Vi er omringet av produkter som inneholder stoffer som en gang ble pumpet opp fra jorden. Dingsen du leser dette på, for eksempel, inneholder stoffer som etter alt å dømme en gang har blitt pumpet opp fra en oljebrønn. Medisiner, kosmetikk, maling og ikke minst alt som er bygget av plast inneholder svært ofte stoffer som kommer fra raffinering av olje og gass.

Stoffene er også kjent som petrokjemikalier, nettopp fordi vi gjerne utvinner dem fra petroleum. Og oljeindustrien venter at det er her veksten i oljeetterspørselen vil være de neste årene. Noe som har fått oljegiganter som Saudi Aramco og Total til å investere tungt i petrokjemisk industri. Men er vi egentlig avhengig av olje- og gassindustrien for å lage disse produktene? – Nei, forklarer kjemiprofessor Tanja Barth.

Artikkelen er hentet fra en rapport utgitt av Norsk klimastiftelse. Artiklene i rapporten er også publisert enkeltvis på en egen temaside.

2°C: – Stadig mer av råoljen produsert på norsk sokkel går til formål utenfor energisektoren – blant annet til petrokjemikalier. Hva er egentlig det?

Tanja Barth: – Strengt tatt er petrokjemikalier en nokså begrenset gruppe stoff som vi får fra råolje eller naturgass. Disse brukes som råstoff i mange kjemiske prosesser. Noen av dem er gasser, som har egenskaper som gjør dem spesielt egnet til å lage nye forbindelser. Andre er enkle forbindelser som anvendes i svært mange prosesser.

Petrokjemikalier er svært mye brukt i kjemisk industri. De brukes blant annet til å lage polymerer, som er kjeder eller nettverk av mange, identiske molekyler. Men petrokjemikalier brukes også i løsemidler og andre ingredienser, til mange forskjellige kjemiske prosesser. Det blir fort et ganske bredt og utflytende begrep.

– Hva slags produkter får vi fra petrokjemikalier?

– Det viktigste er plast. Det er i alle fall den produktgruppen som har klart størst volum. Men i tillegg får man mange kjemikalier som brukes i legemiddelindustri, eller som ingredienser til andre produkter. Da snakker vi mindre mengder, men dette kan like fullt være viktige og verdifulle forbindelser.

Ser du på ingredienslisten til kjemiske produkter du har hjemme, vil du svært, svært ofte finne ingredienser som kan være petrokjemikalier. Eller kanskje de er laget med petrokjemikalier som ett av råstoffene. Det er riktignok ikke dermed gitt at de faktisk er det, uten at vi vet opphavet til alle ingrediensene. Og det vet vi jo ikke alltid.

– La oss snakke om akkurat det: Hvordan kan vi lage fossilfrie alternativer til disse råstoffene?

– Rent kjemisk er ikke det spesielt vanskelig. Det henger sammen med at petroleum egentlig er en helt naturlig substans. Det er et produkt av nedbryting av biomasse. Derfor er det også en prosess vi kan kopiere på laboratoriet. Siden den nedbrytingen er en funksjon av temperatur og tid, kan vi få det til å gå fortere ved å øke temperaturen i prosessen. Da blir riktignok sluttproduktet litt annerledes sammensatt enn det som er tilfellet for råolje som er blitt omdannet over geologisk tid, men i prinsippet kan vi gjøre veldig mye likt. Vi får et sluttprodukt som likner veldig mye på petroleum, og det kan vi raffinere videre til tilsvarende produkter som vi gjør for petroleum.

– Hvor langt er vi kommet? Får vi like gode produkter?

– På noen områder har vi kommet veldig langt. Vi har for eksempel i nesten hundre år visst hvordan vi kan lage bensin og diesel fra andre karbonkilder. Dette kalles Fischer-Tropsch-prosessen. Den går ut på at man lager karbonmonoksyd og hydrogen fra karbonkilden, og siden hydrokarboner av dem igjen. Det var denne prosessen tyskerne brukte til å lage brennstoff under krigen. Senere brukte sørafrikanerne den under oljeboikotten av apartheid-regimet. De gangene riktignok med kull som utgangspunkt, men det er ingenting i veien for å starte med biomasse. Du kan til og med bruke CO₂ du har fanget fra luften.

På kjemikalienivå, er produksjon av bioetanol noe som gjøres idag, og som antakelig vil bli enda viktigere i fremtiden. Det kan gjøres på mange måter. Det som fremstår som kanskje det beste alternativet nå, er å konvertere avfall fra skogbruk og landbruk – cellulose og hemicellulose – til sukker. Siden fermenterer man sukkeret til alkohol på vanlig måte. Så kan man bruke etanolen man får ut til å lage etylen. Det er et råstoff som er veldig anvendelig i kjemisk industri.

Så har du mer avanserte prosesser, der man også har kommet langt. Coca-Cola har for eksempel jobbet med å lage en helt fornybar plastflaske, fordi de vet markedet etterspør det. De skryter av veldig høy fornybarandel i emballasjen sin. Igjen: Rent kjemisk er mye mulig, det er ofte andre ting som kompliserer det.

