Miljøaspektet ved brug af biomasse til transportbrændstoffer Grøn transport kan vi, og vil vi? Høring, Teknologirådet Landstingssalen, Christiansborg 5. april 2006 Henrik Wenzel Danmarks Tekniske Universitet Institut for Produktion og Ledelse, Området for Innovation og Bæredygtighed wenzel@ipl.dtu.dk
Livscykluskonceptet - inducerede og fortrængte processer Fertilizer Fertilizer CO 2 from other sources Water, electricity, Heat auxiliaries Beer and soft drink prod. CO 2 Diesel Diesel Corn Corn stover etc. Corn kernels Dry milling Milled kernels Ethanol Emissions Slurry prep. Leave on soil Car driving Gelatinisation Rød = induceret Sugar, starch etc Ingred. Enzyme Alpha-amylase Termamyl Dextrinisation Quantity required pr. functional unit Grøn = fortrængt Sugar, starch etc Ingred. Enzyme Gluco amylase Spirizyme Saccharification + fermentation Ethanol Destillation, centrifugation evaporation Ethanol Mixing Blå = ændret Fuldt optrukket = inkluderet Yeast Yeast limestone Soy meal, corn, inorganic phosphate DGS Animal prduction Stiplet = ikke inkluderet Crude oil extraction Crude oil MTBE MTBE Refining Gasoline
Studerede scenarier - i livscyklusanalysen Nielsen og Wenzel, 2005 Reference: Almindelig benzin bil Alternativ 1: 10% sprit Alternativ 2: 85% sprit Biltype Passager bil Passager bil Passager bil Teknologu Kort sigt Kort sigt Kort sigt Brændsels effektivitet Brændsel 22.4 miles pr. gallon (=9.5 km/l) Almindelig Benzin 1 Sansynligvis for højt sat 22.4 miles pr. gallon (=9.5 km/l) Benzin iblandet 10% ethanol fra majs 23.5 miles pr. gallon 1 (=9.9 km/l) Benzin iblandet 85% ethanol fra majs
Energibalance - fra Nielsen og Wenzel, 2005 Den snævre (og forkerte) betragtning: Fossilt energiforbrug : brændværdi = 21.3 MJ/l : 21.6 MJ/l 1 : 1 Anvendes ofte af bio-ethanol modstandere som indikation af, at energibalancen er håbløs: der bruges jo lige som meget energi til at fremstille ethanolen, som den selv indeholder. Den rigtige balance: Fossilt energiforbrug til bio-ethanol : fortrængt fossilt energiforbrug til benzin = 3.45 MJ/mile : 6.82 MJ/mile 1 : 1,9 Findes stort set ikke i den internationale litteratur om energi- og miljøvurdering af bio-ethanol
Resultater - forudsat ubegrænset biomasse Benzin Kørsel (fra Nielsen og Wenzel, 2005) Bio-ethanol der er en afvejning: kg CO 2 - ækv. 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 Benzin bil Drivhuseffekt 10% 85% Raffinering Fementering m 2 år 0.4 Landbrugsareal 0.2 Fossile br. Biomasse 0 Benzin bil 10% 85% Alle data pr. 1 mile kørt ( = 1,6 km)
Resultater når biomassen er begrænset Kørsel El Varme kg CO 2 ækv. kg CO 2 ækv. Benzin Raffinering Bio-ethanol Fementering 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 Benzin bil + fossil k/v + fossil k/v 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 Benzin bil + fossil k/v Benzin bil + bio k/v Fossile br. Biomasse Fossile br. Begrænsning - Fysisk (ikke nok biomasse) - Økonomisk (subsidier nødvendige) Den reelle sammenligning, når biomassen er begrænset
Den samlede CO2-udledning øges, hvis vi tager biomassen fra den optimale anvendelse Mio. tons CO 2 80 Total CO 2 -udledning (klimakorrigeret) 60 40 CO 2 -udledning fra transport 20 0 1990 '92 '94 '96 '98 '00 '02 '04 '06 '08 10
Substitutions-effektiviteten af fossilt brændsel er det centrale spørgsmål når biomassen er begrænset og skal prioriteres Substitutions-effektivitet El Varme 1 : 1 El Varme Fermentering Enzym 1 : 1,5 til 1 : 60 Kemikalie Raffinering + syntese Biomasse Fermentering Bioethanol 1 : 0,? Benzin Raffiner. Fossile br. Ferment. + polym. Biopolymer 1 : 0,? Syntetisk polymer Raffiner.
Substitution af benzin med electricitet BEV=Batteribiler, HFCV=BrintBrændselscelleBiler, Venzin=Methanol i eksisterende biler 5.0 4.0 Hvilken kwh benzin / kwh el 3.0 2.0 1.0 0.0 4.4 1.8 0.7 1.3 BEV HFCV VEnzin FC-VEnzin transportløsning?? Substitution af benzin med biomasse BEV=Batteribiler, HFCV=BrintBrændselscelleBiler, Venzin=Methanol i eksisterende biler 5.0 Reference: Henrik Lund, Ålborg Universitet kwh benzin / kwh biomasse 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0 1.8 0.7 1.1 0.6 BEV HFCV VEnzin FC-VEnzin
Konklusion og oplæg til diskussion Hvis: Biomasse fremover er af begrænset tilgængelighed rent fysisk eller: Biomasse fremover er af begrænset tilgængelighed rent økonomisk, fordi det kræver økonomiske tilskud eller lempelser at anvende det Så skal bio-ethanol ikke sammenlignes med benzin, men brug af biomassen til bio-ethanol skal sammenlignes med anden brug fx til el- og varme fremstilling. Og så vil bio-ethanol med dagens teknologi øge vores CO 2 -udledning og forsyningsproblemer og ikke reducere dem. Jeg savner prioriteringsdiskussionen i debatten om bio-ethanol. Vi kan ikke længere holde til at høre om bio-ethanols muligheder uafhængigt af spørgsmålet om at prioritere biomassen.