MOF, Alm.del - 2022-23 (2. samling) - Bilag 380: Kulstofkonference den 30. maj i Fællessalen - Hvor skal kulstoffet komme fra i den grønne omstilling?

Miljø- og Fødevareudvalget 2022-23 (2. samling)
MOF Alm.del Bilag 380
Offentligt

Scenarier for anvendelse af

biomasseressourcer i fremtidens

produktionssystemer for fødevarer,

energi og materialer inden for

rammerne af gældende politik for

landbrug, miljø, klima, natur og energi

Rådgivningsrapport fra DCA – Nationalt Center for Fødevarer og Jordbrug

Claus Rasmussen

1

, Esben Øster Mortensen

1

, Henrik Wenzel

2

, Morten Ambye-Jensen

3

&

Uffe Jørgensen

1

Institut for Agroøkologi, Aarhus Universitet,

2

Institut for Grøn Teknologi, Syddansk Universitet,

3

Institut for Bio- & Kemiteknologi, Aarhus Universitet

1

1

MOF, Alm.del - 2022-23 (2. samling) - Bilag 380: Kulstofkonference den 30. maj i Fællessalen - Hvor skal kulstoffet komme fra i den grønne omstilling?

Datablad

Titel:

Scenarier for anvendelse af biomasseressourcer i fremtidens

produktionssystemer for fødevarer, energi og materialer inden for

rammerne af gældende politik for landbrug, miljø, klima, natur og

energi

Adjunkt Claus Rasmussen, Institut for Agroøkologi, AU; Ph.d. Studerende

Esben Øster Mortensen, Institut for Agroøkologi, AU; Professor Henrik

Wenzel, Institut for Grøn Teknologi, SDU; Lektor Morten Ambye-Jensen,

Institut for Bio- og Kemiteknologi, AU; Professor Uffe Jørgensen, Institut

for Agroøkologi, AU

Lektor Johannes Ravn Jørgensen, Institut for Agroøkologi, AU,

Seniorforsker Henrik B. Møller, Institut for Bio- og Kemiteknologi, AU

Specialkonsulent Susanne Hansen, DCA Centerenheden, AU

Landbrugsstyrelsen, Ministeriet for Fødevarer, Landbrug og Fiskeri (FVM)

22.03.2022/ 09.12.2022

2022-0354261

Besvarelsen er udarbejdet som led i ”Rammeaftale om

forskningsbaseret myndighedsbetjening” indgået mellem Ministeriet

for Fødevarer, Landbrug og Fiskeri (FVM) og Aarhus Universitet under ID

nr. 6.22 i ”Ydelsesaftale Planteproduktion 2022-2025”. SDUs bidrag er

finansieret via en særskilt kontrakt mellem Ministeriet for Fødevarer,

Landbrug og Fiskeri og SDU.

Ja. Det Nationale Bioøkonomipanel har fået præsenteret foreløbige

resultater ved et møde 9/6 2022. Deres kommentarer til rapporten kan

findes via dette

LINK.

Ja. Professor Henrik Wenzel fra Institut for Grøn Teknologi ved Syddansk

Universitet (SDU) har bidraget til rapporten.

Projektet har været fulgt af

Det Nationale Bioøkonomipanel,

som består

af en række deltager fra danske universiteter, erhvervet og

interesseorganisationer.

Besvarelsen er første gang leveret

01.09.22.

I nærværende notat er

tabellerne 4 og 5

reviderede som følge af

en fejl i tidligere leveret notat.

Yderligere er teksten enkelte steder i notatet blevet præciseret.

Dette

notat erstatter

dermed

den tidligere leverede besvarelse.

Rapporten præsenterer resultater, som ved udgivelsen ikke har været i

eksternt peer review eller er publiceret andre steder. Ved en evt. senere

publicering i tidsskrifter med eksternt peer review vil der derfor kunne

forekomme ændringer.

Forfatter(e):

Fagfællebedømmelse:

Kvalitetssikring, DCA:

Rekvirent:

Dato for bestilling/levering:

Journalnummer:

Finansiering:

Ekstern kommentering:

Eksterne bidrag:

Kommentarer til besvarelse:

2

MOF, Alm.del - 2022-23 (2. samling) - Bilag 380: Kulstofkonference den 30. maj i Fællessalen - Hvor skal kulstoffet komme fra i den grønne omstilling?

Citeres som:

Rasmussen, C., Mortensen, E.Ø., Wenzel, H., Ambye-Jensen, M. &

Jørgensen, U. 2022. Scenarier for anvendelse af biomasseressourcer i

fremtidens produktionssystemer for fødevarer, energi og materialer

inden for rammerne af gældende politik for landbrug, miljø, klima,

natur og energi. 54 sider. Rådgivningsnotat fra DCA – Nationalt Center

for Fødevarer og Jordbrug, Aarhus Universitet, leveret: 09.12.2022.

Læs mere på https://dca.au.dk/raadgivning/

Rådgivning fra DCA:

3

MOF, Alm.del - 2022-23 (2. samling) - Bilag 380: Kulstofkonference den 30. maj i Fællessalen - Hvor skal kulstoffet komme fra i den grønne omstilling?

Forord

Landbrugsstyrelsen (LBST) har i en bestilling sendt til DCA – Nationalt Center for Fødevarer og Jordbrug

ved Aarhus Universitet (AU) ønsket en rapport om bioressourcer, der kan anvendes til forskellige formål

indenfor den grønne omstilling. Samtidig ønsker LBST, at der tages højde for eksisterende og alternative

anvendelser af bioressourcer, samt mulige synergier mellem forskellige raffineringsteknologier og

målsætninger indenfor CCS og CCU.

Til dette formål ønsker LBST at AU vurderer ressourcegrundlaget for biomasse nu og potentialerne i 2030

og 2050. Yderligere er AU blevet bedt om at kvantificere anvendelsen af bioressourcer nu og i 2030

samt i 2050.

Rapporten skal danne grundlag for anbefalinger fra Det Nationale Bioøkonomipanel til regeringen om

bioressourcer til grøn omstilling. Analysen er således et bidrag til implementering af de tekniske

reduktionspotentialer, der indgår i aftale om grøn omstilling af dansk landbrug og i regeringens strategi

for Power to X (PtX) samt kulstoffangst og lagring.

Syddansk Universitet (SDU) har bidraget til arbejdet via en særskilt kontrakt med Ministeriet for

Fødevarer, Landbrug og Fiskeri.

Arbejdet blev koordineret af Professor Uffe Jørgensen, AU.

4

MOF, Alm.del - 2022-23 (2. samling) - Bilag 380: Kulstofkonference den 30. maj i Fællessalen - Hvor skal kulstoffet komme fra i den grønne omstilling?

Indhold

Forord...............................................................................................................................................................................................4

1. Introduktion .............................................................................................................................................................................6

2. Formål med analysen .......................................................................................................................................................6

3. Overblik over bioressourcernes nuværende anvendelse ...........................................................................6

Energisektoren.......................................................................................................................................................................8

Materialer .................................................................................................................................................................................8

Energienheder.......................................................................................................................................................................8

4. Overordnet metodetilgang ...........................................................................................................................................8

5. Politikker, mål og andre styrende hensyn .............................................................................................................9

6. Betydende udviklingstendenser .................................................................................................................................9

7. Scenarier for efterspørgsel efter kulstofholdige brændsler, brændstoffer, råvarer og

materialer ...................................................................................................................................................................................10

8. Scenarier for biomassepotentialet .........................................................................................................................13

Globalt biomassepotentiale ......................................................................................................................................17

9. Systemdesigns og konverteringsscenarier ........................................................................................................17

9.1 Bioraffinering og kaskadeudnyttelse ............................................................................................................17

9.2 Systemdesigns og konverteringsscenarier i energi- og materialesystemet .......................... 20

10. Effekter af biomassescenarier på natur, miljø og klima..........................................................................26

11. Referencer .........................................................................................................................................................................28

Appendix 1: Sankey diagrammer over kaskadeudnyttelse og bioraffinering .................................. 31

Appendix 2: Systemdesigns - konverteringsscenarier .....................................................................................41

5

MOF, Alm.del - 2022-23 (2. samling) - Bilag 380: Kulstofkonference den 30. maj i Fællessalen - Hvor skal kulstoffet komme fra i den grønne omstilling?

1.

Introduktion

Dette notat viser resultater af analyser og scenarier for anvendelse og prioritering af nationale

biomasseressourcer i fremtidens natur-, energi- og materialesystem og integreret i fremtidens

fødevaresystem. Der er mange mulige udviklingsveje for fremtidens arealanvendelse, og derfor er

analysen baseret på forskellige scenarier, som dels indeholder en fremskrivning af den nuværende

arealanvendelse, dels en bæredygtig optimering af produktionssystemerne med henblik på øget

samlet kulstoffangst og produkter til bioøkonomien, og endelig et scenarie med fokus på at skabe mere

plads til natur. Endvidere er analyseret effekterne af at reducere husdyrholdet med 20 og 50 % i

henholdsvis 2030 og 2050. Notatet skal dermed bidrage til arbejdet med at analysere og diskutere

implementeringen af udviklingsinitiativerne i

Aftale om grøn omstilling af landbruget

fra oktober 2021

(Regeringen 2021).

