Lignol

Lignin_Lignol

Miljöbränslet som kommer ersätta bensin kan bli – bensin. Som vi skrev om redan i fjol håller en ny svensk teknik på att få genombrott i all tysthet: syntetisk bensin framställd från lignin.

Jag träffade Sven Löchen härom veckan, som är CEO för RenFuel som kommersialiserar tekniken, och djupdykte i de tekniska detaljerna med honom så man kan få lite mer förståelse om ämnet än vad glansiga broschyrer med skog och gröna ängar på kan ge.

Bensin framställs idag av råolja, det vet man ju. Råoljan pumpas upp från under jorden och raffineras sedan till gasol, bensin, fotogen, diesel, mm. Raffinering är i grund och botten en destillering där de olika slutprodukterna utvinns vid olika temperaturer.

Populärt brukar det heta att råolja är gamla dinosaurier, fast det är inte helt sant. Det mesta av råoljan är faktiskt kvarlevor av gamla växter. Efter att vattnet har torkat bort hamnade resterna av deras celler under mark där de inte kunde förmultna utan årmiljoner av högt temperatur och tryck har omvandlat dem till råolja.

Faller ett träd idag och på något sätt hindras förmultna (sjunker tex ner i sumpmark) kommer även dess celler bli råolja – om några hundra miljoner år.

Ska vi ta och i en mening förklara det RenFuel har gjort så snabbar de på den processen något kopiöst.

Råmaterialet de använder är lignin. Lignin är materialet i cellväggarna som gör växters grenar hårda. Mjuka skott innehåller lite lignin, tjocka gamla stammar massor av det. Pappersindustrin i Sverige har i århundraden kämpat mot lignin – för det är även ämnet som gör att gamla papper gulnar. Ska man tillverka fint papper måste ligninet separeras från pappersmassan. Svenska pappersbruk har genom åren blivit väldigt duktiga på det. Lignin innehåller massa energi som kan enklast frigöras genom att bränna upp den.

Lignol

Massabruk tar emot ved från skogsindustin. Sedan separerar de cellulosan som de gör pappersmassa av. Cellulosa utgör knappa hälften av råmaterialet – resten är restprodukter, svartlut. Förr i tiden var det lätt för massabruken: de bara deponerade svartluten i naturen. Så får de inte göra längre, så de bränner upp den i en sodapanna istället, under hög tryck och temperatur. Värmen som genereras driver massabruket och massabruken passar också på att generera lite el mha ångan som skapas.

Ungefär hälften av svartluten utgörs av lignin, som kan separeras via membranfiltrering. Resten av svartluten förbränns precis som förut för att generera värme och el som massabruken behöver för sin process.

Ligninet som massabruken levererar är ett torrt puder. Den omvandlas av RenFuel med hjälp av katalysatorer till flytande ligninolja, en process som sker på endast två timmar (inte miljarder år) under vanligt atmosfärtryck och under kokpunkten. Processen uppfanns av professor Joseph Samec och hans forskarteam på Uppsala universitet. Vilka metaller de använder som katalysatorer är en välbevarad hemlighet – men iom att det är just fråga om en katalytisk reaktion går det inte åt några mängder av kalatysatormetallen, den är bara där för att påskynda processen. Utbytet av processen är 100%-igt, all lignin som åker in omvandlas.

Resultatet av reaktionen är flytande lignol -ligninolja- som kemiskt är väldigt lik råolja. Inte undra på det då även råolja var lignin en gång i tiden. Lignolen kan sedan direkt skeppas till oljeraffinaderier där den kan raffineras på exakt samma sätt som råolja.

