Grums energi

foto Håkan Strandman VF

Industrin i Sverige och västvärlden i övrigt har gått mot att företag fokuserat på sin kärnverksamhet, d v s den smala nisch där det fortfarande finns möjligheter till export. Det är huvudsakligen livsmedelsindustrin som har den lokala marknaden som sin målgrupp.

Då vi på nytt bygger en industri som ska kunna konkurrera lokalt och internationellt, finns anledning att fundera på en bredare inriktning. Jag tänker här snarast på verksamheter som vävs samman för att effektivt utnyttja resurser.

Jag ska här ge en skiss på ett sådant konglomerat av verksamheter inriktad på effektiv användning av energi. Att överväga en sådan verksamhet och undersöka vilka möjligheter och problem som finns, kan vara ett steg på vägen mot en ny typ av verksamhet.

Grunden är Gruvöns bruk i Grums, som är ett kombinerat pappers- och massabruk med produktion av kraftpapper. Produktionen är över 600 000 årston, vilket gör Gruvön till ett av Sveriges största bruk.

En av linjerna är en neutralsulfitlinje med gemensam kemikalieåtervinning med sulfatlinjerna, vilket gör att Gruvöns Bruk redan i dag är ett av värdens mest komplexa bruk som genom åren visat en stor förmåga att anpassa sig och även gå i spetsen för ny teknik.

Bruket kan utvecklas till en anläggning med mycket bredare verksamhet. Dessa ger en rad spännande möjligheter för en klimatvänlig produktion. Verksamheten avser att förutom kraftpapper producera livsmedel som kött, frukt och grönsaker. Det ingår även ökad elproduktion, produktion av drivmedel samt gödningsämnen för lantbruket. Anläggningen avskiljer även koldioxid som i vätskeform kan lagras i tömda oljefält i Nordsjön.

Förändringar i energihanteringen på Gruvöns Bruk

Kenneth Möllersten har behandlat möjligheten till effektivare energisystem med koldioxidavskiljning i pappersbruk (1). Gruvöns Bruk är något större än de exempel som ges i rapporten, men siffrorna från denna används som grund. Det alternativ som väljs från rapporten är det med den högsta reduktionen av CO2 för ett integrerat bruk. CO2-reduktionen är då 90 %, vilket i i beräkningen medför att 50 kg/s infångas. Det motsvarar 180 ton / timma eller 1,6 miljoner ton / år.

Bruket har en effekt från förbränningen av svartlut på ca 340 MW. Biomassa från energiskog med en effekt på 225 MW tillförs och torrdestilleras. Syre, som används för de olika stegen, destilleras från flytande luft. Gaser med hög halt av koloxid och väte frigörs vid hög temperatur i reaktorn. Temperaturen tas ner i gasturbiner som genererar el i flera steg och gaserna förbränns efter hand till vatten och CO2. Överskott av hetvatten och el levereras från anläggningen.

Jag har således valt att tillsätta en effekt på 225 MW från energiskog. Det blir på årsbasis 2 000 GWh. För energiskogen blir arealåtgången 440 km2 (2). Anledningen till att använda energiskog är att elproduktionen kan fördubblas och mer värme för andra ändamål åstadkommas. Även denna ökning sker med koldioxidavskiljning.

Produktionen av el i anläggningen beräknas till 80 MW eller 700 GWh per år om syntesgasen inte används till annan produktion. Värmeproduktionen blir 26 MW eller 230 GWh per år

En viktig insatsvara i ett sådant här system är kväve för odlingarna. Den syntetgas som bildas vid pyrolysen, kan användas på många andra sätt än att producera maximalt med elkraft. Alternativ till elproduktion är produktion av kvävegödning och metanol.

Baserat på kol planeras mycket stora anläggningar med koldioxidavskiljning för produktion av ammoniak och metanol. I Finland har ammoniak på prov producerats baserat på torv (10). Framför allt ligninet från svartluten fungerar troligen bra i en sådan produktion som i så fall naturligtvis minskar uttaget av elenergi.

Odling av energiskog

En salixodling beräknas ha en livslängd på 20 – 30 år. Efter den tiden fräses marken och återplanteras.

Energiförbrukningen vid produktion av Salix är 1/21 av energiinnehållet (2, sid 9), för 250 MW ingående effekt åtgår således 12 MW för produktionen av Salix. Denna effekt består av energi för gödningsmedel och drivmedel för skörd och transporter.

Om energiskogsodlingen sker på torvmark kan vinster i tillväxt ske genom återföring av aska från energiutvinningen (3). Om askan granuleras med grönlut och mesa kan ytterligare kalcium tillföras. Kalium kan utvinnas från sodastoft och är värdefullt som gödning. Över huvud taget kan aska och biprodukter från framställningen av massa och förbränning vidareförädlas för att bilda gödningsmedel (4).

Det näringsämne som framför allt måste tillföras markerna på annat sätt är kväve. En möjlighet är att odla kvävebindande ettåriga växter samtidigt som Salix planteras efter markberedning. Om t ex ärtväxter används ger de kväve till salixplantorna de närmaste åren. Detta kan eventuellt utvidgas genom vall odlas under ett par år eller att boskap använder en del av arealen. Först därefter sker då återplantering av energiskog.

Om Salix levererar sa 5MWh per ton, innebär det att 400 000 ton Salix omsätts per år. Med en skördetröska som avskiljer bark och knoppar antar jag att minst 10 % av detta kan användas som grovfoder. Odlingen ger således som biprodukt 40 000 ton TS/år grovfoder som bark.