2. Formål med analysen

•

•

At opstille scenarier for efterspørgslen efter kulstofholdige brændsler, brændstoffer, råvarer og

materialer i fremtidens danske energi- og materialesystemer

At opstille scenarier for art og omfang af danske biomasseressourcer, der i fremtiden forventes

at kunne være anvendelige og tilgængelige til miljø-, energi- og materialeformål – altså

ressourcer ud over de, der anvendes til føde og foder

At opstille scenarier for biomasseressourcernes rolle i at dække efterspørgslen under

hensyntagen til samspillet med alternative måder at dække efterspørgslen på

At vurdere effekter af scenarierne på natur, miljø og klima.

•

•

Alternativer til biomasse-baserede brændsler, brændstoffer, råvarer og materialer kan dels være ikke-

kulstofbaserede løsninger som elektrificering eller brint- og ammoniak-baserede løsninger, dels Power-

to-X (PtX) løsninger til kulstofholdige stoffer, hvor kulstoffet hidrører fra CO

2

i røggasser, biogas og andre

punktkilder eller fra atmosfæren.

3. Overblik over bioressourcernes nuværende anvendelse

Biologiske ressourcer er fornybare og opstår ved, at planters fotosyntese omdanner solenergi, CO

2

og

næringsstoffer til plantemateriale. Biologiske ressourcer, der stammer fra arealer med land- og

skovbrug, kan benævnes primære bioressourcer, som herefter kan anvendes til fx fødevarer, foder,

materialer, kemikalier og energi.

Primære bioressourcer, der anvendes i Danmark, stammer enten fra danske arealer eller er importeret

fra andre lande. Danmark eksporterer ligeledes biomasseprodukter. I en generisk oversigt over

biomassestrømme i EU28 angiver Joint Research Centre under EU Kommissionen (Gurría et al., 2017),

at Danmark havde en årlig bioressourceproduktion på godt 27 mio. tons tørstof + en import på knap 10

mio. tons biomasse (tørstof), hvor træprodukter og fødevarer udgjorde ca. halvdelen hver. Den danske

eksport var ca. 11 mio. tons (tørstof), hvoraf fødevarer udgjorde langt det meste og heraf udgjorde

animalske produkter ca. 2/3 (Fig. 1).

Det samlede danske areal er på 4,3 mio. ha, hvoraf omkring 0,6 mio. ha. Er optaget af byer og veje, 0,6

mio. ha er skov, mens ca. 2,6 mio. ha. Er landbrugsland (www.statistikbanken.dk). Det øgede pres på

bioressourcen for dels at udfylde akutte behov for energi, dels at bidrage til en langsigtet CO

2

-

neutralitet, gør at kampen om arealerne intensiveres. Dette skal særligt ses i lyset af et samtidigt ønske

om øgede naturarealer, fx EU’s 2030 Biodiversitetsstrategi med en målsætning om at 30 % af Unionens

areal skal være naturbeskyttet areal, 10% af landbrugsarealet skal indeholde biodiversitetsrige

elementer og 25 % af landbrugsarealet skal være dyrket efter økologiske principper.

6

MOF, Alm.del - 2022-23 (2. samling) - Bilag 380: Kulstofkonference den 30. maj i Fællessalen - Hvor skal kulstoffet komme fra i den grønne omstilling?

Figur 1. Biomasseflow opgjort for Danmark i 2013 af JRC under EU-kommissionen (Gurría et al., 2017;

https://datam.jrc.ec.europa.eu/datam/mashup/BIOMASS_FLOWS/)

7

MOF, Alm.del - 2022-23 (2. samling) - Bilag 380: Kulstofkonference den 30. maj i Fællessalen - Hvor skal kulstoffet komme fra i den grønne omstilling?

Energisektoren

Energisektoren spiller en stor rolle i det samlede danske forbrug af bioressourcer. Det samlede

energiforbrug i Danmark var på 656 Petajoules (PJ) i 2020 (Energistyrelsen, 2021). Heraf stod biomasse

(træpiller, flis, brænde, træaffald, halm og

bionedbrydeligt

affald) for 148 PJ (svarer til ca. 7,8 mio. tons

tørstof). Halm udgjorde 19 PJ,

bionedbrydeligt

affald 23 PJ og resten var træbiomasse, hvoraf

hovedparten var træpiller. Der blev i 2020 importeret ca. 65 PJ træbrændsler (svarende til ca. 3,4

millioner ton trætørstof) til Danmark.

Af den samlede energiproduktion stod biogas for 21,4 PJ i 2020 og andelen har været stigende fra 4,3

PJ i 2010 (Energistyrelsen, 2021). Biogas er en vigtig spiller i den cirkulære bioøkonomi via teknologiens

bidrag til recirkulering af næringsstoffer til jordbruget. Andre former for bioenergi bidrager oftest ikke til

cirkularitet, fordi næringsstoffer går tabt i processen. Aske fra forbrænding kan i princippet recirkuleres

og indeholder fosfor, kalium og mikronæringsstoffer, mens kvælstof tabes med røggassen. Men

recirkulering af aske sker kun i meget begrænset omfang, bl.a. fordi der ofte er for høje indhold af

tungmetaller.

Brændstoffer til transportsektoren aftager ligeledes bioressourcer i Danmark. Der anvendtes i 2020 10,9

PJ biodiesel og -ethanol.

Materialer

Træprodukter er allerede et betydeligt marked enten som anvendelse til møbler, konstruktion, interiør

m.m. (se Figur 1). Byggeriets anvendelse af biogene materialer kan udvides ganske meget (Rasmussen

et al., 2022). Forbruget af papir og pap er betydeligt og kan omregnes til en energiværdi på ca. 20 PJ,

men der mangler dog nye kilder herpå. Mange andre materialer, som hidtil har været fossilt baserede,

er under udvikling fx emballage, bioplast m.m., men har foreløbigt begrænset volumen.

Energienheder

I dette notat har vi opgjort biomassepotentialer i dels tørstofmængder, dels i Joule (Gigajoules, GJ).

1 ton tørstof = ca. 18 GJ = ca. 450 kg kulstof

Energiindholdet af forskellige biomasser varierer dog noget, og vi har benyttet 19 GJ/ton tørstof

for træ, 18 GJ/ton tørstof for halm og 35 GJ/ton rapsolie.

4. Overordnet metodetilgang

Analysen er ikke en stringent, kriteriebaseret optimeringsmodel, dertil har budget og tidsramme ikke

været tilstrækkelig. Analysen forsøger derimod at opstille nogle transparente og

forudsætningsbaserede scenarier for fremtidige biomassepotentialer, og nogle lige så transparente og

forudsætningsbaserede scenarier for fremtidig efterspørgsel af kulstofholdige brændsler, brændstoffer,

råvarer og materialer. Disse scenarier er opstillet på baggrund af forfatternes ekspertise og eksisterende

studier og litteratur for fremtidens landbrug, skovbrug og havbrug på den ene side og fremtidens energi-

og materialesystemer på den anden side.

Dernæst er disse udbuds- og efterspørgselsscenarier kombineret til nogle systemdesignscenarier – eller

konverteringsscenarier – hvor ressourcerne af biomasse, CO

2

, el og brint på udbudssiden, dels anvendes

til at fremme natur- og miljøhensyn, dels konverteres til brændsler, brændstoffer, råvarer og materialer

til at dække efterspørgselssiden – i samspil med og integreret i fødevare- og foderproduktion.

I bestræbelsen på at afklare biomasseressourcernes rolle, anvendelse og prioritering har indgået nogle

væsentlige styrende hensyn, især de bindende politiske rammer og mål, som dansk og international

klima- og energipolitik sætter for udviklingen af fremtidens energi- og materialesystemer. Men også

andre politikområder og mål har fået indflydelse på både biomassepotentialernes art og størrelse og

deres anvendelse, fx mål for dansk arealanvendelse, herunder politiske beslutninger om øget skovareal,

8

MOF, Alm.del - 2022-23 (2. samling) - Bilag 380: Kulstofkonference den 30. maj i Fællessalen - Hvor skal kulstoffet komme fra i den grønne omstilling?

øget økologisk landbrugsareal, øget naturareal og mål for beskyttelse mod udsivning af næringssalte

til vandmiljøet.

