Vi trenger ikke bore etter olje for å få bensin. Alt vi trenger er CO₂ fanget fra luft, vann og strøm. Produseres det av fornybar strøm, kalles det gjerne e-fuel.

Tilhengere av e-fuel mener det er det bærekraftige alternativet som kan hjelpe å avkarbonisere vanskelige sektorer som luftfart. Men ikke alle er overbeviste: En av dem som er skeptisk er professor Edd Anders Blekkan ved NTNU. Vi har spurt ham hva e-fuel egentlig er, og hvorfor han har begrenset tro på det som en klimaløsning.

Ekspertintervjuet

Edd Anders Blekkan er professor med fagfelt katalyse ved Institutt for kjemisk prosessteknologi, NTNU.

<2°C:– Gitt at vi har CO₂ og billig elektrisk kraft, hvordan lager vi syntetisk drivstoff av det?

Edd Anders Blekkan: – Vanlig fossilt drivstoff består av stoffer vi kaller hydrokarboner. De inneholder grunnstoffene karbon og hydrogen. Karbondioksid, CO₂, består av karbon og oksygen. Skal du lage drivstoff av CO₂, må du derfor fjerne oksygenet og tilføre hydrogen.

Hydrogen kan du lage gjennom elektrolyse av vann. Dette hydrogenet kan du få til å binde seg til både karbonet og oksygenet i CO₂. Dermed får du et hydrokarbon – og vann som biprodukt.

Dette er grovt forenklet fremgangsmåten. Så finnes det flere ulike alternative fremgangsmåter, men det alle har til felles er at du starter med CO₂ og energi, bruker energien til å lage hydrogen fra vann, og så ender du opp med nytt vann og hydrokarboner. For eksempel syntetisk brensel.

– Vi kan i teorien kvitte oss med fossil råolje

– Er det dette som kalles Fischer-Tropsch-prosessen? Som tyskerne brukte under 2. verdenskrig for å lage diesel?

Siden 2012 har magasinet <2°C kommet ut omtrent en gang i året med «siste nytt» om klimaendringene og energiomstillingen. Denne høsten utvider vi <2°C-porteføljen med et nytt og enklere format vi kaller temanotat der vi presenterer ett bestemt tema eller problemstilling.

Historiens første <2°C temanotat handler om e-fuel, drivstoff som fremstilles av hydrogen og CO₂ ved hjelp av fornybar elektrisitet. Dette intervjuet er del av grunnlagsmaterialet til notatet.

Les temanotatet på nett her

Last ned temanotatet (pdf)

– Det er én av metodene. Det er en gammel prosess utviklet opprinnelig for å lage drivstoff av karbonet i kull, men den brukes i dag også til å lage flytende brensel av naturgass. Og den kan også brukes med CO₂ som karbonkilde.

Alle såkalt organiske forbindelser kan i prinsippet lages med en slik metode. Vi kan altså i teorien kvitte oss med fossil råolje som karbonkilde, og lage en helt ny økonomi basert på resirkulert karbon.

Fordelen med en slik metode, er at den i teorien kan være karbonnøytral. Altså at du ikke slippe ut mer karbon gjennom prosessen enn du forbruker. Forutsetningen for det er at du fanger alt karbonet fra luft, og kun bruker fornybar overskuddskraft.

– Enormt energikrevende

– Hvorfor er det så viktig at det skal komme fra akkurat «overskudds»-kraft?

– Det er flere grunner til det. For det første fordi mange former for fornybar kraft er «intermittent», altså produksjonen er variabel over tid. Da blir energilagring viktig. Da kan du levere solenergi selv om solen ikke skinner, og vindenergi selv om det ikke blåser.

Det andre er at fornybare energikilder er ulikt fordelt. Det er best tilfang på sol rundt ekvator, det finnes områder der det blåser mer enn andre steder. Da får man behov for å frakte energi mellom områder – og på lang sikt vil det helt klart bli behov for mange ulike typer energibærere som man kan transportere.

Og sist, men ikke minst, er det et poeng dersom det man kaller overskuddskraft ellers ville gått til spille. Det store spørsmålet er om man faktisk vil ha særlig tilgang til kraft som er «innelåst» på den måten at den kun kan brukes til dette formålet, eller om man kunne – for eksempel – fått strømmen med en kabel ut i nettet. Ulempen med denne teknologien er nemlig at den er enormt energikrevende. Det er også derfor karbonfangst og -bruk er så kontroversielt.

– Samtidig er det voksende interesse for syntetiske drivstoff som e-fuel – det veier vel litt opp at det kan brukes på eksisterende forbrenningsmotorer, vi har allerede godt utbygget infrastruktur – det gir oss en del frihet som vi ikke får med batteridrift eller overgang til andre drivlinjer?

