Hur används biogas bäst?

Biogas kan uppgraderas och komprimeras till fordonsbränsle (CBG), men låg energitäthet och begränsad gasinfrastruktur försvårar distribution, lagring och marknadstillgänglighet. I projektet har potentiella tekniker för att framställa flytande drivmedel (flytande biogas (LBG), Fisher Tropsch Diesel, metanol och DME) samt ammoniak från biogas jämförts i ett livscykelperspektiv. Resultaten visade att CBG har en bra energibalans för lokal marknad medan DME, LBG och metanol har bättre energibalans för distribution på en nationell marknad. Vid ersättning av fossila motsvarigheter uppvisar DME bäst reduktion av klimatpåverkan och försurning. Samtliga produkter framställda av biogas från energigröda ger högre övergödningspotential jämfört med dess fossila motsvarigheter. Den sammantagna bedömningen är att framställning av metanol och DME från biogas är intressant med avseende på energibalans, miljöpåverkan, marknadstillgänglighet och ekonomi, vilket ger incitament för fortsatta studier.

Produktion och användning av biogas (metan och koldioxid) som energikälla har många fördelar när det gäller klimatpåverkan och återföring av växtnäring till lantbruket, men det finns stora utmaningar gällande lönsamheten. Om lantbrukare går ihop och bygger en större gemensam biogasanläggning kan gasen uppgraderas till fordonsgas, vilket ofta ger en rimlig lönsamhet. Eftersom tillgången till infrastruktur i form av gasnät är mycket begränsad i Sverige komprimeras gasen till ca 200 bar (CBG) och distribueras vanligtvis i containers med trycksatta kärl. Detta leder till utrymmeskrävande transport av mycket stål i förhållande till energiinnehållet. Energitätheten i komprimerad biogas är ca 5 gånger lägre än i diesel, vilket begränsar lagring, transport och möjligheten att nå en större marknad för biogas.
Biogas kan idag förvätskas med kraftig nedkylning till flytande biogas (LBG), men det utvecklas även relativt småskaliga tekniker för att från biogas först göra s.k. syntesgas (dvs vätgas och kolmonoxid) och sedan använda den för att producera flytande drivmedel, t.ex. Fischer Tropsch Diesel (FTD), metanol och dimetyleter (DME). Dessutom kan syntesgasen användas för produktion av ammoniak och mineralgödselkväve. Mot bakgrund av att nå en större marknad för biogas har vi i detta projekt undersökt olika möjligheter att producera flytande drivmedel och ammoniak baserat på biogas, med avseende på energibalans och miljöpåverkan.
I den första delstudien ställde vi oss frågan: "Om vi har en viss mängd biogas som ska användas till att driva bussar, vilket drivmedel är då bäst ur ett energi- och klimatperspektiv?" Vi kom fram till att CBG har den bästa energibalansen (energiutbyte i förhållande till den insatsenergi som krävs för framställning och distribution) när transportavståndet för gasen är 100 km, dvs en lokal marknad. Om drivmedlet istället transporteras 1000 km för en nationell marknad så hade DME, metanol och LBG den bästa energibalansen eftersom de kräver mindre transportenergi per km. De flytande drivmedlen metanol, FTD och DME visade sig ha hälften så stor klimatpåverkan jämfört med CBG och LBG, framför allt beroende på att läckage av metan är större för CBG och LBG.
I den andra delstudien ställde vi oss frågan: "Om vi har en viss mängd mark för odling av majs som går till biogas, vilket är då bästa sättet att använda biogasen ur ett energi- och miljöperspektiv?" Här har vi alltså även inkluderat effekterna av odling, transport av majs och biogödsel samt biogasproduktionen. Produktion av kraftvärme, metanol, DME och ammoniak jämfördes. Energibalansen var bäst för kraftvärmeproduktionen (4,0) följt av DME (3,0), metanol (2,8) och ammoniak (1,8). Det var väntat att kraftvärme skulle ge bäst utbyte eftersom det krävs mer insatt energi för att producera DME, metanol och ammoniak. För bedömning av klimatpåverkan, försurning och övergödning jämförde vi med motsvarande fossilt producerad el, metanol, DME och ammoniak. Vi kunde då konstatera att samtliga produkter baserade på biogas reducerade klimatpåverkan och försurning, men att DME gav den största reduktionen. Övergödningen kommer dock att vara högre för alla biogasbaserade produkter pga effekter från odlingssystem.
Denna studie är gjord med livscykelanalys och kan sägas vara framtidsinriktad eftersom de nya processteknikerna för produktion av FTD, metanol, DME och ammoniak inte finns kommersiellt tillämpade i liten skala. Det är därför svårt att bedöma de ekonomiska förutsättningarna, men danska studier indikerar att produktionskostnaden för metanol från biogas kan ligga i samma storleksordning som dagens marknadspris. Detta ska givetvis betraktas med stor försiktighet eftersom det bygger på många antaganden, men vår sammantagna bedömning är att framställning av framförallt metanol och DME är intressant med hänsyn till energibalans, miljöpåverkan, marknadsförutsättningar och ekonomi, vilket ger drivkraft för fortsatta studier.