3. Biokull i bymiljø

Nylig skrev Norsk Biokullnettverk et innlegg i Nationen om hvordan biokull kan bidra til å skape klimarobuste byer, rustet til å håndtere dagens og framtidens klimautfordringer, og samtidig bidra til ny grønn næringsutvikling.

I fjor høst førte styrtregn på Østlandet til skader for over 250 millioner kroner, og siden 1990 tallet har antallet skader som følger av regn økt med over 800%. Som en konsekvens av klimaendringer kan vi forvente både hyppigere og kraftigere mengder nedbør i årene som kommer. Akkurat slik som styrtregnet i fjor høst.

Norske byer er nødt til å utrustes for å håndtere dagens og framtidens klimautfordringer som vil føre til mer ekstremvær og utfordringer knyttet til overvannshåndtering og lange perioder med tørke.

Overvannshåndtering i norske byer

I 2019 utførte forsikringsselskapet If i samarbeid med CICERO en spørreundersøkelse bland norske kommuner om hvor godt rustet de er til å håndtere følgene av klimaendringer. Totalt 99 av kommuner deltok i undersøkelsen. Ikke overraskende var det bred enighet bland kommunene at de største klimautfordringene i årene som kommer vil være økt nedbør (89%), endret vannføring (71%) og økende temperatur (71%).

Tidligere i våres lanserte Oslo Kommune en klimasårbarhetsanalyse som nettopp ser på konsekvensene av klimaendringer for Oslo by i dag og fram mot 2100. Analysen peker på håndtering av overflatevann som en av de største utfordringene. Dette er ikke unikt for Oslo.

Overflatevann i Oslo 2019
Foto: Knut Are Tornås

Overflatevann i Oslo 2019
Foto: Thomas Marthinsen/NRK

Overflatevann i Fredrikstad 2019
Foto: Jon Gimmingsrud/NRK

En av årsakene til at byer er mer utsatt for skader og utfordringer i møte med store regnskyller og overvann enn på bygda er fordi byene består av harde asfalt- og betongflater som ikke gir rom for avledning og håndtering av vannmassene.

Tiltak for overvannhåndtering

I Ciceros spørreundersøkelse svarte 30 av de 99 kommunene at de hadde vurdert flere tiltak for håndtering av overvann og endret vannføring. De fleste vurderte tiltakløsningene var tekniske (vann- og avløp), administrative (retningslinjer), og kun noen få hadde vurdert iverksetting av blågrønne tiltak som for eksempel grønne tak, regnbed og grøntarealer.

Blågrønne tiltak har i tillegg til å ta unna økte nedbørmengder også ha flere positive tilleggseffekter.

De såkalte blågrønne tiltakene, som en liten bekk, et grøntområde eller et vannspeil, er ofte vinn-vinn for alle parter. Ved å erstatte betong og asfalt med denne type løsninger, skaper man liv og hygge i byen samtidig som det er effektive tiltak for å ta unna ekstremnedbør.
- Fra rapporten “Hvor godt takler norske kommuner ekstremvær?”

Klimaeventyret i Stockholm

For snart 6 år siden startet det som skulle bli et lite klimaeventyr i Stockholm.
Over land tid hadde byen slitt med dårlig vekst og plantedød i byens grønne bed og lunger. For å redde byens trær fokuserte de på å bygge opp jordstrukturen i bedene for å sørge for bedre oksygen- og vannopptak for plantenes røtter, og biokull produsert fra byens park og hageavfall ble vesentlig del av trærnes redning.

Metoden for denne oppbygging av jordstruktur for bybeplantning er på folkemunne blitt kjent som “Stockholm-modellen”.

Kilde: Presentasjon av Stockholms metode for beplantning og overflatevannshåndtering

Video presentasjon av Stockholms biokullprosjekt som allerede i 2014 vant Mayors Challenge for sin innovative måte å løse byens utfordringer og arbeid med klima.

Biokull i jordstrukturen (skjelletjord) bidro til bedre vekstvilkår for plantene på grunn av økt rotutvikling og økt oksygen- og vanntilgang for planterøttene. Litt uventet oppdaget de også at den nye metoden for bybeplantning også bidro til å redusere forekomsten av overvann i gatene og analyser av overvannet i bedene viste lavere forekomst av miljøgifter og tungmetaller. Porestrukturen i biokull gjør det mulig for biokull å absorbere og holde på store mengder vann som både bidrar til å ta unna overvann, men også tilføre vann til planterøttene i tørre perioder. Biokull bidrar også til vannfiltrering og adsorbering av miljøgifter og tungmetaller fra veien.

