Livscykelanalys av svenska biodrivmedel med fokus på biogas Linda Tufvesson Miljö- och energisystem Lunds Universitet 2012-11-22
Bakgrund Flera miljöanalyser genomförda, både nationellt och internationellt. Resultaten varierar. Varför? - Olika råvaror och produktionsmetoder - Olika beräkningsmetoder Behov av: aktuella miljöanalyser då förändringar sker snabbt nationella analyser då regionala förutsättningar skiljer inkludera nya biodrivmedelssystem biogas från restprodukter beakta markeffekter
Syfte Studie 1 och 2 Uppdaterade livscykelanalyser för biogas, etanol och RME samt andra generationens biodrivmedel baserat på svenska förhållanden Lyfta fram de steg i livscykeln som signifikant påverkar miljöprestandan Studie 3 Tidigare har fokus varit på biogas från grödor och avfall - inte på restprodukter. Stor potential att utnyttja restprodukter som idag används som djurfoder. Kan denna biogasproduktion motiveras trots ökad foderproduktion? Uppfyller denna biogas hållbarhetskriterierna?
Analyserade biodrivmedel Etanol från vete Etanol från sockerbetor Etanol och biogas från vete Etanol från sockerrör (Import från Brasilien) RME från raps Biogas från sockerbetor Biogas från vall Biogas från majs Etanol från salix F/T-diesel från salix Metanol/DME från salix Biometan från salix Biogas från drank Biogas från rapskaka Biogas från glycerol Biogas från permeatvassle Biogas från fodermjölk Biogas från fiskrens Biogas från bageriavfall Studie 1: Börjesson, Tufvesson och Lantz (2010) Livscykelanalys av svenska biodrivmedel Studie 2: Börjesson och Tufvesson (2010) Agricultural crop-based biofuels resource efficiency and environmental performance including direct land use changes Studie 3: Tufvesson och Lantz (2012) Livscykelanalys av biogas från restprodukter
Analyserade miljöeffekter Växthusgaser Övergödning Försurning Marknära ozon Partiklar Energibalans
Resultat (##$ Spannmålsodling som markreferens 1C+;$NO "!)BL0L+.),*)C84P$:C0L;):).$ '#$ &#$ %#$ "#$ #$!"#$ (##$ '#$ Ogödslad gräsmark/träda som markreferens Systemexpansion med antagande om att substratet är en begränsad resurs Oberoende av markreferens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tudie 1: Börjesson et al. (2010), Studie 2: Börjesson och Tufvesson (2010), Studie 3: Tufvesson och Lantz (2012)
Biogas från grödor basfall Inkluderar - Odling av substrat - Transport och förbehandling av substrat - Produktion av fordonsgas (processenergi, metanläckage) - Lagring av rötrest (emissioner av NH 3 ) - Transport och spridning av rötrest Bild från Lovisa Björnsson, LTH
Biogas från grödor systemexpansion Rötrest Inkluderar - Odling av substrat (sockerbeta, majs, vall etc.) - Transport och förbehandling av substrat - Produktion av fordonsgas (processenergi, metanläckage) - Lagring av rötrest (emissioner av NH 3 ) - Transport och spridning av rötrest - Rötresten används vilket leder till minskad användning av mineralgödsel
Direkta och indirekta markeffekter dluc - Direkta markeffekter iluc - Indirekta markeffekter Byte av gröda på aktuell och identifierad åkermark som leder till förändringar i markens kolinnehåll Ska inkluderas i LCA Teoretiska ekonomiska modeller som antar att ökad produktion av biodrivmedel leder till uppodling av ny åkermark i andra delar av världen Svårt att beräkna och allmän beräkningsmetod saknas I Sverige antas 25% av odlingen av biodrivmedel ske på tidigare ogödslad gräsmark Indirekta markeffekter: Nuvarande odlingsareal för biodrivmedel kan öka 2-3 ggr utan att påverka mat- och foderproduktionen genom dynamiska effekter (effektivare vallodling, minskad trädesareal, ökad produktivitet) En ökad odlingsareal för biodrivmedel leder dock till ökade direkta markeffekter när mer ogödslad gräsmark
Växthusgaser beroende på markreferens 100 ¼ ogödslad gräsmark, ¾ spannmålsodling = idag 80 Gram CO2-ekv / MJ drivmedel 60 40 20 0-20 -40 Vete - etanol -60 Sockerbetor - etanol Raps - RME Sockerbetor - biogas Vall - biogas Majs - biogas Hush.avfall - biogas Oberoende av markreferens Ind.avfall -biogas Gödsel - biogas Besnin & diesel 60% reduktion Basfall Systemexpansion Studie 1: Börjesson et al. (2010)
Biogas från restprodukter Basfallet inkluderar Transport och förbehandling av substrat Produktion av fordonsgas (processenergi, metanläckage) Lagring av rötrest (emissioner av NH3) Transport och spridning av rötrest Systemexpansion inkluderar även Rötrest ersätter mineralgödsel Restprodukterna måste ersättas med annat djurfoder (soja, foderkorn, melass)
Växthusgaser biogas från restprodukter (##$ '#$ g CO 2 -ekv./mj &#$ %#$ "#$ #$!"#$ )*+,-$.+/0-+-+$ 12*32+45+0062$ @+0B+66$ 78,9:$1!5+0062$ ;8<2*3=>6-$ ;?0-*2,0$ @+A2*?+5B+66$ FD04232G/+,0?8,$ C6D92*86$ @2,0?,E)?2026$ Studie 3: Tufvesson och Lantz (2012)
Hållbarhetskriterierna Direktiv om främjande av användning av energi från förnybara energikällor (EU, 2009) Emissionerna av växthusgaser ska minska med minst 35% jämfört med fossila bränslen. Den minskning som ska ske avser de utsläpp som uppstår under produktionskedjan. Från 2018 är kravet 60%. I direktivet ställs krav på vilken typ av mark som får användas för att producera råvaror för biodrivmedelsproduktion. Lag (2010:598) om hållbarhetskriterier för biodrivmedel och flytande biobränslen. Drivmedel som inte uppfyller hållbarhetskriterierna omfattas inte av befrielse från energi- och koldioxidskatt.