5. Politikker, mål og andre styrende hensyn

En række politiske mål og betingelser er et væsentligt grundlag for prioriteringer og opsætning af de

fremtidige scenarier. Af hensyn til at udspænde et løsningsrum og etablere et godt grundlag for

diskussion og fortolkning har vi dog inkluderet et spektrum af scenarier, som ikke nødvendigvis alle

opfylder alle målsætninger. Vi har i mindre eller større grad i de forskellige scenarier taget afsæt i

følgende mål og hensyn:

•

•

•

Aftalen om grøn omstilling af dansk landbrug (Regeringen, 2021)

Nationale danske mål for reduktion af drivhusgasudledning i 2030 og 2050 (Regeringen, 2020)

Danske mål for omlægning af energisystemet, herunder

o

Mål om et system, der er uafhængigt af fossile brændsler i 2050 (Regeringen, 2020)

o

Regeringens PtX strategi og målet om etablering af 4-6 gigawatt (GW)

elektrolysekapacitet i Danmark inden 2030 (Energy Supply, 2022)

Internationale klimamål, inkl. behov for negativ emission inden 2050 (IPCC, 2022)

At fastholde eller øge markjordens kulstofindhold

1

i forhold til det aktuelle niveau (dette vil dog

påvirkes af stigende temperaturer i fremtiden, hvilket vi ikke har forsøgt at kvantificere)

Bidrage til EU’s vandrammedirektiv og opfyldelse de nationale vandområdeplaner 2021-2027

(EU Kommissionen, 2000)

Gældende natur- og arealpolitik, herunder mål om at øge dansk skovareal til 20-25 % af

Danmarks areal (Miljø- og Fødevareministeriet, 2018) og EU-Kommissionens hensigt om at der

på ca. 10 % af landbrugsjorden placeres høj-diversitets landskabselementer (EU

Kommissionen, 2020)

Hensyn til forsyningssikkerhed og reduceret afhængighed af import, herunder:

o

Uafhængighed af udenlandsk gas

o

Halvering af sojaimport

Global skalerbarhed af systemdesign – Danmark som foregangsland af hensyn til både eksport

og global effekt af klimaløsninger.

•

•

•

•

•

•

6. Betydende udviklingstendenser

Dansk landbrug er ikke udviklet med henblik på en optimering af kulstoffangst eller på minimering af

tab af drivhusgasser, næringsstoffer og pesticider. Landbruget har derimod oprindeligt udviklet sig efter

styrende markedsforhold, prisrelationer mellem input- og output og en ubeskattet naturressource. I

senere år er kommet en omfattende detailregulering af næringsstofinput og -tab, pesticidforbrug og

tilløb til regulering af drivhusgastab. Der er også kommet en stigende fokus på mulighederne for at øge

nettoprimærproduktion (NPP) i landbruget, således at kulstoffangsten maksimeres (Manevski et al.,

2017). Det kan fx ske ved at dyrke græs og/eller kløver, som med en lang vækstsæson kan udnytte

solen året rundt. Det har samtidigt den gunstige sideeffekt, at nitratudvaskningen kan reduceres kraftigt,

fordi det permanente plantedække holder på næringsstofferne (Manevski et al., 2018).

Foreløbigt har to virksomheder etableret bioraffinaderier til at udnytte den ressourceeffektive biomasse

fra kløvergræs (www.ausumgaard.dk,

www.biorefine.dk).

Virksomhederne producerer foreløbigt et

proteinkoncentrat til erstatning for importeret soja og råvarer til biogas. På finansloven 2022 er afsat

midler til støtte af yderligere etablering af bioraffinaderier til omsætning af grøn biomasse, hvilket kan

forventes implementeret i 2023. Dette bakker fint op omkring anbefalingerne fra det Nationale

Bioøkonomipanel omkring Proteiner for Fremtiden (Det Nationale Bioøkonomipanel, 2018) og er i tråd

med Aftalen om grøn omstilling af landbruget (Regeringen, 2021).

1

Indholdet i jorden kan stige ved tilførsel af biokul (biochar)

9

MOF, Alm.del - 2022-23 (2. samling) - Bilag 380: Kulstofkonference den 30. maj i Fællessalen - Hvor skal kulstoffet komme fra i den grønne omstilling?

I afklaringen af, hvad der er bio-løsningernes karakteristika og fremtidige rolle, er det vigtigt at forstå de

udviklingstendenser, der kommer til at betyde noget for de alternative løsningers indbyrdes

konkurrencedygtighed. Her tænker vi især på tekniske og økonomiske udviklingstendenser. Nogle gode

systemdesigns findes i løsningsrummet mellem biobaserede løsninger på den ene side og

elektrificering, andre non-carbon-løsninger samt PtX løsninger med CO

2

og brint som råvarerne på den

anden side. De faktorer, der kommer til at betyde noget for, hvilke løsninger der i fremtiden kommer til

at tilfredsstille hvilke efterspørgsler, er især teknologisk modenhed, omkostning/pris og

klima/miljøaspekter. Samt naturligvis nationale erhvervsinteresser, men det er under alle

omstændigheder hensigtsmæssigt at få klarhed for, hvilke fordele og ulemper der gør sig gældende.

Løsninger for elektrificering, kulstoffangst (carbon capture), elektrolyse og anden PtX er i hastig udvikling

i disse år, og der satses store midler på dem. Som eksempel har den danske regering netop vedtaget

et mål på 4-6 GW installeret elektrolysekapacitet allerede i 2030. Det er meget og vil resultere i ca. 70

PJ brint/år. Denne mængde vil kunne tilfredsstille dele af efterspørgslen, og frem mod 2050 vil denne

del formentlig kunne og skulle øges væsentligt for at bringe den grønne omstilling i mål. Spørgsmålet

er således blandt andet, hvilke dele af efterspørgslen, der med fordel kan tilfredsstilles af denne PtX, og

hvilke dele, der med fordel kan tilfredsstilles med biomasse – og herunder, i hvilket omfang

konverteringsprocesser kan opnå synergi mellem bio-løsninger og PtX. Sidstnævnte er pointen i det

meget omtalte begreb ’sektorkobling’, og der er også store potentialer i at opnå en sådan synergi.

Eksempler på betydende udviklingstendenser er:

•

•

•

•

Udvikling i vindkraft og især solkraft og elprisen knyttet hertil

Udvikling af elektrolyseteknologien og brintprisen knyttet hertil

Udvikling i teknologier til fremstilling af kulstofholdige forbindelser ud fra brint og CO

2

Udvikling i biomasseprisen og prisens afhængighed af efterspørgslens størrelse globalt (da

markederne for flis, træpiller og halmpiller er internationale)

Udvikling i bio-teknologierne (membranfiltrering

og separation af proteiner, aminosyrer, lipider

og kulhydrater, produktion af biobaserede materialer, fermenteringsteknologi,

biogasproduktion og koblede teknologier såsom termisk og hydro-termisk omdannelse af

biomasse (fx pyrolyse og HTL))

Priser på CO

2

-fangst og på ovennævnte bioteknologier

CO

2

-lagring i undergrunden eller i jordbrugssystemerne

•

•

•

7. Scenarier for efterspørgsel efter kulstofholdige brændsler,

brændstoffer, råvarer og materialer

Der er gennem de sidste 15 år lavet et stort antal studier af, hvordan det danske energisystem kan

designes som et fuldt vedvarende energisystem. Forfattere bag studierne har bl.a. været Klimarådet,

Ålborg Universitet, Ingeniørforeningen i Danmark, Syddansk Universitet, Energinet og Energistyrelsen

(Lund & Mathiesen, 2006; Mathiesen et al., 2009; Lund et al., 2011; Danish Energy Agency, 2014; Wenzel

et al., 2014; Mathiesen et al., 2015; Energinet, 2018). Gennem disse studier er udviklet en forståelse af,

hvor stor en del af vores energisystem, der kan elektrificeres eller på anden vis tilfredsstilles af ikke-

kulstofbaserede løsninger, og hvor stor en del, der forventes at behøve kulstofholdige stoffer.

Både i Danmark og internationalt er der ligeledes lavet et stort antal studier af fremtidens

biomassepotentialer af mange forskellige parter. Heraf fremgår det entydigt, at når vi i fremtiden i vid

udstrækning skal afholde os fra fossile brændstoffer og råvarer, så kan areal og biomasse gå hen at

blive en begrænset ressource, som ikke fuldt ud kan dække efterspørgslen uden, at det går ud over

naturen og biodiversiteten. Samtidig har det allerede nu vist sig, at de løsninger som er baseret på vind-

og solkraft og på elektrificering som elbiler og varmepumper, er økonomisk attraktive og reelt allerede

10

MOF, Alm.del - 2022-23 (2. samling) - Bilag 380: Kulstofkonference den 30. maj i Fællessalen - Hvor skal kulstoffet komme fra i den grønne omstilling?

økonomisk konkurrencedygtige ikke alene ift. bio-baserede løsninger, men også ift. de fossile løsninger.

Derfor giver det i den aktuelle sammenhæng bedst mening at se på en efterspørgselsside, hvor

elektrificering er gennemført i videst mulig udstrækning, således at der alene optimeres op mod de

behov, der ikke kan elektrificeres. Baseret på de forskellige studier nævnt i Tabel 1 vurderes

efterspørgslen i et fuldt vedvarende og fuldt elektrificeret energisystem således at udgøre størrelser som

vist i nedenstående Tabel 1.

11

MOF, Alm.del - 2022-23 (2. samling) - Bilag 380: Kulstofkonference den 30. maj i Fællessalen - Hvor skal kulstoffet komme fra i den grønne omstilling?

Tabel 1: Fordeling og størrelse af biomasseefterspørgslen i et fuldt vedvarende og fuldt elektrificeret

energi- og materialesystem. Estimat er angivet som PJ pr år.

