Stora Ensos massabruk i Skutskär är ett av de första massabruken i världen där koldioxidavskiljningsutrustning har installerats i en sodapanna. Pilotanläggningen är ett led i det EU-finansierade Axxcess-projektet, som syftar till att uppnå kostnadseffektiv CCS (koldioxidinfångning och -lagring) i stor skala för att implementeras i flera processindustrier.
På andra sidan Atlanten rör det också på sig; där ska CCS testas i en containerboardfabrik som en del i en mångmiljardsatsning på tekniken, finansierad av amerikanska energidepartementet.
Text: Simon Matthis
Koldioxidavskiljning och -lagring (CCS, från ”Carbon Capture and Storage”) tycks var mer i ropet än någonsin tidigare. Kan det vara ett tecken på att tekniken äntligen är mogen att tas i drift i kommersiell skala?
Nyligen beslöt även finska Metsä Group att hoppa på CCS-tåget. Tillsammans med Andritz ska de titta på möjligheten att bygga en CCS-anläggning i anslutning till Metsä Groups så bioproduktfabrik i Kemi i Finland.
Biogen koldioxid
CCS beskrivs som en miljöteknik som är särskilt lämpad för att minska utsläppen från process- och basindustrin, till exempel massa- och pappersindustrin. Om rökgaserna kommer från förbränning av biomassa, till exempel rester från skogsindustrin, talar man om biogen koldioxid. Appliceras CCS-tekniken på biogen koldioxid skulle den till och med möjliggöra negativa utsläpp.
Idag finns inga kommersiella storskaliga fabriker för avskiljning av koldioxid i Sverige, men globalt sett finns det, enligt Naturvårdsverket, redan ett 20-tal större anläggningar i drift.
Transportfrågan
En svårlöst fråga är hur transporten till lagringsplatserna ska ske. Transportbiten är så avgörandet att Axxcess talar om CCTS, där T står för transport.
CCTS är, enligt Axxcess, ett av få sätt att minska utsläppen från koldioxidintensiva industrier och nå nettonollutsläpp i hela ekonomin. CCTS består av avskiljningsenheter vid industrianläggningar som fångar upp CO2, som sedan kondenseras och transporteras till en lagringsplats.
Bäst förutsättningar i Nordsjön
I Europa har platser i Nordsjön bäst förutsättningar för permanent lagring av koldioxid. Det menar forskaren Johannes Burger vid ETH Zürich, som i artikeln “Environmental impacts of carbon capture, transport, and storage supply chains: Status and the way forward” tittat närmare på olika miljöpåverkanscenarier av Axxcess-projektet. En sådan plats är den norska anläggningen Northern Lights, som planeras tas i drift i år.
Transportutmaningen hänger samman med att det inte finns någon befintlig infrastruktur för CO2-transporter. Rörledningar skulle vara det billigaste och mest effektiva transportsättet, men de är inte tillgängliga på grund av långa ledtider för planering och byggnation. Återstår då tankbilar och containerfartyg och dessa alternativ förespråkas i rapporten för att övervinna transportutmaningen och snabbt få till stånd en uppskalning av tekniken.
LCA-rapport
För att undvika utsläpp av växthusgaser måste CCTS-kedjorna resultera i att mer CO2 lagras än vad som släpps ut. Växthusgaser släpps ut under hela processen, vid uppfångningssteget såväl som vid transport- och lagringsstegen. För att bedöma om en CCTS-försörjningskedja, bestående av för närvarande tillgängliga teknikerna, bidrar till minskade utsläpp har Axxcess gjort en livscykelanalys (LCA) som kvantifierar de utsläppen.
CCTS-kedjan börjar med en CO2-avskiljningsenhet tillsammans med konditionering och tillfällig lagring på utsläppsplatsen. Därifrån lastas CO2 på en container, som transporteras till permanentlagringsplatsen i Nordsjön. Vid alla dessa fyra steg genereras CO2.
Förutom Skutskärs bruk ingick tre andra industrianläggningar i Europa i Axxcessprojektet. Två cementfabriker, en i Hannover i Tyskland och en i Górażdże i Polen samt en avfallsenergianläggning i Linth i Schweiz.
Resultaten visar att var och en av kedjorna kan minska utsläppen av växthusgaser från punktkällorna vid de fyra industrianläggningarna, även när man använder teknik som är lättillgänglig idag. Den största skillnaden mellan kedjorna ligger dock i transportledet.