De första testerna som gjordes med lignol påvisade dock höga mängder syre i den, som hade en korrosiv inverkan på raffinaderiets rör. Vanlig råolja hade inte samma syrehalt då syret försvann från den under årmiljarderna den har legat under jord. Därför skedde de första experimenten i en av de få oljeraffinaderier som var gjorda i rostfritt material – Preems raffinaderi i Sverige. Sedan dess har katalysatorprocessen justerats så att syret i lignolen frigörs. Lignolen har nu knappt högre syrehalt än råolja så den kan raffineras i alla anläggningar – och biprodukten av reaktionen vid lignolframställningen är ren syre!

I och med att lignolen ska raffineras precis som råolja är det inte enbart bensin som framställs ur den. Precis som råolja har olika långa kolvätekedjor som resulterar i olika produkter har även lignol olika långa kolvätekedjor – dock inte så mycket av de allra längsta och tyngsta som råoljan har. Slutprodukterna av lignol raffinering blir gasol, bensin, fotogen och diesel. (Däremot ganska små mängder tjockolja och asfalt.) En viktig skillnad mot råolja är dock att när man raffinerar råolja så får man de slutprodukter man råkar få beroende på hur långa kolvätekedjor som råkade finnas i råoljan (alltså något man inte kan styra). Lignolens sammansättning kan däremot styras. Inte helt exakt, det går inte att zooma in på endast bensin tex, men man kan påverka hur många procent långa eller korta kolvätekedjor man vill ha. Man kan optimera lignolen mot främst bensin- eller dieselframställning.

På pappret ser alltså lignolen ut att vara en win-win lösning: massabruken blir av med en besvärlig biprodukt (ligninen) som de nu kan sälja för bra pengar isf att bränna upp. När ligninen omvandlas till lignol är biprodukten syre. Lignolen kan sedan raffineras i befintliga raffinaderier som en miljövänlig ersättning till råolja. Och slutprodukterna bensin, diesel, mm släpper inte ut några fossila avgaser när de sedan förbränns i bilarna, endast sådana som ingår i naturliga kretsloppet.

Man kan alltså få bilar som tankar bensin och visserligen fortfarande släpper ut avgaser – men de avgaserna är inte längre från fossila källor utan ingår i naturliga kretsloppet och ökar därmed inte på växthuseffekten. Bilarnas CO2 avgaser tas upp av träden som blir till lignin som blir till bensin igen.

OK, so what’s the downside? Tja, till att börja med så är lignol ca 20% dyrare än råolja. I alla fall med de första produktionslinorna som håller på att utvecklas nu. Tillverkningen ska även skalas upp från dagens testanläggning med 1 tons kapacitet till några tiotals ton – de tänkte parallellköra några tiotonsanläggningar isf en hundratons för att få driften -som körs i batcher- mer kontinuerlig.

RenFuel sammanförde professorerna som utvecklat en process som mest liknar läkemedelsframställning med pappersbruk och oljebolag. Tre olika världar som annars aldrig brukar mötas.

Lagstiftningen är förvånansvärt nog ganska så väl förberedd för fossilfria bränslen. Ett lagförslag som alla parter väntar på snart ska gå igenom är kvotlagstiftningen som ska kräva att bränsleproducenter tvingas ha en viss andel icke-fossil bränsle i sina produkter. Som tex Preems Evolution Diesel som använder en viss procent tallolja inblandad i råoljan som raffinerats (se tallolja i processbilden ovan). Den kvoten ska sedan sakta höjas år för år.

Lignol passar alldeles utmärkt för att uppfylla den kvoten – man kan ju få ut 14 gånger så mer lignin från massaveden än tallolja. I långa loppet skulle hela Sveriges fordonspark kunna framföras med bensin och diesel utvunnen från lignin – bara genom att ta hand om biprodukterna från Sveriges massabruk! Vi kommer nog inte se någon ren syntetisk fossilfri bensin säljas vid bensinstationerna i början, oljebolagen vill hellre satsa på inblandning i vanlig bensin. Men kanske i framtiden?

Läs mer om lignin i vår artikel från i fjol.