Hållbarhetskriterierna Typ av råvara Minskning av växthusgaser ska visas Uppfyllande av markkriterier ska visas Utsläpp fram till insamling av råvaran = 0 Grödor och annan primär råvara Samprodukter från industriell process JA JA NEJ JA JA NEJ Restprodukter Från jordbruk, skogsbruk, fiske, och vattenbruk JA JA JA Från industri JA NEJ JA Avfall JA NEJ JA Rapskaka är en samprodukt medan övriga substrat klassas som avfall eller restprodukter. Nordisk elmix (34,9 g CO 2 -ekv/mj) istället för svensk elmix (11,2 g CO 2 -ekv./mj). Varken rötresthantering eller alternativ substratanvändning beaktas.
Emissioner av växthusgaser (##$ '#$ g CO 2 -ekv./mj &#$ %#$ "#$ #$!"#$ )*+,-$.+/0-+-+$ 12*32+45+0062$ 78,9:$1!5+0062$ ;8<2*3=>6-$ ;?0-*2,0$ @+A2*?+5B+66$ @+0B+66$ FD04232G/+,0?8,$ HI66J+*K240-*?42*?2*$ C6D92*86$ @2,0?,E)?2026$ Studie 3: Tufvesson och Lantz (2012)
Reviderat Renewable Energy Directive 1. Max 5% från livsmedelsgrödor (tidigare ej tak) 2. Ettåriga livsmedelsgrödor belastas med iluc-faktorer 3. Cellulosagrödor (ej till livsmedel) får dubbelräkna klimatnyttan 4. Hushållsavfall, gödsel och industriavfall (och halm) får fyrdubbla klimatnyttan BIOGAS!
100 Klimatnytta Reviderat EU-förslag (oktober -12) g CO2-ekv. / MJ biodrivmedel 80 60 40 20 iluc-faktor 60% reduktion 0 Vete - etanol Sockerbetor - etanol Raps - RME Sockerbetor - biogas Vall - biogas Majs - biogas Bensin & diesel -20 (Baserat på EU s beräkningsmetod i RED + nytt förslag om iluc-faktorer) iluc = indirect Land Use Change Spannmål: 12 g; Sockerbetor: 13 g; Raps: 55 g; Gräsvall: 0 g? Baserad på studie 1: Börjesson et al. (2010)
Slutsatser - Kritiska faktorer Lustgasemissioner från gödselmedelstillverkningen (N 2 O) Biogena N 2 O-utsläpp från marken CO 2 -emissioner till följd av förändrad markanvändning Energikälla i drivmedelsanläggningen Metanläckage vid biogasproduktion Vid användning av restprodukter som idag används som djurfoder har ersättningsfodret stor betydelse för totala miljöpåverkan
Slutsatser Dagens svenska biodrivmedel leder till klimatnytta jämfört med bensin och diesel. Direkta markeffekter kan minska klimatnyttan i framtiden. Alla biodrivmedel har för- och nackdelar men vi vet vilka faktorer som är viktiga att beakta för att optimera miljönyttan. Biogas från restprodukter leder till klimatnytta jämfört med bensin och diesel och den producerade biogasen uppfyller hållbarhetskriterierna. Om djurfoder måste ersättas så leder produktion av biogas från energigrödor till större utsläppsreduktion än biogas från restprodukter.
Tack för uppmärksamheten! Linda.tufvesson@miljo.lth.se Studie 1: Börjesson, Tufvesson, Lantz (2010) Livscykelanalys av svenska biodrivmedel, Rapport 70, Miljöoch Energisystem, Lunds universitet. Studie 2: Börjesson, Tufvesson (2010) Agricultural crop-based biofuels resource efficiency and environmental performance including direct land use changes, Journal of Cleaner Production. Studie 3: Tufvesson, Lantz (2012) Livscykelanalys av biogas från restprodukter, Rapport 76, Miljö- och energisystem, Lunds Universitet.