Innspill til Teknologirådets høring Klimaskog og bioraffinerier Karin Øyaas (PFI) 27.01.2011
PFI Uavhengig forskningsinstitutt Lokalisert i Trondheim, Norge FoU på prosesser/produkter basert på lignocellulose som råstoff Fokusområder: Trefiber Masse og papir Nye biobaserte materialer (kompositter, MFC) Biodrivstoff/bioenergi/bioreffineri Karakterisering av fiber strukturer og produkter Datterselskap av INNVENTIA AB siden 2004
Forskningsområde biodrivstoff/bioraffineri PFIs fokus Råstoff Type (barved, løvved, halm, bagasse) Kvalitet (avfall, bark, blandingsråstoff) Forbehandling og separasjonsprosesser Biokjemisk konvertering; Termokjemisk konvertering; Konvertering til biodrivstoff og value-added produkter (kjemikalier og materialer) Karakteriseringsmetoder Kjemisk og morfologisk
Biodrivstoff/bioraffineri drivkrefter Biodrivstoff fra lignocellulose: Security of supply & peak oil - erstatte fossilt drivstoff Reduksjon av klimagassutslipp ; Veitransport betydelige (og økende!) bidrag til GHG Biodrivstoff fra andre kilder enn matvarer (1G vs. 2G) Bioraffineri Tilleggsprodukter som gir lønnsomhet i bioenergi-prosesser; effektiv utnyttelse av alle prosess-strømmer Fornybart råstoff i fremtidens bærekraftige prosesser og produkter Erstatte fossile innsatsfaktorer
Anvendelser av lignocellulose - basis i fiberstruktur og/eller fiberkjemi - Kompleks struktur Inhomogent materiale (avhengig av kilde) Lav energitetthet og høyt vann og oksygeninnhold Fiber struktur Fiber kjemi Cellvegg fra barvedsfiber (Fengel and Wegener, 1984) Kjemisk sammensetning av tømmerstokk (barved)
Anvendelser basert på fiberstruktur Nordisk barvedsfiber er unik; Lang - lys - smal Mikrofibriller et grønnt nanomateriale Armering av kompositter Stabilisering av emulsjoner Olje i vann (eks. maling) Vann i olje (eks. vann i diesel ; red. forbrenningstemp red. NOx og sot - opptil 70%) Fortykningsmiddel (eks. mat)
Anvendelser basert på fiberstruktur Modifisering av fiberoverflaten gir uante muligheter; kompatibilitet med organiske faser armering av nye komposittmaterialer (lette materialer) fiber med antimikrobielle grupper (emballasje, medisinske anvendelser, separasjon, etc) bio- og vevs-kompatibilitet (implantat) erstatte plastmaterialer kontrollert porøsitet
Anvendelser basert på fiberkjemi Cellulose, lignin og hemicelluloser de fornybare råstoff som forekommer i størst mengde på jorda Stort potensial for å kunne erstatte fossile råstoff i eksisterende industriprosesser /produkter
Anvendelser basert på fiberkjemi Kamm et al., 2006
Anvendelse av skogens råvarer Vi må skaffe bedre kunnskap om egen fiberråvare; - hvilke råvarer er egnet i hvilke prosesser? Barved vs. løvved Bark, GROT, kjerneved Blanding hvor? Vi må ta frem ny (- og gammel!!) kunnskap om prosessering av komponentene i tømmerstokken Vi må ta fram effektive prosesseringsruter som sikrer optimal utnyttelse av råstoffet og gir optimal produktmiks
De to produksjonsrutene Termokjemisk vs. biokjemisk rute - sammenligning (IEA, 2008): Pt. ingen klar kommersiell eller teknisk fordel for en av rutene Begge rutene er under kontinuerlig utvikling og evaluering Verdien av tilleggsprodukter mangler i regnestykkene! Mulighetene for produksjon av tilleggsprodukter må utredes videre i forhold til begge rutene NB: Bioraffineri kan være et konsept, en prosess, en fabrikk eller en klynge av produksjonsanlegg
Bioraffineri to hovedtyper Nær framtid: Energidrevet Hovedfokus på produksjon av sekundære energibærere (biodrivstoff, kraft, varme). Biprodukter selges direkte eller oppgraderes til merverdiprodukter. På sikt: Produktdrevet Biomassen omformes til en serie av produkter (kjemikalier, materialer, mat/fôr) med maksimal merverdi og miljømessige fordeler. Restprodukt brukes til kraft og/eller varme.
Bioraffineri betydning av tilleggsprodukter Oljeforbruk, USA, 2007 Verdien av kjemisk industri er sammenlignbar med drivstoffindustrien, men krever bare en liten del av råvaren Økonomisk potensial i å utvikle biobaserte kjemikalier og materialer også fra biomasse Smith, 2008
Oppsummering Viktig å satse på utvikling av bioraffineriprosseser nå! Fase 1: Hovedfokus på energiprodukter - eneregidrevet Fase 2: Produksjon av fremtidens grønne materialer og kjemikalier produktdrevet Dette er framtidens råstoff i neste generasjons industriprosesser! Pt. for tidlig å gjøre teknologivalg begge ruter må utredes videre SKOGEN - ET VIKTIG RÅSTOFF I FREMTIDENS PRODUKTER!