bioraffinaderier för ett grönt sverige¶nagenda/documents... · 3 sammanfattning ett...
Post on 29-Aug-2019
5 Views
Preview:
TRANSCRIPT
1
Bioraffinaderier för ett grönt Sverige –
en strategisk forsknings- och innovationsagenda för utveckling av branschöverskridande bioraffinaderi-koncept
2
Förord
Denna forsknings- och innovationsagenda har tagits fram på uppdrag från Vinnova. Lunds
Universitet och SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut har samverkat med industri och
övriga aktörer för att nå en bred förankring kring hur bioraffinaderikonceptet bör utvecklas i
Sverige.
De personer som har medverkat i agendaarbetet kommer från akademi, industri och institut
och de representerar olika branscher så som kemiindustrin, skogsindustrin,
livsmedelsindustrin, bioenergiindustrin, oljeraffinaderier, pappers- och massaindustrin samt
olika positioner i värdekedjan mellan råvara och slutprodukt. Arbetet har inte bara resulterat i
en skriven produkt utan också lett till en stärkt dialog mellan dessa olika aktörer.
Arbetet med agendan har fortgått mellan augusti 2012 och april 2013. Under den tiden har tre
workshops arrangerats där fokus har varit på att identifiera Sveriges styrkeområden och de
utmaningar som finns inför en omställning till en bio-baserad samhällsekonomi.
Bioraffinaderi-konceptet har en central position i agendans vision och utifrån det har ett antal
viktiga satsningsområden identifierats. Arbetet har letts av en arbetsgrupp från Lunds
Universitet och SP. Dessutom har en styrgrupp utsetts, främst bestående av industri-
representanter från olika branscher, som har agerat som bollplank och bidragit med sin syn i
mer specifika frågor.
3
Sammanfattning
Ett konkurrenskraftigt biobaserat samhälle bygger på att tillgänglig förnybar råvara utnyttjas
effektivt för produktion av livsmedel, foder, kemikalier, material och energibärare. Råvarorna
kommer från skog, jordbruk, marina källor och tillhörande industriers avfallsströmmar. För
den befintliga processindustrin innebär omställningen till ett biobaserat samhälle krav på
anpassning och ett stort behov av ökad branschöverskridande, tvärvetenskaplig och
tvärsektoriell samverkan. Det handlar om att utveckla nya teknologiplattformar, integrera
dessa med varandra och att utnyttja existerande resurser och processer på ett så effektivt sätt
som möjligt. Dessutom kommer man att behöva använda sig av nya innovationsprocesser,
definiera nya värdekedjor och inte minst säkerställa kompetensförsörjning.
Med en samverkan kring bioraffinaderi-konceptet ökar förutsättningarna för att nödvändiga
omställningar sker på ett effektivt och integrerat sätt. För att Sverige skall vara
konkurrenskraftigt i den biobaserade ekonomin behövs kunskap om de naturvetenskapliga
förutsättningarna och en förbättring av de tekniska verktygen för att de skall kunna utvecklas
till fungerande teknikplattformar. Dessa teknikplattformar, som bland annat är baserade på
kemiteknik, industriell bioteknik, separationsteknik och materialteknik, ska kunna integreras
efter syfte och behov i framtidens bioraffinaderier.
Utveckling av nya värdekedjor anpassade till den biobaserade råvaran kräver ett
(systemanalytiskt) helhetsperspektiv. Dessutom kommer det att krävas en insats från politiker
och beslutsfattare för att skapa samhälleliga förutsättningar och policys samt en anpassning
till de nya marknadsmässiga förutsättningarna. Morgondagens kemikalier, material och
energibärare måste inte bara produceras på ett hållbart sätt utan också vara konkurrenskraftiga
när det gäller pris, funktion och egenskaper. Dessa områden påverkar och omsluter själva
bioraffinaderi-konceptet och illustrerar att insatser inom alla dessa områden måste gå hand i
hand för att en lyckad omställning skall kunna ske (Figur 1).
Figur 1. Illustration över bioraffinaderi-konceptet i ett samhälleligt utvecklingsperspektiv.
Denna agenda föreslår aktiviteter som främst syftar till att stärka kompetens, teknologi och
samverkan mellan aktörer kring det tematiska området bioraffinaderier. Aktiviteterna är
uppdelade på fem olika områden:
- MÖTAS: Nationell kommunikationsplattform för en utveckling av svensk industri
mot mer komplexa bioraffinaderier.
- SAMVERKA: Aktiviteter för att stärka interaktionen mellan olika aktörer i systemet
- UTVECKLA VERKTYG: Utveckling/vidareutveckling av teknikplattformar samt
etablering och anpassning av testbäddar för en bio-baserad produktion
4
- UTVECKLA SYSTEMKOMPETENS: för att åstadkomma en resurseffektiv
omställning
- LÅNGSIKTIG KOMPETENSFÖRSÖRJNING: för att säkerställa långsiktigheten i
de satsningar som görs, inklusive en förståelse för detta i samhälle
5
Innehåll
Bioraffinaderier för ett grönt Sverige – ..................................................................................... 1
en strategisk forsknings- och innovationsagenda för utveckling av branschöverskridande
bioraffinaderi-koncept ............................................................................................................... 1
1 Vision .................................................................................................................................. 6
1.1 Kemikalier, material och energi för en bio-baserad samhällsekonomi ........................ 6
1.2 Bioraffinaderi-konceptet .............................................................................................. 8
2 Syfte och mål med uppdraget ............................................................................................ 10
3 Styrkeområden .................................................................................................................. 11
3.1 Kort om skogsindustrin .............................................................................................. 12
3.2 Kort om jordbrukssektorn .......................................................................................... 12
3.3 Kort om livsmedelsindustrin ...................................................................................... 13
3.4 Kort om kemiindustrin ............................................................................................... 13
3.5 Kort om bioenergi-industrin ....................................................................................... 13
4 Nyckelutmaningar ............................................................................................................. 14
4.1 Nya värdekedjor ......................................................................................................... 14
4.2 Industriell strukturomvandling ................................................................................... 14
4.3 Teknik anpassad för omvandling av bioråvara .......................................................... 15
4.4 Resurseffektivitet ....................................................................................................... 15
4.5 Kompetensförsörjning ................................................................................................ 16
5 Strategiska forskning- och innovationsinsatser för att möta nyckelutmaningarna ............ 16
5.1 MÖTAS: Nationell kommunikationsplattform för en utveckling av svensk industri
mot mer komplexa bioraffinaderier ..................................................................................... 16
5.2 SAMVERKA: Skapa branschöverskridande aktiviteter och projekt – stärkt
interaktion mellan olika aktörer i systemet ......................................................................... 18
5.3 UTVECKLA VERKTYG: Utveckling och vidareutveckling av teknikplattformar och
etablering och anpassning av testbäddar för en bio-baserad produktion. ............................ 21
5.4 UTVECKLA SYSTEMKOMPETENS för att åstadkomma en resurseffektiv
omställning .......................................................................................................................... 24
5.5 LÅNGSIKTIG KOMPETENSFÖRSÖRJNING........................................................ 26
6 Sammanfattande slutsatser – Vad krävs för en omställning? ............................................ 26
7 Appendix I......................................................................................................................... 28
7.1 Samverkan och synergier med andra agendor............................................................ 28
7.2 Agendornas gemensamma vision ............................................................................... 28
7.3 Programformer ........................................................................................................... 29
6
1 Vision
I framtiden produceras merparten av våra konsumentprodukter, bränslen och drivmedel
från förnybara råvaror i svenska konkurrenskraftiga resurseffektiva bioraffinaderier.
Genom god tillgång till bio-baserad råvara från skog, jordbruk och marina miljöer samt
framstående forskning och teknikkunskap kommer Sverige att utnyttja sin möjlighet att
utvecklas och positionera sig som en av de främsta nationerna inom bioraffinaderi-baserad
produktion av kemikalier, material och energibärare. Sveriges industri kommer att samverka
för att ta fram nya processer för redan befintliga produkter och ha tagit fram nya innovativa
produkter med förbättrade egenskaper och funktion. Sverige kommer att etablera en nationell
branschöverskridande bioraffinaderisektor och därigenom stärka sin internationella
konkurrenskraft inom en rad viktiga näringar. Detta kommer att ske genom att etablerad
industri implementerar bioraffinaderikonceptet i anslutning till befintlig produktion och
genom att nya biobaserade företag etableras som aktörer i värdekedjan mellan råvara och
slutprodukt. En av framgångsfaktorerna för denna utveckling är skapandet av nya företags-
och samverkanskonstellationer samt kunskapsuppbyggnad, kunskapsöverföring och
kunskapsutveckling tvärs genom olika branscher och sektorer.
1.1 Kemikalier, material och energi för en bio-baserad samhällsekonomi
För ungefär 150 år sedan lärde vi oss att bygga molekyler med kemisk reaktionsteknik.
Ganska snart tillverkades material som var starkare och mer motstånds-kraftiga mot
nedbrytning i miljön än de material vi tidigare hade haft tillgång till. Produkter som
underlättade människors liv framställdes och samhället har sedan dess haft tillgång till en
aldrig sinande ström av nya och innovativa konsumentprodukter. Den råvara man först utgick
ifrån i Sverige var biomassa från framför allt skog, som omvandlades till viktiga kemikalier
som till exempel etanol, ättiksyra, myrsyra och aceton. Under senare delen av 1800-talet
ersattes biomassa gradvis av kol och under mitten av 1900-talet fick fossil olja och naturgas
ett starkt genomslag som råmaterial. Den fossila råvaran är idag utgångsmaterial för en
handfull viktiga byggstenar som består av en till åtta kolatomer. Från dessa s.k.
plattformskemikalier tillverkas idag tiotusentals kemikalier som används för framställning av
bl. a. lösningsmedel, drivmedel, polymerer, läkemedel, kläder, parfym, tvättmedel etc. Fossil
råvara står idag för produktion av 330 miljoner ton kemikalier och polymerer per år, medan
50 miljoner ton framställs från biomassa. Vi ser nu återigen framför oss en förändring av
råvarubasen. Detta som konsekvens av minskande fossila tillgångar, åtgärder för att minska
påverkan på klimatet och marknadsdrivkrafter mot hållbara produkter. Biomassa i olika
former kommer därför under kommande decennier få en starkt ökad strategisk betydelse för
tillverkningsindustrin. Av den fossila råvaran (olja, gas, kol) används idag ca 9% för
produktion av plast, polymerer och fin- och specialkemikalier. Största delen används för
energiändamål. Produktion av bioenergi har också fått mycket uppmärksamhet och starkt
offentligt stöd till exempel genom EUs beslutade 20-20-20 mål och nationella styrmedel så
som elcertifikatsystemet i Sverige. Idag blir ca 50% av all avverkad skog i Sverige energi,
direkt eller indirekt via de industriella processerna. Detta ger för många industrier tillgång till
energi som biprodukt från produktionen och gör att de slipper köpa dyrare fossil-baserade
energiprodukter. I Sverige ökade andelen förnybar energi från 33% år 1990 till 48% år 20101,
vilket till stor del berodde på en ökad användning av biobränslen för el- och värmeproduktion
och i skogsindustrin. Sverige har också anslutit sig till EU’s mål att senast 2020 skall 10% av
den totala drivmedelsanvändningen i transportsektorn utgöras av förnybara bränslen, men har
samtidigt satt upp det nationella målet att år 2030 skall alla fordonsbränslen i Sverige vara
förnybara.
1 Energiläget 2012, Energimyndigheten, 2012.
7
För att klara detta och för att kunna leva upp till EU-kommissionens vision om att utsläppen
av växthusgaser skall minskas med över 80% till år 2050 behövs en fortsatt satsning på olika
biobränslen så som etanol, biodiesel och biogas.
