lu.se

LUNDS TEKNISKA HÖGSKOLA

Lunds universitet

Denna sida på svenska This page in English

Etanol

etanol
Gunnar Lidén och Guido Zaccho mäter upp skogsråvaror.

I decennier har ganska stora skaror forskare på LTH utvecklat en metod att framställa etanol från cellulosa. Men hur går det, när blir ni färdiga?
Frågan ställer LTH-nytt till Guido Zacchi och Gunnar Lidén, som närmar sig ett generationsskifte där den förste snart pensionerar sig mer eller mindre medan den andre intensivt arbetar vidare med forskningen.

Visst svarar de båda professorerna på Institutionen för kemiteknik att ”det behövs fortfarande mer forskning”. Men de berättar också att i år startar de första kommersiella anläggningarna för denna sorts biobränsleproduktion, så man har faktiskt kommit riktigt långt. Det sker först i norra Italien i regi av företaget Chemtex.

– Tekniken finns idag och kan utnyttjas i stor skala. Det är bevisat att det fungerar och vi hör till ”top-5” i världen på området, säger de.

För den långa processen till en produktion av ”andra generationens etanol” ska forskarna vid LTH ha en del av äran. (”Första generationen” avser etanol från socker-eller stärkelserika råvaror som sockerrör, betor och vete.)

– Det började med mikrobiologen Bärbel Hahn-Hägerdal, nyligen pensionerad. Hon i början av 80-talet fått impulser i USA och började ta fram lämpliga jästsorter för att bryta ner sockerarter från biomassa. Eftersom jag hade forskat på destillation halkade jag snart in på projektet också, berättar Guido. Hans första resa gick till Nya Zeeland 1985.

Nu var inte destillation i sig något större problem men det fanns andra svårigheter, inte minst i förbehandlingen. LTH-forskarna har utvecklat processerna med hjälp av tjogtals av doktorander och därigenom byggt upp en stor kompetens som idag uppskattats mycket i industrin. Etanolforskare från Lund har anställts vid bl a Novozymes, SEKAB, norska skogsföretaget Borregaard och Alfa Laval.

1999 rekryterades Gunnar Lidén till LTH, där han främst utvecklat fermentationen (jäsningen) i processen. Snart tar han över huvudansvaret men ser också gärna ett ökat ansvar för kolleger som Mats Galbe och Ola Wallberg.

– I början var det här lite av beredskapsforskning, något som kunde bli användbart i en framtid, säger han. Men idag är vi plötsligt där och produktion och marknad i stor skala är verklighet. Orsaken är att oljepriserna gått rätt upp och att tekniken blivit konkurrensduglig.

Med tiden har forskarna utvecklat omfattande internationella relationer. Idag är samarbetet omfattande med ett forskningsinstitut i Brasilien, CBTE, med ett stor-satsande bolag i Kina, State-Grid, och med partners i flera länder i Europa liksom med USA och Kanada. I USA, där man har stor etanolproduktion från majs, byggs nu anläggningar där etanol tillverkas även majsens blast och stammar.

– I USA är iblandningen av etanol i bensinen 10 procent, men nu har 15 procent godkänts av myndigheterna. I Sverige är iblandningen 5 procent och 10 har nyligen godkänts. Många känner fortfarande inte till att de delvis kör på etanol redan, tror Guido Zacchi.

LTH FICK MÄNGDER AV ANSLAG FRÅN ENERGIMYNDIGHETEN I VINTRAS?

– Ja, vi fick i stort sett allt vi sökte och vilket visar vår status på området, fort-sätter han. Konkret betyder det bl a att vi kan hålla igång minst tio doktorander. En sådan forskningsmiljö utvecklas mycket bättre än när en professor, om än aldrig så briljant, har en doktorand. Då breddas också forskningen. Idag arbetar t ex VA-teknik integrerat med bio-gastekniken, tar hand om processen nedströms vår produktion.

LTH-forskarna har varit med i flera EU-projekt. Guido i fem och Gunnar i tre, två av dessa tillsammans med mikrobiologen Marie-Francoise Gorwa-Grauslund. Det mest spännande handlar om den nämnda kommersiella anläggningen hos Chemtex baserad på vassgräset Arundo donax odlat på jordar som inte duger för livsmedel.

– Chemtex gjorde faktiskt sina första försök hos oss och tyckte att vår teknik var intressant. De kör nu igång utan subventioner och stöd fast de inte väntar sig vinst redan i den första anläggningen. Det är alltså ett företag med muskler, säger Guido.