 

Så mot slutet av en lång artikel kanske du käre läsare undrar varför jag har skrivit så mycket om bensin -om än syntetisk- på en hemsida som handlar om världens bästa elbil? Har jag blivit uppköpt av oljebolagen? Tja, jag fick en kopp kaffe, men inget mer på min besök. Men -förutom att det är en intressant ny svensk teknik som väckte min och förhoppningsvis även din tekniska nyfikenhet- så är det ju så att vi måste inse att det kommer att ta tid tills alla bilar blir elektriska. Tesla Motors framtidsplaner handlar om att bli lika stora som Volvo ungefär. Men resten av alla bilarna då? Och alla lastbilar, traktorer, flygplan, båtar etc som också använder fossila drivmedel idag? Och alla plaster och annat som idag framställs av råolja? Omställningen kommer att ta tid.

Det är inget motsatsförhållande -i alla fall i mina ögon- mellan att göra allt för att påskynda elektrifieringen av bilparken, och att resten av bilarna också ska bli så miljövänliga som möjligt. Kan vi sluta använda fossilt råolja från fjärran länder och istället använda biprodukter från vårt inhemska skogs- och massabruk (som ändå bara bränns upp redan idag) vinner vi alla på det.

Tagged . Bookmark the permalink.
  • JH

    Flyget kommer framförallt dra nytta av detta. Batterierna behöver bara nå 0.4kwh/kg för att i princip kunna användas överallt där man idag använder dieseldrift. Detta inkluderar finlandsfärjor, långtradare och långfärdsbussar. Och vi är i gränstrakterna för detta redan med dagens bästa batteriteknologi. Och ganska säkert där med nästa generation som är på väg in inom något år eller så. Men övergången kommer ju som sagt vara successiv då tillverkningsresurserna är begränsade. Men utvecklignen går fort nu, och kommer priserna ned till de utlovade i gigafabriken, kommer det byggas flera sådana och då ramlar det på rätt kvickt. Långrtradare på batteri? Det är faktiskt inte otänkbart alls. Ebusco gör bussar med upptill 40mils(!) räckvidd redan!

    Det stora problemet är flyg som behöver ha diesel/flygfotogen. Och där kan detta användas med fördel.

    • G F

      +1 JH, Elon vill ju förstås bygga elflyg om han haft tid över (enligt flera intervjuer med honom). Poängen skulle vara att de kan gå dubbelt så högt som fossilplanen p.g.a. att den inte behöver hämta syre ur luften för driften. Och flera gånger snabbare än dagens jet eftersom luftmotståndet blir lägre ju högre man flyger. Mindre luftmotstånd skulle även göra att det inte behövs så mycket batterier. 0.4kwh/kg fins bara i prototypstadium med låg hållbarhet. Det är nästan det dubbla mot Teslabatteriet (0.24) övriga typ Leaf i3 mfl ligger runt 0.15. Så det lär ta några år att komma dit. Men el färjor fungerar ju redan med dagens batteri. Norge tog sin första batteri (260KW/h = 3xTesla) bilfärja i trafik nu i år (av 3 best.).
      http://www.nyteknik.se/nyheter/fordon_motor/fartyg/article3909187.ece
      http://www.fjellstrand.no/index.php/home/news-media/131-verdens-forste-batteriferje-dopes

  • Mathias Carlberg

    Släpper ju fortfarande ut CO2… finns knappast renare eller smutsigare CO2… :-) ingår i det naturliga kretsloppet? Pappersproduktion är det naturliga kretsloppet då eller? Ett träd som dör släpper knappast ut den mängden CO2 naturligt och på den korta tidsrymden. Sedan undrar jag hur detta skall lösa världens energiproblem? Luktar lite Etanol över diskussionen. Samma problem i grunden. Kan se det positiva att nyttja en restprodukt inen befintlig process men det lär knappast räcka som ersättning. Alla bäckar små är givetvis bra men en realism vs kvällspress kanske?