I Stockholm løste de ett avfallsproblem ved å utnytte byens park- og hageavfall for produksjon av varmeenergi og biokull. Biokullet ble en del av løsningen for å redde byens trær og overvannshåndtering. På toppen av det hele bidrar biokullproduksjonen til karbonfangst tilsvarende utslipp fra 700 personbiler og oppvarming av 80 leiligheter.

Denne metoden er blitt svært utbredt i Sverige og i flere store byer internasjonalt, og Norge henger etter.

Biokull i urbane miljø i Norge

Sandnes Kommune er den første kommunen i Norge som i 2017 etablerte et pyrolyseanlegg for produksjon av energi og biokull fra kommunens park&hageavfall. Ved ny Ruten og bussterminalen i Sandnes har de latt seg inspirere av Stockholm og plantet tær i en blanding av 80 v% stein og 20 v% kompost og biokull. Det er kommunens egenproduserte biokull som anvendes og med den valgte metoden lagres ca. 75 kg CO2-ekvivalenter per kvadratmeter.
(Se tidligere webinar om biokullsatsingen i Sandnes).

Også Oslo har latt seg inspirere og i 2020 plantet bymiljøetaten 10 nye hestekanstansjer og utbedret vekstforholdene mellom eksisterende trær ved Bygdøy Allé i en skjelletjord med biokull. Trærne ble plantet i et vekstbed med en blanding av stein, kompost og biokull som vil gi optimale vekstforhold for trærne og samtidig ta unna overvann.

Flere norske byer, kommuner og entreprenører bør la seg inspirere og ta i bruk/etterspørre biokull i prosjekter knyttet til bybeplantning og blågrønne tiltak for overvannshåndtering. Dette vil både bidra til å ruste byen for dagens og framtidens klimautfordringer, ivareta vekst i byens grønne lunger og ikke minst binde og lagre karbon i biokull. Vinn-vinn-vinn!

Det er et stort potensial for verdiskapning og næringsutvikling tilknyttet produksjon og anvendelse av biokull i Norge. Vi stor tilgang på uutnyttet biomasse fra avfalls-, rest- og sidestrømmer fra norske byer, industri og næring som i mye større grad må utnyttes, vi har teknologien og vi har engasjerte og framoverlente aktører som produserer eller ønsker å produsere biokull og energi. Dersom biokull-bransjen møter positive signaler fra offentlige aktører og næringsliv er det store muligheter for ny grønn næringsutvikling som vil styrke norsk sirkulær bioøkonomi.

Klimatilpasning lønner seg

I norske byer vil man i årene som kommer forvente økt forekomst av overvann som en konsekvens av klimaendringer. I perioden tiårsperioden fra 1990-1999 ble det registrert skader for i underkant av 2 milliarder kroner som følge av kraftig nedbør og vannføring. Tilsvarende var kostnadene i perioden 2010-2018 på 10,1 milliarder kroner.

Når skal vi forstå at selv om klimatilpasning på kort sikt er kostbart vil det udiskuterbart lønne seg i det lange løp. Når vi er klare over utfordringene vi har i vente er det nå vi må iverksette tiltak for ruste byene mot dagens og framtidens klimautfordringer. Når skaden er skjedd er det for sent.

2. Biokull i asfalt

Uten å tenke over det er de aller fleste av oss i kontakt med asfalt hver eneste dag, enten du kjører, sykler eller går. At veier og fortau hvor vi ferdes er asfaltert tar vi som den største selvfølge.

I 2019 ble produsert over 7,6 millioner tonn asfalt i Norge. Dette ble blant annet fordelt ut over 800 km riksvei og 2200 km fylkesvei i Norge. Hvert år bidrar norsk asfaltvirksomhet til store utslipp av klimagasser. Gjennomsnittlig utslipp per tonn asfalt tilsvarer 51 kilo CO2 ekv, det vil si at fjordårets klimagassutslipp fra asfaltproduksjon tilsvarte ca. 400 000 tonn CO2 ekv. Dette tilsvarer utslipp fra nesten 200 000 personbiler.

Asfaltvirksomheten er nødt til å redusere sine utslipp på lik linje som andre industrisektorer, og her kan pyrolyseprodukter som bioolje og biokull bli et viktig bidrag.