Två avgörande faktorer
Endast kedjor som släpper ut mindre än 1000 kilo CO2 per ton lagrad CO2 undviker effektivt utsläpp av växthusgaser, fastslår rapporten. ”Om kedjan orsakar mer utsläpp kan industrianläggningen helt enkelt fortsätta att släppa ut CO2”. Man fann dock att alla kedjor i LCA:n möjligjorde att minst 50 procent av utsläppen från industrianläggningarna kunde undvikas. Av det kan man dra slutsatsen att installationerna effektivt minskade klimatpåverkan.
Två faktorer befanns ha stor effekt på kedjornas globala uppvärmningseffekt: transportavståndet och växthusgasintensiteten i det lokala elnätet. Den polska och tyska elmixen är till exempel starkt beroende av kol- och gaskraftverk. Det elintensiva konditioneringssteget orsakar alltså indirekt många utsläpp.
Dessutom kräver infångningsenheten stora mängder värme, som kan generera mycket utsläpp. Med en koldioxidsnål värmekälla, såsom värmepumpar eller biomassapannor, kan CO2-utsläppen där minska. Övergången till eldrivna lastbilar och ammoniakbaserat fartygsbränsle kan också pressa ned utsläppen.
Piloten i Skutskär
Viktigt att notera är att pilotanläggningen i Skutskärs bruk är just en pilot. Stora Enso framhåller att för att kolavskiljning ska vara lönsam i framtiden ”måste vissa tekniska problem utvärderas grundligt” och de inskärper att de bara testat kemi- och energiintegrationsdelen av det biogena kolets värdekedja – inte lagring och utnyttjande av det infångade kolet.
Den aktuella CO2-avskiljningen sker efter förbränning, med användning av ett icke-amin, icke-toxiskt enzymförstärkt lösningsmedel kombinerat med en ny och kompakt absorbator med RPB-bädd (”rotary packed bed”).
Amerikanska projekt
På andra sidan Atlanten har CCS också fått ökat fokus på sig i år. Amerikanska energidepartementet har nyligen allokerat 304 miljoner dollar till fyra pilot-CCS-projekt i lika många delstater. Ett av dem rör en containerboardfabrik i Mississippi (Vicksburg) och involverar samarbete mellan fyra parter: International Paper, teknikutvecklaren RTI International, teknikpartnern SLB samt ehandelsjätten Amazon som slutanvändare. Projektet kommer tillhandahålla IP och Amazon med långsiktig testdata om kolfångningsprestanda och utsläppskontroll.
– Vi tror att detta projekt har potential att leverera betydande fördelar för lokalsamhället, våra medarbetare och miljön, säger Sophie Beckham, hållbarhetschef på IP.
Enligt RTI International, den icke-vinstdrivande teknikutvecklaren, kan den demonstrade CCS-tekniken i Vicksburg i ett nästa steg kopieras till hela massa- och pappersindustrin.
CCS i Kemi bruk
Nyligen gick och Metsä Group ut med att de överväger att satsa på CCS i sitt Kemi-bruk, som företaget beskriver som det största träförädlingsbruket på norra halvklotet. Tillsammans med teknikpartnern Andritz har en förstudie inletts som är en uppföljning av en tidigare studie. Målet är att använda den el, värme och ånga som genereras i bioproduktbruket så effektivt som möjligt så att ingen spillvärme släpps ut, betonar Metsä Group.
Metsä understryker att det är en eventuell CCS-satsning är en etappvis, lång process, och nästa steg är en pilot i Rauma bruk. Tekniken man valt att satsa på är koldioxidavskiljning med en aminlösning, enligt Metsä ”en beprövad teknik som har använts i decennier runt om i världen”. Men att kombinera den med massa- och pappersproduktion är nytt.
Om koldioxidavskiljning visar sig lönsam kommer en ny skogsbaserad stapelvara finnas tillgänglig för skogsindustrin, hoppas Metsä.
– Vårt mål på Metsä Group är att förädla nordiskt trä till allt mer värdefulla produkter. Om [projektet] genomförs skulle koldioxidavskiljning öppna upp möjligheter för en betydande ny kemisk industri i Finland och stärka den finska vätgasekonomin, säger Sari Pajari-Sederholm, strategichef på Metsä Group.
Metsä Group släpper årligen ut cirka 12 miljoner ton träbaserad koldioxid, vilket skulle kunna användas som fossila materialsubstitut. Till exempel ser man framför sig att förnybar vätgas och träbaserad koldioxid kan användas för att producera syntetisk metan och metanol för den kemiska industrin.