Brændsler og

brændstoffer

Luftfart

Skibsfart

Estimat

(PJ/år)

50

30-40

Bemærkning

Dansk luftfarts eget estimat – tallet var 42 PJ/år før Corona

(Klimapartnerskab for Luftfart, 2022)

IDA Klimasvar (Lund et al., 2022). På sigt er luftfart og skibsfart lige

store globalt set. Lund et al. (2022) estimerer imidlertid skibsfartens

brændstofbehov 2045 til at være lidt mindre end luftfartens. Der er i

begge tilfælde tale om både indenlandsk og udenlandsk transport

relateret til danskere og dansk forbrug.

Energinet og andre – i princippet ser alt med fordel ud til at kunne

elektrificeres økonomisk konkurrencedygtigt (Energinet, 2018)

Energinet (2018), Mortensen et al., (2020) – i dag godt 70 PJ/år

overvejende som naturgas, men over 75 % kan elektrificeres

Energinet (2018) – i ca. 30 % af tiden vil der ikke være

nok

vind eller

sol til det ufleksible el-forbrug, men i størstedelen af disse 30 % vil der

være

noget

, og vægtet er efterspørgslen efter et lagerbart brændsel

til el-balancering således ret lille

Biogas eller biomasse kedler har mindst CAPEX pr. installeret MW

effekt og er derfor attraktive som spidslast – men varmelagre vil også

kunne levere spidslast. Vi vurderer et behov for 20 PJ fra biomasse,

hvilket er lavere end estimeret i IDA scenarier, men her kan andre

metoder såsom varmelagre komme i spil

DTU (Pivnenko et al., 2019), SDU (Ottesen and Petersen, 2021),

Danmarks Statistik (Urhammer, 2021). Disse Materiale Flow Analyser

siger enstemmigt 1 Mt/år netto dansk plastforbrug i 2020 – her

fremskrevet til 1,2 Mt/år i 2050, hvilket svarer til 50 PJ/år i ren

brændværdi. Fremstillingsenergien til plast er lige så stor som

brændværdien, men omkring 75 % af energien til cracking-delen

kan iflg. Shell og Dow elektrificeres

BASF (Hübinger, 2021) siger, at forholdet plast:andre kulstofholdige

materialer og kemikalier fordeler sig ca. 1:1 globalt set. Derfor

estimeres ’andre’ her til det samme som plast. Vi har ikke haft

mulighed for at undersøge dette nærmere.

Hovedparten af biomasse i bygninger vurderes at være træ i gulve,

lofter, døre, vinduer, køkkener og møbler – og dernæst

konstruktionstræ samt byggematerialer som fx PIR/PUR skum og

anden isolering. Rasmussen et al. (2022) anslår en lagring på 1,7 mio.

tons CO2/år (20,9 PJ/år) i biogene byggematerialer i 2050.

Herudover skal tillægges de biogene materialer der indgår til

køkkener, møbler og andet. Det samlede behov anslås at være op til

det dobbelte (42 PJ/år).

Beklædningstekstilerne (ca. 85.000 tons) er opgjort som dansk

produktion og import fraregnet mængden der eksporteres (Watson

et al., 2018). Udenrigshandelsstatistikken for import og eksport er ikke

opgjort i vægt, men er omregnet ud fra den danske produktions

forhold mellem værdi og vægt, da vi antager at der er samme

forhold mellem værdier og vægt i den danske produktion som i

Vejtransport

Industri

El-balancering

0-20

15

5

Spidslast varme

20

Råvarer, materialer mm.

Plast

50

Andre materialer

& kemikalier

50

Bygninger/boliger

21-42

Tekstiler

5-6

12

MOF, Alm.del - 2022-23 (2. samling) - Bilag 380: Kulstofkonference den 30. maj i Fællessalen - Hvor skal kulstoffet komme fra i den grønne omstilling?

Papir/pap

20

Markjord & CCS

X

1

eksporten (Watson et al., 2018). Vi antager også at halvdelen af

tekstilerne er af bomuld og den anden halvdel er syntetisk og derfor

en gennemsnitlig brændværdi på 30 GJ/ton. Foruden

beklædningstekstiler er en lige så stor gruppe af tekstiler bl.a.

gulvtæpper, parasoller, telte, hatte, møbel-betræk, sikkerhedsseler,

wipes, bleer, mundbind, engangs-overtræksdragter, legetøj, tasker,

sko. Derfor anslås det totale tekstilforbrug at være 170.000 tons.

Det har ikke været muligt at finde nyere tal for papirforbruget i

Danmark. Statistikbanken anfører ikke i vægt, men i stedet i ruller, ark,

og andre enheder. I 2008 blev forbruget på 1,35 mio. tons opgjort

som dansk produktion (0,23 mio. tons) og import (1,61 mio. tons)

fraregnet eksport (0,49 mio. tons) (Tønning og Kaysen, 2010). Papir

og pap antages at have en brændværdi på 15 MJ/kg.

Iflg. Klimapolitik og mål skal vi inden 2050 opnå negative emissioner.

Derfor inkluderer vi her markjorden og CCS som en del af

efterspørgslen efter kulstof. Behovet for CCS for at opnå et dansk mål

om nuludledning i 2050 er beregnet som en del af systemdesign

scenarierne i kapitel 9, se Tabel 6.

Totalbehovet

2

for kulstofholdige brændsler, brændstoffer og råvarer i fremtiden er dermed: 266-318 +X

1

PJ, dog

således, at en vis del heraf potentielt kan tilfredsstilles af brint og ammoniak.

8. Scenarier for biomassepotentialet

Forskellige scenarier for det danske biomassepotentiale er beregnet for landbrugssektoren og

skovbruget frem til 2050. Dertil kommer bidrag fra marin biomasse og biprodukter fra industrien, som

dog ikke er forsøgt fremskrevet til 2050. Der er opstillet et ’Business as Usual’ scenarie (BAU), hvor

udgangspunktet (et gennemsnit af årene 2015-2019) fremskrives til henholdsvis 2030 og 2050. I to

alternative scenarier sker der henholdsvis en optimering af biomasseproduktion og en prioritering af

udlægning af areal til natur (Ekstensiveringsscenarie) (se oversigt i Tabel 2 og for detaljer i Mortensen

et al., 2022). Derudover indgår for landbrugssektoren en analyse af, hvad en reduktion i

husdyrproduktionen på henholdsvis 20 % i 2030 og 50 % i 2050 betyder for produktionen og

tilgængeligheden af biomasse, og hvordan dette vil påvirke arealanvendelsen af de ca. 2.630.000 ha

dansk landbrugsjord vi havde i 2020. Et areal der i 2030 forventes at være reduceret til godt 2,5 millioner

ha, da der løbende udtages landbrugsjord til bl.a. veje, byggeri og skovrejsning (Dalgaard og

Mortensen, 2022) og ca. 2.4 millioner ha i 2050. Der knytter sig naturligvis betydelig usikkerhed til den

fremtidige arealudvikling, hvor fx også arealanvendelse til solceller trænger sig på. Reduktionen i

husdyrproduktionen er gennemført simpelt ved en forholdsmæssig ændring på tværs af

husdyrkategorier.

2

Foder og føde indgår ikke i total.

13

MOF, Alm.del - 2022-23 (2. samling) - Bilag 380: Kulstofkonference den 30. maj i Fællessalen - Hvor skal kulstoffet komme fra i den grønne omstilling?

Tabel 2. Totale ændringer i forhold til Business As Usual scenarierne ved henholdsvis øget

biomasseproduktion (Biomassescenarie) og øget natur og biodiversitet (Ekstensiveringsscenarie) i

2030. Arealændringer i 2050 scenarierne er angivet i hård parentes [] og er med yderligere 5,2 %-point

reduktion

3

i det dyrkede areal. Forskelle i størrelser er angivet med understregning (fra Mortensen et al.,

2022).

Biomassescenarie

Kornsorter med 15 % mere halm.

Øget halmopsamling med 15 % ved ændret

høstteknologi (dog undtaget jorder med Dexterindeks

over 10).

Ca. 50.000 ha [50.000 ha] kulstofrige lavbundsjorde

vådlægges.

•

30 % af arealet udlægges til natur (naturlig

succession eller ekstensiv afgræsning).

•

35 % af de tørreste arealer til høst af

græsarter, e.g. strandsvingel (

Festuca

arundinacea

) og rørgræs (

Phalaris

arundinacea

) til biomasse.

•

35 % af de vådeste arealer til høst af

dunhammer (

Typha latifolia

) og tagrør

(

Phragmites australis

) til biomasse.

Ekstensiveringsscenarie

Kornsorter med 15 % mere halm.

Øget halmopsamling med 15 % ved ændret

høstteknologi (dog undtaget jorder med Dexterindeks

over 10).

Ca. 100.000 ha [100.000 ha] kulstofrige

lavbundsjorde vådlægges.

•

70 % af arealet udlægges til natur

4

(naturlig

succession eller ekstensiv afgræsning).

•

10 % af arealet til høst af græsarter, e.g.

strandsvingel (

Festuca arundinacea

) og

rørgræs (

Phalaris arundinacea

) til biomasse.

10 % af arealet til høst af dunhammer

(

Typha latifolia

) og tagrør (

Phragmites

australis

) til biomasse.

•

10 % af arealet til høst af naturlig vegetation

(græsser).

