Irankrigets effekter på oljemarknaden har satt ökat fokus på EU:s planer för egen produktion av fossilfritt flygbränsle. Men EU-reglerna för syntetiska flygbränslen riskerar att styra utvecklingen mot produktionsvägar som är både dyrare och mer energikrävande än nödvändigt – och som därmed gör det svårare att nå klimatmålen. Det visar en Chalmersstudie som har analyserat olika metoder för att framställa syntetisk metanol.
Förra året infördes regler som kräver en inblandning av minst 2 procent hållbart flygbränsle på EU:s flygplatser. Detta inblandningskrav kommer att öka successivt, till minst 70 procent år 2050. Hälften av det hållbara flygbränslet ska då utgöras av en kategori som kallas RFNBO: förnybart bränsle av icke-biologiskt ursprung (Renewable Fuel of Non-Biological Origin). Det är syntetiska bränslen, även kallade elektrobränslen, som framställs av förnybar vätgas och infångad koldioxid.
Nu visar forskare på Chalmers att RFNBO-reglerna gynnar en ”omväg” i framställningen av syntetiska bränslen, vilket riskerar att öka både kostnaderna och energianvändningen.
– Reglerna påverkar inte bara industrins investeringar i teknik, utan också vilken forskning och utveckling som prioriteras. I stället för att driva innovation mot de mest effektiva lösningarna riskerar vi att låsa fast oss vid mindre resurseffektiva produktionsmetoder, säger Henrik Thunman, professor i energiteknik på Chalmers och medförfattare till den vetenskapliga artikeln.
Tusentals nya fabriker kommer att behövas globalt för att möta den ökande efterfrågan på hållbart flygbränsle under kommande decennier. Det handlar om mycket stora investeringar för anläggningar med lång livslängd.
Stor skillnad på olika vägar mellan samma råvara och slutprodukt
Chalmersforskarna har studerat tillverkning av syntetisk metanol, som är ett exempel på bränslemolekyler som kan omvandlas till hållbart flygbränsle. Det är ett representativt exempel för att analysera hur olika produktionsvägar påverkar resursförbrukningen vid framställning av sådana bränslemolekyler.
Dessa energirika molekyler kan produceras genom att kolatomer och vätgas förs samman i kemiska processer. I studien jämförde forskarna tre olika produktionsvägar för metanol där kolatomerna kommer från biomassa – så kallat biogent kol. Två av metoderna bygger på förbränning av biomassa, där koldioxid fångas in ur rökgaserna och därefter blandas med vätgas som produceras separat med elektricitet. Den tredje bygger på förgasning, där upphettad biomassa omvandlas direkt till syntesgas, som innehåller både kol och vätgas.
Alla tre produktionsvägarna är tekniskt genomförbara, och både råvaran och slutprodukten kan vara samma. Däremot skiljer de sig tydligt åt när det gäller energianvändning, kostnad och elbehov.
Direkt produktionsväg kan väljas bort på grund av regelverkets utformning
– Förgasningsalternativet visade sig vara mest resurseffektivt i vår analys, med upp till 46 procent lägre produktionskostnad och 30 procent lägre elbehov än de två förbränningsbaserade alternativen. Skillnaden visar hur stora energiförluster som kan uppstå när biomassa först förbränns till koldioxid, som därefter åter byggs upp till bränslemolekyler med hjälp av stora mängder el och vätgas, säger Johanna Beiron, forskare i fysisk resursteori på Chalmers och förstaförfattare till artikeln.
Trots detta gynnas förbränning betydligt mer än förgasning av EU:s regelverk. RFNBO-kategorin – som ska expandera från nära noll idag till en andel på 35 procent av allt flygbränsle i EU år 2050 – omfattar allt bränsle från förbränningsalternativen, men utesluter runt hälften av bränslet från förgasning.
Anledningen är att RFNBO inte får produceras med energi och kolatomer som kommer direkt från biomassa, vilket de gör till stor del vid förgasningsproduktion. Däremot är det tillåtet att använda kolatomer från biomassa vid förbränning, om det görs genom infångning av den koldioxid som bildas när biomassa används för andra energiändamål. Ett exempel på det är förbränning av restmaterial från skogsindustrin i kraftvärmeverk.
Men sådant restmaterial kan alltså användas mer resurseffektivt genom förgasning.
– Det ena förbränningsbaserade alternativet som vi analyserade var processen i kraftvärmeverk, säger Johanna Beiron. Det har en lägre kostnads- och energieffektivitet än förgasning, även när vi räknar in den extra el som behövs för att ersätta exempelvis den fjärrvärme som förbränningsprocessen kan bidra med.
Styrningen riskerar att motverka sina egna mål
Syftet med RFNBO-klassificeringen är bland annat att driva fram ökad produktion av förnybar el, till framställning av grön vätgas, och att minska beroendet av biomassa som är en begränsad resurs.
Men kolatomerna till det syntetiska flygbränslet måste hämtas någonstans ifrån. Biomassa förväntas bli den minst kostsamma fossilfria kolkällan till RFNBO, och forskarna bedömer att dagens regelverk kommer att leda till en mycket hög efterfrågan på koldioxid från förbränning av biomassa. I stället för att minska behovet av biomassa riskerar EU-reglerna tvärtom att driva fram en mindre energieffektiv användning av den begränsade biomassaresursen.
– Regelverket tar inte tillräcklig hänsyn till hur effektivt olika system använder energi och resurser, säger Henrik Thunman. Studien belyser därmed en strukturell fråga i EU:s energi- och industripolitik: styrningen riskerar att motverka sina egna mål när definitioner av hållbara bränslen inte ligger i linje med grundläggande energiprinciper och med unionens övergripande ambitioner för resurseffektivitet.
Justerade regler kan behövas för effektiv omställning
Forskarna hoppas att deras resultat ska bidra till ökad kunskap om vilka tekniker och system som står till buds.
– Det är förvånande att EU:s regler inte styr tydligare mot de mest effektiva alternativen, säger Johanna Beiron. Dagens regelverk riskerar att leda till en inlåsning i förbränningsbaserade energisystem, trots att det redan finns tekniskt mogna processer som skulle ge både lägre energianvändning och kostnad – exempelvis förgasning och elektrifiering av fjärrvärme.
– Vår studie visar att vissa delar av regelverket sannolikt behöver justeras för att EU ska kunna nå sina långsiktiga mål, säger Henrik Thunman. Det behövs bättre samordning mellan klimatmål, resurseffektivitet och industriell genomförbarhet för att komma till rätta med den osäkerhet som råder nu. Den gör det svårt att fatta rationella investeringsbeslut för de kommande årens storskaliga expansion av hållbart flygbränsle.
Källa: Chalmers
