Nya, biobaserade material och bränslen är ofta dyrare att producera jämfört med deras fossilbaserade ekvivalenter, särskilt för fristående produktionsanläggningar. Massabruket erbjuder en utmärkt plattform för integrerade bioraffinaderikoncept, särskilt eftersom exempelvis ånga och avfallshantering redan finns och kan integreras med befintliga processer vilket förbättrar ekonomin. När man överväger ett nytt bioraffinaderikoncept är en tekniskoekonomisk analys en utmärkt hjälp för att visa på möjligheter, fördelar och tekniska begränsningar samt för att vidareutveckla konceptet i en iterativ process. Dessa resultat kan också användas som bas för LCA-studier och olika analyser av hela värdekedjan, från skog till färdig produkt.

Hur går det till?

En teknoekonomisk analys börjar ofta med en teknisk genomgång. Mass- och energiutbyte samt processernas effektivitet utvärderas och lämpliga processlösningar fastställs, delvis genom att bygga enkelt modeller för att bestämma energi- och massbalanser. RISE har en bra insikt i den tekniska mognaden hos olika tekniker och nära kontakt med utrustningsleverantörer som resulterar i goda uppskattningar av investeringskostnader, produktionskostnader, marknadsvolymer och lönsamhet för nya bioraffinaderikoncept. RISE kan därför hjälpa företag som är intresserade av bioraffinaderier med sin verksamhetsutveckling som leder till lönsamma investeringsbeslut.

Exempel på bioraffinaderikoncept

• Ligninextraktion
• Pyrolys av biomassa
• Kolfiberproduktion
• Etanol- och mjölksyraproduktion
• Textilfibrer
• Specialkemikalier och cellulosa
• Xylanextraktion

Jämförelsen fokuserar på två typer av biodrivmedel, dels de som passar i dagens infrastruktur, s.k. drop in-bränslen och dels andra typer av bränslen som är effektivare att tillverka ur biomassa men ofta inte direkt passar i dagens infrastruktur. Denna kategori är ofta små molekyler av ett enskild ämne, s.k. "enmolekylära" bränslen. Typiska exempel är metan, metanol, dimetyleter och etanol. Produktionen av enmolekylära drivmedel är alltså ofta effektiv avseende råvaror och kostnader men kräver i allmänhet en dedikerad distributionsinfrastruktur. Den andra kategorin, ”drop-in” blandningar av längre kolkedjor, som är kompatibla med befintlig infrastruktur men är mer energikrävande och kostsammare att producera.

Det är av stort intresse för både bränsleproducenter och fordonstillverkare att få en större förståelse för de för- och nackdelar som de två olika alternativen har och de avvägningar som avgör vilket alternativ som är fördelaktigt ur ett helhetsperspektiv. I projektet deltar ett flertal representanter för båda dessa kategorier av företag. 

I projektet jämförs ett antal drivmedelskedjor, både enmolekylära och drop in, avseende klimatprestanda och total kostnad (inklusive produktion, distribution och fordon). Därmed ökar kunskapen kring vilken roll olika bränslen kan spela i ett framtida energisystem. Detta ger underlag för strategiska beslut om utveckling och produktion i företagen och även ett bättre underlag för policybeslut, t ex avseende FoU-stöd och styrmedel.

Inom RISE har vi en lång och bred kunskap om olika biobränslekedjor och fasta biobränslens egenskaper.

Vi har kunskap om:

• Biobränslen från skogen, jordbruket, industriella processer och vilka egenskaper som kännetecknar dessa bränslen.
• Hur processen såsom torkning, lagring och sönderdelning kan påverka biobränslets egenskaper.
• Hur biobränslets egenskaper kan påverka emissioner och askbildande ämnen i förbränningsprocessen.

På RISE kan vi karakterisera, bedöma och undersöka biobränslens och biobränsleblandningars effekter på omvandlingsprocessen och restprodukten i labbskala, pilotskala och fullskala i fält.

Pyrolys möjliggör omvandling av olika sorters råvaror, biomassa såväl som plastavfall, till intermediärer som kan användas för att producera biobaserade eller cirkulära material, kemikalier och drivmedel. Biokol och bioolja är exempel på produkter från pyrolys av biomassa. Inom RISE har vi en gedigen kunskap inom området och driver ett flertal testbäddar i olika skalor: analytisk pyrolys, pyrolys i bänkskala samt pyrolys i pilotskala. Vi kan bistå kunder i både stora och små frågeställningar.

Utbyten och kvalitet på pyrolysprodukterna påverkas av både processförhållande och råvara. Det gäller exempelvis råvarans ursprung, storlek, askinnehåll och fukthalt samt processparametrar som temperatur och uppehållstid. Testbäddarna tillsammans med kompletterande analysutrustning kan användas för att studera olika frågeställningar, såsom produktutbyten och produktsammansättning, utifrån kundens behov och frågeställningar. Vi kan också göra mätningar i industriella pyrolysanläggningar. Kompletterande förbrännings- och uppgraderingstestbäddar möjliggör ett helhetsgrepp och arbete med hela värdekedjor.

RISE har kompetens inom pyrolys av olika typer av biomassa och inom processer för att återvinna komplexa avfall så som olika typer av plastavfall, kompositer och däck. Vi arbetar även med användning av biokol som jordförbättring i stadsmiljöer och jordbruk.