Jämfört med energiproduktion förväntas dock kemikalieproduktion från biomassa utgöra en
större drivkraft i en omställning p.g.a. det betydligt högre underliggande förädlingsvärdet. Det
finns därför potential att öka förtjänsterna för befintlig industri genom att öka
förädlingsvärdet på biflödena i processen innan de används för energiproduktion. För att vara
konkurrenskraftig måste den biobaserade kemikalieproduktionen inte bara ge en slutprodukt
med konkurrenskraftigt pris utan också en som håller likvärdig eller bättre kvalitet och som
har mindre negativ miljöpåverkan än de som framställs från fossil råvara.
Sveriges skogsindustri som främst är baserad på produktion av sågade trävaror, massa/papper
och energiprodukter står idag inför utmaningar relaterade till bland annat vikande efterfrågan
på många traditionella produkter inom massa- och pappersindustrin. Samtidigt kan vi se
tecken på att alltfler branscher och aktörer vill använda bioråvaror för att ”bli gröna”. För
material- och kemiindustrin, liksom för oljeraffinaderierna, handlar det om att byta ut den
fossila råvarubasen och därigenom möta en ökad efterfrågan av hållbara produkter i form av
gröna kemikalier, material och drivmedel. Som exempel kan nämnas att fem kemiföretag i
Stenungsund har satt upp som vision att ha en fossilfri råvarubas år 2030. Även energisektorn
påverkas genom en ändrad prisbild på både olja och biomassa samt förändrade regelverk. Det
handlar om komplexa, kapitalintensiva processer som skall ställas om på ett effektivt sätt. En
sådan omställning kan komma att innebära en radikal strukturomvandling av den svenska
industrin. Detta är dock inte bara en teknisk utmaning, utan i högsta grad en utmaning för det
politiska och ekonomiska system som ska sätta ramarna. Genom att integrera produktion av
biobaserade högvärda kemikalier och material med existerande massa- och pappersindustri,
bränsle- och energiproduktion eller kemisk processindustri kan värdeskapandet ökas och
därmed även industrins konkurrenskraft. Detta kan man uppnå genom att främja
bioraffinaderier som producerar ett flertal produkter integrerat i något eller flera av dessa
delar av värdekedjan.
Omställningen till en biobaserad ekonomi i högsta grad är en global fråga. Därför driver
många länder ett strategiskt arbete mot en ökad användning av biomassa för hållbar
produktion och det går att finna olika strategidokument som beskriver vägen mot en
biobaserad ekonomi. Tysklands nationella forskningsstrategi ”National Research Strategy
BioEconomy 2030”2 identifierar fem prioriterade områden för utvecklingen mot en
kunskapsbaserad internationellt konkurrenskraftig bioekonomi: Global livsmedelsförsörjning,
hållbar jordbruksproduktion, hälsosamma och säkra livsmedel, industriell tillämpning av
förnybara råvaror samt utveckling av biobaserade energibärare. Andra länder som har varit
tidigt ute i att ta fram nationella strategier inför omställningen till en bioekonomi är bland
andra USA, Storbritannien, och Nederländerna. Industrin i många länder är också aktiv i att
utarbeta färdplaner, till exempel Kanadas BIOTECanada, en nationell sammanslutning med
över 250 medlemsföretag som i sin “The Canadian Blueprint: Beyond Moose & Mountains”
vill uppmärksamma politiker och beslutsfattare på bioteknikens viktiga roll för byggandet av
en konkurrenskraftig bioekonomi3. USA’s nationella “Bioeconomy blueprint”
4 från 2012
lägger ut riktlinjerna för USA’s nationella strategi för en bioekonomi, och pekar på att en
koordinerad och integrerad satsning på forskning och innovation tillsammans med satsningar
2 National Research Strategy BioEconomy 2030, Our Route towards a biobased economy. Federal
Ministry of Education and Research (BMBF), 2011. http://www.bmbf.de/pub/bioeconomy_2030.pdf
3 The Canadian Blueprint: Beyond Moose & Mountains, BIOTECanada
4 National Bioeconomy Blueprint, White house, April 2012.
http://www.whitehouse.gov/sites/default/files/microsites/ostp/national_bioeconomy_blueprint_april_20
12.pdf
8
på att överföra resultat från forskningslaboratorier till marknad, säkerställd
kompetensförsörjning samt utformning av regelverk och trippelhelix-samverkan är de
byggstenar som behövs.
År 2012 publicerade EU sin nya strategi för en bioekonomi “Innovating for sustainable
growth: a Bioeconomy for Europe”5 och sedan 2004 har SusChem, den Europeiska
teknikplattformen (ETP) för hållbar kemi, varit pådrivande för en färdplan kring forskning,
utveckling och innovation inom kemi och industriell bioteknik. Under EU’s 7:e ramprogram
utvecklade projektet Star-COLIBRI en gemensam färdplan och vision för utvecklingen av
bioraffinaderier mot år 20306 som bland annat hävdar att år 2030 kommer en signifikant andel
av Europas behov av kemikalier, energi, material och fibrer tillgodogöras genom omvandling
av biomassa i bioraffinaderier. För att realisera de initiativ som föreslås har EU ökat den
offentliga finansieringen mot en bioekonomi inför utlysningen inom Horizon 2020.
1.2 Bioraffinaderi-konceptet
Framtidens kemikalie-, material- och energiproduktion kommer att ske i bioraffinaderier, där
råvaror från skog, jordbruk, marina källor och olika avfallsströmmar omvandlas med hjälp av
biotekniska, kemiska och termiska metoder till olika material, kemikalier, energibärare och
livsmedel (Figur 1). Syftet är att uppnå ett effektivt utnyttjande av resurserna och samtidigt
som den negativa miljöpåverkan hålls så låg som möjligt. I ett idealt bioraffinaderi är
produktionsmiljön giftfri, energisnål och koldioxidneutral. Dessutom kan produkterna enkelt
återupptas i kretsloppet utan negativ miljöpåverkan när de har förbrukats. Därför är det viktigt
att designa processer och värdekedjor med ett systemanalytiskt perspektiv.
Figur 1. Bioraffinaderi-koncept för en hållbar produktion.
Det råder delade meningar om hur komplex en processanläggning måste vara för att kallas
för ett bioraffinaderi. Traditionellt sett kan man beskriva en stärkelsefabrik som utvinner
stärkelse från potatis som ett bioraffinaderi, eftersom det sker en förädling av en biomassa till
en mer värdefull produkt. Det finns dock de som anser att definitionen bioraffinaderi endast
kan appliceras på en process som har ett inflöde av flera biobaserade råvaror och producerar
flera olika produkter. Genom att som Kamm & Kamm (2004) dela in bioraffinaderierna i
olika grupper beroende på deras komplexitet blir det enklare att diskutera den utveckling av
bioraffinaderi-konceptet som behövs vid ett gradvis ökat utnyttjande av bioråvaran.
5 Innovating for sustainable growth: A Bioeconomy for Europe. Europsan Commission, 2012.
http://ec.europa.eu/research/bioeconomy/pdf/201202_innovating_sustainable_growth.pdf
6 Star-colibri Strategic targets for 2020 – collaboration initiative on Biorefineries, www.star-colibri.eu
9
Stärkelsefabriken i exemplet ovan har en relativt sett låg komplexitet och definieras som ett
fas I-bioraffinaderi och kännetecknas av att en specifik produkt framställs från en definierad
råvara i en relativt oflexibel process7. Ett annat exempel är etanolproduktion från jäsning av
spannmål som sker med konstant processkapacitet och få biprodukter.
Med ett ökat utnyttjande av bioråvara följer en utveckling mot mer komplexa bioraffinaderier
där fler produkter produceras med ett integrerat angreppssätt. I fas II bioraffinaderier utnyttjas
ny processteknologi i kombination med traditionella processer för att framställa ett flertal
slutprodukter genom utnyttjande av sidoströmmar och biprodukter. Ett exempel är
produktionen av bionedbrytbar plast tillsammans med socker- och etanol-produktion i en
traditionell sockerfabrik. Ett annat exempel är etanolproduktion från spannmål där man före
etanol-jäsningen separerar ut olika användbara komponenter som kan vidareförädlas till t.ex.
livsmedels- och foderprodukter. Det finns redan idag några exempel på etableringar av fas II
bioraffinaderier. Ett framgångsrikt exempel i Sverige är bioraffinaderiet i
Örnsköldsvik/Domsjö där ett antal olika företag samverkar och nyttjar procesströmmar från
varandra som vidareförädlas till kemikalier, drivmedel, färger och byggmaterial. Företagen
samarbetar dessutom kring energiförsörjning, reningsanläggning och annan infrastruktur.
Även våra nordiska grannar satsar på nya bioraffinaderier. Borregaards anläggning i
Sarpsborg i Norge är ett exempel på ett fas II bioraffinaderi där filosofin är att använda så
mycket som möjligt av skogsråvaran för att producera en rad olika produkter. I Danmark
samverkar just nu bland andra Dong Energy och Novozymes för att anlägga ett fas II
bioraffinaderi för samproduktion av bioetanol från halm, biogas och fossil-fri el och
fjärvärme. Liknande exempel kan hämtas från ett flertal länder ute i Europa, USA och t ex
Brasilien.
En vidareutveckling av konceptet leder till fas III bioraffinaderier där en rad olika råvaror och
processer används för att framställa produkter för en industriell marknad. Fas III
bioraffinaderier kännetecknas av en råvaruflexibilitet vilket kommer ha stor betydelse för
utvecklingen av kostnadseffektiva industriella processer.
Figur 2. Utvecklingen mot mer komplexa bioraffinaderi-koncept är en nödvändighet för en
konkurrenskraftig bioekonomi.
7 Kamm, B. and M. Kamm, (2004). Principles of Biorefineries. Applied Microbiology and
Biotechnology, 64:137-145.
10
I Sverige finns idag ett stort antal industrier som baseras på fas I bioraffinaderi-konceptet.
Dessa är väl utvecklade och optimerade för en produkt. Genom att integrera dessa med ny
processteknologi kan de omvandlas till fas II bioraffinaderier som nyttjar alla resursflöden,
både primär- och sekundärflöden. Ett fas I bioraffinaderi med potential för utveckling mot fas
II är Sveriges flaggskepp, Absolut Vodka med sin fabrik i Åhus. Framställningen av vodkan
sker genom jäsning av spannmål från södra Sverige och ger bland annat finkelolja som
restprodukt, som om den utnyttjades skulle kunna ge fler produkter och därmed ett bättre
utnyttjande av bioråvaran.
I en omställning till en bio-baserad ekonomi kommer det att bli nödvändigt att successivt
utveckla fler fas II och fas III bioraffinaderier för att maximera råvaruutnyttjandet. Mer
komplexa bioraffinaderi-koncept kan med tiden ”hängas på” befintliga, mindre komplexa
bioraffinaderier och existerande industristrukturer. En utveckling där vi ser framtagning av
processer för förädling av bi-/rest-produkterna i skogsindustrin är att vänta. Förutom talloljan,
metanol, etanol och ev. protein-produktion kommer det att vara intressant att utnyttja hemi-
cellulosan och ligninet i mer eller mindre intermediär form – från syntesgas via C6- C18-
molekyler upp till ännu högre polymera ”material-strukturer”.
