Hoppa till innehållet

Vätgas ger markeffektiv produktion av biodrivmedel

Publicerad: 10 juni 2022

Brasilien är världens näst största producent av biodrivmedel. En ny internationell forskningsstudie där Luleå tekniska universitet medverkar, visar att produktionen av förnybara bränslen från sockerrör i Brasilien kan ökas med mer än 40 procent, utan att odla mer mark. Med hjälp av vätgas nyttjas varje sockerrör bättre i biodrivmedelsproduktionen.

– Resultaten som vi har tagit fram kan även användas för andra regioner än Brasilien när det gäller produktion av förnybara drivmedel från bioråvaror, säger Elisabeth Wetterlund, professor i energiteknik vid Luleå tekniska universitet som medverkar i studien tillsammans med forskare från Belgien och Brasilien under ledning av Universität für Bodenkultur Wien, BOKU.

Forskningsresultaten är publicerade i Nature Communications.

Sockerrör för biodrivmedel

Socker har länge ansetts vara Brasiliens viktigaste exportvara. Sedan 1970-talet har sockerrör också bearbetats för att producera etanol som fordonsbränsle i Brasilien. De globala målen och strävan att minska koldioxidutsläppen inom transportsektorn har gjort att ytterligare regioner i världen – särskilt Europa – i allt högre grad gått över till förnybara drivmedel under 2000-talet. Det har gett den brasilianska etanolproduktionen ett uppsving och i dag används mer än 40 000 km2 jordbruksmark i Brasilien enbart för odling av sockerrör för etanolproduktion, något som tyvärr påverkar miljön.

– Även om sockerrör inte odlas i Amazonasregionen, konkurrerar sockerrörsodlingarna med livsmedels- och foderproduktion och traditionell markanvändning av småbrukare. Genom att tränga undan foderplantager kan etanolproduktion indirekt leda till avskogning av inhemska regnskogar, säger Johannes Schmidt, biträdande professor vid Institutet för hållbar ekonomisk utveckling vid BOKU.

Koncept från Luleå tekniska universitet

Det koncept som forskarna nu undersökt och som modellerats av Elisabeth Wetterlund, bygger på att använda sockerrören som odlas för tillverkning av biobränsle mer effektivt, med stora miljövinster. Forskarna har undersökt möjligheterna att förutom etanol, även tillverka metanol av samma sockerrörsplanta. Vid etanoltillverkning bildas koldioxid som kan tas tillvara istället för att släppas ut. Med hjälp av vätgasteknik föreslår forskarna att metanol ska framställas ur koldioxiden. Det här kan öka effektiviteten av de odlade sockerrören med över 40 procent. Metanol är ett flytande bränsle som idag främst används inom den kemiska industrin, men som även kan användas som fordonsbränsle.

–  Vid etanolproduktion från sockerrör försvinner en stor del av råvarans kolatomer som koldioxid under jäsningen. Genom att kombinera koldioxiden med vätgas från förnybar el går det att effektivt producera andra biobränslen, som metanol. Vi valde att undersöka just metanol eftersom det är ett så mångsidigt bränsle, förklarar Elisabeth Wetterlund.

Samma odlingsareal men ökad biodrivmedelstillverkning

För att på ett hållbart sätt få fram den vätgas som krävs kan elektrolysörer drivas med lokalproducerad förnybar el från solceller eller vindkraftsverk. Om man använder en liten del av landarealen som idag används för sockerrörsodlingen för elproduktion kan metanol syntetiseras från restkoldioxiden från etanolproduktionen med hjälp av vätgasen.

– Vi har kunnat visa att denna kombination tillåter en ökning av produktionen av biobränsle med minst 43 procent utan att ta ytterligare mark i anspråk – vilket ger en landneutral expansion av biodrivmedelsproduktionen, säger Luis Ramirez Camargo, huvudförfattare till studien och forskare vid BOKU och nu vid Utrecht University.

Det föreslagna teknikkonceptet för tillverkning av biodrivmedel bygger dock på att koldioxid och vätgas kan lagras. Kostnaden är en annan utmaning. För att konceptet ska vara möjligt att genomföra menar forskarna att det även krävs en politik som främjar en biodrivmedelsproduktion som kan expandera med klimatvänliga tekniker utan att mer odlingsmark tas i anspråk.

Forskningen har finansierats av ERC-projektet reFUEL och av Bio4Energy och är ett samarbete mellan die Universität für Bodenkultur Wien, BOKU, Luleå tekniska universitet/Bio4Energy, Chalmers tekniska högskola och International Institute for Applied Systems Analysis (IIASA).

Elisabeth Wetterlund

Elisabeth Wetterlund, Professor

Telefon: 0920-491056
Organisation: Energiteknik, Energivetenskap, Institutionen för teknikvetenskap och matematik