som motor BIOBRÄNSLEN 19
bränsle i dag uppgår till mellan 85 och 110 procent av dess eget energiinnehåll. Kostnaden för detta nollsummespel bestod 2006 av subventioner till majsodlare på 0,9 miljarder dollar och till etanolproducenter på 2,5 miljarder dollar. Dessutom fanns en hög importtull på brasiliansk etanol. Varken förespråkarna för amerikansk majsbaserad etanoltillverkning eller deras motståndare är dock numera nöjda med dessa bassiffror. Förespråkarna vill i energibalansen räkna in dels djurfodret DDGS (distillers dried grains with solubles) som är en biprodukt vid etanolframställningen, dels energiinnehållet i majsolja som ibland pressas ut först. De vill dessutom tillgodoräkna sig energiinnehållet i blast som inte utnyttjas i dag men som efter teknikutveckling i framtiden kan ge etanol även från majsplantans cellulosa. Med denna utvidgning av systemet blir den vunna energin dubbelt så stor som den insatta energin, menar förespråkarna. Motståndarna mot majsetanol accepterar inte förespråkarnas systemutvidgning, men vill ha en annan utvidgning på kostnadssidan. Förra året gick 20 procent av USA:s majsskörd till etanolproduktion. För fem år sedan var det 3 procent. Enligt regeringens planer kommer etanolproduktionen 2017 att kräva hela den nuvarande majsskörden, och 24 procent av fordonens bränsle ska vara biodrivmedel. Ett resultat av bland annat denna ökade efterfrågan är att majspriset stigit med 80 procent det senaste året och när ökade arealer används för majsproduktion drar detta med sig övriga jordbrukspriser. Motståndarna anser alltså att majsetanolens bidrag till de ökade livsmedelspriserna bör räknas in i kostnaderna för bioetanolprojektet. Förespråkarna är naturligtvis emot sådana resonemang. En annan diskussion rör effekten på markens näringsstatus av att odla en enda gröda. Bör detta inkluderas i kalkylen och hur ska man i så fall räkna? Det är en allmän regel att jordar utarmas 20 BIOBRÄNSLEN
mer, det vill säga fordrar mer tillförd näring, om en och samma gröda odlas skörd efter skörd. Dessutom ökar risken för att skadedjur och sjukdomar finns kvar i jorden från en växtsäsong till nästa. Därför tillämpas växelbruk på de flesta håll. I USA växlar jordbrukare ofta mellan majs och soja, och då behövs mindre kvävegödsel till majsen. Om majsskördarna ska öka radikalt för att tillgodose efterfrågan på etanolbränsle måste man frångå växelbruket och odla majs flera säsonger i sträck. Ska kostnaden och energin för den ökade gödslingen belasta etanolproduktionen eller ska man tillgodoräkna sojaodlingen en kvävebonus? Eller ligger effekterna på jordarnas näringsstatus utanför etanolsystemet som ska analyseras? Femdubblingen av etanolproduktionen från majs inom ett decennium som USA:s kongress beslutat om kommer inte att bli ekonomiskt lönsam, eftersom insatsen av fossilbränsle är så stor. Den förblir olönsam oberoende av hur oljepriset utvecklas. Endast teknik som gör det möjligt att i stor skala producera etanol från cellulosa skulle kunna ändra på detta. Detsamma gäller energibalansen. Ny teknik är det enda som kan göra majsba serad etanol någorlunda energieffektiv. Men i ett sådant perspektiv finns såväl konkurerande produkter (som metanol) som konkurrerande cellulosaråvaror (främst trä). Mer om detta senare. Etanol från vete EU har satsat på vete som råvara för etanolproduktion. I övrigt finns stora likheter med USA, både mellan de tekniska processerna för omvandlingen till etanol och de politiska processerna som ledde fram till dessa former av jordbrukssubvention under täckmantel av klimatskydd och energioberoende. En specifik jämförelse mellan majs och vete för etanolproduktion utfaller dock marginellt till vetets fördel. Visserligen är de amerikanska majsskördarna större per hektar än de europeiska veteskördarna, men detta sker till priset av högre insatser BIOBRÄNSLEN 21
av kvävegödsel. Kostnadsmässigt blir veteetanolen lite men inte mycket billigare, och det beror bland annat på mindre åtgång av det dyra enzym som används för att omvandla råvarans stärkelse till socker före jäsning. Den största skillnaden ligger dock i energibalansen: den är positiv för veteetanol, med insatser som motsvarar 55 80 procent av slutproduktens energiinnehåll. Givetvis diskuteras systemgränserna även för etanolproduktion från vete. Låt oss ta etanolfabriken i Norrköping som exempel. Av energiinnehållet i vetet blir 40 procent etanol, 30 procent foderråvara och 30 procent spillvärme. Ska foderråvaran och spillvärmen räknas etanolproduktionen tillgodo i energikalkylen? Och ska det i så fall göras vare sig de utnyttjas eller inte? Även på kostnadssidan finns samma debatt i Europa som i USA. Ska prisökningen på vete som livsmedel i den mån denna ökning beror på att vete används för etanolproduktion belasta veteetanol i den ekonomiska kalkylen? EU:s politiska mål för biodrivmedel är lite lägre än de högt satta amerikanska målen 5,75 procent av marknaden år 2010 och 10 procent 2020. Till skillnad från USA har EU dock kravet att bränsle för fordon ska ha 35 procent lägre koldioxidutsläpp än bensin för att få kallas biobränsle. Koldioxidutsläppen motsvarar ungefär energieffektiviteten, vilket innebär att mängden insatt energi inte ska vara högre än 65 procent av etanolens. Med det beräkningssätt (de systemavgränsningar) EU använder klarar etanol från vete denna gräns, medan majsetanol inte gör det. En viktig begränsning vad gäller möjligheterna att producera vetebaserad etanol i Europa är de tillgängliga åkerarealerna. En liter etanol kan produceras av 2,65 kilo vete, och den genomsnittliga avkastningen i Sverige och Europa ligger vid 6 ton vete per hektar. Att ersätta Sveriges nuvarande bensinförbrukning med etanol skulle kräva 7 miljoner hektar åker. Sverige har i praktiken 2,7 miljoner hektar, varav 1,2 miljoner för närvarande används för spannmålsproduktion. 22 BIOBRÄNSLEN