Fullt genomförd får en omställning till förnybara råvaror – uttryckt i t.ex. visioner som
”fossilfri processindustri” eller ”fossilfria transporter” - enorma konsekvenser, men redan en
partiell omställning av energisektorn, skogsindustrin eller kemisk processindustri ger
dominoeffekter som påverkar hela industristrukturen. Gränserna mellan de olika branscherna
kommer att luckras upp parallellt med att en ny ”bioraffinaderisektor” växer fram.
Produktionsanläggningarna kommer också rent fysiskt att knytas tätare till varandra genom
ökat direkt utbyte av energi och materialströmmar. Processen kommer att vara successiv som
funktion av ett komplext samspel av teknikutveckling, marknadskrafter, politiska beslut,
styrmedel och kapital/investeringsförmåga hos företagen etc.För att Sverige skall lyckas med
detta finns det ett stort behov av att utveckla nya teknologiplattformar, integrera dessa med
varandra och existerande processer samt adaptera innovationsprocesser, definiera nya
värdekedjor och inte minst säkerställa kompetensförsörjning.
2 Syfte och mål med uppdraget
Uppdraget från Vinnova var att utforma en forsknings- och innovationsagenda som beskriver
visioner, mål och behov av insatser för att skapa branschöverskridande och tvärvetenskapliga
samverkansprogram för att utveckla svenska styrkeområden. Det långsiktiga målet är att
stärka Sveriges attraktionskraft och konkurrenskraft för hållbar tillväxt och samhällsnytta.
Den framtagna forsknings- och innovationsagendan är tänkt att vara ett stöd för samverkan
mot målet att utveckla nationella, branschöverskridande bioraffinaderikoncept i Sverige.
Agendan identifierar nyckelutmaningar och beskriver vilka nya insatser, resurser och
infrastrukturer som behövs för att Sverige skall kunna konkurrera i den nya ekonomin och dra
fördelar av de styrkeområden som redan finns. Fullt genomförda leder dessa åtgärder till en
kraftigt stärkt svensk bas- och bioraffinaderiindustri, ökade exportintäkter från förbättrade
och nya produkter och tjänster samt ett stärkt innovationsklimat igenom ökade samarbeten
mellan industri, akademi och industriforskningsinstitut. Agendaprocessen har även skapat ett
bransch- och sektorsöverskridande tvärvetenskapligt nätverk inom vilket arbetet kommer att
fortsätta drivas.
I en omställning till ett biobaserat samhälle kommer existerande processindustri stegvis att
anpassas till eller kompletteras med bioraffinaderi-koncept av typ II och III vilket illustreras
av kärnan i grönt i figur 3 nedan. Bioraffinaderikoncepten kan bygga på existerande
värdekedjor men med ny råvarubas (tillexempel bio-baserad polyeten) eller helt nya
värdekedjor med nya slutprodukter. För en utveckling mot typ II eller typ III bioraffinaderier
krävs dock en utveckling av de tekniska förutsättningarna i form av förbättrade och
integrerade teknikplattformar samt ett systemanalytiskt perspektiv som ger en helhetssyn på
11
resurseffektivitet och kommande råvarukonkurrens. Samtidigt krävs en insats från politiker
och beslutsfattare för att skapa samhälleliga förutsättningar och styrmedel som gynnar en
gradvis omställning som är kompatibel med rådande industristrukturer. Dessutom behövs en
utveckling av de marknadsmässiga förutsättningarna. Dessa områden (rosa och turkosa i
bilden) omsluter själva bioraffinaderi-konceptet och insatser inom alla dessa områden måste
gå hand i hand för att en lyckad omställning skall kunna ske.
Bilden har tagits fram och förfinats löpande under agendaprocessens gång och används som
utgångspunkt för diskussioner kring vilka aktiviteter som bör prioriteras för olika områden.
Figur 3. Bioraffinaderikonceptet så som det togs fram och diskuterades i agendaprocessen
3 Styrkeområden
Sverige har idag ett antal starka industrinäringar som alla kommer att spela en viktig roll i
omställningen mot en biobaserad ekonomi. Vi har en god tillgång på bio-baserad råvara,
framförallt i form av skog, i jämförelse med många andra länder. Exporten av skogsbaserade
produkter uppgick år 2011 till 11% av Sveriges totala export. Kan skogen ges ett högt
förädlingsvärde innebär det stora tillskott till den svenska nettoexporten. Sverige har en
etablerad skogsindustri och jordbrukssektor med tillhörande infrastruktur för hantering av
skogs- och jordbruksråvaror samt en gedigen kunskap om dessa processer och existerande
värdekedjor. Industrins befintliga infrastruktur, know-how etc. ger, om rätt utnyttjad,
möjlighet till satsningar med snabb avkastning vilket kan driva en omställning. God tillgång
på vatten, en stor andel förnybar energi i energisystemet samt väl utbyggda fjärrvärmenät är
andra unika, gynnsamma förutsättningar. Vi har en god kunskapsbas inom relevanta
teknologiområden såsom kemiteknik, industriell bioteknik och separationsteknik så väl som
systemanalys. Innovativ teknik i framkant som utvecklas i Sverige gagnar inte enbart vår
inhemska produktion utan kan även exporteras till andra ländermed liknande eller helt annan
råvaru-bas.
Utvecklingen av en branschöverskridande bioraffinaderisektor möjliggör en ny våg av
framgång och utveckling likt den man historiskt haft inom skogs- och kemiindustrin. Sverige
ligger idag i framkant med moderna produktionsanläggningar, starka leverantörer av teknik
och utrustning samt framstående forskningsaktörer. Det finns en betydande marknadspotential
12
i biobaserade produkter som kan komma att vara av stor betydelse för Sveriges ekonomi – om
den förverkligas. Det bör dock noteras att den svenska industrin och akademin är en del av en
global ekonomi vilket innebär att värdekedjor och nätverk i ökande grad är internationella. I
det vidare arbetet behöver det därför göras en analys av relevanta internationella aktörer,
nätverk, visioner och strategier inom området8. I detta arbete kan man utgå från den rapport
kring globala bioekonomistrategier och visioner som tagits fram inom ramarna för f3
projektet ”A Global Overview of Bio-economy Strategies and Visions”9.
3.1 Kort om skogsindustrin
Skogsindustrin svarar för ca 11-13% av svensk industris sysselsättning, export, omsättning
och förädlingsvärde. Den är starkt exportinriktad och ger ett betydelsefullt bidrag till Sveriges
handelsbalans. Över 85% av massa- och pappersproduktionen samt 70% av sågade trävaror
exporteras. Skogsindustrin sysselsätter 60.000 personer och skapar tillsammans med
underleverantörer ca 200.000 arbeten i Sverige. Skogen är en förnybar resurs som levererar
sågtimmer till sågverksindustrin och massaved till massaindustrin. Spån och flis från
sågverken används för tillverkning av spånskivor och i massaindustrin. Returpapper
återanvänds och blir till papper och kartong.
För skogsindustrin är idag utmaningen att utveckla en bredare produktflora med nya
produkter och processer med ökat förädlingsvärde då gamla marknader viker. Skogsindustrin
genererar sidoströmmar som innehåller ett stort utbud av olika ämnen och molekyler –
polymera och lågmolekylära kolhydrater, lignin, syror, steroler – som skulle kunna
vidareförädlas till nya gröna kemikalier och material. Skogsindustrin skulle i mycket högre
utsträckning än idag kunna bidra med råvaror till nya högvärda produkter i kombination med
fortsatt produktion av fibrer och energi. Vidare finns en inte försumbar stor mängd
outnyttjade restprodukter i skogen som inte konkurrenskraftigt kan exporteras som oförädlade
biobränslen – men som har potential att vidareförädlas genom processintegration med
existerande industrier.
3.2 Kort om jordbrukssektorn
Sverige är till ytan ett av de större länderna i Europa. Av totala landarealen är ca hälften skog
och 6.5% utgörs av odlad jord. Det svenska jordbruket producerar ungefär lika mycket
animalie- som vegetabilieprodukter och sysselsätter ca 180.000 personer. Produktionsvärdet
motsvarar totalt 47 miljarder kronor varav 41.5 miljarder kommer från exporterade
jordbruksprodukter och livsmedel, huvudsakligen till EU.
Jordbrukssektorn har hittills främst varit leverantör till livsmedels- och foderindustrin, men
även första generationens biobränslen produceras. Sektorn kan i framtiden få en växande roll
som råvaruleverantör till andra industrier, t ex genom ”andra generationens” mer komplexa
råvarufraktioner som inte ger livsmedel eller foder. Denna fraktion har också stora likheter
med skogsråvara, vilket öppnar upp för delvis gemensamma processtekniska lösningar.
Genom att utnyttja restprodukter från jordbruket, eller nya snabbväxande grödor, kan
produktionen förenas med samproduktion av byggstenar till kemi- eller energisektorn.
Dessutom kan nya produkter från jordbrukssektorn bli tillgängliga för livsmedels- och
foderindustrin i och med att nya produktionsmetoder utvecklas.
8 Flera av aktörerna i agendaarbetet har starka internationella nätverk som kan nyttja i en sådan
process. Detta var dock inte något som hanns med under denna första fas av arbetet men något som bör
prioriteras i nästa fas.
9 Louise Staffas, Kes McCormick och Mathias Gustavsson, A Global Overview of Bio-economy
Strategies and Visions, f3 Report no. 2013:6. Tillgänglig via:
http://www.f3centre.se/sites/default/files/f3_report_2013-6_global_bioeconomy_overview_130410.pdf
13
3.3 Kort om livsmedelsindustrin
Svensk livsmedelsindustri är utspridd över hela landet men har en stark förankring i de södra
delarna av landet där man också återfinner största delen av jordbrukssektorn. Av jordbrukets
produkter vidareförädlas 70% i livsmedelsföretagen. Livsmedelsindustrin sysselsätter cirka
57.000 personer. Det sammantagna exportvärdet för jordbruks- och livsmedelssektorn var 54
miljarder kronor år 2010. Livsmedelsindustrin har rönt framgång genom ett antal lyckade
livsmedelsinnovationer inom både produkter, produktionsprocesser och förpackningar, men
det finns en utmaning i att behålla livsmedelsföretagens FoU-resurser i Sverige och att
hantera ett vikande förädlingsvärde för industrin. Livsmedelsindustrin genererar idag en stor
mängd sidoströmmar från produktion av allt från potatisstärkelse, mejeriprodukter, etc. Det
finns ett intresse av att bättre kunna utnyttja dessa sidoströmmar genom att extrahera ut
värdefulla komponenter eller använda dem i processer för omvandling till mer högvärda
produkter.
3.4 Kort om kemiindustrin
Den svenska kemiindustrin domineras av ett antal stora företag där 80% av de anställda
arbetar i 13% av företagen. Kemiindustrin är huvudsakligen lokaliserad kring de tre
storstadsregionerna, Stockholm/Uppsala, Göteborg och Malmö/Lund och sysselsatte 2010
cirka 34.000 personer. Det största antalet anställda arbetar i utlandsägda bolag. Kemiindustrin
(inklusive läkemedel och mineraloljor) stod för ca 16% av Sveriges exportvärde år 2011.
För material- och kemiindustrin, liksom för oljeraffinaderierna, handlar omställningen mot
bioraffinaderier i stor utsträckning om att byta ut den fossila råvarubasen och därigenom möta
en ökad efterfrågan av hållbara produkter i form av gröna kemikalier, material och drivmedel.