Företaget har sin bas i plasttillverkning och ser ett behov av fossilfria källor till eten, som kan göras av etanol. Från cellulosan kan man även producera viktiga kemiska byggstenar som butanol och mjölksyra.

– Vår kinesiska partner arbetar på samma spår. State Grid är världens största elproducent och världens sjätte största företag. De har byggt 20 biobränsleeldade kraftverk och vill komplettera el med etanol. De har ett bra logistiksystem. Bönder levererar blast och halm och får skattefria kontanter i handen, vilket har lyft lands-bygden, berättar Guido Zacchi.

Till och med den petrokemiska industrin i Stenungsund, har formulerat ett mål om att vara fossilfri till 2030.

– Då handlar det inte bara om bränsle utan om att ersätta oljan med biomassa. Forskning kring bioraffinaderier kommer att växa starkt inom t ex separationsteknik, som vi jobbar med i Lund, säger Gunnar Lidén.


– Dessutom vill vi alltid utnyttja hela råvaran och samtidigt utvinna biogas, el och eventuellt fjärrvärme från förbränning av restprodukten lignin, inflikar Guido. Då får man en väldigt hög verkningsgrad. I bästa fall – där behovet av fjärrvärme finns – kan 90 procent av energin komma ut i produkter, det är bättre än olja. 65–70 procent är ett mer normalt utfall.

För att utveckla etanoltekniken från labb till större skala och få ner process-kostnaderna har Apparathallen på Kemicentrum varit ovärderlig. Försök i ännu större skala har Lundaforskarna medverkat till i den nationella pilotanläggningen i Örn-sköldsvik, där finansieringen nu är i fara. SEKAB, som har drivit anläggningen, har aviserat minskad beläggning.

Lundaforskare deltog också i en försöksanläggning i Sveg i Härjedalen, som nu ligger i malpåse. Det var i där de kom i kontakt med kinesiska investerare. Skogs-forskare vid VTT i Finland och i Kanada är också aktiva. Nu börjar också flera oljebolag gå in på allvar i branschen. Andra avvaktar ännu.

– Produktionskostnaden för lignocellulosabaserad etanol kommer att sjunka när väl produktionen kommer igång, spår Gunnar Lidén.

KAN NI SLUTA ARBETA PÅ DETTA NU DÅ?

– Nej, men när produktion är igång handlar det mer om att utveckla. Förfina processer, få upp utbytet, minska energianvändningen, nagga på de stora kostnadsbitar som finns kvar. Nya frågeställningar kommer att dyka upp förklarar Guido.

VAD BLIR DÅ ER STÖRSTA UTMANING?

– Vår speciella utmaning nu är att koppla ihop etanolproduktionen med andra processer, med en massafabrik, med etanol från socker, med ett kraftvärmeverk. Då kanske man ska göra lite annorlunda processer . Det handlar också om att uppnå högre halter och att pressa processerna.

– I EU-projekten kan upp till 25 partners delta, däribland ofta någon enzym-tillverkare. Nya och effektivare enzym eller bättre mikroorganismer förbättrar processen men förändrar också förutsättningarna för optimala processer, vilket är en utmaning att ta hänsyn till.

KAN NI ERSÄTTA OLJAN?

– Ingenting kan ersätta oljan. Det enorma energiflöde vi har idag återkommer inte. Vi har kunnat slösa. Det går inte i framtiden utan alla vägar måste prövas: Motor-sidan måste förbättras, hybridteknik utvecklas, DME och biogas utnyttjas. Det kommer aldrig att finnas ett alternativ.

– Att ersätta 20 procent av oljan är kanske möjligt, i kombination med hybrid-teknik och rationellare transporter kan det möjligen räcka, menar Guido.

LU Biofuels är ett försök att samla en bred kompetens kring biobränslen. Här vill forskarna gärna samgenerera alla energislagen. Mycket av tekniken är densamma oavsett slutprodukt, biogas är bra när man har matavfall och gödsel. Halm och träflis passar bättre till etanol. Samtidig produktion av vätgas har också studerats.

– Det handlar om att skapa bioraffinaderier, att som i bondesamhället ta tillvara alla delar av grisen, säger Gunnar Lidén. Att utveckla nya produkter av biomassa kan bli en framtidsväg för den svenska skogsindustrin.

TEXT OCH FOTO: MATS NYGREN