Bioenergin är idag EU:s största förnybara energislag, men många klimatstrategier fokuserar främst på utveckling av andra energikällor. Nu visar en omfattande analys från bland annat Chalmers att biomassan är central för Europas möjligheter att nå sina klimatmål, eftersom den ger förutsättningar för både minusutsläpp av koldioxid och produktion av fossilfria bränslen och kemikalier. Om biomassan uteslöts från Europas energisystem skulle kostnaden bli 169 miljarder euro per år – ungefär samma som kostnaden för att utesluta vindkraft.

Biomassa från skogsbruk och jordbruk består av olika delar från träd och växter, och är en mångsidig råvara som många branscher vill använda för att få ner sina växthusgasutsläpp. Biomassan kan ersätta fossila råvaror inom exempelvis stål- och cementindustrin och i kraftvärmeverk som förser hushållen med el och fjärrvärme. Den kan också ersätta olja och fossilgas vid produktion av såväl plast och kemikalier som drivmedel för vägtrafik, sjöfart och flyg.

Dessutom har biomassans kolatomer – som kommer från växternas upptag av koldioxid ur luften – en nyckelroll för något som betonas alltmer för klimatomställningen: så kallade negativa utsläpp av koldioxid. Detta kallas också för minusutsläpp, och kan uppnås genom att kombinera användning av biomassa med CCS; koldioxidavskiljning och lagring (Carbon Capture and Storage). Resultatet blir då en minskning av koldioxidhalten i atmosfären.

Snabbt ökande kostnader om mängden biomassa minskas

Med så många alternativ och så stor efterfrågan på en begränsad resurs blir vägvalen viktiga. Hur påverkas energisektorns klimatomställning av varierande tillgång på biomassa? Hur och var används biomassa bäst?

I en artikel i tidskriften Nature Energy bidrar nu forskare vid Chalmers, Rise och Technische Universität Berlin med en omfattande analys av hur ett framtida europeiskt energisystem – som innefattar el, värme, industri och transport – skulle kunna se ut. Forskarna har undersökt två utsläppsmål för energisystemet; ett med nollutsläpp av koldioxid och ett med minusutsläpp på tio procent. Biomassan i systemet består främst av rester som uppstår inom Europa vid skogsavverkning och i jordbruk, plus en dyrare andel som kan importeras.

Studiens huvudförfattare Markus Millinger, verksam på Chalmers när studien gjordes och numera forskare på Rise, konstaterar att biomassan spelar en oväntat viktig roll i energiomställningen.

– En sak som förvånade oss var hur snabbt det blir väldigt dyrt om vi minskar mängden biomassa i ekvationen. Om biomassa utesluts helt skulle kostnaderna för energisystemet med minusutsläpp öka med 169 miljarder euro årligen, jämfört med den kostnadsoptimala nivån av biomassa i systemet. Det är en ökning med 20 procent och motsvarar ungefär kostnaden för att utesluta vindkraft.

Dagens nivå av biomassa i Europas energisystem innebär en motsvarande merkostnad på 5 procent jämfört med den kostnadsoptimala nivån.

– Men den ekonomiska biten är kanske inte det största problemet, utan den stora svårigheten kan bli att skala upp alternativen, säger Markus Millinger. Redan med biomassa i systemet är det en rejäl utmaning att bygga ut fossilfri energi i den omfattning som behövs. Ytterligare begränsningar av biomassatillgången skulle försvåra energiomställningen kraftigt, eftersom det då skulle behövas ännu större mängder av andra typer av fossilfri energi.

– Dessutom skulle vi gå miste om den möjlighet till minusutsläpp som användning av biomassa ger. För att uppnå minusutsläpp då skulle i stället koldioxidinfångning direkt från luften behöva skalas upp i stor omfattning, en betydligt dyrare teknik som förbrukar energi i stället för att ge ett energiöverskott.