Den svenska kemiindustrin visar ett spirande intresse för biotekniska metoder för
framställning av en rad olika viktiga plattformskemikalier. Deras intresse drivs av strängare
lagkrav och en önskan om att ersätta giftiga och hälsovådliga kemikalier med mindre
skadliga, men också av allt starkare krav från aktörer nedströms i värdekedjan. När koncerner
som IKEA meddelar att de har som mål att år 2015 enbart använda förnybara,
återvinningsbara eller återvunna råvaror i sin produktion får det stora konsekvenser för
producenter och underleverantörer. Omställningen mot en biobaserad kemiindustri handlar i
stort om komplexa, kapitalintensiva processer som skall ställas om på ett effektivt sätt. En
nyligen gjord analys av kemiindustrin i Sverige10
visar på vissa strukturella utmaningar för
sektorn. Det finns behov av samtidiga investeringar längs långa och komplexa värdekedjor
och en gemensam kunskapsbas. Man måste kunna hantera förhållandet mellan stora och små
aktörer och förstå hur den interna beslutslogiken kan påverkas så att långsiktiga strategiska
beslut kan tas och nyckelkompetens byggas i Sverige, även om beslutsmakten ofta ligger
utanför Sveriges gränser. Dessa utmaningar kommer att behöva adresseras när kemiindustrin
utvecklas mot integrering och implementering av bioraffinaderikoncept.
3.5 Kort om bioenergi-industrin
Sveriges största energikälla kommer idag från bioenergi och motsvaras av 32% av den
inhemska energiförbrukningen, inklusive biflöden som förbränns direkt i processer. Därefter
följer olja, vattenkraft och kärnkraft. De vanligaste biobränslena i Sverige är trädbränslen
(restprodukter från skogs- och massaindustrin), tallolja, restprodukter från jordbruket, torv,
avfall från hushåll och industri, etanol, FAME (fettsyrametylestrar inklusive biodiesel) samt
biogas.
102 Johanna Mossberg, 2013, Chemical Industry Companies in Sweden, VINNOVA rapport
VA:2013:01. www.vinnova.se/en/Publications-and-events/Publications/Products/Chemical-Industry-
Companies-in-Sweden/
14
Användningen av biomassa för energiändamål har varit i fokus för svensk policy sedan mitten
av 1970-talet och lett till en kraftig expansion av bioenergi-industri. Med införandet av en
CO2-skatt i början av 1990-talet har användningen av biomassa för produktion av el och
värme ökat radikalt. Även produktionen av biodrivmedel har ökat (främst så kallade första
generationens baserat på jordbruksprodukter och/eller avfall). Parallellt med Finland är
Sverige kanske det land som lagt ner mest resurser per capita på att utveckla ny teknik för
användning av biomassa, så som förgasning, förbränning, biogasproduktion och utnyttjande
av andra generationens råvaror. Trots stora forskningsinsatser och att användningen ökat
radikalt finns det idag få utrustningstillverkare av t.ex. stora pannor etc. Dessa har
konkurrerats ut av främst finska aktörer eller köpts upp.
4 Nyckelutmaningar
Nedan listas ett antal (delvis kopplade) nyckelutmaningar och de behov som de för med sig.
Med hjälp av de ovan nämnda styrkorna har Sverige potential att på ett framgångsrikt sätt
omvandla dessa utmaningar till realiserade styrkor.
4.1 Nya värdekedjor
Bioråvara är, i jämförelse med fossila råvaror, heterogen, bulkig, och utspridd över stora
landområden. Medan processindustri vanligen har stora, positiva skalekonomiska effekter
kännetecknas råvaruförsörjningen av negativa skaleffekter med ökande transportavstånd.
Utformningen av tillförselsystemen av bioråvara får därför stor betydelse, liksom effektiv
samproduktion av råvara för olika ändamål (jämför t.ex. dagens produktion av sågtimmer,
massaved och energisortiment från skogen). På så sätt kan bioraffinering sägas omfatta hela
kedjan från skog eller åker till färdiga produkter. Ett ökat nyttjande av bioresurserna kan
också innebära ökade påfrestningar på de råvaruproducerande ekosystemen, vilket måste
beaktas.
I en omställning till mer biobaserad produktion påverkas aktörer genom hela värdekedjan.
Hela råvaran måste utnyttjas i ”andra generationens” processer som tar tillvara också växters
fiberfraktioner för att producera olika produkter. En restprodukt från en industri kan bli till en
råvara för en annan industri och nya företag kan utveckla specifik teknologi som bidrar till att
effektivisera befintliga processer och system. Framtida bioraffinaderi-koncept kommer att
ställa krav på större tvärvetenskapliga kunskaper, där till exempel mer specifika kunskaper
inom till exempel organisk och analytisk kemi blir viktiga att kombinera med bioteknik-
kompetens. Producenter av kemikalier, material och energi behöver förstå varandras
processer, behov och krav för att kunna identifiera nya värdekedjor och skapa nya
affärsmodeller. Av erfarenheter från samverkansprojekt mellan akademi och industri kan
konstateras att det fattas aktörer med rätt kombination av kunskaper i delar av värdekedjan
mellan råvara och produkt. För att kunna skapa effektiva värdekedjor är det viktigt att det
finns rätt kompetens genom hela värdekedjan.
4.2 Industriell strukturomvandling
För att undvika utflyttningar av strategiska funktioner som FoU måste industrin vara proaktiv
i att initiera och hantera vad som på sikt kommer att vara en radikal strukturomvandling. Det
gäller att tidigt identifiera framväxande ny teknologi av paradigmskiftande karaktär och
komplettera befintliga system med denna för att få ett försprång.
En god och konkurrenskraftig baskompetens kring industriell bioteknik och andra
bioraffinaderirelaterade teknikområden finns etablerad inom akademin. Denna behöver
stärkas och utvecklas och det finns ett behov av ökat utbyte med industrin. Det finns ett behov
av samarbeten, demonstrationsprojekt och andra innovationsöverförande insatser för att
möjliggöra kommersialisering och industrialisering. Aktiva insatser i form av offentligt stöd
och stimulansåtgärder under inledande kritiska faser kommer att behövas för att möjliggöra
15
denna innovationsöverföring och uppskalning till produktion i kommersiell skala.
Branschöverskridande samverkan är essentiellt. De olika processindustrisektorerna har
samma utmaningar men har hittills inte ägt och drivit frågan gemensamt. Samverkan bidrar
bland annat till ökad flexibilitet, riskdelning, synergier, bättre tillgång till expertis och kapital
samt att man som grupp lättare får gehör för sina frågeställningar från politiker. Behovet av
strukturerad branschöverskridande samverkan identifierades redan 2006 i en rapport av
IVA11
. Att branschöverskridande strukturer och nätverk fortfarande saknas på en nationell
nivå visar på svårigheterna och tyngden i denna utmaning. Här finns ett behov av incitament,
stöd och ledning i samverkansprocessen samt hjälp med framtagande av nya affärsmodeller.
4.3 Teknik anpassad för omvandling av bioråvara
En omställning mot biobaserad produktion kräver processintegration och samproduktion av
kemikalier, energi och material för att råvaran skall utnyttjas så effektivt som möjligt. För
kemiindustrin innebär det en förändring av råvarubasen från en handfull fossila
plattformskemikalier med högt energiinnehåll (kolväten) till en mer komplex råvara baserad
på bland annat kolhydrater med ett avsevärt lägre energiinnehåll. Detta ställer krav på
utveckling av processteknologi för fraktionering, så väl som extraktion och konvertering av
biomassan samt upprening av produkterna. För att Sverige skall kunna fortsätta ha en
framskjuten position inom en rad betydelsefulla teknikområden som t ex bioteknik och
separationsteknik krävs långsiktiga och betydande satsningar på forskning och utveckling.
Uppskalning till produktion i kommersiell skala innefattar att man måste adressera många av
de kritiska begränsningarna. Detta är ofta kostsamt och tidskrävande. Det är därför angeläget
att testbäddar från mindre skala till demoanläggningar finansieras och nyttiggörs.
Idag är stora investeringar gjorda i befintlig infrastruktur. Detta är något som bör vara en
utgångspunkt i utvecklingen av nya processer och produktionsplattformar, och kräver
samverkan mellan akademi och industri samt mellan olika aktörer.
4.4 Resurseffektivitet
Uppbyggnaden av en biobaserad industri kräver samverkan mellan en rad olika delområden.
Det gäller att se både de enskilda delarnas bidrag och behov och samtidigt ha ett
helhetsperspektiv där man förstår hur delarna interagerar med varandra. Dessutom måste man
förstå hur den biobaserade industrin påverkar sin omgivning och vad den får för effekter.
Helhetsperspektivet är centralt både vad gäller råvaror, energieffektivitet,
kostnadseffektivitet och miljöpåverkan. Här finns ett behov av att analysera och värdera hela
värdekedjor för nya tekniker och processer genom processintegration, systemanalys,
livscykelanalys (LCA), etc.
Det behövs tillgång till riskvilligt kapital genom tydliga och stabila förutsättningar. Alltför
höga medfinansieringskrav är ett problem. Vi behöver akademiker, etablerad industri och
småföretag för att lyckas. Då bioraffinaderi-sektorn ännu inte är en uttalat etablerad industri
gör höga medfinansieringskrav det svårt att får med relevanta och viktiga aktörer. För detta
behövs både en tydligt uttryckt politisk vision som svarar mot behoven (gällande till exempel
miljö och sysselsättning) och kvantitativa mål.
Starka och stabila marknader för biobaserade produkter måste skapas. Det finns behov av
att identifiera drivkrafter för konsumenters och konsumentprodukters efterfrågan och också
skapa miljöer som kombinerar storskalig och småskalig produktion och som genom synergier
dem emellan ger ett ökat totalt förädlingsvärde. De produkter som tas fram skall ersätta den
funktion som tidigare produkter haft med en likvärdig funktion. Industriell bioteknik kan
också bidra till nya och förbättrade produkter och produkter som aldrig tidigare gått att
tillverka. Dessa nya funktioner är essentiella för utvecklingen i stort inom området då enbart
11 IVA, 2006, Ökad konkurrenskraft i Svensk processindustri, IVA-M 353.
16
“grönt” sällan har ett annat än kortvarigt marknadsmässigt mervärde. I kombination med nya
funktionella värden kan det ”gröna” dock ge väldigt tilltalande mervärden. Ett exempel på
detta är bio-baserade polymerer som – i tillägg till att de är ”gröna” – när de används i
gummidäck minskar rullmotståndet och därmed med stark hävstångsfaktor sparar energi i
användningsfasen.
4.5 Kompetensförsörjning
En grundförutsättning för den omställning som det innebär att på bred front skifta från en
fossil råvarubas till en förnybar, bio-baserad är att det finns utbildad kompetens som kan
genomföra omställningen. Denna omställning måste vara långsiktig och en förståelse måste
byggas upp i samhället. Detta ställer stora krav på forsknings och utbildningsväsendet i alla
led. Det är viktigt med en förståelse för den problematik vi står inför – och hur det går att
utveckla nya lösningar. En förutsättning för att Sverige skall nå framgång i den biobaserade
ekonomin är att vi ligger i den internationella kunskapsfronten. I en globaliserad värld ökar
konkurrensen från länder med hög tillväxttakt, och det är av särskild vikt att vi säkerställer en
god kunskapsbas med internationell utblick och framtagen i samverkan med partners både
inom och utanför landets gränser.
5 Strategiska forskning- och innovationsinsatser för att möta nyckelutmaningarna
Nyckelutmaningarna kan adresseras genom strategiska forsknings- och innovationsinsatser
inom olika områden. Insatserna utgår från den dialog som förts mellan de olika ingående
parterna i agendaprocessen och bygger på de tidigare identifierade styrkeområdena.
Insatserna är uppdelade på fyra huvudkategorier:
- MÖTAS: Nationell kommunikationsplattform för en utveckling av svensk industri
mot mer komplexa bioraffinaderier.