    • vigge50

      När ett träd dör och förmultnar så kommer det att släppa ut all koldioxid de har tagit upp under åren igen om det inte koncentreras så att det bildas olja. Detta gör att även om vi idag slutar använda fossila bränslen så kommer det nog ta flera tusen och inte miljoner år innan koldioxidhalten går ner igen. Så då är frågan är inte om man ska låta koldioxiden som träden tar upp släppas ut igen utan hur man ska släppa ut dem. Om man nu kan använda dem för att köra bilar så är det väldigt bra eftersom att utsläppen ändå kommer ske. Så jo, det finns renare eller smutsigare koldioxidutsläpp. Man kanske skundar på utsläppen från ett träd från några år till några månader men om vi pratar global uppvärmning så är den skillnaden väldigt liten.

      • Mathias Carlberg

        Nej ett träd släpper inte ut all CO2 nör det dör. Tar lång tid och en hel del binds. Det är inte naturligt att massaverka skog… Accelererar snarare växthuseffekten

        • G F

          Massavverkning av skog är naturligt i Sverige! Även om vi bara avverkar de träd som är 100 år blir det 7-800miljoner träd om året (av 87Miljarder! träd) det är en massa-avverkade träd det! :)
          Även klimatet tjänar på slutavverkningen, eftersom en ungskog med växande träd binder mer koldioxid än äldre skogar där tillväxten redan kulminerat.

  • Stephan

    MEN SORRY, detta är inget steg framåt överhuvudtaget, OK vi slipper borra/fracka efter oljan, men samma gamla super-ineffektiva energikrävande och smutsiga metoder som med fossiloljan.
    Och vi måste fortfarande distribuera bränslet runt till smutsiga bensinstationer överallt.
    Det är naturligtvis roligt för forskarna som kommit på detta, men det har tyvärr ingen framtid.
    Bättre att göra mer elektricitet av Svartluten/Ligninet direkt vid pappersfabriken och skicka ut det i det befintliga elnätet.
    Elektriska Batteri Fordon (BEV) är den enda riktigt effektiva och därmed miljövänliga vägen framåt, iallafall tills vi kommer på ett ännu bättre sätt att lagra/skapa energi i fordonen.

  • Ola Carlander

    Håller helt med att det inte är något större hot mot el-drift. Men samtidigt låter det världar bättre än att hålla på och bråka om oljan i nån öknen. Tibor du som forskat lite i ämnet (och bra jobb i det), vet du hur mycket papper tillverkas det i världen mot konsumerad olja? Alltså hur mycket Lignin finns det ”gratis” tillgång till genom att pappersframkallningen står för stor del av kostnaden?

    • http://teslaclubsweden.se Tibor Blomhäll

      Problemet utomlands är att många pappersbruk fortfarande bara deponerar svartluten med ligninet i.
      Svenska pappersbruk tvingas elda upp ligninet i dyra sodapannor (som verkar vara den dyraste komponenten i en pappersbruk! Ingen vanlig panna, utan kör med hög tryck och värme för att minska på utsläppen). De är lockade att istället för problem kunna faktiskt tjäna pengar på ligninen. Andra länders pappersbruk måste först tvingas sluta dumpa sina avfall.

      Detta är alltså inget globalt lösning -och som ni andra skriver ingen bäst lösning ur miljösynpunkt öht- men kan det göra Sverige oberoende av importerad olja så är det ju bara bra.

      Ni som har kommenterat: glöm inte att från råolja framställs inte enbart bensin. Det jag ser i lignin är en framtid då det inte behövs framställas bensin längre – och med hjälp av lignin slipper vi använda råolja även för de ANDRA områdena som den används idag. Iom att lignin är en fullvärdig ersättare för råolja kan vi förutom kretslopps-bensin även se fram emot kretslopps-plaster kretslopps-flygfotogen, etc.

