«Grønt» CO₂ + hydrogen: Elektrobrensel kan overta som drivstoff

Elektrolysebasert flytende brensel kan koble sammen bioenergi og elektrifisering på nye storskala markeder for klimavennlig e-diesel og elektrometanol.

Elektrobrensel og elektrodrivstoff er betegnelser på flytende brensler og drivstoff fremstilt i en kjemisk prosess som blander innfanget karbondioksid (CO₂) med hydrogen fra elektrolyse av vann. Internasjonalt øker i dag interessen og markedet for slike nye elektrisk baserte alternativer, se samlingsbegrepet Power-to-X.

Ikke minst har forskningen gitt seg i kast med et voksende marked for biogent CO₂, som sammen med fornybar kraftproduksjon kan gi klimavennlige brensel- og drivstoffprodukter (biogent CO₂ stammer fra det naturlige CO₂-kretsløpet). Elektrodrivstoff kan brukes i konvensjonelle forbrenningsmotorer mens elektrobrensel indikerer en bredere industriell bruk.

Ifølge Anna-Karin Jannasch som leder fokusområdet Industriell omstilling på Sveriges største forskningsinstitutt RISE, sitter den nordiske papir- og masseindustrien på «en gullgruve» når det gjelder biogent grønt karbon.

Fangst av CO₂ fra bioenergi skiller seg i teorien ikke mye fra annen CO₂-fangst, men er allikevel et nytt teknikkområde. Sammen med et par av Sveriges største treforedlingskonserner har RISE i 2019 gjennomført et stort prosjekt rundt elektrobrensel.

Papir- og masseindustriens rolle

Det finnes store fordeler med gjenbruk av CO₂ i produkter istedenfor å lagre det ved hjelp av karbonfangst og -lagring (CCS), mener Catrin Gustavsson, sjef for Innovasjon og Nye forretninger i skogskonsernet Södra. Det kan handle om økonomi, men ikke minst at elektrobrensler da bidrar til en sirkulær ressurshåndtering. De flytende elektroproduktene blir da en form for CCU, Carbon Capture and Utilization, som er CCS uten lagring.

Södra har vært en av deltakerne i RISE-prosjektet. Sammen med treforedlingskonsernet Billerud Korsnäs og kjemikonsernet Nouryon (tidligere en del av Akzo Nobel) har de undersøkt papir- og masseindustriens rolle i skjæringspunktet mellom teknikk, marked og klimapolitikk, og funnet en rekke fordeler på kryss og tvers.

Klimapolitikkens redning?

Forskningens utgangspunkt har vært at det er praktisk umulig å elektrifisere alt. Nede på bakkenivå kan elektroprodukter av karbon og hydrogen bli en konkret redningsplanke for både prosessindustrien, transportsektoren og klimapolitikken, pluss alle fordelene det gir produsentene.

Papir- og masseindustriens rolle er derfor større enn summen av det de lager. Ifølge Anna-Karin Jannasch krever dette systemendringer og utvidet sektorsamarbeid. Det må skapes grunnlag for en økonomi med mer kostnadseffektive elektrolysører. I neste ledd kan andre industrier, for eksempel plastindustrien, ha stor nytte av fossilfrie elektroprodukter.

Mer industriell elektrolyse påvirker også kraftmarkedet der den energikrevende kjemi- og masseindustrien kan ta en mer aktiv rolle, mener RISE. Storskala hydrogenlagring må tillates og sikres. Bedriftene kan ta styringen over sitt elforbruk ved å variere det mot den egne elektroproduksjonen, kombinert med lagring av billig overskuddsenergi fra variabel vindkraft.

Gir fleksibilitet

I forlengelsen vil dette bidra til et mer fleksibelt kraftsystem der elektrolysørene også kan ha en regulerbar balansefunksjon i situasjoner med anstrengt kapasitet eller effekt i strømnettet. At skogsrike Norden hittil har vært en hvit flekk på kartet over biobaserte elektroprodukter er til stor del takket være det nordiske kraftmarkedets hittil lave og stabile priser.