- SAMVERKA: Aktiviteter för att stärka interaktionen mellan olika aktörer i systemet
- UTVECKLA VERKTYG: Utveckling/vidareutveckling av teknikplattformar samt
etablering och anpassning av testbäddar för en bio-baserad produktion
- UTVECKLA SYSTEMKOMPETENS: för att åstadkomma en resurseffektiv
omställning
- LÅNGSIKTIG KOMPETENSFÖRSÖRJNING: för att säkerställa långsiktigheten
i de satsningar som görs, inklusive en förståelse för detta i samhälle
5.1 MÖTAS: Nationell kommunikationsplattform för en utveckling av svensk industri mot mer komplexa bioraffinaderier
Forskning har visat att stora vertikalt eller horisontellt integrerade organisationer är effektiva
under förutsättning att det som skall levereras är en standardiserad produkt i stora volymer
och att affären inte förändras över tid, med andra ord stabila, långsiktiga förhållanden12
.
Teknisk utveckling, FoU, snabba förändringar på marknaden och ökad komplexitet hos de
efterfrågade produkterna och tjänsterna gör dock att termen effektivitet behöver omprövas.
De företag som har framgång under sådana förutsättningar är de som kan göra snabba
omställningar, vara flexibla och leverera kvalitet med hög adaptiv effektivitet – något som
uppnås genom samverkan med andra företag och organisationer. Komplexa produkter och
processer är ofta kostsamma vilket ytterligare förstärker behovet av samverkan för att säkra
nödvändigt kapital och fördela riskerna. Den gedigna kunskap, forskning och erfarenhet som
12 Se till exempel Alter och Hage, 1993, Organizations working together, Sage Publications.
17
finns i de traditionella branscherna och som integrerat med ny kunskap och forskning, skapad
genom branschöverskridande samverkan – och samverkan med nyskapande
universitetsforskning – är nyckeln till en framgångsrik framväxt av en ny bioraffinaderisektor
där även fas II och fas III bioraffinaderier utvecklas. Idag bedrivs till exempel en stor del av
den svenska biotekniska forskningen och utvecklingen inom akademin.
För att underlätta utvecklingen av en konkurrenskraftig bioraffinaderisektor i Sverige behöver
samverkan stimuleras och stärkas längs värdekedjor, mellan olika vetenskapliga
ämnesområden och discipliner (tvärvetenskap och mångvetenskap) samt mellan olika aktörer
i innovationssystemet (stärkt trippel helix samverkan). Utöver detta behöver samverkan
mellan stora och små aktörer stimuleras så väl som samverkan mellan etablerade och nya
aktörer inom området.
Figur 4. Illustration av de trippel-helix aktörer som behöver samverka för en framgångsrik
utveckling av en branschöverskridande bioraffinaderiindustri
Samverkan genom nätverk – Plattform Bioraffinaderi: För att skapa och stärka den
branschöverskridande samverkan som behövs föreslås en nationell kommunikationsplattform:
Plattform Bioraffinaderi. Plattform Bioraffinaderi är tänkt att vara en nationell plattform för
trippel-helix intressenter inom det tematiska området bioraffinaderier. Plattformen skall
adressera aktörer från hela värdekedjan ur ett livscykelperspektiv, från råvara till återvinning
och återanvändning av produkterna. Syftet med plattformen är att skapa ett formaliserat
nätverk som ger möjlighet för olika aktörer att se nya möjligheter, bygga förtroende och
genom etablerad dialog gå vidare med aktiviteter och projekt (dessa ligger helt utanför
plattformen). Plattformen skall också verka för kunskapsspridning till olika aktörer och
mellan aktörer. Det finns redan idag ett antal befintliga aktiviteter och projekt som är
relevanta för en framtida Bioraffinaderiplattform. Plattformens nätverk kan i ett
uppstartsskede utgå från de aktörer som samlats kring de bioraffinaderirelaterade agendorna
samt från en inventering av aktörer i befintliga projekt, centrumbildningar och kluster. En
inventering kan sedan göras för att identifiera ytterligare relevanta aktörer. I förlängningen
skulle plattformen kunna fungera som en kommunikationskanal och därigenom bidra till ökad
spridning och utväxling på den kunskap som dessa aktiviteter genererat. Plattformen ger
också förutsättningar för en rad framtida aktiviteter och projekt varav en del är listade nedan
och ytterligare är listade i nästa stycke (SAMVERKA).
18
Figur 5. En visualisering av hur Plattform Bioraffinaderi skulle kunna byggas upp och
fungera
5.2 SAMVERKA: Skapa branschöverskridande aktiviteter och projekt – stärkt interaktion mellan olika aktörer i systemet
Om skapandet av en nationell plattform för den framväxande bioraffinaderiindustrin kan ses
som ett sätt att bygga broar mellan olika aktörer i bioraffinaderisystemet så kan aktiviteterna
nedan ses som möjliggörare för att skapa trafik på dessa broar. Att etablera organisationer,
nätverk och institutioner är nödvändigt för att skapa den infrastruktur som behövs för att
aktörer ska mötas, men broar utan trafik är inte till någon nytta. Minst lika viktigt som att
skapa broar är det att skapa aktiviteter som gör att bron används och underhålls. Exempel på
typer av aktiviteter som stärker samspelet mellan olika aktörer i systemet och ökar
innovationsöverföringen dem emellan är:
Innovations- och policyanalys för att identifiera behovet av särskilt politiskt åtagande.
Huruvida biobaserade processer och produkter i stor utsträckning kommer att bidra till en
växande bioekonomi avgörs inte enbart av de tekniska lösningarna utan bestäms också till
stor del av politiska beslut, infrastruktur och policyfrågor. Vilka förutsättningar krävs för att
marknaderna ska utvecklas? Här ser vi att det är essentiellt att kartlägga systemen och
processerna som möjliggör och driver – alternativt hämmar – konkurrenskraftig
implementering av de tekniska lösningarna och att skapa en bild av aktörerna och processerna
i innovationssystemen kring teknikerna. När bilden är klar handlar det om att identifiera
lösningar, vägar och verktyg för att främja och påskynda kommersialisering. Exempel på
intressanta områden är att skapa och vidareutveckla forum för flerpartssamverkan,
klustersamverkan, styrmedel, innovationsupphandling, olika former av investeringsstöd,
utveckling av nya affärsmodeller och logistiklösningar. Detta arbete har redan påbörjats i och
med det regeringsuppdrag som Energimyndigheten har gällande att genomföra analyser på
energiområdet enligt metoder för s.k. teknologiska innovationssystem (TIS) där
Bioraffinaderier pekas ut som ett prioriteringsområde i den förstudie som just nu är under
färdigställande (klar sista april).
Ökad personrörlighet mellan industri, akademi och industriforskningsinstitut för att öka
mottagarkapaciteten för FoU och stärka samverkan. En ökad personrörlighet kan uppnås
bland annat genom:
19
Ett ökat antalet industridoktorander. Industridoktorander förutsätter ett stort
engagemang från såväl industri som akademi och industrin medverkar genom att
uppmuntra medarbetare att vara verksamma som industridoktorander eller
adjungerade professorer.
Utveckla konceptet med postdoc-tjänster i näringslivet. Till exempel genom att verka
för att statligt finansierade postdoc-tjänster även ska möjliggöra anställning i
industrin alternativt vid forskningsinstituten.
Fysisk lokalisering av forskare i industrin. Ett exempel på detta är inom
kompetenscentret EcoBuild där forskare från deltagande akademi och institut sitter
ute hos deltagande industriparter under en begränsad tid.
Att industriella meriter och samverkansmeriter ges ökad tyngd i det akademiska
meriteringssystemet och tvärt om, att akademiska meriter och samverkansmeriter ges
ökad tyngd i näringslivet.
Branschöverskridande ”Branschforskningsprogram” för den framväxande bioraffinaderi-
industrin. Branschforskningsprogram för viktiga industribranscher har tidigare visat sig ge
stor samhällsekonomisk utväxling i form av ökad konkurrenskraft och sysselsättning. I
branschforskningsprogram samarbetar företag, universitet och högskolor samt
industriforskningsinstitut och kostnaderna för programmen delas av staten och näringslivet.
Fördelen med branschforskningsprogram är att de ger en nationell samling kring en
bransch/ett område där aktörerna gemensamt identifierar viktiga områden och prioriterar
dessa. Ett branschöverskridande ”branschforskningsprogram” för den framväxande
bioraffinaderiindustrin vore essentiellt för att skapa en gemensam bild av vilka åtgärder som
behövs och vilka områden som bör prioriteras. Den branschöverskridande samlingen vid
definitionen av områden och prioriteringar i ett sådant program är central för att undvika att
man landar i ett traditionellt branschforskningsprogram. Processen bör även ta hänsyn till att
olika branscher har olika mycket erfarenhet av att medverka i sådana program (där
skogsindustrin exempelvis har haft ett antal branschforskningsprogram medan kemiindustrin
inte haft ett enda). Här kan den ansökan om ett strategiskt innovationsområde (SIO) som
skogsindustrierna initierat vara en bra utgångspunkt under förutsättning att den omfamnar
flera industrisektorer med syfte att skapa en branschöverskridande kunskapsbas och samsyn. I
och med bioraffinaderiområdets tvärvetenskapliga och tvärsektoriella natur bör dock ansökan
om och/eller medverkan i ytterligare SIO undersökas då det sökta SIO har vissa
begränsningar.
Svensk nod för de processindustrirelaterade Public Private Partnerships (PPP) som etableras
i anslutning till Horizon 2020 vars syfte blir att samordna det svenska deltagandet i Horizon
2020 och därigenom öka det svenska söktrycket och utbytet. Målet är att bygga (och
underhålla) ett branschöverskridande svenskt nätverk som stärker svenska industrier genom
att stödja och underlättar deras arbete med relevanta PPPn inom Horizon 2020 (i dagsläget
främst SPIRE och BRIDGE) och som resulterar i en stärkt svensk processindustri och
betydande forskningsresurser från EUs forskningsprogram. Utöver den direkta industrinyttan
i den inledande satsningen finns en stor potential att svensk processindustri tillsammans
kommer att kunna driva mer FoI-projekt för en långsiktig industrinytta med optimerad
resurseffektivitet i fokus. Med stöd av offentlig och privat finansiering skulle de svenska
industriforskningsinstituten som varit inblandade i de olika PPP-processerna kunna ta ett
betydande initiativ för denna process och etablera samverkan mellan svensk processindustri,
universitet och högskolor via en så kallad svensk nod. Noden kan ta sin utgångspunkt delvis
från Plattform Bioraffinaderi och dess aktiviteter föreslås vara inom två områden:
PPP-arbete i vilket dialogen med relevanta PPPn sker bland annat genom att noden
har representanter som medverkar i samtliga centrala arbetsgrupper. Därigenom kan
en påverkan ske på forskningsagendorna och efterföljande utlysningstexter.
20
Aktiv dialog. Genom nätverk, seminarier, nyhetsbrev och annan aktiv form avser den
svenska noden att samla in kunskap om de svenska intressenternas (företag och
akademi) huvudsakliga intresseområden. Noden kommer även att fungera som
katalysator och plattform för att bilda grupper/konsortier som inkommer med
ansökningar. Den svenska noden kommer även att genom dialog med nationella,
offentliga finansiärer verka för att finansiering från Horizon 2020 samordnas och
kompletteras med andra nationella initiativ/utlysningar/program.