Vi kan erbjuda:

• Teoretiska studier och simuleringar
• Teknoekonomiska studier
• Mätteknik, provtagning och kemiska analyser
• Experimentella tester i våra testbäddar
• Processoptimering

Biogas utvecklas i ett föränderligt landskap med skärpta klimatkrav, nya marknadsförutsättningar och ökat fokus på beredskap. För att fatta välgrundade beslut krävs ett helhetsperspektiv som omfattar råvarutillgång, logistik, processprestanda och nyttiggörande av produkter. RISE erbjuder stöd genom hela värdekedjan – från uppskattning av biomassapotential och råvaruförsörjning till testning, processutveckling och optimering i labb-, pilot- och fullskala. Med kombinerad forskningskompetens, driftserfarenhet och avancerad testinfrastruktur tar vi fram robusta beslutsunderlag som fungerar i praktiken.

Vårt erbjudande inom biogas:

Substratutvärdering

Vi hjälper er att utvärdera nya och befintliga råvaror på ett säkert och strukturerat sätt:

• Analys av metanpotential (BMP) för nya substrat 
• Utvärdering av substratens påverkan på biogödselns kvalitet och användbarhet
• Utvärdering av förbehandlingars effekt på nedbrytning och behandlingsbarhet
• Utvärdering av lagringsförluster och substratstabilitet
• Såväl standardiserade tester som kundanpassade försöksupplägg 

Resultaten ger ett stabilt beslutsunderlag inför vidare utveckling eller införande i drift.

Processoptimering och teknisk rådgivning

Vi stödjer utveckling och optimering av både befintliga och nya biogasprocesser genom:

• Säker testning av substrat, tillsatser och driftstrategier i labbskala
• Validering i pilotskala i vår mobila biogaspilot, som med fördel kan köras vid värdanläggning
• Expert- och mikrobiologisk rådgivning baserad på mätdata och faktisk drift
• Processmodellering, mass- och energibalanser
• Rådgivning vid utformning och dimensionering av nya anläggningar
• Teknoekonomiska analyser (TEA) som stöd vid investeringsbeslut

Produkter, resursutnyttjande och råvaruförsörjning

Vi arbetar med hela biogasprocessens utflöden, klimatprestanda och möjligheter till förädling och ökat resursutnyttjande:

• Uppskattning av regional biomassapotential
• Analys av råvaruförsörjning och logistik (feedstock mobilisation)
• Biogas  – produktion, uppgradering och användning
• Biogödsel  – kvalitet, hantering och vidareförädling
• Koldioxid (CCU) – utvärdering av lösningar för nyttiggörande av CO₂
• Metanemissioner – mätning och analys av läckage och diffusa utsläpp, bland annat inom egenkontrollprogrammet EGMET

Pilotanläggningar/teknikinfrastruktur

RISE erbjuder ett brett utbud av pilotskaleanläggningar och testinfrastruktur med industriell relevans, utrustade för datainsamling och fjärrövervakning:

• Mobil rötningsanläggning i pilotskala (5 m³)
• Pilotanläggningar för biologisk metanisering
• Pilotanläggning för rening och förvätskning av koldioxid
• Askfilter för rening av gasströmmar i pilotskala
• Pilotanläggningar för avvattning och pelletering

Tillsammans med vår prototypverkstad kan vi även utveckla anpassade testuppställningar och specialutrustning.

Vill ni utveckla eller framtidssäkra er biogasproduktion?

Som Sveriges forskningsinstitut kombinerar RISE oberoende expertis, forskningskompetens och praktisk driftserfarenhet. Med oss som partner kan ni:

• Minska risker genom testning i labb- och pilotskala
• Snabba upp utvecklingen med komplett infrastruktur från labb till pilot
• Ta välgrundade beslut baserade på tekniska data och teknoekonomiska analyser

Kontakta oss för en diskussion om era utmaningar och möjligheter

Biobaserade material har i många fall egenskaper som skiljer sig väsentligt från den fossila råvara som raffinaderier är byggda och optimerade för. Inom RISE finns kompetens och utrustning för att studera hur raffinaderiprocesser påverkas när olika biobaserade material introduceras tillsammans med den fossila råvaran. Vi bedriver även forskning kring helt biobaserade matningar till processerna i raffinaderier och hur man ska kunna integrera förnybart i existerande utrustning och infrastruktur.

Fokus i vår forskning ligger på processer för katalytisk vätebehandling. Vår kapacitet sträcker sig från batch-reaktorer i liten skala upp till kontinuerliga testkampanjer som kan producera tiotals liter produkt, och vi kan genomföra testerna vid industriellt relevanta tryck och temperaturer. Vi har också kompetens och utrustning för att ingående karakterisera matning, katalysatorer och produkter samt expertis för bedömning av industriell integrering och tekno-ekonomisk potential.

Frågeställningar som vi på RISE kan hjälpa till att besvara kan till exempel gälla:

• Vilket utbyte kan man förvänta sig från bioråvara till uppgraderad produkt?
• Hur påverkar bioråvaran produktens sammansättning?
• Vilka processrelaterade problem kan uppstå?
• Vilken inverkan har olika processparametrar på resultaten?
• Vad kommer det kosta att skala upp en process till olika skalor för tillverkning?