Træ til pyrolyse kan afbøde energi- og klimakrisen

Europas energiforsyning bliver stadig mere usikker. Samtidig buldrer den globale opvarmning derudaf næret af de stigende koncentrationer af drivhusgas i atmosfæren. Fokus har hidtil været på løsninger som vindmøller og solceller, men pyrolyse af biomasse fra bl.a. træ er måske den grønneste af alle løsningerne

Processen pyrolyse skaber blandt andet biokul. Hvis det pløjes ned på marken,
kan det lagre kulstoffet i 500 til 1000 år i jorden uden at blive frigivet. Foto: Pixabay

Danmark har vindmøller, som på en god dag dækker vores elforbrug, men størstedelen af bilparken kører fortsat på benzin, og naturgas er indtil videre uundværlig både i private hjem og i fjernvarmenettet.

Det gør Danmark afhængig af energibærere som olie og gas produceret andre steder i verden. I 2021 forbrændte Europa fx 571 mia. m3 naturgas, hvoraf 341 mia. m3 blev importeret. Hele to tredjedele kom dog fra Rusland, som krigen i Ukraine har gjort til en både utilregnelig og uønsket handelspartner.

Puslespillet, der hellere i dag end i morgen skal gøre Danmark og resten af Europa uafhængig af energi udefra, er dog svært at gøre færdigt uden en ny kilde til olie og gas. Samtidig lurer klimakrisen og den globale opvarmning fortsat, og er i den grad blevet anskueliggjort af en sommer, hvor omkring halvdelen af det europæiske land- og landbrugsareal blev ramt af alvorlig tørke. Spørgsmålet er: Hvad gør vi nu for at afbøde klima- og energikrise?

Opvarmning forvandler træ til gas og olie

En gammelkendt teknologi tilbyder os faktisk at tage kampen op mod begge problemer på en gang. Pyrolyse, hvor biomasse opvarmes kortvarigt til mellem 500 og 800 grader uden ilt tilstede, kan forvandle biomasse som fx træflis til dels olie og gas, dels til en form for låst atmosfærisk kulstof, som kan gemmes i årtusinder.

”Resultatet af pyrolyse er det, der hedder en producergas,” siger Niels Bjarne Rasmussen, som er civilingeniør og projektleder ved Dansk Gasteknisk Center.

”Så længe gassen er varm, 500-700 grader, er den homogen. Når man køler den, kommer der tre produkter ud: Man får en pyrolyseolie, som indeholder en hel del ilt, så er der noget tjære og så noget kaldet syngas, som igen består af fire ting: kulilte, CO2, brint og metan,” forklarer han.

Lige nu er det bedst, at vi bruger biomassen direkte til energi, men biokul er en teknologi for fremtiden, hvor vi er nødt til at begynde at trække CO2 ud af atmosfæren igen.

Niels Bjarne Rasmussen, civilingeniør og projektleder ved Dansk Gasteknisk Center

Syngassen kan bl.a. laves om til enten ren metanol eller rent metan, som er hovedingrediensen i naturgas.

”Hvis man laver den om til metan, er der kun metan og CO2 tilbage, og 80 til 90 procent af energien er i metanen. Laver man i stedet metanol, kan den fx laves om til benzin. Men den simpleste og mest effektive rute er til metan,” forklarer Niels Bjarne Rasmussen.

Pyrolyseolien kan i en proces tilsættes brint, som trækker ilten ud, mens energien forbliver i olien, der altså er en slags syntetisk råolie. Både olien og tjæren kan også omdannes til syngas gennem en række trin med høj varme, damp og katalysatorer.

Sort guld skjuler klimaproblem

Niels Bjarne Rasmussen peger på, at den teknik, vi hovedsageligt arbejder med i Danmark, begrænser størrelsen af de enkelte såkaldte reaktorer, hvor pyrolysen foregår. Han anslår, at grænsen ligger omkring 20 MW.