Ett stärkt fokus på kompetensförsörjning. En dialog kring behovet av kompetensförsörjning
till industrin för en strukturell omställning mot framtidens bioraffinaderier behöver initieras
då omställningen kommer att kräva ny kunskap. Ett alternativ är en omställning av befintliga
kemi- och bioteknikutbildningar vid våra universitet och högskolor för att kunna inkludera
mer tvärvetenskapliga kurser. Dialogen bör utgå från de branschanalyser som VINNOVA har
gjort och håller på att slutföra för många av processindustrins branscher. Analyserna ger dels
ett underlag för diskussionen i form av en bild över nuvarande FoU-aktörer och områden samt
en inventering och analys av olika industriella aktörer. När analyserna är färdiga kan de
läggas bredvid varandra och gemensamma strukturella utmaningar för en stärkt
kompetensförsörjning och prioriterade kunskapsområden kan identifieras. En annan aktivitet
som kan stärka kompetensförsörjningen och som bör uppmuntras är tvärvetenskapliga,
samfinansierade forskarskolor. Exempel som bör lyftas fram och byggas vidare på är
exempelvis dels det initiativ som tagits av Bio4Energy genom Erasmus Mundus ansökan om
forskarskolan Shift2Bio och dels Energimyndigetens forskarskola Program Energisystem. Ett
annat alternativ kan vara införandet av en tredje part i steget mellan forskning och
produktutveckling, exempelvis genom en stärkt interaktion mellan
industriforskningsinstituten, akademin och industrin alternativt en stärkt samverkan mellan
små och stora företag där de små företagen kan agera som ”technology providers”.
Demonstrationsanläggningar är centrala för att organisera lärandet kring olika
nyckelteknologier. I dagsläget återstår det dock många frågor kring hur demonstratorer,
speciellt storskaliga demonstrationsanläggningar, bör organiseras på bästa sätt, vilka aktörer
som bör bjudas in, hur ägande av resultat ska fördelas och hur misslyckanden skall hanteras.
En stor fråga är även hur anläggningarna kan göras flexibla (med avseende på råvaror,
processutformning och slutprodukter) och användas för både forskning och
produktutveckling. Med andra ord; hur kan ett generellt kunskapsbyggande organiseras kring
dessa demonstrationsanläggningar som i sin tur kan leda till att ytterliga genombrott görs
baserat på samma infrastruktur samtidigt som kommersiella och mer kortsiktiga intressen
tillgodoses? Vid en uppskalning av teknik i demonstrationsanläggningar och de första
kommersiella anläggningarna krävs mycket omfattande investeringar. Dessa initiala
investeringar innefattar stora finansiella risker för de aktörer som väljer att vara först med att
investera i nya tekniker. Samtidigt som en uppskalning är förknippad med stora
utvecklingskostnader är marknadsvillkoren för nya produkter som biodrivmedel, biobaserade
kemikalier och material osäkra. För att komma vidare med området bör en systematisk
innovationssystemanalys göras av de nyckelteknologier som krävs för produktion av
drivmedel, kemikalier och nya material från biomassa. Studien skall ha som syfte att
identifiera vilka explicita systemsvagheter som dominerar området, samt specificera vilka
som adresseras genom befintliga strukturer och vilka som kräver särskilt politisk åtagande.
Särskild tonvikt bör läggas vid organisering av lärande kring demonstrationsanläggningar,
finansiering av demonstrationer och nödvändiga marknadsvillkor för att möjliggöra samtidiga
investeringar samtidigt som flexibilitet kan bevaras med avseende på slutprodukter och
teknikval. För att förstå vilka kompetenser, vilken kunskap och vilka aktörer som behövs i
systemet bör man samverka i verkliga projekt. Således bör demonstrationsprojekt som
inkluderar flera olika typer av kompetenser och aktörer prioriteras.
Stärkt fokus på kommunikation. Kommunikation är essentiellt för att skapa och underhålla
relationer mellan olika aktörer samt skapa och sprida ny kunskap. Ett sätt att förbättra
forskningskommunikationen är att inkludera budget för kommunikationsaktiviteter i FoI-
21
projekt. Ett annat sätt kan vara att kräva att projekt skall ingå i någon form av
kommunikationsplattform eller centrum med syftet att därigenom öka spridningen av resultat
från projektet till relevanta aktörer och nätverk. Här ingår även att på ett strukturerat sätt
delvis definiera om meriteringssystemen vid universitet och högskolor så att större
meriterande tyngd ges åt ”den tredje uppgiften”, ett arbete som ibland benämns som att skapa
”alternativa karriärvägar”.
5.3 UTVECKLA VERKTYG: Utveckling och vidareutveckling av teknikplattformar och etablering och anpassning av testbäddar för en bio-baserad produktion.
För att stärka Sveriges position i den biobaserade samhällsekonomin, måste vi, baserat på
svensk processindustri, utveckla fas II och III bioraffinaderi-koncept och ta fram nya
plattformar och produkter baserade på olika typer av biomassa. Detta skapar ett mervärde för
befintliga värdekedjor och genererar helt nya värdekedjor. För en omställning till bio-baserad
produktion krävs en fortsatt stark forskningsbas och att nya tekniker och processer utvecklas,
kostnadseffektiviseras, demonstreras och industrialiseras i stor skala. Detta kräver förutom
”in-house” FoU, bred samverkan, skapandet av tillgängliga testbäddar samt FoU-partnerskap
mellan industripartners, universitet och institut. Figur 6 illustrerar behovet av ett
tvärvetenskapligt angreppssätt i utvecklingen av de teknikplattformar som behövs.
Figur 6. Utvecklingen av teknikplattformar för olika bioraffinaderikoncept sett ur ett
tvärvetenskapligt perspektiv
Den biobaserade råvaran skiljer sig avsevärt från petroleumråvaran genom att den har ett
lägre energiinnehåll och i hög grad redan är funktionaliserad, främst genom att den innehåller
mer syre och är mer polär, det vill säga kompatibel med vatten. Bioråvarans högre
komplexitet gör att den först måste förbehandlas innan en kemisk eller bioteknisk
produktionsprocess kan ta vid som vidareförädlar utgångsmaterialet till slutprodukt. Därefter
följer ett antal separationssteg som syftar till att rena fram den slutliga produkten.
Industriell bioteknik innefattar användandet av bioteknik för att på ett hållbart sätt producera
kemikalier, material och energi. Bioteknik utnyttjar sig av mikroorganismer och deras
enzymer som genom årtusenden har anpassats och utvecklats för nedbrytning och omvandling
av biomassa. Mänskligheten har använt biotekniken under lång tid för bland annat produktion
av livsmedel, men med nya framsteg och en djupare förståelse för de mikrobiella processerna
finns det nu nya möjligheter att utnyttja biotekniken som ett viktigt redskap i omvandlingen
22
av biomassa till exempelvis fin- och specialkemikalier, läkemedel, livsmedel och foder,
material och energi. Nedan följer en sammanställning av de områden som behöver utvecklas
för att stärka Sveriges position i detta område:
Förbehandling och fraktionering av bio-råvaran
Jämfört med den fossila råvaran innehåller biomassa en större mängd olika komponenter av
varierande molekylvikt. I biomassan återfinns kolhydrater, aminosyror, lipider och
biopolymerer som till exempel cellulosa, hemicellulosa, kitin, stärkelse, lignin och protein.
Förutom att det är ett mer komplext utgångsmaterial som ställer krav på mer sofistikerade
fraktioneringsmetoder för att särskilja de olika komponenterna, så erbjuder också biomassan
en större palett av möjliga värdefulla ämnen som kan omvandlas till värdefulla produkter.
Genom att först utvinna komponenter som kan omvandlas till värdefulla kemikalier innan
resterna omvandlas till energi maximeras råvaruutnyttjandet och förtjänsterna ökar för
industrin. Alltså finns ett behov av processlösningar för fraktionering/bearbetning av
lignocellulosan – biotekniska, kemiska och termiska – som ökar förädlingsvärdet i både
primärströmmar och sekundärströmmar och ger en god systemeffektivitet. Några exempel är
kemisk delignifiering, termokemisk behandling, kemisk/biologisk hydrolys/modifiering och
förgasning. Många av de tekniker som används idag är dock energikrävande och genererar
biprodukter som är hämmande för efterföljande konversteringssteg, så inom detta område
finns ett behov av nya innovativa separations- och extraktionsmetoder. Ett sådant exempel är
användandet av enzymer som bryter ned lignocellulosa till mindre beståndsdelar i naturen (t
ex cellulaser, hemicellulaser och oxidativa enzym). Enzymer erbjuder jämfört med kemiska
processer en mildare och mindre energikrävande metod för omvandling av biomassa till
socker som sedan kan användas i jäsningsprocesser, men har ännu inte slagit igenom på bred
front för användning i industriella processer. Om man utgår från befintliga processer så
behöver enzymer utvecklas för att anpassas till dessa. Men det behövs också en integrerad
utveckling av nya enzymer för helt nya processer, där processerna är anpassade till
enzymerna. Växtbioteknik kan användas för att ta fram en bio-råvara som är mer anpassad till
efterföljande industriella processer och som t ex är modifierad för att producera en förhöjd
halt av olja, vilket underlättar den initiala förbehandlingen av råmaterialet.
Bioteknisk omvandling av biomassa
De fossila råmaterialen är idag inte enbart billigare än biobaserad råvara. Den
processteknologi som används är också väl utvecklad. De traditionella petrokemiska
processerna baseras på fraktionering av en blandning av kolväten följt av funktionalisering
med organ-kemiska metoder som sedan mitten på 1900-talet har utvecklats och anpassats till
den fossila råvarubasen. De framställda molekylerna utvecklas sedan vidare med hjälp av
olika etablerade organ-kemiska reaktioner för att användas som byggstenar i framställningen
av konsumentprodukter och material.
Vid användning av biomassa som råvara krävs det istället processer som är anpassade för
vattenlösningar och som fungerar för den mer komplexa och orena råvara som biomassa är.
Biotekniken väntas här få en betydande roll. Hittills har biotekniken haft störst genomslag
inom livsmedelsindustrin och läkemedelsindustrin i Sverige. Att den hittills inte har haft lika
stor genomslagskraft inom produktion av kemikalier och material beror enkelt uttryckt på att
biotekniken har haft lite att tillföra vid omvandling av fossila råvaror. Tillgången på fossila
råvaror har varit tillräckligt god och billig för att tillfredsställa industrins behov och den
processteknologi som behövs är väl utvecklad. Samtidigt som den fossila eran har haft sin
höjdpunkt under senare hälften av 1900-talet har det dock skett en omvälvande utveckling
inom biotekniken där genteknikens inträde och påföljande genombrott i genomik- och
proteomik-forskning har haft stor betydelse inom framförallt läkemedelsområdet. Biotekniken
har därför stor potential att också spela en betydande roll för industrins omställning till en
biobaserad produktion.
De insatser som krävs för en ökad industriell tillämpning av bioteknik handlar dels om
processutveckling men också om utveckling av de biotekniska verktygen som utgörs av 1)
23
mikroorganismer såsom jästsvampar, mögelsvampar och bakteriestammar och 2) enzymer
som är naturens egna, specifika katalysatorer. Den industriella bioteknikens genomslagskraft
är beroende av att man skapar fundamental förståelse för bioteknikens verktyg och sedan
använder den kunskapen för att ta fram nya och förbättrade produkter och processer.