Viktigast att fånga in koldioxiden

En central slutsats i studien är att de fossilfria kolatomerna som biomassan bidrar med är betydligt mer värdefulla än energin i biomassan. De storskaliga teknologierna vi har idag för att ta vara på biomassans energiinnehåll, exempelvis genom förbränning i kraftverk, kan kombineras med infångning av koldioxid från rökgaserna. Därefter kan koldioxiden antingen lagras permanent under jord eller återanvändas som byggsten i produkter som drivmedel och kemikalier.

Biomassan kan därmed leverera energi och samtidigt möjliggöra minusutsläpp eller ersätta fossila råvaror. Och det är alltså de senare möjligheterna som nu har visat sig vara mest betydelsefulla för klimatomställningen. Konsekvensen av detta är att det är avgörande att kolatomerna fångas in för att lagras eller återanvändas effektivt, men det spelar mindre roll hur biomassans energiinnehåll används.

– Så länge man tar vara på kolatomerna ser vi ingen tydlig vinnande teknik, förutom att det är en fördel att ha en liten mängd biomassa som flexibel reserv för elproduktion, för att stärka leveranssäkerheten av el, säger Markus Millinger. Faktorer som regionala förutsättningar och befintlig infrastruktur har därför stor betydelse för vad som är mest attraktivt. Det innebär att länder kan välja olika vägar om de vill använda biomassan för att nå minusutsläpp – exempelvis via produktion av kraftvärme, industrivärme eller biodrivmedel.

Ger utökat underlag för policyutveckling

Forskarna har använt en avancerad modell som inkluderar fler teknologier och en högre detaljgrad än tidigare liknande studier, och som visar hur alla samhällssektorer påverkar varandra inom energisystemet. Den nya studien ger därigenom ett utökat kunskapsunderlag för policyutveckling – inte minst kopplat till biomassa och tekniker för minusutsläpp.

– Infångning och geologisk lagring eller återanvändning av koldioxid, exempelvis genom produktion av avancerade drivmedel, är beroende av stora investeringar för att komma i gång och det behöver byggas upp långsiktigt hållbara och pålitliga värdekedjor. En marknad för fossilfri koldioxid skulle stärka möjligheterna betydligt för sådana investeringar jämfört med idag, när det främst är energin som värderas. Men det förutsätter att beslutsfattare skapar stabila policyinstrument för att realisera de fossilfria kolatomernas stora värde i klimatomställningen, säger Markus Millinger.

Teknikutveckling och styrmedel har stimulerat en ökande bioenergianvändning inom EU. Men det finns också styrmedel som på olika sätt begränsar tillväxten, utifrån en oro över möjliga negativa effekter som högre matpriser, avskogning och förlust av biologisk mångfald.

– Bioenergisektorn utvecklas i en kontext där jord- och skogsbruket möter allt fler hållbarhetskrav, säger Göran Berndes, medförfattare till studien och professor i biomassa och markanvändning på Chalmers. Med tanke på att klimatomställningen förväntas öka trycket på skogar och odlingsmark så är det viktigt att det finns regelsystem som leder utvecklingen i en positiv riktning.

– Samtidigt så kan bioenergisystem utformas så att de bidrar till att effektivisera vår resursanvändning och mildra negativa miljöeffekter av nuvarande markanvändning. Om styrmedel utformas så att markägare och andra aktörer belönas för att ”göra rätt” så kan det i sig driva utvecklingen bort från miljöskadliga aktiviteter, säger Göran Berndes.

Mer om: studien

Artikeln Diversity of biomass usage pathways to achieve emissions targets in the European energy system har publicerats i tidskriften Nature Energy. I anslutning till artikeln publicerade Nature Energy också en så kallad policyöversikt av forskarna: Biomass exclusion must be weighed against benefits of carbon supply in European energy system.

Författarna till artiklarna är: M. Millinger vid Chalmers och Rise, F. Hedenus, L. Reichenberg & G. Berndes vid Chalmers, samt E. Zeyen och F. Neumann vid Technische Universität Berlin.

Bild: Nataliia Omelchuk