Om vi antar att efter 27 år med Salix, odlas vall i tre år, så utgör vall 10 % av arealen eller 4 400 ha. Denna vallodling bör ge ca 10 ton TS per ha (5) (6) eller ca 40 000 ton. Totalt kan således energiskogsodlingarna med relativt liten extrainsats leverera ca 80 000 ton grovfoder för idisslare räknat som torrsubstans. Detta förutsätter gödsling med konstgödsel.

Att återföra fosfor är troligen ett av de svåraste delarna. Kommunala reningsverk har haft svårt att få sitt slam använt i jordbruket. Det bör vara enklare att återföra det till energiproduktion.

Ekologisk ranchdrift för produktion av boskap

Ett alternativ är att marken för energiskog används för boskap i ranchdrift under tre år då den är planterad med vallväxter. En del av vallproduktionen skördas då för vinterfoder och övrig tid används den för bete. KC-ranch tas här som exempel, eftersom de har en ekologisk produktion av nötkött. Med gödsel från närliggande grisproduktion, men utan konstgödsel, ger deras vall 6,5 tonTS / ha och år (7, s 14).

Den areal som enligt denna skiss används för boskapsproduktion är dubbelt så stor som den som används av KC-ranch. Dessutom finns här den stora mängden bark och knoppar, varav troligen bara en tiondel är praktiskt att använda för boskapen. Det här upplägget ger då dubbla mängden kött eller 2×133 = 266 ton benfritt kött.

Användning av överskottsenergi med låg temperatur

Anläggningen ger 26 MW i form av värme. Denna kan användas på olika sätt beroende på årstid. Under vintern kan den huvudsakligen levereras som fjärrvärme, och bör då räcka till ca 7 000 hushåll inklusive affärslokaler kontor och liknande.

När värmebehovet i fjärrvärmenätet minskar kan värmen användas för att värma växthus. När behovet av uppvärmning i växthusen minskar kan den användas för att öka växtproduktionen i en vik av Vänern. De vattenlevande växterna är avsedda för växtätande fiskar som gräskarp, men de gynnar även insekter och larver som är föda för andra fiskar.

Växthusodling

Vår och höst kan 20 MW användas för växthus. Om vi räknar med 2 W/grad*m2 och10 graders temperaturökning blir det möjligt att värma växthus med en sammanlagd yta på 1 000 000 m2 eller 100 ha.

Växthusodling i den här omfattningen varierar naturligtvis väldigt mycket i produktion beroende på grödor. Fruktträd, fleråriga och ettåriga växter är tänkbara att odla. Tomater och gurka som exempel har båda en avkastning på ca 40 kg/ m2 (8, s 32, 33). Växthusarealen antas få en avkastning på 10 kg / m2, det innebär en produktion av frukt och grönt på 10 000 ton. Biprodukter från produktionen beräknas uppgå till 5 000 ton, vilket tillsammans med en del av grovfoder från salixodlingen räcker till att producera 500 ton griskött.

Uppfödning av grisar

I närområdet finns redan i dag en stor uppfödning av svin. Det foder som går att utvinna från Salix och växthusrester bör tillsammans med biprodukter från den potatisodling, som bedrivs framför allt på Värmlandsnäs, klara en stor del av fodret till denna uppfödning.

Rötning i rötkammare av material från pappersbrukets sedimenteringsdammar tillsammans med delar av salixbarken och annat organiskt avfall ger metan och jordförbättring till de delar av växthuset som arbetar med jord. Gödsel från grisarna ger kväve och fosfor till salixodlingen.

Uppfödning av fisk

Framför allt växtätande fiskar bör kunna gå att odla i de vattenområden som finns i anslutning till anläggningarna. Ett avsiktligt gynnande av växter i kombination med en viss uppvärmning och syresättning av vattnet bör kunna ge stora mängder fisk. Att beräkna avkastningen av en sådan satsning är svårt att göra utan att förhållandena undersöks bättre.

 

Referenser

1  Kenneth Möllersten m fl. Efficient energy systems with CO2 capture and storage from renewable biomass in pulp and paper mills, Renewable energy 29 (2004) s 1583 – 1598
2  Pål Börjesson. Livscykelanalys av Salixproduktion, Lunds tekniska högskola Rapport nr 60 maj 2006
3  Björn Hånell, Tord Magnusson. An evaluation of land suitability for forest fertilization with biofuel ach on organic soils in Sweden, Forest Ecology and Management 209 (2005) 43 – 55
4  Mats Ek, Jan-Olov Sundqvist. Skogsindustriellt avfall, ideer angående utnyttjande och omhändertagande, IVL Rapport B1293, Stockholm aug 1998
5  Andreas Karlsson. Ett eller treårig vall?, SLU Examensarbete inom Lantmästarprogrammet 2005:37
6  Anton Liedgren.Utvärdering av skördetidsprognoser i vall, SLU Examensarbete inom Lantmästarprogrammet 2007
7  Christel Cederberg, Britta Nilsson. Livscykelanalys (LCA) av ekologisk nötköttsproduktion i ranchdrift
8  Janette Lund och Camilla Lundgren. Konkurrenssituationen för den skånska grönsaksproduktionen, SLU Examensarbete inom Hortonomprogrammet 2007:2
9  Gerald Ondrey. Eastman plans a dramatic increase in chemicals production from syngas, Chemical Engineering vol 114 Iss 9 s 14
10 Jorma Koljonen, Esa Kurkela, Carl Willén. Peat-based HTW-Plant at Oulu, Bioresorce Technology 46 (1993) s 95-101
11 Christel Cederberg, Kristina Darelius. Livscykelanalys (LCA) av nötkött – en studie I olika produktionsformer, Naturresursforum Halland, (2000)