Statens vegvesen har som mål å redusere utslipp fra sektoren med minst 50 prosent innen 2030. For å stimulere til utvikling av asfaltprodukter med et lavere fotavtrykk premierer statens vegvesen asfaltentrepenører som tilbyr mer klimavennlig asfalt. Behovet for infrastruktur og trygge veier vil ikke reduseres, og det er stor etterspørsel etter nye og bærekraftige metoder for asfaltproduksjon. Det ligger et stort potensial i å redusere utslippene fra denne bransjen, og biokull kan være et viktig bidrag som bidrar til utslippsreduksjoner og karbonfangst.

Asfalt er et elastisk produkt som består av 90-95 prosent steinmasser bundet sammen av 5-6 prosent bitumen. Bitumen er et sort og seigt bindemiddel som består av hydrokarboner og utvinnes fra råolje. Over 90 prosent av alt bitumen som produseres på verdensbasis brukes til asfaltering. Det er bindemiddelet som sørger for at asfalten er resistent mot deformering, som forhindrer at vann trenger inn i asfalten og fører til sprekkdannelse. Det stilles derfor strenge kvalitetskrav til det bituminøse bindemiddelet.

Økt fokus på klima har ført til en økende interesse for å redusere utslippene fra produksjon av asfalt, og dette har bidratt til betydelig forskning og utvikling på bioasfalt hvor fossile materialer erstattes av biomasse/fornybare masser. Pyrolyseolje og biokull som oppstår ved pyrolyse av biologisk materiale er to av produktene som har vist lovende resultater ved innblanding i asfalt.

Pyrolyseolje produsert fra ulike råmaterialer har også ulike egenskaper som vil påvirke kvaliteten av det biobaserte bindemiddelet. For eksempel pyrolyseolje fra behandling av for eksempel trematerialer og bildekk har vist gode resultater ved erstatning av fossilt bitumen. Når pyrolyseolje tilsettes i bindemiddelet reduseres temperaturkravet for asfalt miksen og dette har flere positive effekter som på både asfaltkvaliteten og på klima. Det kan føre til lavere utslipp på grunn av redusert bruk av fossil råolje, energibesparelse ved oppvarming, mindre røyk og lavere CO2 utslipp ved asfaltering. Selve bioasfalten har vist seg å være mindre utsatt for spordannelse, deformering og spreking.

Biokull kan også tilsettes som et bio-modifieringsprodukt i asfalt miksen. Flere forsøk har vist lovende resultater ved tilsetning av biokull i asfaltblandinger. Det er blant annet vist å ha lavere temperaturkrav enn vanlig asfalt, noe som kan påvirke asfalten etter den er stivnet og føre til økt resistens mot spordannelse i veien, redusert risiko for sprekkdannelse på grunn av høyere temperaturtoleranser, mindre deformasjoner og høyere fleksibilitet. Kvaliteten på biokullet vil påvirke effekten det har i asfaltblandingen, men blant annet biokull fra avfalls tømmer, flis, staudehirse (switchgrass) og Mesua ferrea frø har gitt gode resultater ved innblanding i asfalt.

I Australia har forsøk vist at tilsetting av mellom 6-25% biokull i kald asfaltmiks både reduserer utslipp fra asfaltproduksjon og legging i tillegg til at man kan redusere tykkelsen på asfalten med opptil 60% i forhold til vanlig varm-miks asfalt. Dette reduserer kostnader tilknyttet asfaltering i tillegg til redusert ressursbruk.

Hadde man tilsatt ca. 10% biokull i all asfalt som produseres årlig ville det innebære bruk av totalt 750 000 tonn biokull med et karbonbindingspotensial tilsvarende 2,25 millioner tonn CO2 ekv årlig. Her ligger det et enormt potensial for både verdiskapning tilknyttet produksjon av biokull og for utslippsreduksjoner.

Bruk av biokull og pyrolyseolje som erstatning av fossile produkter i bindemiddel i asfalt er et svært spennende fagfelt med stort globalt fokus og potensial. Utviklingen av bioasfalt med et lavere fotavtrykk er høyt etterspurt og helt nødvendig. Tenk om hver meter med asfalt rundt oss faktisk bidro i kampen mot klimagassutslipp og klimaendringer.

1. Biokarbon i metallurgisk prosessindustri

I perioden fra 1990 til 2014 reduserte norsk prosessindustri sine utslipp med rundt 40 prosent, men likevel er denne industrisektoren i dag ansvarlig for over 21 prosent av Norges totale klimagassutslipp. Utslippene fra denne sektoren må ytterligere reduseres fram mot 2050 for at Norge skal nå sine klimamål og forpliktelser til Paris-avtalen, og dette må gjøres gjennom utvikling og implementering av ny prosessteknologi, samt effektiviseringstiltak.

