23.10.2019
Kolumnist Oskar Karlström skriver att koldioxid-neutral biomassa kanske har större potential än andra energikällor när det gäller att hitta alternativ till fossila bränslen.
Nyligen var jag opponent på en doktorsavhandling vid Danmarks Tekniske Universitet. Målet med avhandlingen var att använda matematisk modellering för att minimera skadliga utsläpp från förbränning av biomassa. Avhandlingen presenterade verklighetsförankrade frågeställningar med ett fokus på miljön, vilket kännetecknar högkvalitativ kemiteknisk ingenjörsvetenskap.
Är energiomvandling av biomassa (till elektricitet och fordonsbränsle) något vi ska satsa på, då vi har vindenergi och solenergi? Absolut: vind och solenergi är viktiga, men biomassan som energikälla har kanske ännu större potential att ersätta fossila bränslen. Ofta glömmer vi bort att biomassa faktiskt kan ses som lagrad solenergi.
Stenkol, naturgas och olja utgör cirka 75 procent av världens primära energikonsumtion. Till exempel stenkol kan (i teorin) ersättas med vindenergi och batterier, som urladdas när det inte blåser. En energianläggning för stenkol kan ha en elektrisk kapacitet större än 2 000 MW, vilket motsvarar 2 200 vindturbiner (3 MW och vind 30 procent av tiden) och ett batteri som motsvarar 1 000 av de största batterierna som existerar idag. Priset för att ersätta ett enda stenkolskraftverk på detta sätt vore minst 50 miljarder euro (ungefär halva Finlands statsskuld).
De största existerande batterianläggningarna (800 MWh vanadin-redox i Kina och 129 MWh litium-mangan-kobolt i Australien) är mycket stora och imponerande, men ändå alldeles för små om målet är att frigöra oss från fossila bränslen. En utmaning med solenergi, vindkraftverk och batterier är det stora behovet av metaller som måste utvinnas som till exempel silver. En annan utmaning är att det ofta är vindstilla och att solen inte alltid skiner, till exempel vid morgonkaffet då elektricitetsbehovet är som störst. Endast i en del av världens 195 länder kan vattenenergi användas för att kompensera tillräckligt mycket vind och solenergi på natten. Alternativa framtidslösningar kunde basera sig på vätgasproduktion, och uppgradering till ammoniak, utifrån vind- och solenergi.
Framtiden kräver förmodligen en ännu mer diversifierad energimix. Vi måste satsa mer på solenergi, vindenergi, batterier, energilagring i bränsleform och framförallt energi från koldioxidneutral biomassa, som inte konkurrar med matproduktion. Koldioxidneutral biomassa och avfall, som inte har andra användningsmöjligheter, är utmärkta alternativ till fossila bränslen.
Finland är världsledande på energiomvandling av biomassa och avfall, med industrier som Valmet, Andritz, Sumitomo, UPM, Neste och Wärtsilä. Användbara energikällor är restprodukter och avfall från pappers-, skogs- och matindustrin.
Förgasning är en ny metod för att återvinna energi och kemikalier från avfall och biomassa. Konceptet är etablerat för fossila bränslen, men finska innovationer har möjliggjort storskalig förgasning av avfall och biomassa. Forskningsgruppen inom oorganisk kemi (OOK) vid Åbo Akademi forskar inom kemirelaterade utmaningar vid förgasning. Utmaningarna är relaterade till orenheter, till exempel fosfor och tungmetaller, i avfall som leder till miljöfarliga utsläpp och förorsakar aggressiv korrosion.
Ett nytt samarbetsprojekt mellan Åbo Akademi, Danmarks Tekniske Universitet och Lunds universitet kombinerar unik laserteknologi med avancerade matematiska beräkningar och fundamental förståelse för kemiska reaktioner. Forskningen strävar efter att klargöra avgången av till exempel fosfor vid modern avfallsförgasning. Målet är att kunna eliminera uppkomsten av giftiga tungmetallgaser, och istället återvinna tungmetaller och kritiska ämnen såsom fosfor. Forskningsområdet är av stort intresse för den finska industrin, och samtidigt viktigt för att vi ska kunna göra oss mindre beroende av fossila bränslen.
Oskar Karlström
Docent och akademiforskare i oorganisk kemi.