På kontinentet er mer enn 40 demonstrasjons- og pilotanlegg planlagt eller allerede i drift. Om ikke mange år vil høyere og mer volatile elpriser gjøre det mer lønnsomt å investere i elektrolysekapasitet også i Norden, konstaterer RISE. Dette vil øke markedsforutsetningene for mange ulike e-produkter, fra bensin, diesel og flydrivstoff til brensel, gasser og kjemikalier som kan brukes av industrien som i sin tur lager andre produkter. Elektrobrenselmarkedet kan gi plass til mange nisjer og aktører, tror Anna-Karin Jannasch.

Finnes ikke alternativ

Motargumentene mot utvikling av elektrodrivstoff er at e-diesel i forbrenningsmotorer ikke blir kvitt sin lokale miljøpåvirkning selv om den blir klimanøytral, og at virkningsgraden til e-bensin og e-diesel vil ligge langt under elbilens direktevirkende el. Det er også betydelig mer energieffektivt å bruke hydrogen direkte i en forbrenningsmotor eller i en brenselcellemotor som produserer strøm i bilen.

Problemet er at det ikke finnes reelle alternativ til elektrodrivstoff, mener Jannasch. Det er for lengst slått fast at det på «kort» sikt (20–50 år) ikke er praktisk mulig med storskala omstilling av transportsektoren til kun å bruke batterier, hydrogenbiler og biodrivstoff.

Tydeligst vil det vise seg i transportslag som tungtransport, sjøfart og for arbeidsmaskiner i jordbruket, industrien og innen bygg og anlegg. Her kan det relativt fort vokse frem et stort marked for elektrolysebasert fossilfritt drivstoff som kan helles rett ned i eksisterende motorer.

Infrastrukturer på startstreken

Verdt å merke seg er det nye løpet mellom norske Nordic Blue Crude (med tyske Audi og Sunfire i ryggen) og den svenske konkurrenten Liquid Wind (med RISE og norske NEL som partnere). De står nå på startstreken med store planer på å bygge opp hele infrastrukturer av elektrolyseanlegg for produksjon av elektrodrivstoff til transportsektoren.

Det er i dag mye Klondike over utviklingen av e-drivstoff. Islandske Vulcanol regnes fremdeles som verdens hittil eneste kommersielle produkt, her i form av elektrometanol. Et tegn i tiden kan være at kinesiske Geely, som eier Volvo Personbiler, har gått inn som deleier i produsenten Carbon Recycling International.

Elektro bytter form

Elektroprodukter kan like gjerne ha gassform, påpeker Anna-Karin Jannasch. Den som har muskler til å gå rett på de største volumene kan tenke grønn metanol. Ifølge RISE kan elektrokonseptet også overføres til flere industrielle bransjer. Både sementbransjen, smelteverk og kjemisk industri med store CO₂-utslipp bør følge godt med på hydrogenets muligheter til biprodukter, mener Jannasch, men ikke minst gjelder det bioenergivirksomheter og bioraffinerier.

Elektrobrensel kan samproduseres med biodrivstoff, for eksempel ved at CO₂ fra oppgradert biogass – metan – brukes til produksjon av metanol, eller mer metan.«Hvis alt karbon fra svensk papir- og masseindustri, cirka 22 millioner tonn CO₂ per år, fikk reagere med grønt hydrogen så skulle det i teorien rekke til produksjon av flere titalls millioner tonn med fornybart metan eller metanol», mener Jannasch.

Ikke minst hos Vattenfall snakker man om å «elektrifisere» biogent hydrokarbon. I dag lages nesten all industrimetanol syntetisk ved å oksidere hydrokarbon fra naturgass. Vattenfall deltar ikke i RISEs forskningsprosjekt, men satser som tidligere rapportert i Energi og Klima offensivt på elektrolysebasert hydrogen som strategi for avkarbonisering av stålproduksjon.