      Försök titta bortom enkla frågan elbil-bensinbil. För där vet ni ju ändå vad jag tycker ;)

      • Ola Carlander

        Ok tack. Jag blir lite nyfiken på hur siffrorna ser ut i Sverige ändå, hur mycket lignin-olja kan vi framställa per år mot hur mycket vi importerar per år. Troligen mindre så hur många elbilar måste vi få ut på vägarna för att kunna klara oss utan oljeimport? Kanske något för en framtida artikel :).

        Och jag håller helt med dig i att det här ställs mer mot import-olja mot papper-olja än el vs bensin. Det finns väl kanske det där lilla orosmolnet på himlen möjligtvis som påminner om vätgasen lite, att bara för att det finns ett miljövänligt alternativ så ger det en lite väl enkel utväg i debatterna medans intentionen aldrig är att byta från det fossila. Som WaitButWhy säger: resultatet är oundvikligt och dom vet om det, big oils strategi är att förhala det så länge som det bara går med rökridåer. Och jag tror många med mig kanske är lite oroade för att lignin kan användas som en rökridå.

      • Peter

        Nu svarar jag i en gammal tråd men jag är nyfiken på vad som egentligen är problemet med att fortsätta deponera svartluten? Ur koldioxidsynpunkt låter det som det optimala eftersom man då förhindrar kolet från att återgå till atmosfären och får en process med negativa totalutsläpp.

        Om det nu är så pass stora mängder det handlar om att det teoretiskt skulle kunna ersätta vår nuvarande användning av fossila bränslen så borde deponering i kombination med en elektrifiering av bilparken innebära att Sverige som helhet skulle kunna nå negativa koldioxidutsläpp.

  • G F

    ”Sveriges fordonspark kunna framföras med bensin och diesel utvunnen från lignin” för endast 20% högre pris.
    Det går säkert att pressa ner till dagens låga oljepris i den volymen + alla arbetstillfällen det skapar i Sverige + handelsbalansen mm mm = Win Win!

    Det handlar som vanligt om ett pennstreck som våra politiker är för fega att göra!

    Ett förbud mot försäljning av gnäll moppar skulle ge mycket större miljö effekt än alla elbils subventioner tillsammans!!!! Och omställningen skulle vara mycket enklare eftersom priset på EL moppe är det samma!
    Och helt ärligt vem kör moppe mer än 10 mil? ———- Ett pennstreck till!!!!!!!!!
    Läs om Sveriges 500 000 mopeder här:http://www.hd.se/mer/motor/2012/08/16/mopeder-fortfarande-miljobovar/
    ”Även de nya mopederna som säljs får smutsa ned mer än bilarna.”

  • Axel Svensson

    Det är tyvärr inte så att trädet blir till papper när det trillar på backen eller att svartluten blir till bensin om man inte stoppar in det i sodapannor eller lägger det på depå. Under de årmiljoner som den fossila råoljan bildades så var det stora mängder energi som gick åt för att omvandla alger, växter och djur till råolja. Det är inte så lite energi som krävs för att omvandla lignin till bränsle. Lignin är kanske billigt i Sverige idag men detta lignin lär inte räcka till mer än en bråkdel av Sveriges bränslekonsumtion. Lägg därtill att processen tar energi i anspråk för framställning och det blir ännu mindre netto på det.

  • Jon Rosén

    Fler elfordon + bättre tågförbindelser + biogas + fossilfri bensin, diesel o olja (lignol) + kläder gjorda av cellulosa / cellunova = löser miljö- o klimatproblem, bryter maktstrukturer relaterade till fossil olja och ger ökad resiliens

    Glöm heller inte att även elbilar behöver smörjfetter och rullar på fossil asfalt…

  • Lars Johansson

    Katalys på lignin är en mycket energisnål process utan någon smutsig miljöpåverkan. 1 ton lignin blir 1 m3 ligninolja – lignol på några timmar. Trolleri? Det här är det enda realistiska sättet att nå en fossilfri fordonsflotta 2030. Man kan läsa mer på renfuel.se