– Hva er de viktigste utfordringene?

– Det er selvsagt noen tekniske utfordringer. Når vi fremstiller disse kjemikaliene, får vi blandinger av stoffer – ikke rene substanser. Det kan være utfordrende for eksempel i plastproduksjon, der man er ganske avhengige av rene komponenter for å få de egenskapene man ønsker.

Dette er ikke unikt for bioolje. Man har den samme utfordringen med råolje. Råolje må også separeres i renere komponenter, det er blant annet det som skjer ved raffineriene. Men det blir likevel kanskje mer utfordrende å raffinere en bioolje. Dels fordi oljeindustrien har hatt over 70 år på seg til å utvikle gode metoder for å raffinere råstoffet sitt. Fornybarindustrien har egentlig ikke kommet helt i gang. Vi leter fortsatt etter gode, tekniske løsninger, slik at vi kan få stoff av så ren kvalitet som vi trenger.

Det finnes hybridveier, man kan for eksempel ta cellulose fra trevirke og bruke som en basispolymer i seg selv. Mange kjenner nok til celluloid, som ble brukt i gamle filmruller, eller cellofan. Disse polymerene er riktignok ikke helt ideelle i mange sammenhenger. Celluloid er for eksempel svært brennbart. Dette er imidlertid teknologi som det jobbes med, der man forsøker å manipulere naturlige polymerer så de får de egenskapene man ønsker.

– Økonomiske utfordringer, da? Er dette konkurransedyktige materialer?

– Det er jo det store spørsmålet. Det skal veldig godt gjøres å få fornybare råstoffer til å utkonkurrere petroleumsprodukter rent økonomisk. For det første: Petroleumsraffinering har hatt noen tiår på seg til å optimere prosessene. For det andre: En del biologisk avledete stoffer inneholder mye oksygen. Det må typisk fjernes. Det krever et ekstra trinn, og gjerne et trinn der prosessen som er involvert – igjen – ikke er så godt utviklet som de prosessene vi kjenner fra petroleumsraffinering. Dette mener jeg er helt klart løsbart, men det krever mer forskning og utvikling, og det koster penger.

Så det helt grunnleggende: Olje og gass får vi gjerne fra hull vi har boret i bakken, og det kommer masse olje eller gass ut fra samme hull. Skal du bruke biomasse som utgangspunkt for industri, kreves det store arealer. Det vil så godt som alltid være dyrere. Man kan selvsagt si at det også har positive ringvirkninger, det krever flere arbeidsplasser, og det er positivt for skogsindustrien, men til syvende og sist koster det også det penger.

– Er det noen områder som er spesielt vanskelige? Er det for eksempel produkter vi per i dag ikke kan forestille oss å produsere uten råstoffer fra olje/naturgass?

– Igjen: For en kjemiker er det ingen sånne begrensninger. Vi kan lage de samme molekylene fra fornybare råstoffer som vi kan fra petroleumsråstoff. Men at det lar seg gjennomføre, betyr ikke at noen nødvendigvis kan tjene penger på det.

Jeg nevnte Fischer-Tropsch-metoden: For en stund tilbake kunne den tyske miljøministeren kjøre bil på diesel fra fanget CO₂. Det er selvsagt spennende å vise at det går an, men du får et energiregnskap som ikke henger sammen. Skal du begynne med CO_2, må du tilføre like mye energi som du skal få ut av å brenne dieselen. Begynner du i stedet med biomasse, begynner du med energien som er fanget fra solen gjennom fotosyntesen. Da kan du også hente ut energigevinst. Da kan det kanskje la seg gjennomføre i praksis.

– Er det andre utfordringer eller problemer? Hva kan vi gjøre for å løse dem?

– Ressursvurderingene kommer til å bli veldig viktige. I prinsippet skulle det være nok biomasse til å dekke det som trengs til å lage kjemikalier, også en del av det som trengs til drivstoff. Men man må finne balanserte måter å håndtere det på. Mange vil nok ønske å utnytte dette råstoffet, det betyr ikke at det er forsvarlig å slippe alle til.

Til slutt: Det er vanskelig å komme fra de gode ideene til et ferdig kommersialisert produkt, der er det ofte en kløft som er tøff å forsere. I EU-systemet kalles dette for «The Valley of Death»: Der de gode ideene kommer inn, mens det kommer ingenting ut på andre siden. Investorene vil ikke investere fordi selv om det er bevist gjennom forskning at det kan gjøres, er det ikke sikkert at det lønner seg. Sterk satsing fra det offentlige kan hjelpe, men det må i så fall være i en overgangsfase – i lengden må det stå på egne bein økonomisk.

Jeg er ikke økonom, så jeg har ikke svaret på hvordan vi kommer oss ut av den dalen. Jeg kan se at vi trenger å utvikle de beste prosessene fra billigst mulig råstoff. Men noen andre må også klare å oversette dette til en økonomisk holdbar prosess.