Ca. 247.000 ha [234.000 ha] med enårige afgrøder

(korn, majs, raps) på jorde med særlig følsomhed for

nitratudvaskning omlægges til kløvergræs til

bioraffinering med reduceret gødskning (66 % er

økologisk) (med N norm på 150 kg N per ha)

Ca. 91.000 ha [86.000 ha] med enårige afgrøder

(korn, majs, raps) på højbundsjorde med lavt

kulstofindhold omlægges til kløvergræs. 80 % af

arealet drives intensivt og 20 % med reduceret

gødskning.

Ca. 17.000 ha [16.000 ha] med enårige afgrøder

(korn, majs, raps) på pesticidfølsomme sandjorder

beliggende inden for områder med særlige

drikkevandsinteresser omlægges til 50 % kløvergræs

til biomasse og 50 % til natur

5

(ekstensiv afgræsning +

naturlig succession).

Ca. 205.000 ha [194.000 ha] efterafgrøder høstes til

biomasse. Blandinger med N

2

-fixerende arter tillades.

Roe-top fra eksisterende areal med sukkerroer (ca.

31.000 ha [29.000 ha]) høstes til biomasse.

Biomasse fra vejrabatter og grødeskæring udnyttes.

Skovrejsning på 5.600 ha/år. 50% blandet løvskov og

50% naturlig succession [samme stigningstakt til

2050].

Effektivisering af gyllehåndtering (hyppig udslusning

og køling) antages at give 7,5% stigning i den

•

Ca. 319.000 ha [302.000 ha] med enårige afgrøder

(korn, majs, raps) på jorder med særlig følsomhed for

nitratudvaskning omlægges til biomasseafgrøder.

Hhv. ca. 44.000 ha til roer i omdrift, mens de

resterende ca. 275.000 ha omlægges til intensiv

kløvergræs (med N norm på 250 kg N per ha)

Ca. 99.000 ha [94.000] med enårige afgrøder (korn,

majs, raps) på højbundsjorde med lavt kulstofindhold

omlægges til intensiv kløvergræs.

Ca. 17.000 ha [16.000 ha] med enårige afgrøder

(korn, majs, raps) på pesticidfølsomme sandjorder

beliggende inden for områder med særlige

drikkevandsinteresser omlægges til intensiv

kløvergræs til biomasse.

Ca. 198.000 ha [188.000 ha] efterafgrøder høstes til

biomasse. Blandinger med N

2

-fixerende arter tillades.

Roe-top fra eksisterende areal med sukkerroer (ca.

31.000 ha [29.000 ha]) høstes til biomasse.

Biomasse fra vejrabatter og grødeskæring udnyttes.

Skovrejsning på 5.600 ha/år. Hurtigvoksende

nåleskov [samme stigningstakt til 2050].

Effektivisering af gyllehåndtering (hyppig udslusning

og køling) antages at give 7,5% stigning i den

Dette svarer til arealreduktionen ved dyrket areal indeks 0,96 (2030) til 0,91 (2050) (Dalgaard og Mortensen,

2022).

4

natur skal forstås som områder uden produktionsformål, hvor naturen er hovedprioriteten, bestående af

restaurerede økosystemer og deres naturlige processer (EU's Biodiversitetsstrategi).

3

14

MOF, Alm.del - 2022-23 (2. samling) - Bilag 380: Kulstofkonference den 30. maj i Fællessalen - Hvor skal kulstoffet komme fra i den grønne omstilling?

samlede mængde tørstof i husdyrgødningen

tilgængeligt for biogasproduktion.

Det økologiske areal fastholdes som under Business

As Usual.

samlede mængde tørstof i husdyrgødningen

tilgængeligt for biogasproduktion.

Det økologiske areal fordobles fra perioden 2018 til

2030 (23.250 ha/år). Den yderligere stigning i forhold

til BAU-scenariet lægges på det nye areal med

græsmarksafgrøder til biomasse på nitratsensitive

områder. Der øges ikke yderligt areal i perioden fra

2030-2050.

Scenarier med -20 % husdyrhold (2030)

160.000 ha grovfoderareal ved reduktion af

160.000 ha grovfoderareal ved reduktion af

husdyrhold omlægges til kløvergræs

husdyrhold omlægges til natur

Scenarier med -50 % husdyrhold (2050)

380.000 ha tidligere grovfoderareal omlægges til

380.000 ha tidligere grovfoderareal omlægges til

kløvergræs

natur

I alt 247.000 ha kløvergræs fra 2030-2050 på frigjort

I alt 247.000 ha kløvergræs fra 2030-2050 på frigjort

areal som følge af arealfremskrivning

areal som følge af arealfremskrivning

Alle scenarier (2050)

I alt 112.000 ha yderligere skovrejsning fra 2030-2050 (fortsat 5.600 ha/år)

I Tabel 3 er vist hovedresultater for følgende scenarier for land- og skovbrugssektorerne:

•

•

•

Business as Usual

Biomassescenarie (-20 %, -50 % husdyrhold)

Ekstensiveringsscenarie (-20 %, -50 % husdyrhold)

Det er vigtigt at bemærke, at en væsentlig forudsætning for fremskrivninger til 2030 og 2050 er

forventede reduktioner i landbrugsareal som følge af større arealer med byer, veje og skove, samt

forventede udbyttestigninger i plante- og husdyrproduktion. På baggrund af historiske, nært lineære,

effektivitetsstigninger i fødevaresystemet har vi antaget en fortsat effektivitetsstigning frem mod 2050

på 0,65 % årligt (Mortensen et al., 2022). Da effektivitetsstigningen er større end faldet i landbrugsareal,

betyder det at en stigende resurse kan frigives til bioøkonomien i Business As Usual.

Der kan stilles spørgsmålstegn ved det realistiske i fortsat stigning i effektiviteten for enkelte

produktionstyper, og de kan og bør diskuteres, da de er ganske afgørende for resultaterne af

scenarierne – ikke mindst over lang tid frem til 2050. Men ud over produktivitetsforbedringer i

enkeltafgrøder eller husdyr, kan stigningen tænkes opnået på fødevaresystemniveau via synergier

mellem nye produktionsteknologier (fx insekter, mikroalger, svampe). Disse udbyttestigninger vil dog

kun kunne indfries, hvis der sker en fokuseret indsats inden for forskning, udvikling og rådgivning.

Det er forventeligt, at produktionen af afgrøder til plantebaseret kost vil stige markant i de kommende

år. I forhold til arealet anvendt til produktion af husdyrfoder og eksport af korn, er arealet med frugt,

grønsager, kartofler og bælgsæd dog meget begrænset. Således var der i 2020/21 et samlet areal

med produktion af frugt og grønt på 17.866 ha (ærter til konsum 3.150 ha, gulerødder 2.022 ha, jordbær

1.068 ha) og spisekartofler på 7.200 ha. Det kan sammenlignes med den forholdsvis begrænsede

produktion af markærter og hestebønner til foder på 32.400 ha, kornproduktionen på 1.363.000 ha og

det samlede landbrugsareal på 2.619.000 ha. Vi vurderer derfor, at øget produktion af plantebaseret

kost vil kunne indpasses i de større arealændringer i scenarierne uden at ændre de overordnede

effekter i scenarierne markant, og elementet er derfor ikke medtaget her.

Det fremgår af Tabel 3, at det i 2030 er muligt at udnytte op til over 5 gange så meget biomasse fra

landbruget, sammenlignet med udnyttelsen i 2015-2019 uden at ændre markant på den nuværende

fødevareproduktion. Hvis derudover husdyrproduktionen reduceres med 20 % viser beregningerne, at

udnyttelse af biomasse kan øges godt 6 gange. I 2050 kan der, som følge af de forudsatte udbytte- og

effektivitetsstigninger, udnyttes 8 gange så meget biomasse som i 2015-19, mens en halvering af

15

MOF, Alm.del - 2022-23 (2. samling) - Bilag 380: Kulstofkonference den 30. maj i Fællessalen - Hvor skal kulstoffet komme fra i den grønne omstilling?

husdyrproduktionen kan frigøre foderareal, således at der kan udnyttes over 10 gange så meget

biomasse.

Sammenlignet med de markante stigninger i biomassemængderne i landbrugsscenarierne, viser

skovbrugsscenarierne kun begrænsede stigninger – og i Ekstensiveringsscenarierne ses endda

markante fald. Dels tager det lang tid for ændringer at slå igennem i skovbruget, hvorfor

Biomassescenariet først viser en stigende biomasseleverance i 2050. Dels betyder politiker om

udlægning af urørt skov, at der fra en betydelig andel af skovene ikke længere kan udtrækkes

biomasse. Skovene producerer også gavntræ, som på nuværende tidspunkt udgør ca. 0,8 mio. tons

tørstof (Nord-Larsen & Johannsen, 2022).

Tabel 3. Dansk biomasseforbrug til bioenergi i 2015-2019 samt potentialet for udnyttelse til

bioraffinering i scenarier for 2030 og 2050. For detaljer om landbrugsscenarier se Mortensen et al.

(2022) og for skovbrugsscenarier se Nord-Larsen og Johannsen (2022).

