SUPOENER: The Future Role Of Biomass Energy In Norway - An Interdiciplinary Technological, Economical And Environmental Research Program

I WP1 har vi sett på utvikling av økonomisk realistiske bioprosesser for konvertering av trebiomasse til biodrivstoff. Denne forskningen har omfattet tre deler: (1) enzymatisk omdannelse av polysakkarider som cellulose til enkle sukkerarter som kan omdannes til for eksempel etanol gjennom fermentering; (2) direkte konvertering av trebiomasse, eller fraksjoner derav, til biogass med hjelp av et konsortium av mikrober; (3) varmebehandling av biomassen for å gjøre de sistnevnte to prosesser mer effektive. Mest vekt er lagt på punkt 1 og 3, men det bør nevnes at produksjon av biogass (punkt 2), for eksempel fra restfraksjoner, sannsynligvis er viktig for nesten enhver bioraffineringsprosess for å sikre både økonomisk og miljømessig bærekraft. Et sentralt resultat av prosjektet er at vi har kartlagt hvordan man best forbehandler ulike typer trebiomasse. Her har vi brukt NMBUs egen eksplosjonsenhet, som er utviklet av vår industrielle samarbeidspartner Cambi AS. Et annet viktig resultat er oppdagelsen av en ny klasse enzymer, Lytic Polysaccharide Monooxygenases eller LPMOer, i 2010, som har revolusjonert enzymfeltet. Takket være oppdagelsen av LPMOer er økonomisk bærekraftig konvertering av "enklere" lignocellulose-biomasser, t.eks. strå, nå en realitet, mens det også er gjort store fremskritt når det gjelder enzymatisk omdanning av trebiomasse. Arbeidet i WP1, gjort i perioden 2009-2012, har vært avgjørende i den innledende faser av NMBUs store biorefining-satsing. Takket være dette prosjektet, inklusive den tverrfagligheten som lå innebakt, er NMBU og Ås campus som helhet i dag ledende aktører innen bioprosessering av tre- og andre typer lignocellulose biomasser. I WP 2 har en analysert tilgangen på skogsvirke for bioenergiproduksjon i Norge, effekten på den tradisjonelle skogindustrien av økt bruk av skogsvirke til bioenergi samt hvordan denne effekten avhenger av valg av ulike økonomiske virkemidler. Eksempelvis viser en av studiene at uten subsidering vil forbruket av skogsvirke i EU i sentrale varmeanlegg som produserer elektrisitet være meget begrenset pga. lav tilgang på hogstavfall og høye virkespriser. Men dersom subsidiene for bruk av skogsvirke økes til 30 euro per ton CO2 for varmeanleggene bare i de fire EU-landene Danmark, Tyskland, Nederland og UK, vil den total årlige bruken av industrivirke til bioenergi i disse anleggene øke til ca 158 millioner m3. Av dette volumet vil 35 million m3 være virke hogd i EU som ellers ville ha gått til skogindustrien, 21 million m3 vil være økt avvirkning i EU og de resterende 102 million m3 vil være økt import til EU I WP3 har hovedinnsatsen vært knyttet til å kvantifisere effekten av økt biomasseuttak på innholdet av organisk material og næringsstoffene i jord, og å tilpasse og bruke livsløpsanalyse-metodikk på utvalgte produksjonssystemer av energivekster i vegetasjonsbelter mot vassdrag for å begrense erosjon og næringsavrenning fra landbruksarealer. Resultatene viser at pil-planting ikke gir et godt dekke av jord, og har begrenset evne til å redusere erosjon. Pilens vannbehov, samt evne til å akkumulere uønskede sporstoffer, gjør den imidlertid likevel interessant som vekst i et belte mot vassdrag, og den kan dermed fylle flere positive funksjoner i forhold til miljø, f.eks. som vannrensning og produksjon av biomasse for bioenergi.Produksjon av energipil ga en stor tørrstoff- og energiavling, med liten bruk av innsatsfaktorer. Uavhengig av analysemetode fremkommer derfor produksjon av energi-pil som en miljømessig gunstig vekst. Av bioenergikilder ble også lett tilgjengelige avfallsressurser, som f.eks. halm, funnet å ha bedre miljøprofil enn dedikerte energivekster. Avhengig av preferanser for ulike miljøpåvirkninger vil likevel energi produsert fra energi-pil kunne ha betydelig større miljøbelastning for enkelte påvirkningskategorier enn alternative energikilder. Dersom miljøbelastning av varmeenergi produsert på pil-flis sammenliknes med direkte el-oppvarming med vannkraft, fremkommer det ikke entydig hva som gir lavest total miljøbelastning. Resultatene fremkomment i prosjektet gir derfor ikke grunnlag for å anbefale dyrking av energivekster til oppvarming som alternativ til vannkraft.

The overall objective of this SUP is to build up competence related to interdisciplinary research on bioenergy based on sustainable use of agricultural and forest biomass, and strengthen interdisciplinary research and teaching within the broader field o f renewable energy. The work is concentrated on three interrelated research issues: (i)Technology solutions for utilizing biomass for energy production, with focus on second generation bioethanol production; (ii) Market feasibility ? the impact of increas ed use of biomass for energy production on biomass markets and forest industries (raw-fibre supply, demand, impacts of policy instruments, market dynamics and competition); (iii)Environmental impact assessment of alternative types of energy production based on agricultural and forest biomass (Life Cycle Assessment-LCA-focusing on impacts on climate gas emission net energy production, soil impacts, by-products, biodiversity and land-area utilization). The SUP has a strong inter-disciplinary orientation, bringing together a research-team consisting of scientists from biotechnology, bioproduction (agriculture and forestry), technology, ecology, soil science, and resource economics. The program will provide business companies, governmental planning author ities and policy decision makers with improved knowledge about how the development of second generation biofuels and other energy production technologies based on biomass will affect the environment and the future prices and availability of biomass, and how policy instruments may influence these effects. Recent advances in science and capabilities are likely to accelerate and enhance the role of second generation biofuels in the future energy systems. Norway has comparative advantages based on forest re sources and innovative capacity. The SUP will explore and structure these opportunities.