De 20 MW er opgjort som den mængde energi, der er bundet i biomassen, som puttes ind i anlægget. Sagt med andre ord: Hvis biomassen tabsløst blev til grøn strøm, så ville outputtet være 20 MWh i timen. Til sammenligning har en gennemsnitsfamilie på to voksne og to børn i et 150 m2 hus ifølge Dansk Energi et gennemsnitligt forbrug på 4000 KWh eller 4 MWh om året. Teoretisk set svarer energien i et 20 MW-anlæg altså til elforbruget for ca. 40.000 familier.

I det danske setup er det dog ikke al biomassen, som bliver til energi. En del ender som det, der kaldes biochar eller biokul – et sort pulver med et højt indhold af kulstof. Biokul svarer til grillkul, og hvis den bliver spredt på landbrugsjord og pløjet ned, opnås flere fordele, forklarer Niels Bjarne Rasmussen:

”For det første får vi gemt noget kulstof i jorden. Behandlingen, som biomassen får i pyrolyseanlægget, gør kulstoffet modstandsdygtigt over for vind og vejr og mikroorganismer, så det kan holde 500 til 1000 år i jorden uden at blive frigivet. Hvis man i stedet pløjer halm eller træ ned, bliver en meget større del af kulstoffet udløst over få år, og efter 20 år er det stort set væk.”

Biokul pløjet ned på en mark kan holde 500 til 1000 år i jorden, uden at kulstoffet bliver frigivet. Foto: Pixabay

Biokul har også flere fordele for selve jorden, hvor den graves ned.

”Det indeholder de næringsstoffer, som var i biomassen, og som så kan afgives til de planter, som gror på marken. Det er ikke noget, jeg selv arbejder med, men jeg har set resultater, som viser, at alene med biokul på marken kan man få samme resultat som med kunstgødning. Det forbedrer også jorden ved at gøre sandede jorde mere vandholdige og gøre lerede jorde mere porøse,” fortæller Niels Bjarne Rasmussen.

Steen Vincens Riber, divisionsdirektør for skov i HedeDanmark, kalder biokul for en lavteknologisk måde til CO2-fangst, som giver os negative udledninger, og peger på endnu en klimaeffekt.

”Når vi forbedrer landbrugsjorden, kan vi dyrke mere på det samme areal med den samme indsats. Der er sandsynligvis også en kvælstofgevinst, fordi jorden bliver bedre til at binde kvælstoffet, så vi får en mindre udvaskning,” siger han.

Næringsstoffet kvælstof er et problem, når det ender i vandmiljøet og fører til opblomstringer af alger i fjorde og langs kysterne. Udenlandske studier tyder endda på, at der også afdamper mindre N2O fra marker med biokul. N2O er lattergas, der i sig selv er en kraftig drivhusgas. Effekten er dog ikke påvist i tilsvarende danske studier.

Niels Bjarne Rasmussen er enig og kalder biokul fra pyrolyse for ”low cost CCS” – Carbon Capture and Storage – som er indfangning og lagring af kulstof, der ellers ville blive frigivet som drivhusgasserne CO2 eller metan til atmosfæren.

Danmark savner træ

Brugen af biokul er ikke kun en idé, men er allerede ved at gå i gang.

”Der er kommet penge til flere projekter, der producerer biokul. Nu skal det så værdisættes af politikerne. Er det fx landmændene, der skal have det godtgjort på deres CO2-regnskab, eller hvem er det? Man kunne jo forøge skovbrugsflisen med virkelig store mængder ved at dyrke skoven med det formål og indfange en masse kulstof, der kunne graves ned eller erstatte fossilt brændstof,” siger Niels Bjarne Rasmussen.

I det danske pyrolyse-setup bliver ikke al biomassen til energi. En del ender som biochar eller biokul
– et sort pulver med et højt indhold af kulstof. Foto: Foto: Freepik.com

Ifølge Steen Vincens Riber producerer Danmark i omegnen af to mio. ton træbiomasse om året, som bliver brugt til energi. Men han håber ikke, at vi ender med at optimere vores skovdyrkning til at producere biomasse med det formål. I stedet skal vi fokusere på at producere træ til byggeri og andre langtidsholdbare produkter.