Landbrugstørstof

(mio. tons)

2,2

6,8

7,8

Energi

5

(PJ)

40

117

135

Skovbrugstørstof

(mio. tons)

1,4

1,4

1,2

Energi (PJ)

6

27

26

22

Baseline (2015-2019)

Business as Usual 2030

fremskrivning

Business as Usual 2050

fremskrivning

Biomassescenarie 2030

Biomassescenarie, -20 % (2030)

Biomassescenarie 2050

Biomassescenarie, -50 % (2050)

Ekstensiveringsscenarie 2030

Ekstensiveringsscenarie, -20 %

(2030)

Ekstensiveringsscenarie 2050

Ekstensiveringsscenarie, -50 %

(2050)

Biomassescenarier

12,8

223

14,7

259

17,6

308

23,2

415

Ekstensiveringsscenarier

10,6

183

10,3

179

15,2

15,4

266

275

1,3

1,3

2,2

2,2

0,4

0,4

0,3

0,3

25

25

42

42

7

7

6

6

Desuden findes i dag et biomassepotentiale i reststrømme fra industrien på ca. 2,0 mio. tons tørstof, som

i nogle tilfælde allerede anvendes til foder, men andet er spildevandsslam (Gylling et al., 2022). Fra

havet er beregnet potentialer på henholdsvis 0,009, 0,032 og 0,058 mio. tons tørstof i BAU, biomasse og

ekstensiveringsscenariet i 2030 (Bruhn et al., 2022). Disse værdier er forholdsvis små i forhold til

mængderne fra land- og skovbrug og er ikke fremskrevet til 2050. Dog er værdierne fra 2030 adderet

uændret til de samlede mængder for 2050. På trods af de små mængder kan værdien af blå biomasse

være høj som følge af indhold af bioaktive stoffer eller potentialet for fødevareanvendelse.

Det skal pointeres, at det biomassepotentiale, der er tilgængeligt for energi- og materialesektoren, ikke

er en konstant mængde, men afhænger af hvordan biomassen anvendes, idet hensynet til markjordens

kulstofindhold og tilbageførsel af kulstof til markjorden er en vigtig faktor. Hvis markjordens kvalitet og

kulstofindhold skal opretholdes på samme niveau, vil

måden

hvorpå biomasse konverteres til forskellige

formål afføde forskellig tilbageførsel af svært-nedbrydeligt kulstof til markjorden (Hansen et al., 2020).

Biogasomsætning og pyrolyse vil fx tilføre markjorden svært nedbrydeligt kulstof, mens fx hydrothermal

liquefaction (HTL) eller direkte forbrænding til el og varme ikke tilbagefører kulstof. Derfor kan man ikke

5

6

Omregning fra tørstof til energi er beregnet med faktor 18 MJ/kg tørstof.

Omregning fra tørstof til energi er beregnet med faktor 19 MJ/kg tørstof.

16

MOF, Alm.del - 2022-23 (2. samling) - Bilag 380: Kulstofkonference den 30. maj i Fællessalen - Hvor skal kulstoffet komme fra i den grønne omstilling?

tale om et fast potentiale uafhængigt af systemdesign og forskellige konverteringsscenarier. Dette

forhold har vi tilgodeset ved at vise de samlede kulstofbalancer i vores systemdesigns.

Globalt biomassepotentiale

Analysen inkluderer et globalt perspektiv for biomassepotentialet udtrykt som tilgængelig, bæredygtig

biomasse til non-fødevare/foder formål i GJ/person/år som gennemsnit pr. verdensborger. Dette

potentiale er der efterhånden stor konsensus om, jf. fx det danske Klimaråd (Klimarådet, 2018), og IEA

(International Energy Agency, 2021), nemlig omkring 10 GJ/person/år. Dette vil svare til ca. 60 PJ/år for

et fremtidigt dansk system med 6 mio. indbyggere i Danmark. Grunden til at inkludere det globale

perspektiv er, at det fx anbefales af Klimarådet, at vi holder os under dette, og der har også været

udtrykt et ønske om at se et sådant scenarie fra Energistyrelsens side. Formålet er dels at vise et scenarie,

der holder sig tæt på et globalt gennemsnitligt max-potentiale ud fra et ’fairness’- eller ’ligheds’-princip,

dels at vise et scenarie, der rent teknisk, økonomisk og systemdesignmæssigt holder sig på et niveau,

der er globalt skalerbart og dermed en reel model for, hvordan resten af verden også kan indrette sig.

Dette har betydning for dansk industri/erhvervsliv og eksport af løsninger, idet en model, som andre kan

efterfølge, er nemmere at markedsføre. Desuden vil en model, som resten af verden kan efterfølge,

også få en væsentligt større klimaeffekt, end en model, som fjerner den danske udledning på 1 promille

af verdens udledning af klimagasser, men som resten af verden har svært ved at lade sig inspirere af.

9. Systemdesigns og konverteringsscenarier

Ud fra behovet, de styrende hensyn, og fremtidige baggrundsudviklinger er opstillet en række

systemdesignscenarier. Herved forstås scenarier for, hvilke ressourcer (inkl. biomasseressourcer), der

konverteres til hvilke typer produkter og hvordan. Visse typer efterspørgsler har ingen præferencer for

den molekylære karakter af det kulstof, de som udgangspunkt efterspørger. Dette kan fx være brændsel

til spidslast varme eller råvarer til fremstilling af flybrændstof. Til disse formål bliver teknologiens

modenhed, konverteringseffektivitet og omkostningen formentlig afgørende. Til andre formål forventes

den molekylære karakter at være mere afgørende. Det gælder naturligvis protein og lipider til

fødevare/foder formål, og det gælder også visse typer fibre, der kan anvendes til fx beklædning og

andre tekstiler, papir og pap eller til visse byggematerialer som isoleringsmaterialer, og lignin som

bindingsmiddel eller til polyuretan (PUR)-lignende produkter.

9.1 Bioraffinering og kaskadeudnyttelse

Konverteringsscenarierne er bygget op omkring princippet for kaskadeudnyttelse, og viser hvordan den

totale mængde biomasse fra landbrug, skov, hav, og industrielle sidestrømme kan splittes op i deres

kemiske bestanddele, kvantificeres og anvendes, hvor de har mest værdi.

Princippet om kaskadeudnyttelse kan eksemplificeres gennem et diagram som i Figur 2, der viser

masseflowet fra de forskellige biomasseinput gennem tre forskellige bioraffinerings platforme: 1) En

grøn bioraffineringsplatform, hvor grønne biomasser splittes i proteinprodukter, fiberpulp og brunsaft. 2)

En generel ekstraktion og separations platform, der ekstraherer tre processtrømme bestående af sukre,

fedtstoffer og protein/aminosyrer. 3) En lignocellulosisk bioraffineringsplatform, der forarbejder

biomassefibre og splitter dem ad i henholdsvis cellulose, hemicellulose og lignin. Da der både er

procestab og biomasser, der ikke egner sig direkte til nogle af disse tre platforme, kommer der også en

betydelig mængde restbiomasse ud af kaskadeudnyttelsen. Beregningerne for konverteringerne

bygger på samme fremgangsmåde som beskrevet i notat af Ambye-Jensen (2022).

17

MOF, Alm.del - 2022-23 (2. samling) - Bilag 380: Kulstofkonference den 30. maj i Fællessalen - Hvor skal kulstoffet komme fra i den grønne omstilling?

Figur 2. Masseflowdiagram givet i millioner ton tørstof (Sankey) for kaskadeudnyttelsen af biomasse fra

Biomassescenariet 2030 uden ændret animalsk produktion. Tallene er beregnet på baggrund af Ambye-Jensen

(2022).

Anvendelsen af de forskellige produkt- og processtrømme på outputsiden af kaskadeudnyttelsen kan

være mange. I denne del af analysen er der lagt vægt på at beregne mængderne af relevante

biokemiske bestanddele.

Det tiltænkes, at proteiner, sukre og fedtstoffer kan anvendes i fødevareindustrien, enten direkte eller

som foder eller substrat til anden fødevareproduktion, men de kan ligeledes have relevans i kosmetik-

og sundhedsprodukter.

Dernæst vil der være et stort biomassepotentiale karakteriseret ved højt indhold af lignocellulose, både

fra grøn (fiberfraktion efter proteinekstraktion), gul og skovbiomasse. Heraf antages, at en stor andel

med fordel kan gå til anvendelse i materialer, der alternativt vil være svære at producere via non-

biomasse teknologier (fx cellulosetekstiler, papir/pap og byggematerialer). Endvidere vil

reststrømmene (residues på Figur 2) herfra efterfølgende kunne indgå i teknologier, der nedbryder

biomassens struktur og samtidig producerer brændsler, brændstoffer og muliggør recirkulering af

næringsstoffer og evt. kulstof (biogas, pyrolyse og HTL). Disse teknologier kan også kaskadeudnytte

hinandens processtrømme, hvortil der potentielt kan opstilles mange forskellige scenarier.

