Agentbaserad modellering av de integrerade värdekedjorna för biogen CO₂, biokol och grön metanol

Omställningen mot ett klimatneutralt energi- och industrisystem kräver utveckling av integrerade och robusta biobaserade värdekedjor som samtidigt kan bidra till utsläppsminskningar, resurseffektivitet och systemflexibilitet. I detta sammanhang är de kombinerade värdekedjorna för biogen CO₂, biokol och grön metanol av växande intresse.

Dessa värdekedjor kopplar samman biomassabaserade industriella verksamheter, strategier för koldioxidhantering och produktion av förnybara bränslen, och erbjuder därmed möjligheter till både utsläppsminskning och värdeskapande inom regionala och nationella energisystem. Det övergripande syftet med detta projekt är att utveckla och tillämpa en agentbaserad modelleringsansats för att analysera de integrerade värdekedjorna för biogen CO₂, biokol och grön metanol inom det regionala energisystemet i Norrbotten, Sverige.

Biogen CO₂ släpps ut i betydande mängder från etablerade biomassabaserade industrier såsom sågverk, massa- och pappersbruk, biomassabaserade kraftvärmeverk samt anläggningar för termokemisk omvandling. Eftersom dessa utsläpp härrör från biomassa är hanteringen av dem central för att uppnå negativa eller nära nollutsläppsbanor. Samtidigt utgör produktion av biokol genom pyrolys en väg till långsiktig koldioxidlagring samt en tillgång till förnybart kol för industriella tillämpningar, särskilt inom stålindustrin. Pyrolysanläggningar kan därmed spela en dubbel roll i framtida system genom att tillhandahålla både en fast kolprodukt och en gasformig biprodukt, vilken kan förbrännas eller uppgraderas och därmed ge upphov till en koncentrerad ström av biogen CO₂.

Grön metanol, som produceras genom syntes av infångad biogen CO₂ och förnybart väte från elektrolys, framträder som en mångsidig energibärare och kemisk råvara. Den kan användas direkt som bränsle i maritima och aeronautiska tillämpningar, i gasturbiner och som ersättning för fossila bränslen i industriell uppvärmning, inklusive ståltillverkning i ljusbågsugn (EAF), eller vidareförädlas till drivmedel för landtransporter, eller till och med helt enkelt exporteras till utländska marknader. Integrationen av grön metanolproduktion med källor till biogen CO₂ och biokolsproduktion utgör därför en lovande men komplex systemkonfiguration.

Trots att vissa enskilda tekniska komponenter är tekniskt mogna försvåras storskalig implementering av dessa integrerade värdekedjor av osäkerheter kopplade till investeringsbeslut, ägarstrukturer, geografisk lokalisering och konkurrerande användningar av biogen CO₂. Dessa utmaningar är nära förknippade med det strategiska beteendet hos heterogena aktörer som verkar inom det regionala och nationella energisystemet. I detta sammanhang erbjuder agentbaserad modellering ett lämpligt ramverk för att analysera hur olika aktörers beslut och interaktioner kan påverka systemutfall. Även om sådana ansatser får allt större erkännande inom energisystemanalys är deras tillämpning på många värdekedjor fortfarande begränsad, vilket utgör motivet för föreliggande projekt.

Om projektet

Projektet finansieras som ett strategiskt projekt inom ramen för Bio4Energy som är ett av Sveriges strategiska forskningsområden (SFO). Projektet löper fram till december 2027 och involverar professor Robert Lundmark, professor Joakim Lundgren och professor Kentaro Umeki samtliga vid Luleå tekniska universitet.