Indsendt af
Aarhus Universitet
Resumé
På trods af Danmarks førerposition inden for biomasse, er der et uindfriet potentiale for yderligere at optimere biomasseudbyttet, og dermed omstille Danmark til et biobaseret samfund. Primært ved at udnytte grønne afgrøder til biomasse samt allerede eksisterende biomasse i form af organisk husholdningsaffald, husdyrgødning og andre affaldsstoffer, halm og træ til fremstilling af energibærere som kulbrinter, alkoholer eller ætere.
Derudover kan biomasseproduktionen bidrage til fremstilling af mere værdifulde produkter, så som kemiske byggesten samt optimeret foder til den intensive mælke- og dyreproduktion (især grønne proteiner). En sådan produktion bør forenes med hensyntagen til landskab, biodiversitet, udledninger af næringsstoffer og klimagasser.
Udfordring og muligheder
Det er en politisk målsætning at gøre Danmark uafhængig af fossile brændsler i år 2050. I forhold til de øvrige udnyttelser af solenergi har biomasse den fordel, at det relativt simpelt kan konverteres til flydende brændstof til brug i bl.a. fly og skibe.
Flydende og gasformige brændstoffer kan let lagres og dermed bruges til at balancere en energiforsyning baseret på mere fluktuerende vedvarende energikilder. Biomasse har endvidere den fordel, at en del af den, gennem rent fysisk-kemisk teknologi eller gennem mikrobielle processer, kan omsættes til højværdi-produkter.
Livscyklusanalyser har vist, at produktion og anvendelse af rapsolie til biodiesel giver større drivhusgasemission end brug af fossil diesel, og der bør derfor satses på andre afgrøder. En stor udfordring vil være, at biomasseproduktionen ikke må forarme naturen, det vil sige at den skal sikre biodiversitet, være vildtvenlig, undgå eutrofiering af fersk- eller saltvandssystemer, sikre drikkevand, have lave drivhusgasudledninger samt sikre jordens frugtbarhed.
Produktion af alger i lavvandede havområder kan endvidere indgå som virkemiddel til at forbedre miljømæssige forhold.
Målsætning
Målet er at øge (fordoble) omsætningen af solenergi til biomasse pr. arealenhed samtidigt med reduktion af miljøpåvirkningen.
Grøn bioraffinering skal sikre en alsidig udnyttelse af bioressourcer, som gør Danmark mindre afhængig af import af energi, proteinfoder og andre råstoffer, mindsker drivhusgasudledningen, og som samtidigt fremmer biodiversiteten. 10 mio. tons planen estimerer, at en øget dansk produktion af bæredygtig biomasse til bioraffinaderier kan medføre en afledt produktion svarende til ca. 25, 5 mia. kr. og en afledt jobskabelse på ca. 21.000 personer.
Innovationsbehov
Der er behov for en række forskningstiltag mht. dyrkning og raffinering af biomasse. Mere produktive og miljøvenlige dyrkningssystemer skal optimeres, og deres holdbarhed til indfasning i kommerciel produktion skal valideres.
Forædling af afgrøder med fokus på lang vækstsæson og maksimal fotosyntese (kuldetolerant C4-fotosyntese) bør igangsættes. Der bør være fokus på de grønne afgrøder (græs, roer og lign.), hvoraf der kan oparbejdes værdifulde indholdsstoffer og protein før resten af biomassen bruges til energiformål.
Fra såvel forskere som industri har der været satset stærkt på bioethanol og biogas, og der er da også en stærk national ekspertise på disse områder, repræsenteret ved Novozymes enzymproduktion til både 1. og 2. generations bioethanol samt et stort biogas-forsøgsanlæg ved AU’s faciliteter i Foulum. Forskergrupper ved DTU, AAU, SDU og AU arbejder alle med de mikrobielle processer i biogasanlæg.
I de senere år er der endvidere kommet et øget fokus på pyrolyse- og forgasningsanlæg til forholdsvis tør biomasse, hvor man på rent fysisk-kemisk basis omdanner cellulose og lignin til kulbrinter, flygtige organiske forbindelser og syntesegas, og flere af Danmarks største firmaer er dybt engageret i forskning og udvikling af disse processer.
Et andet lovende område er direkte omdannelse til bioolier under højt tryk og temperatur. Der er imidlertid behov for at støtte indsatsen omkring produktionen af såvel bioolier, biogas, alkohol mv. Identifikation og produktion af bedre enzymer til de biologiske processer er afgørende. Der ligger et enormt vækstpotentiale i at producere råvarer til den kemiske industri eller fodertilskud ved kemiske processer eller mikrobielle omsætninger baseret på biomasse.
De i forvejen stærke partnerskaber mellem energiindustri og katalyse- samt enzymindustri skal styrkes. Tilsvarende stærke partnerskaber mellem planteforædling, agroindustri og energiindustri, der kan sikre integration mellem disse historisk set stærke, danske erhvervsmæssige styrkepositioner, skal etableres. Det bør fx dreje sig om forædling af bæredygtige biomasseafgrøder og udvinding af foderprotein samt fødevareingredienser ved grøn bioraffinering.
Der er også behov for at se på nye dyrkning, høst- og forarbejdningssystemer, der sikrer jordens frugtbarhed samt mindsker omkostninger og energiforbrug.
De danske forudsætninger
Danmarks forudsætninger for at udnytte bioressourcer til energi-bærere og højværdi-stoffer er helt i top. Vi har verdens førende industrier på enzymområdet, og vi har på såvel universitetsområdet som i industrien stor ekspertise på mikrobielle omsætninger og ”metabolic engineering”.
Specielt med hensyn til fremstilling af definerede kemiske forbindelser på basis af mikrobielle omsætninger er evnen til at kunne designe og regulere biologiske omsætninger helt essentielle. Med hensyn til pyrolyse og forgasning huser Danmark noget af verdens bedste katalysatorekspertise, og bl.a. Haldor Topsøe og Dong er allerede dybt engageret i produktion af brændstoffer og kemiske byggesten.
Med hensyn til dyrkning af bæredygtige biomasseafgrøder på land pågår der en betydelig aktivitet på AU’s forsøgsmarker ved Foulum, og der eksperimenteres med dyrkning af alger ved AlgeCenter Danmark. Dette skal kobles med, at Danmark er verdensførende inden for planteforædling i fx DLF Trifolium og den store husdyrfodringskompetence i forskning og industri. Endelig er systemevaluering essentiel for at kunne validere bioenergikædernes globale bæredygtighed.
Effekter og potentialer
En satsning på biomasse er helt essentiel for at kunne nå målet om uafhængighed af fossile brændstoffer. Men det har vist sig, at en ren satsning på dyrkning af enten land- eller vand-baserede afgrøder til bioenergi har ret ringe konkurrenceevne under de nuværende økonomiske forhold.
En tilvejebringelse af biomasse til energiformål vil derfor bedst kunne ske ved samproduktion af højværdistoffer (ofte med begrænset efterspørgsel), fødevarer, foderstoffer mv.
Endvidere skal miljøeffekter såsom nitratudvaskning og kulstoflagring i jorden indregnes i kædernes cost-benefit analyser.
En kombineret satsning på bioenergi og høj-værdi stoffer vil kunne give dansk industri ny ekspertise og eksportmuligheder i form af mekanisk udstyr, nye enzymer, nye katalysatorer, logistiksystmer og know-how.