Mikroorganismer som verktyg
Mikroorganismer som bakterier, jäst och mögel omvandlar genom sin metabolism
näringsämnen till en rad olika produkter och används idag för produktion av bland annat
antibiotika, aminosyror, industriella enzymer och läkemedelsproteiner. Via fermentering av
mikroorganismer kan ett antal plattformskemikalier produceras som sedan vidareförädlas till
olika kemiska produkter. Ett exempel är bärnstenssyra som används för tillverkning av färg,
plaster och livsmedelstillsatser. Exempel på andra plattformskemikalier är lågvärda alkoholer,
polyoler och andra organiska syror. För att vi i framtiden på ett kostnadseffektivt sätt skall
kunna producera ännu fler kemikalier, material och energibärare med hjälp av
mikroorganismer krävs nya och förbättrade mikroorganismer samt optimerade mikrobiella
processer. Naturen är en värdefull källa till nya mikroorganismer och enzymer. Extrema
miljöer som t ex varma källor erbjuder en rik flora av mikroorganismer med tillhörande
enzymer med stor potential för industriella processer. Förbättring av mikroorganismers
prestanda och produktionskapacitet kan uppnås med “metabolic engineering” och
processdesign. Genom en iterativ process som innebär syntes, analys och design kan
mikroorganismernas ämnesomsättning modifieras för att producera en viss produkt i stora
mängder och samtidigt designas till att kunna tillgodogöra sig olika sorters socker som råvara.
Det senare har bland annat ägnats stor uppmärksamhet när man har gått från att använda vete
och majs för etanolproduktion till att använda mer cellulosabaserade råmaterial. Dessa
innehåller inte bara lätt-nedbrytbara C6-socker utan även C5-socker, vilket har varit en
utmaning och lett till omfattande forskning kring mikroorganismer, främst jäst, som även kan
tillgodogöra sig C5-sockret. Genom att kombinera kunskap om cellers metabolism och hur
gener uttrycks med matematisk modellering kan man dra nya lärdomar om biologiska systems
egenskaper och funktion. Sådana systembiologiska studier kommer att ha stor betydelse för
utvecklingen av framtidens industriella mikrobiella processer, och kräver tvärvetenskapliga
ansatser och samarbeten mellan bland annat biotekniker, kemister, matematiker, fysiker och
datavetare.
Sverige har en god position internationellt när det gäller kunskap om de biotekniska
verktygen och processerna, men det behövs fortsatt gränsöverskridande, både grundläggande
och tillämpad, forskning och utveckling för att den kunskapen skall anpassas till industrins
behov och kunna realiseras i nya industriella processer.
Enzymer som verktyg
Enzymer är biologiska katalysatorer som produceras av mikroorganismer och som kan
isoleras och användas i omvandlingsprocesser. Enzymer är specifika och har fördelen att de
kan ge rena enantiomerer och färre biprodukter. Enzymer har två viktiga
användningsområden när det gäller omvandling av biomassa till produkter, dels för
förbehandling/fraktionering (spjälkning) som nämnts ovan, och dels för specifik katalys av
syntesreaktioner. Det finns dock en rad utmaningar med att använda enzymer. Enzymer är
ofta instabila och det är dyrt att producera och rena upp dem. Behovet av framtida enzymer
kommer vara mångfacetterat, från optimala blandningar som kan omvandla flera substrattyper
till enskilda enzymer som utför specifika reaktioner vid konstanta betingelser. Bland annat
behöver mer temperaturtåliga och på annat vis mer processanpassade enzymer utvecklas.
Genom att hämta mikroorganismer från extrema miljöer som till exempel varma källor eller
avskilda biotoper, kan man få fram enzymer med specifika egenskaper och förbättrad
processtabilitet. Detta ställer krav på bra metoder för att ”screena” för önskvärd aktivitet och
funktionalitet. Det behövs kunskaper om interaktionerna mellan enzym och substrat,
optimering av enzymaktivitet och stabilitet genom rationell eller slumpmässig design av
enzymstrukturen och tekniker för prediktering av önskvärd enzymstruktur. I takt med att nya,
24
milda och energisnåla, processer tas fram kommer det också finnas behov av enzymer som är
anpassade till låga temperaturer och till nya processbetingelser eller till betingelser som är
mindre styrda, t ex p.g.a. råvaru- eller processflexibiltet.
Immobilisering av enzymer förbättrar processtabiliteten medan integrering av
enzymproduktion, omvandling och upprening kan förbättra ekonomin i storskaliga processer.
Integrering av kemiska och enzymatiska processteg kommer också att bli allt viktigare.
Separationsprocesser för upprening av produkterna
Vi behöver utveckla smarta uppreningstekniker som utan behov av för mycket energi klarar
av att rena upp komplexa blandningar från stora mängder vatten. Den stora mängden vatten
som behövs för omvandling av bioråvara med biotekniska metoder är den enskilt största
utmaningen för industrialisering av denna teknik. Separationstekniker som effektivt renar upp
produkten från en relativt utspädd vattenlösning behöver tas fram parallellt med att man ökar
utbytet i själva processen.
Processintegrering
Nya system och processer som utvecklas i ett bioraffinaderikoncept bör, för att vara
internationellt konkurrenskraftiga, integreras på ett effektivt sätt med den befintliga industri-
strukturen och de befintliga processerna. De stora investeringar som redan är gjorda i stora
processanläggningar bör i största möjliga mån utnyttjas. På längre sikt är det naturligt med
fler anläggningar som från början är designade för ny processteknik. För detta krävs FoU-
insatser. Processintegration är centralt för att samproduktion av till exempel kemikalier och
energi skall kunna ske effektivt i ett bioraffinaderi. Integrering av extraktionsprocesser med
efterföljande omvandlingssteg eller integrering mellan katalys- och separationssteg möjliggör
effektiv produktion i ett bioraffinaderi. I en gradvis omställning till en fullständigt biobaserad
produktion kommer produktion som är baserad på både fossila råvaror och förnybara råvaror
att samexistera och även samverka i en hybrid-ekonomi på väg mot bioekonomi. I vissa fall är
det mest lämpligt att använda kemiska processer integrerade med bioprocesser för
omvandling av bioråvaran till produkt.
Utveckling och etablering av testbäddar
För att nå fram till en industriell process behövs testbäddar där olika aktörer som inom
akademi, institut och industrin kan samverka för att testköra och skala upp nya processer.
Demonstratorer och testbäddar tjänar som en gemensam arena för olika aktörer där de
tillsammans kan bidra med olika erfarenheter och dra lärdom om processen och de parametrar
som spelar in för en lyckad processdesign. Öppna och tillgängliga testbäddar erbjuder inte
enbart en fysisk miljö utan verkar också som en arena för innovation och kommersialisering
baserat på samverkan och samspel mellan olika aktörer.
5.4 UTVECKLA SYSTEMKOMPETENS för att åstadkomma en resurseffektiv omställning
Systemperspektiv består i att se både delar och helhet samt hur delarna interagerar med
varandra. En biobaserad industri kommer både att påverka sin omgivning och påverkas av sin
omgivning. För att den ska vara framgångsrik på både kort och lång sikt måste den uppfylla
en mängd olika villkor. I ett större perspektiv kan vi också kräva att den ska bidra till en
långsiktigt hållbar utveckling av samhället som helhet.
Många av de olika delområdena för en biobaserad industri studeras och utvecklas inom olika
discipliner. Systemanalytiska studier kan öka förståelsen för de möjligheter och
begränsningar som systemvillkor på olika nivåer ger. En teknik, produkt eller tjänst måste
kunna uppfylla systemvillkoren på alla plan samtidigt för att bli framgångsrik. I figur 7
skissas schematiskt ett exempel på hur en bioraffinaderiindustri kan sättas i ett sammanhang
25
av samverkande system. Systemanalys kan öka förståelsen för hur bioraffinaderiet påverkar
och påverkas av sin omgivning, och på så sätt ligga till underlag för en kortsiktigt möjlig och
långsiktigt konkurrenskraftig och hållbar utveckling.
Vidare behövs systemanalys för att identifiera prioriterade insatsområden och kunna göra
informerade strategiska satsningar. Sverige bör nyttja den tradition och kompetens som man
besitter inom området och bygga vidare på denna genom utökade satsningar på systemanalys
och systemanalytiska verktyg för att höja system-kompetensen och system-kunskapen inom
industri, akademi och samhälle. På detta sätt kan området utvecklas som ett verktyg för
strategiskt beslutsfattande. Här är det viktigt att påpeka att tvärsektoriella samarbeten,
kommunikation (för vilka insatser beskrivitis i tidigare delar av agendan) och systemanalys
hänger ihop och delvis är beroende av varandra för att full nytta skall uppnås. Baserat på detta
är vår åsikt att systemanalys bör vara en integrerad del i de flesta projekt inom ramen för
agendan redan i utvecklingsstadiet för att inte bli ett ”påhäng i efterhand”. Projekt som på ett
strukturerat sätt inkluderar systemanalys av olika slag bör därför prioriteras och att inkludera
integrerad systemanalys bör uppmuntras av offentliga finansiärer.
Systemsyn på bioråvaror - Råvarueffektivitet. Bioraffinaderi-verksamhet i Sverige har hittills
huvudsakligen fokuserat på skogsråvara. Processum-klustret i Örnsköldsviksregionen är ett
framgångsrikt exempel på detta. Sverige har dock inte endast en stor skogsindustri, utan
också en viktig jordbrukssektor primärt lokaliserat till södra delar av landet som genererar en
stor mängd rester och avfall som idag inte är optimalt utnyttjat. Även marin och akvatisk
biomassa kan – utnyttjade på hållbart sätt – bidra till den mångfald som kan behövas för att
tillfredsställa kommande behov av produkter. Vi tror att det är viktigt att alla dessa sektorer
samverkar för att bygga nya framtidsstrategier för en effektiv och hållbar resursanvändning.
Vidare anser vi att insatser behövs för att studera hur mervärdet av biobaserade råvaror kan
maximeras. Dock behövs i detta sammanhang även en nyanserad diskussion kring vad som är
ett maximerat mervärde (klimatvärde? arbetstillfällen? förädlingsvärde? etc.?) och vem det är
som bestämmer nyttan. Här anser vi att det är viktigt att man i värderingen inkluderar hela
värdekedjan – från råvara till slutprodukt inklusive biprodukter och eventuell
materialåtervinning – samt att man ser systemkopplingar och söker integrerade
Bio-industri
T1 - teknik
T2 - marknad
T3 - samhällsekonomi
T4 –Naturlig
a system, e
kosystem
T5 –värderin
gar
•T1 – Teknik
•Teknisk prestanda
•Processintegration
•T2 – Marknad
•Företagsekonomi
•Affärsutveckling
•Innovationssystem
•T3 - Samhällsekonomi
•Nationalekonomi
•Styrmedel
•Politik
•T4 – Naturliga system, ekosystem
•Resursbegränsningar
•Tillgång, efterfrågan
•Förnybarhet?
•Uthållighet?
•Ekosystembegränsingar
•Klimat
•Försurning
•Biologisk mångfald
•…
•T5 – Värderingar
•Mänskliga rättigheter
•Rättvisa över geografiska gränser
•Rättvisa över sociala gränser
•Rättvisa över generationsgränser
•…
26
systemlösningar där tekniker, produkter och process kompletterar varandra. Det handlar om
nya produkter och processer och deras miljöpåverkan bör analyseras för att kunna jämföras
och utvärderas på lika villkor med exempelvis livscykelanalys.
Tillgängligheten och tillförseln av biomassa har vissa utmaningar, jämfört med många av
dagens fossila energibärare. Biomassaresurserna är utspridda och biomassa är en
förhållandevis bulkig och variabel råvara. Detta innebär att effektiva system för tillförsel av
biomassa kommer att vara viktigt för ett effektivt industriellt nyttjande. Karaktärisering av
möjligheter med olika bioråvaror är också viktigt för en framtida effektiv multiförsörjning
med bioråvaror till olika industrier. Bioraffinering börjar i skogen/på åkern/i havet och här
behövs mer kunskap och erfarenhet byggas upp kring hur effektiva system för hela
förädlingskedjan kan utformas. Vidare bör fokus även läggas på studier rörande hur
bioråvaran kan utnyttjas utan att överutnyttjas. Om det överordnade målet är hållbar
utveckling är det viktigt att även de natur- och kultur värden som finns i skogs- och åkermark
inkluderas och värderas samtidigt med de ekonomiska värden som råvaruproduktionen
skapar.