– Det du tjener i frihetsgrader – fordi du får fylt tanken raskt, eller slipper å bygge ut infrastruktur – taper du i evne til arbeid. Hvis det er snakk om strøm som du overhodet ikke har andre formål du kan bruke den til, kan det være veldig lurt å overføre energien til en annen energibærer, som syntetisk drivstoff. Men er alternativet at du kan lade en elbil med den, er det ganske dumt å lage e-fuel.

– Mer effektivt å eksportere strøm med kabler

– Hvorfor er produksjonen så energikrevende?

– Karbon finnes i mange tilstander i naturen. Når vi utnytter fossile råvarer, henter vi ut den kjemiske energien som er bundet i karbonet. Når vi brenner fossile drivstoff, henter vi ut energien og vi sitter igjen med CO₂. CO₂ er energimessig den laveste tilstanden av karbon vi får.

Med karbonfangst og -bruk tar vi dette «brukte» karbonet – som all energien er ute fra – og løfter det opp igjen til en høyere energitilstand. Men det krever mange prosesser som koster mye mer energi enn det vi fikk ut av karbonet på veien til CO₂. Det er fordi alle prosessene har en virkningsgrad – hvor mye av energien du setter inn i prosessen som du får ut igjen – og den er aldri 100 prosent.

Når man i tillegg må bruke strøm for å gjøre jobben, blir måten vi lager strøm på veldig viktig. Det ideelle er selvsagt overskuddsstrøm som er 100 prosent fornybar, og bare dersom man ikke har en alternativ anvendelse av den.

– Men strømmen i Norge er stort sett fornybar. Er det ikke lurt å bruke den til å lage noe av CO₂, da?

– Hvis hensikten er å få ned mengden CO₂ i atmosfæren, er det mest effektive å sende strømmen med kabel til et land der den kan erstatte fossil kraft. Dersom vi i stedet bruker vår fornybare strøm til å lage syntetisk drivstoff, kan det faktisk bidra til at det slippes ut mer CO₂ et annet sted enn det vi resirkulerer i prosessen.

Fly og internasjonal skipsfart

– Kan vi gjøre prosessen mer effektiv?

– Alle prosesser kan forbedres. Men de fleste prosesstrinnene her er tradisjonelle, og er allerede optimalisert. I tillegg er det noen teoretiske begrensninger du ikke kommer unna. Så virkningsgraden vil aldri kommer helt opp i 100 prosent. Hvis vi tar elektrolyse av vann til hydrogen, for eksempel, er virkningsgraden der på rundt 65 prosent – du får ut hydrogen som kan gi deg 65 prosent av energien du brukte til elektrolysen. Med videre optimalisering kan du kanskje få et par prosentpoeng til, men vi kan ikke vente noen kjempeendringer. Det setter naturen grensene for.

– Er det noen områder hvor dette likevel kan være nyttig?

– Det er vanskelig å se for seg sektorer som interkontinental skipsfart og langdistansefly uten flytende drivstoff. Men også her finnes det gode alternativer. Som hydrogen, ammoniakk og ikke minst biodrivstoff.

Vi skal heller ikke glemme at elektrifiseringen gikk langt raskere og ble mer omfattende enn mange trodde. Det var for eksempel ikke mange som for få år siden trodde på elektrisk luftfart – men nå ser det jo ut til at noe kortdistansereiser kan gjøres med el-fly.

Samtidig det kan samtidig være steder og situasjoner der verken biodrivstoff, hydrogen, ammoniakk eller elektrifisering blir riktig svar. Der kan syntetisk drivstoff spille en rolle. Derfor må dette vurderes fra prosjekt til prosjekt.

– Finnes andre alternative karbonkilder

– Vil det hjelpe å få produksjonen opp i skala? Vil det gjøre kostnadene lavere?

– For deler av prosessen er skala viktig. Prosessindustri handler alltid om skala, produksjonskostnaden per enhet går som regel alltid ned for større anlegg. Men for andre deler betyr det lite – og her gjelder det først og fremst elektrolysedelen. Det er mindre å hente der.

– Men dersom vi får syntese av hydrokarboner fra CO₂ opp i skala – kan det gjøre det lettere å produsere innsatsmidler til legemidler og plastproduksjon og så videre? Altså hule ut markedet for fossilt råstoff?

– Jeg tror ikke det. Den store bruken av fossile hydrokarboner, 80-90 prosent, går til energi, varme, strøm. Det er bare en liten del som går til kjemikalier. Og det finnes allerede gode, alternative karbonkilder, som biomasse.

Det store klimaproblemet er bruken av fossile brensler til energi. Det er viktig for omstillingen også at vi bruker mindre energi i fremtiden, og det finnes allerede store programmer for å få ned energibruken. Da er det rart å bruke mye energi på karbonfangst og -bruk når effekten av det er svært liten.