Nya möjligheter att omvandla skogs- och jordbruksrester till värdefull bioolja

Genom att bearbeta restströmmar som halm, sågspån, bark och GROT i en process för HTL (hydrotermisk förvätskning), har ett delprojekt inom BioEkonomi2.0 lyckats framställa biobaserade råoljor som kan användas som eldningsolja eller efter modifiering användas i befintliga oljeraffinaderier för produktion av transportbränslen. Projektet visar också att det kan finnas fördelar med att integrera processen med befintliga massabruk och att den skulle kunna bli ett startskott för att få avkastning för GROT.

– HTL-processen innebär att biomassan hettas upp i vått tillstånd under högt tryck och hög temperatur. På så vis kan bioolja framställas, förklarar Anna von Schenck från NiNa Innovation som lett projektet HTL – Hydrotermisk förvätskning av restströmmar från skogs- och jordbruk under tre års tid. Projektet är ett delprojekt i innovationsprojektet BioEkonomi2.0 med finansiering från BioInnovation. I projektet har de skogsägande företagen Sveaskog och Holmen, energiföretaget Övik Energi, Lantmännen Agroetanol samt processutvecklingsbolaget SEKAB arbetat tillsammans med RISE.

Anna von Schenck, NiNa Innovation. Fotograf: Johan Olsson

– Både HTL-processen och den liknande pyrolysprocessen är egentligen gamla processtekniker som nu åter aktualiserats på grund av den ökande efterfrågan på biobaserad råvara. Men medan pyrolysprocessen bygger på torkning av biomassan och därefter upphettning i torrt tillstånd så bygger HTL-processen på att biomassan omvandlas i vått tillstånd, berättar Anna von Schenck.

Stor potential för GROT
En restström som visat sig fungera bra i HTL-processen är GROT, det vill säga grenar och toppar från skogsavverkning.

– Idag anses GROT för dyrt att ta ut från skogen, framförallt i norra Sverige, varför den ofta lämnas kvar, säger Ann-Britt Edfast, Manager Research and Development på Sveaskog.

– En utmaning är att GROT är en inhomogen råvara som innehåller många olika ämnen. GROT består till stor del av barr och bark som bland annat innehåller metaller vilket gör att den ofta ställer till problem i kemiska processer som till exempel vid pappersmassaframställning. Därför används GROT idag främst som bränsle i kraftvärmeverk, förklarar Anna von Schenck.

Niklas Berglin, NiNa Innovation. Fotograf Johan Olsson.

– Fördelen med HTL-processen är att den kan hantera inhomogen råvara och inte är lika känslig som andra processer. Vi är fortfarande tidigt i processutvecklingen, men det ser ljusare ut än vad vi själva trodde från början när det gäller att ta hand om GROT, säger Niklas Berglin som också kommer från NiNa Innovation och har deltagit i projektets genomförande.

– Kvaliteten på oljan blev också bättre än vi trodde, säger Anna von Schenck.

Av de strömmar projektet tittat på är GROT den mest outnyttjade resursen idag. Det är en tillgänglig råvara som skulle kunna öka skogsägarnas affärer på sikt.

–  Det finns en stor outnyttjad potential av GROT men det sker en snabb utveckling av nya produkter från GROT vilket kan komma att göra det lönsamt att börja ta ut större volymer, säger Ann-Britt Edfast.

Ann-Britt Edfast, Sveaskog.

Fem fraktioner biomassa
Sammanlagt har projektet tittat på fem olika fraktioner av biomassa och hur de kan hanteras i HTL-processen. Produktion av bioolja har genomförts i kontinuerlig reaktor i pilotskala hos RISE Processum i Örnsköldsvik. Förutom GROT har bark och sågspån testats. Dessa fraktioner används idag framförallt för värmegenerering men genom att framställa bioolja skulle de också kunna användas som eldningsolja eller till drivmedel.

– Eldningsolja är det lättaste användningsområdet. För att oljan ska kunna konverteras till drivmedel behöver den vätebehandlas innan den går in i ett raffinaderi. Det har RISE KPL i Södertälje samt RISE ETC i Piteå tittat på och bland annat arbetat med att få ned syrehalten i oljan. I dagsläget skulle det krävas vissa investeringar i oljeindustrin för att få ned syrehalten så pass mycket att det skulle kunna gå att ta in denna typ av bioolja, förklarar Anna von Schenck.

Den kontinuerliga pilotreaktorn hos RISE Processum.

Projektet har också undersökt möjligheten att framställa bioolja av hydrolyslignin från ved respektive vetehalm. Hydrolyslignin uppstår som en restström vid framställning av etanol från dessa råvaruströmmar.

– Användningen av hydrolyslignin förutsätter dock processer som än så länge används i relativt liten skala, därför ligger dessa tillämpningar längre fram i tiden berättar Anna von Schenck.

Många möjligheter att integrera med massabruk
Då HTL-processen bygger på att hantera våt biomassa resulterar det i att en stor mängd vatten behöver hanteras efter processen. Vattnet innehåller dessutom organiskt material som behöver tas om hand, till exempel genom produktion av biogas.

–  Anläggning för externrening av detta processvatten utgör en relativt stor del av den totala investeringen för en HTL-process. Därför är det intressant att titta på integrationsmöjligheter med processindustri som redan idag hanterar stora vattenmängder, till exempel massabruk. Det är också anläggningar med vana att hantera stora mängder bioråvara så även där finns integrationsfördelar, förklarar Anna von Schenck.

–  Länder som har en stor massaindustri likt Sverige kan utnyttja möjligheterna till integration för att komma snabbare fram i industriell uppskalning, säger Niklas Berglin.

Tre fraktioner av biooljan. Foto: NiNa Innovation.

Det finns även andra uppslag som projektet ser som intressanta nästa steg.

– Framöver skulle vi vilja titta vidare på att få in biooljan i drivmedelsproduktion i samverkan med drivmedelsaktörer. Projektet har gett en bra förståelse för vilka vägar som är mest intressanta för vidare uppgradering, förklarar Anna von Schenck.

Stort engagemang från industriaktörer
Under projekttiden har projektdeltagarna besökt varandras anläggningar vilket gett möjlighet att se olika processutrustningar. Engagemanget i projektgruppen har varit stort och har ökat under projekttiden då konkreta resultat börjat komma fram.

– Industriparterna har varit mycket involverade i konkreta frågor med koppling till deras verksamhet och i projektet har aktörer som inte samverkat tidigare kunnat mötas. Exempelvis sitter både Lantmännen, Sveaskog och Holmen på råvaror som skulle kunna användas i en HTL-process. Tillsammans har företagen byggt upp en förståelse för volymer och hantering, avslutar Niklas Berglin.

Fakta om projektet
Budget: 6 077 900 kr (varav 2856 000 kr från BioInnovation via Vinnova).
Projekttid: september 2017 till juli 2020.
Deltagande aktörer: Holmen Energi AB, Lantmännen Agroetanol AB, SEKAB AB, Sveaskog AB, Övik Energi AB, RISE AB, RISE Processum AB och RISE ETC AB.
Projektledare: Anna von Schenck, NiNa Innovation.

Läs mer om fler spännande resultat från innovationsprojektet BioEkonomi 2.0 – Bättre valorisering av restströmmar.