Systemsyn på energianvändning - Energieffektivitet. Alla bioraffinaderikoncept inkluderar per
definition olika typer av energiflöden och har i olika utsträckning möjlighet att leverera
energiprodukter, antingen som huvudprodukter (biodrivmedel och el) eller som biprodukter
(till exempel fjärrvärme) som, effektivt utnyttjade, kan höja lönsamheten i de studerade
koncepten. Nya system och processer som utvecklas bör, för att vara internationellt
konkurrenskraftiga, integreras på ett effektivt sätt med den befintliga industristrukturen och
de befintliga processerna. Här ser vi att processintegration är centralt och bör vara en
integrerad del i analyser och projekt som syftar till att utveckla och vidareutveckla
bioraffinaderitekniker och koncept (gärna tillsammans med andra systemanalytiska
angreppssätt/verktyg). Både för att finna effektiva processer och för att integrera dessa till de
befintliga systemen på ett kostnads- och energieffektivt sätt.
5.5 LÅNGSIKTIG KOMPETENSFÖRSÖRJNING
Genom en kraftfull satsning på forskarskolor vid universitet och högskolor (UH), där
spetskompetens inom viktiga tekniska och naturvetenskapliga discipliner kan utbildas och
samtidigt få en tvärvetenskaplig och samhällelig förståelse för området kan rätt kompetens
säkras. De satsningsområden som förslås och som måste förstärkas (med en tvärvetenskaplig
vinkling) är industriell bioteknik, grön kemi och biokemi, biomaterial, bioprocess- och
separationsteknologi, bioresursteknologi samt systemanalys. Forskarskolorna skulle kunna
med ett gemensamt namn vara verksamma inom ”bioraffinaderi”. En utmaning här är att
utveckla spetskompetens men med ett tvärvetenskapligt synsätt. Inom forskarskolorna skall
finnas en stor och bred interaktion med företag, institut och organisationer – och stödåtgärder
för gemensamma gränsöverskridande forskningsprojekt. Innovationstödjande åtgärder kan
med fördel kopplas till forskarskolorna. Inom ramen för forskarskolorna föreslår vi också att
utbildnings- och informationsmaterial tas fram samt att fortbildning för grundskole- och
gymnasieväsendet etableras. Det nätverk av UH som etableras genom forskarskolorna kan
vidare ta till sig internationella influenser och implementera kunskap inom grundutbildning
vid UH. På detta sätt kan man dels få ut kompetent i personal i företags-sfären (nydisputerade
och masterexamina) och säkra kompetensförsörjning långsiktigt (förståelse i samhället och
ökad kunskap i skolan).
6 Sammanfattande slutsatser – Vad krävs för en omställning?
För att Sverige i framtiden ska ha en internationellt konkurrenskraftig bioraffinaderiindustri
kommer det att behöva utvecklas multidisciplinära kluster och en integration mellan olika
befintliga branscher och kompetenser. Omställningen från den existerande industristrukturen
27
kräver utveckling och vidareutveckling inom olika teknikområden – exempelvis bioteknik,
förgasning, fraktionering, separationsteknik och materialteknik. Teknikerna behöver
kostnadseffektiviseras, demonstreras och industrialiseras. Produkterna behöver effektiva
distributionssystem och hjälp till marknader där de är konkurrenskraftiga. Att utveckla en
branschöverskridande bioraffinaderisektor handlar om att på sikt bygga upp en ny industri
och många stora produktionsanläggningar vilka ofta är investeringar i mångmiljardklassen.
Utöver investeringskapital kräver industriell omställning god samverkan mellan ett stort antal
olika aktörer, som etablerade industristrukturer inom till exempel skogs-, energi-, material-
och kemiindustri, små innovationsföretag, universitet och högskolor, institut, kunder och inte
minst politiska beslutsfattare. Det handlar om att utveckla teknik, att skapa förutsättningar för
att tekniken kommer till användning genom att etablera starka tvärsektoriella branschnätverk
och kluster samt verktyg i form av bland annat testbäddar för implementering av innovationer
i kommersiella tillämpningar. Vidare måste goda och långsiktiga möjligheter för strategiska
investeringar skapas och industrin måste anpassas till att effektivare utnyttja tillgängliga
resurser och både möta och stärka efterfrågan på en internationell marknad. En annan viktig
del är analys av innovationssystemet och effekterna av olika politiska styrmedel för att
understödja framväxten en stark branschöverskridande bioraffinaderiindustri. Sverige har hög
kompetens, stor miljömedvetenhet och en intresserad industri, men för att demonstration och
industrialisering ska komma till stånd krävs samverkan med den politiska styrningen.
Denna agenda föreslår aktiviteter som främst syftar till att stärka olika aktörer kring det
tematiska området bioraffinaderier och förbättra förutsättningarna för samverkan.
Aktiviteterna är uppdelade på fem olika områden:
- MÖTAS: Nationell kommunikationsplattform för en utveckling av svensk industri
mot mer komplexa bioraffinaderier.
- SAMVERKA: Aktiviteter för att stärka interaktionen mellan olika aktörer i systemet
- UTVECKLA VERKTYG: Utveckling/vidareutveckling av teknikplattformar samt
etablering och anpassning av testbäddar för en bio-baserad produktion
- UTVECKLA SYSTEMKOMPETENS: för att åstadkomma en resurseffektiv
omställning
- LÅNGSIKTIG KOMPETENSFÖRSÖRJNING: för att säkerställa långsiktigheten i
de satsningar som görs, inklusive en förståelse för detta i samhälle
Utöver de föreslagna åtgärder som presenteras i de fem områdena ovan är huvudresultatet
från agendaprocessen skapandet av det branschöverskridande nätverk i vilket agendadialogen
hållits samt det gemensamma lärande som dialogen resulterat i. En viktig slutsats från dessa
dialoger är vikten av att det finns offentliga resurser att tillgå för underhållandet av skapade
nätverk samt incitament för att delta.
28
7 Appendix I
7.1 Samverkan och synergier med andra agendor
Regeringen uppdrog 2011 till Formas, VINNOVA och Energimyndigheten att utarbeta en
nationell strategi för utvecklingen av en bio-baserad samhällsekonomi för en hållbar
utveckling. Det handlar om en omställning från fossilbaserade råvaror till förnybara,
resurseffektiva råvaror. Här har den svenska skogen en nyckelroll, dels som producent av
biomassa och dels som bas för förädling och värdeskapande.
VINNOVA gjorde våren 2012 en utlysning på temat ”Strategiska forsknings- och
innovationsagendor”. Totalt beviljades 73 agendainitiativ inom olika områden. Denna agenda
utgör en av dessa. Agendan har beröringspunkter med ett antal andra agendor inom den
aktuella utlysningen.
Utöver det samarbete som denna gemensamma agendaskrivning är13
har vi har valt att
samverka med åtta andra agendor inom området ”Den bio-baserade samhällsekonomin”. De
agendorna är:
Den elektroniska motorvägen från bygge till hygge (Luleå Tekniska Universitet, Dnr
2012-01827)
Välfärdens material från uthållig skogsråvara (Södra, Dnr 2012-01834)
Strategisk forsknings- och innovationsagenda för nya bio-baserade material och
produkter (Arbio, Dnr 2012-01885)
Nationell kraftsamling för nya tillämpningar av material från skogen (Innventia, Dnr
2012-01888)
Ökad produktivitet och konkurrenskraft i skogsnäring och maskintillverkande industri
(Skogforsk, Dnr 2012-01937)
Agenda Trä (SP, Dnr 2012-01960)
Hållbara funktionella textilier och papper från materialvetenskap till avancerade
slutprodukter (Mittuniversitetet, Dnr 2012-01961)
Kraftsamling kring nya processer för bio-baserade material (Innventia, Dnr 2012-
01963)
Agendorna riktar sig mot olika områden där innovationsfrämjande åtgärder bidrar för att nå
visionen om en bio-baserad samhällsekonomi.
7.2 Agendornas gemensamma vision
”Sverige har under tjugoförsta århundradets första hälft genomfört omställningen till en bio-
baserad samhällsekonomi”
Långsiktigt hållbar utveckling kräver en övergång till en bio-baserad samhällsekonomi. Det
innebär en omställning från en ekonomi som till stor del baseras på fossila råvaror till en mer
resurseffektiv ekonomi med hög användning av förnybara råvaror. Utveckling av material,
produkter och tjänster baserade på framför allt skog är grundläggande för omställningen.
I framtidens samhälle finns det många fler produkter som är miljö- och energieffektivt
tillverkade av material baserade på förnybar råvara. Material och produkter har också
utvecklats för nya funktioner och tjänster som vi idag inte ens kan ana. Gamla och nya
13 Arbetet med denna gemensamma agenda har skett genom nära samarbete mellan vad som
initialt var två ansökningar/agendor: Grön Agenda -Innovativ branschsamverkan för
lignocellulosabaserade produkter och uthållig teknikutveckling (SP, Dnr 2012-01833)och
Agenda Bioraffinaderi - Nationell samverkan för en konkurrenskraftig bioekonomi (Lunds
Universitet, Dnr 2012-01925).
29
tillverkningsprocesser har förbättrats. Mindre miljöbelastandeoch resurssnåla koncept är en
självklarhet och svenskt teknikkunnande ger nya exportintäkter. Återanvändnings- och
återvinningsprocesser är anpassade för att maximera materialens kapacitet att lagra koldioxid
och energi.
Visionen innebär också att materialens funktion och attraktionskraft måste vara så tilltalande
att de är konsumenternas förstahandsval.
7.3 Programformer
För att realisera agendan föreslås fyra programformer. Projekt kan drivas i en eller flera av
programformerna. De branschöverskridande lärandet och kunskapsöveröringen är viktig och
projekt som adresserar denna dimension bör prioriteras.
Programform 1: Politiska förutsättningar för innovation
Denna programform verkar för att leverera kunskap om den nödvändiga samhälleliga
förändring som krävs för att lyckas med innovation för nya bio-baserade material och hur
dagens system måste ändras för att gynna utvecklingen.
Programform 2: Marknadsmässiga förutsättningar för nya affärer
Denna programform levererar marknadsmässiga förutsättningar samt kopplar samman
möjliga partners för innovation. Tänkbara affärsmodeller och kunskap om vad som krävs i
form av prestanda för nya bio-baserade material och produkter blir viktig leverans in till FoU-
programmet. Det övergripande syftet med programmet är att initiera nya värdekedjor och
affärskonstellationer och därigenom skapa ”god mylla” för framtida innovationer/affärer.
Programform 3: Forskning och utveckling för ny kunskap
Programmet omfattar forskning och utveckling. En förutsättning för att starta projekt inom
programmet är att en tydlig riktning i form av marknadsanalys/affärsmodell finns, dvs att ett
visst material eller en viss produkt med vissa egenskaper finns definierade. Detta kan med
fördel ha arbetats fram under programform 2.
Programform 4: Demonstration och produktutveckling för verifiering
Programmet förutsätter tillgänglighet av demonstrationsanläggningar. Det kan kopplas till
VINNOVAs programform VINN-Verifiering. Programmet ska leverera beslutsunderlag för
investeringar. I den mån demonstrationsanläggningar inte finns bör programmet kunna bidra
till investeringar.
top related