Norsk prosessindustri er samlebetegnelsen på flere bransjer innenfor syv ulike segmenter: aluminium, ferrolegeringer, kjemisk industri, mineralsk industri, mineralgjødsel, raffinerier og treforedling. En stor del av prosessindustriens utslipp er knyttet til metallurgisk industri og bruk av fossile karbonkilder som kull og koks i ulike prosesser. Hvert år forbruker metallurgisk prosessindustri rundt 1 million tonn fossilt baserte reduksjonsmidler og materialer, og fører til betydelige utslipp av klimagasser. Og det er her biokarbon, eller biokull, kommer inn i bildet.

I metallurgisk prosessindustri er det stor interesse for og høyt fokus på bruk av trekull eller biokarbon som reduksjonsmiddel i produksjon av ferrolegeringer. Metallurgisk prosessindustri er en energikrevende industri og sett fra et globalt perspektiv kan norsk metallurgisk prosessindustri ansees som en av verdens «grønneste» fordi norsk energi i all hovedsak er fornybar. Det er likevel rom for å ytterligere redusere utslipp fra denne sektoren og norsk metallurgisk prosessindustri har satt seg ambisiøse mål å bli karbonnøytrale innen 2050.

Produktene og materialene som norsk metallurgisk industri produserer, er viktige i overgangen til grønn omstilling og lavutslippssamfunnet, og industrien misliker at deres «grønne» produkter produseres basert på «urene» fossile materialer. Industrien er svært aktiv og framoverlent og har i flere år arbeidet tett med forskning og akademia for å drive fram kunnskap og kompetanse rundt bruk av biokarbon.

Elkem er en verdensledende produsent av silisiumbaserte produkter. De har flere produksjonsanlegg i Norge og til tross for at de i dag har en av verdens mest miljøvennlige metallprodusenter er de ansvarlig for nesten 3 prosent av Norges totale klimagassutslipp. Som en del av deres bærekraftstrategi har de som mål å erstatte 40 prosent av det fossile karbonet i sine anlegg med bærekraftig biokarbon. I dag bruker de allerede 20 prosent biokarbon ved sine anlegg i Norge. Elkem har over lang tid vært en pådriver for FoU knyttet til biokarbon for metallutgisk prosessindustri. Allerede i 2015 startet de forksningsprogrammet Carbon Neutral Metal Production (CNMP) som tar utgangspunkt i å produsere biokarbon til egene prosesser ved samme anlegg som det produseres silisium og ferrosilisium.

På grunn av produktspesifikasjoner er det mer utfordrende å erstatte fossile karbonkilder med biokarbon i produksjon av aluminium og ferromangan- og silikomangan, enn i produksjon av ferrolsilisium og silisiummetall. Det betyr likevel ikke at det er umulig at biokarbon kan erstatte fossilt karbon også i disse prosessene.

Over de siste årene har det vært betydelig med aktivitet og forskning på biokarbon til metallurgisk prosessindustri i Norge. Nedenfor er noen av prosjektene utført over de siste årene:

BioCarb+Forksningsprosjektet BioCarb+ ble ledet av SINTEF Energi og pågikk fra 2014-2017. Prosjektet gikk ut på å utvikle nye strategier for utnyttelse av lavverdi biomasse fra skog som blant annet GROT til produksjon av biokarbon til bruk i metallurgisk prosessindustri, samt energiutnyttelse. (Prosjekthefte). Partnere i prosjektet inkluderer store industriaktører som Elkem, Eramet og Alcoa Norway.

BioCarbUp
Oppfølgende prosjekt fra BioCarb+ med en prosjektperiode fra 2019-2022. Prosjektet har som hovedmål å optimalisere verdikjeden for bærekraftig produksjon av biokarbon til metallurgisk prosessindustri. I likhet med BioCarb+ er dette prosjektet ledet av SINTEF Energi i partnerskap med viktige industriaktører som bla. Eramet, Elkem, Alcoa Norway og Hydro Aluminium.

BioCarMet 2019-2020
Målet for prosjektet er å utvikle en bærekraftig verdikjede som anvender avfallsbaserte råvarekilder og restprodukter fra treindustrien til bruk i metallurgisk industri. Prosjektet kombinerer norske biobaserte råvarer, ny prosessteknologi for biokarbonproduksjon, og testing og verifikasjon i fullskala i et av Elkems industrianlegg.

I likhet med de to foregående prosjektene er også dette prosjektet ledet av SINTEF Energi og involverer også næringslivet med partnere som Elkem, Treklyngen, Begna Bruk, Lindum og Vardar Varme.