”At træet ender i byggeri, har stadig den højeste værdi for skovejeren og har klart den bedste klimaeffekt. Det betyder, at vi bruger mindre stål og beton,” siger Steen Vincens Riber.

Men når træet bruges i fx byggeriet, er der mulighed for også at producere nogle sideprodukter, fx biomasse til pyrolyse g biokul.

”Fx kan vi sætte ammetræer, når vi starter kulturen. Vi har anlagt nogle bevoksninger de seneste 10-15 år, hvor tilvæksten af biomasse og bindingen af CO2 er meget større end tidligere, fordi vi anvender nogle hurtigtvoksende arter indblandet med dem, som skal blive til træ til møbler og byggeri. Og det kan gøres uden at påvirke det langsigtede mål, altså uden det går ud over vores produktion af kvalitetstræ,” siger Steen Vincens Riber.

Han peger dog på, at udfordringen for pyrolyse i Danmark er, at vi allerede udnytter en meget stor del af træbiomassen til at brænde af i varmeværker og kraftvarmeværker.

For det første får vi gemt noget kulstof i jorden. Behandlingen, som biomassen får i pyrolyseanlægget, gør kulstoffet modstandsdygtigt over for vind og vejr og mikroorganismer, så det kan holde 500 til 1000 år i jorden uden at blive frigivet.

Niels Bjarne Rasmussen, civilingeniør og projektleder ved Dansk Gasteknisk Center

”Ideen er, at den andel vil vi gerne på sigt drosle ned, når værkerne i stedet installerer varmepumper. Og så vil vi pludselig stå med en meget stor mængde træbiomasse, hvor alternativet er at lade det rådne op og frigive CO2’en uden at gøre nogen nytte.”

Pyrolyse er en teknologi for fremtiden

På en modenhedsskala fra et til ti mener Niels Bjarne Rasmussen, at pyrolyseteknologien i dag er på otte.

”Alle de enkelte dele af processen er velkendte. Alle trin fungerer i virkeligheden, men de er endnu ikke sat kommercielt sammen.”

Han vurderer, at de projekter, der er i gang nu, som bl.a. er finansieret gennem den store pyrolysepulje fra staten på 192 mio., helt sikkert resulterer i anlæg inden for de næste et til to år.

Det største danske demonstrationsanlæg, Skyclean, er på 2 MW, men sigter mod netop et 20 MW-anlæg inden for et år eller to. Udfordringen er så, hvorvidt råvarerne til produktionen er der.

”Lige nu er der ikke nogen af varmeværkerne, som starter en varmepumpe, hvis de har et flisfyr,” siger Steen Vincens Riber.

”Det er også det rigtige nu, hvor strøm er en mangelvare, men vi vender tilbage til en dagsorden med pyrolyse om tre-fire år. Og til den tid er teknologien køreklar. Det vigtige er, at vi har en produktionskæde sat op for biomasse fra skoven, også når vi skal bruge den til noget andet.”

For udregninger af det såkaldte tekniske reduktionspotentiale ved pyrolyse, altså hvor meget CO2, Danmark kan spare om året, peger Niels Bjarne Rasmussen på +10 mio. ton-planen fra Københavns og Aarhus Universitet. Her giver biokul de 5-6 mio. ton, mens bioolie og syngas giver 3,5-4 mio. ton.

Pyrolyseprodukterne har yderligere den store fordel i et grønt energisystem, at de i modsætning til elektricitet fra den variable produktion fra vind- og solenergi nemt kan lagres.

”Det gør vi allerede med gassen fra sommer til vinter. Det samme gælder bioolien,” fortæller Niels Bjarne Rasmussen.

”Lige nu er det bedst, at vi bruger biomassen direkte til energi, men biokul er en teknologi for fremtiden, hvor vi er nødt til at begynde at trække CO2 ud af atmosfæren igen,” siger han.