I kaskadeudnyttelsen er cellulose hemicellulose og lignin splittet i hver deres strøm for at vise

mængderne. Det er dog en vigtig pointe, at den reelle kvalitet og sammensætning af disse strømme

kan ændre sig markant som følge af den specifikke lignocellulosiske bioraffineringsteknologi, de er

behandlet med. Da sådanne teknologier er under konstant udvikling, er det ikke til at sige, hvilke

teknologier der vil være mest fordelagtige at anvende 10-30 år ud i fremtiden.

Cellulose vil være en vigtig råvare til fremtidens materialer såsom tekstiler, papir, emballage, osv., men

kan også hydrolyseres til sukker og anvendes som kulstofkilde til mikrobiologisk- og kemisk produktion.

18

MOF, Alm.del - 2022-23 (2. samling) - Bilag 380: Kulstofkonference den 30. maj i Fællessalen - Hvor skal kulstoffet komme fra i den grønne omstilling?

Hemicellulose kan ligeledes anvendes som råvare til materialer, men vil typisk nedbrydes i højere grad

og anvendes som kulstofkilde til mikrobiologisk- og kemisk produktion, eller anvendes i deres form af

kortkædede kulhydrater til prebiotisk ingrediens i foder og fødevarer. Lignin består af yderst kompleks

og divers kemi og anvendelsen af lignin kan derfor være mange, inklusiv både smagsstoffer og

bindemiddel i materialeproduktion. Grundet kompleksiteten er det dog en svær råvare at bruge til

specialproduktion og kan evt. med fordel anvendes til brændstoffer eller som fyldmiddel i cement og

asfalt.

Tabel 4 og 5 viser samtlige input og outputstrømme fra kaskadescenarierne på baggrund af de fem

biomassescenerier BAU, BIO, EXT og BIO- og EXT med reduceret animalsk produktion, i hhv. 2030 og

2050, angivet i både mio. ton tørstof og PJ. Til hvert scenarie er der lavet masseflow-diagram som i

eksemplet på figur 2.

Tabel 4. Input biomasse og output proces-/produktstrømme for alle biomassescenarier i 2030 givet som

både millioner tons tørstof [mio. ton TS] og Petajoules [PJ]

Input- og outputstrømme til

bioraffinering og kaskadeudnyttelse,

Alle scenarier 2030

Input

Grønne biomasser

Sukkerroer + rapsolie til bioraffinering

Halm

Marine biomasser

Industri sidestrømme

Ikke-materiale træ

Gylle + spildevandsslam

Output

LPI (leaf protein isolate) til fødevarer

LPC (leaf protein concentrate) til foder

Protein/Aminosyrer

Lipider

Simple sukre

Cellulose

Hemicellulose

Lignin

Restbiomasse

0.2

0.3

0.1

1.8

1.0

0.9

5.2

0.3

1.0

0.7

0.4

1.2

3.3

1.8

1.4

7.2

0.5

1.3

0.9

0.4

1.4

3.9

2.2

1.6

7.2

0.2

0.7

0.6

0.3

0.5

2.5

1.4

1.0

6.4

0.2

0.7

0.6

0.3

0.5

2.6

1.5

1.1

5.9

4.7

12.8

2.0

30.8

17.6

20.5

71.3

7.3

18.8

15.8

14.8

21.1

55.3

30.6

33.4

100.9

9.9

25.5

19.4

16.8

24.0

66.0

36.6

39.1

102.5

5.2

13.5

12.8

12.9

8.3

42.5

24.0

24.8

88.6

5.2

13.5

12.8

12.9

8.3

44.4

25.1

25.9

81.8

0.2

3,5

7.0

0.9

3,4

0.03

1.3

1.4

3.1

1.3

1.4

3.3

9.4

0.9

3,7

0.03

1.3

1.4

2.7

5.0

0.1

3,5

0.06

1.3

0.5

3.3

5.0

0.1

3,9

0.06

1.3

0.5

2.7

24.7

26.0

39.0

8.4

11,3

116.9

17.5

17,5

0.51

24.7

25.4

41.8

157.7

17.5

63,1

0.51

24.7

25.4

33.8

83.3

3.2

60,2

0.10

24.7

8.2

41.8

83.3

3.2

65,5

0.10

24.7

8.2

33.8

BAU

[mio ton TS]

BIO -

BIO 20 % EXT

EXT -

20 % BAU

BIO

[PJ]

BIO -

20 %

EXT

EXT -

20 %

19

MOF, Alm.del - 2022-23 (2. samling) - Bilag 380: Kulstofkonference den 30. maj i Fællessalen - Hvor skal kulstoffet komme fra i den grønne omstilling?

Tabel 5. Input biomasse og ouput proces- og produktstrømme for alle biomassescenarier i 2050 givet

som både millioner tons tørstof [mio. ton TS] og Petajoules [PJ] *Der er ikke beregnet et scenarie for

marine bioressourcer i 2050, her er tallene identiske med 2030 scenariet

Input- og outputstrømme til

bioraffinering og kaskadeudnyttelse,

Alle scenarier 2050

Input

Grønne biomasser

Sukkerroer + rapsolie til bioraffinering

Halm

Marine biomasser*

Industri sidestrømme

Ikke-materiale træ

Gylle + spildevandsslam

Output

LPI (leaf protein isolate) til fødevarer

LPC (leaf protein concentrate) til foder

Protein/Aminosyrer

Lipider

Simple sukre

Cellulose

Hemicellulose

Lignin

Restbiomasse

0.2

0.3

0.1

2.2

1.2

1.0

5.3

0.6

1.7

1.1

0.5

1.6

4.8

2.6

2.1

8.4

0.8

2.5

1.5

0.6

2.0

6.3

3.5

2.6

8.4

0.5

1.4

0.9

0.4

0.9

3.7

2.1

1.5

7.5

0.5

1.4

0.9

0.4

0.9

4.0

2.2

1.6

6.3

4.7

12.8

2.0

36.6

21.0

21.8

73.2

12.6

32.5

23.6

19.1

27.0

81.9

44.9

45.2

103.2

18.5

48.0

32.4

22.0

34.1

107.6

58.8

58.0

102.2

10.6

27.4

20.8

17.4

14.9

63.2

35.1

32.8

92.1

10.6

27.4

20.7

15.0

14.5

68.0

37.8

35.4

76.0

0.2

4,7

12.0

0.9

3,8

0.03

1.3

1.3

2.9

1.3

2.3

3.1

17.7

0.9

4,5

0.03

1.3

2.3

1.6

10.1

0.1

3,9

0.06

1.3

0.4

3.1

10.1

0.1

4,7

0.06

1.3

0.4

1.6

24.7

22.7

37.0

8.0

10,9

202.7

16.3

16,3

0.51

24.7

41.5

39.7

299.5

16.3

77,1

0.51

24.7

41.5

20.5

170.6

2.9

66,2

0.10

24.7

7.3

39.7

170.6

2.9

79,5

0.10

24.7

7.3

20.5

BAU

[mio ton TS]

BIO -

BIO

50 % EXT

EXT -

50 %

BAU

BIO

[PJ]

BIO -

50 %

EXT

EXT -

50 %

9.2 Systemdesigns og konverteringsscenarier i energi- og materialesystemet

Det samlede udbud af biomasse til rådighed for vores fremtidige materiale- og energibehov vil variere

meget efter, hvordan vi prioriterer vores arealudnyttelse til produktionsarealer eller til natur, til

produktion af foder, fødevarer eller til øget leverance af biomasse til energi og materialer. Udbuddet

(Tabel 3) kan variere fra 40-415 PJ/år, og inden for landbruget er der gode muligheder for at øge

udbuddet fra den hidtidige anvendelse på ca. 40 PJ, idet der er uudnyttede ressourcer i fx gylle og halm,

som allerede er i rivende udvikling til biogasindustrien. Der kan således udnyttes op til 117-135 PJ mere

fra de eksisterende systemer (BAU scenarierne), og ved bæredygtig optimering (Hunter et al., 2017) af

landbrugssystemerne kan opnås 223-308 PJ (Biomassescenarierne). Et eksempel på en sådan

bæredygtig intensivering er som nævnt et skifte til flerårige kløvergræsmærker til bioraffinering i stedet

for enårige afgrøder, som typisk har stor nitratudvaskning, højt pesticidforbrug og reducerer jordens

kulstofpulje (Mortensen & Jørgensen, 2022). Ved udtagning af en del af landbrugsarealet til natur i

Ekstensiveringsscenarierne og et fordoblet areal med økologi reduceres potentialerne noget til 183-

266 PJ/år.

Reduktion af omfanget af husdyrproduktionen og dermed mindre behov for foder vil øge arealerne til

natur, til produktion af plantebaserede fødevarer og/eller til biomasseproduktion. Udbuddet til

biomasseudnyttelse øges til 259-415 PJ i biomassescenariet, mens det bliver 179-275 PJ i

ekstensiveringsscenariet, hvor en større andel af arealet prioriteres til natur. Af disse mængder bør en

betydelig andel af fx proteinindholdet dog anvendes til foder og fødevarer, fremfor til energi og

materialer. Den mest optimale anvendelse kan sikres via prioriteringer både i afgrødevalget og i

processeringen i bioraffinaderierne.

20

MOF, Alm.del - 2022-23 (2. samling) - Bilag 380: Kulstofkonference den 30. maj i Fællessalen - Hvor skal kulstoffet komme fra i den grønne omstilling?

Skovenes biomasse udnyttes allerede stort set fuldt ud og kommende begrænsninger på udnyttelse af

skovene betyder, at der ikke kan forventes mere udbytte i BAU scenarierne på trods af stigende

skovareal. I biomassescenarierne for skov er beregnet en stigning fra i dag 27 PJ til 42 PJ, mens der i

ekstensiveringsscenarierne kun forventes 6-7 PJ/år i fremtiden. Det skyldes dels at 75.000 ha udlægges

til naturreservater med urørt skov med henblik på understøttelse af biodiversitet, dels at skovrejsningen

i ekstensiveringsscenarierne sker ved 50 % naturlig succession og 50 % plantning af langsomt voksende

arter af løvtræ (Nord-Larsen og Johannsen, 2022).

Af Tabel 1 fremgår vores estimat for efterspørgslens størrelse i det danske energi- og materialesystem.

Vi vil i dette afsnit integrere de beskrevne scenarier for bioraffinering med scenarier for at tilfredsstille

den efterspørgsel. Under princippet om kaskadeudnyttelse vil vi som udgangspunkt i alle scenarier

anvende restfraktionen/residues fra bioraffineringen til energiudnyttelse, og i første omgang vil vi

designe scenarier, hvor denne anvendes i biogas – fordi dette rent teknisk og økonomisk vurderes egnet

og attraktivt, da restfraktionerne typisk er vandige og bionedbrydelige. Vi vil desuden se på scenarier,

hvor halm føres direkte til energiudnyttelse.

Scenarierne laves som ’ekstrem’-scenarier forstået på den måde, at vi antager det fulde potentiale tilført

en given konvertering. Fx har vi et scenarie, hvor det samlede halm-potentiale føres til biogas. I praksis

vil der naturligvis altid være en andel, som af praktiske og økonomiske årsager ikke vil blive anvendt.

Scenarierne viser således de maksimale potentialer. Scenarierne skal ses som ’eksplorative’, dvs. de er

designet til at være egnede til at fortolke og drage lære af, de er ikke ment som konkrete forslag til

systemdesign – dertil har projektet manglet budget til bl.a. samfundsøkonomisk vurdering. Figur 3 viser

det generelle koncept for de udviklede systemdesigns.

Figur 3. Koncept for de udviklede designs af det danske energi- og materialesystem. Biomassepotentialet føres ind

i systemet fra venstre side af figuren til enten energikonvertering eller bioraffinering. Øverst i figuren ligger de

anvendelser, der afgiver punktkildeemissioner af CO2, som kan opsamles og anvendes via carbon capture.

Nederst ligger de anvendelser, der omfatter netto lager i teknosfæren, jorden eller undergrunden.

Bioraffineringsprodukterne føres ud til højre i figuren

21

MOF, Alm.del - 2022-23 (2. samling) - Bilag 380: Kulstofkonference den 30. maj i Fællessalen - Hvor skal kulstoffet komme fra i den grønne omstilling?

Bioraffineringsprodukterne er som tidligere beskrevet fraktioneret i biomassens bestanddele og ses som

et potentiale til forskellig videre forarbejdning og brug. De indgår ikke i tilfredsstillelsen af det danske

energi- og materialesystems behov. Hvis fx lignocellulose-holdige biomassetyper anvendes til

energikonvertering, så anvendes de direkte, ikke i form af deres fraktionerede bestanddele efter

raffinering. Bioraffineringsprodukterne er således at opfatte som ’ekstra’ i forhold til tilfredsstillelsen af

det danske behov, dvs. de kan udgøre et eksportpotentiale. Vi har analyseret følgende varianter af

konverteringsscenarier:

A. Al biomasse raffineres – både den grønne biomasse, gylle mm., halm og træmasse

B. Al halmen anvendes i energikonvertering

Ud over denne opdeling har vi valgt følgende varianter af energikonvertering:

1.

2.

3.

Brændstof til skibsfart er methanol. Residues går til biogas, og biogas-CO

2

’en skilles fra

biogassen og anvendes sammen med brint til PtX formål andetsteds

Som 1, men biogassens CO

2

-indhold metaniseres med brint på biogasanlæggene

Som 2, men tørstoffet i den afgassede biomasse anvendes i pyrolyse/forgasning, hvorefter

syntesegassen herfra omdannes til metan i biogasanlægget.

I alle varianter suppleres med anden PtX til flybrændstof, plast mm. via tilgængelig bio-CO

2

fra

punktkilder og fra atmosfæren via direct air capture, DAC. Også for CO

2

punktkilder anvendes i

systemerne blot det samlede potentiale uden at skele til, hvor der er praktisk og økonomisk realistisk at

fange. Scenarierne viser på denne måde konsistent et øvre potentiale, og det gør dem enkle at fortolke.

I praksis vil det være sådan, at biomasseressourcer hhv. CO

2

kilder, der ikke lader sig udnytte af

forskellige årsager, vil føre til et større behov for DAC.

Systemerne er balancerede ud fra både hensyn til kulstof som ressource og hensyn til den samlede

CO2 balance. Det betyder at der er lavet to sæt af systemdesigns for hver variant:

•

Ressource: her sikrer systemdesignet, at alle efterspørgsler efter kulstof bliver tilfredsstillet, og

andelen af DAC skaleres således, at alle efterspørgsler lige præcis er tilfredsstillede. I disse

scenarier lagres kun fossil CO

2

i undergrunden, hvorimod Bio-CO

2

i alle tilfælde anvendes i

CCU

Zero: her sikrer systemdesignet, at den samlede danske udledning af drivhusgasser er nul, og

DAC (som her har en større andel) er skaleret, så dette lader sig gøre – hvilket bl.a. indebærer

at også Bio-CO

2

lagres i undergrunden.

•

Kombinationerne af biomassescenarier, kaskadescenarier og energikonverteringsscenarier er mange,

og det vil være interessant at se mange hundrede kombinationer. Vi har på nuværende tidspunkt valgt

her at vise et antal varianter under rammerne af BIO scenariet 2050, se specifikationen af dette i Tabel

5. Den store forskel mellem BIO og EXT scenarierne ligger på træmassen samt i bioraffinering af grønne

afgrøder, og der vil ikke være den store implikation af denne forskel ift. design af konverteringssystemet.

Vi vurderer, at BIO scenariet 2050 er velegnet til at illustrere de væsentlige pointer og erkendelser, der

kan uddrages.

Figur 4 viser systemdesign for BIO

ressource

. I appendix er vist i alt 12 varianter af systemdesigns.

22

MOF, Alm.del - 2022-23 (2. samling) - Bilag 380: Kulstofkonference den 30. maj i Fællessalen - Hvor skal kulstoffet komme fra i den grønne omstilling?

Figur 4. BIO

ressource

scenarie. Al biomasse bioraffineres. Brunsaft og andre residues (63 PJ/år) herfra føres sammen med gylle, dybstrøelse, spildevandsslam mm. (40 PJ/år) til

biogas. CO

2

’en herfra fanges og anvendes sammen med CO

2

fra andre punktkilder og brint i PtX. DAC anvendes til at supplere punktkilde-CO

2

op til den skala, der skal til for at

tilfredsstille alle efterspørgsler efter kulstof. Fossil CO

2

lagres i undergrunden, mens bio-CO

2

anvendes i CCU, idet en andel lagres netto i bygninger og plast

23

MOF, Alm.del - 2022-23 (2. samling) - Bilag 380: Kulstofkonference den 30. maj i Fællessalen - Hvor skal kulstoffet komme fra i den grønne omstilling?

Tabel 6 nedenfor samler overblikket over resultaterne af de modeller, der er sat op.

Scenarie

Bio-

raffinering

Al

biomasse

raffineres

Al halm til

biogas

Konverterings-

variant

Methanol

skibsfart

+Metanisering

+Pyrolyse

Methanol

skibsfart

+Metanisering

+Pyrolyse

Methanol

skibsfart

+Metanisering

+Pyrolyse

Methanol

skibsfart

+Metanisering

+Pyrolyse

PJ/år

386

386

386

386

386

386

386

386

386

386

386

386

Bio i alt

GJ/pers/år

64

64

64

64

64

64

64

64

64

64

64

64

Bio til DK energi

og materialer

PJ/år

103

103

103

167

167

167

103

103

103

167

167

167

GJ/pers/år

17

17

17

28

28

28

17

17

17

28

28

28

PJ/år

211

211

200

155

155

138

211

211

200

155

155

138

Brint

GJ/pers/år

35

35

33

26

26

23

35

35

33

26

26

23

CO

2

Mt/år

6,9

6,9

6,9

8,5

8,5

8,5

6,9

6,9

6,9

8,5

8,5

8,5

CCS

DAC

Fossil

Mt/år

1,7

1,7

1,7

1,7

1,7

1,7

1,7

1,7

1,7

1,7

1,7

1,7

Mt/år

0

0

0

0

0

0

4,1

4,1

4,7

8,1

8,1

8,9

∑udledning

DK

Bio

Mt CO

2

-e/år

4,1

4,1

4,7

8,1

8,1

8,9

0

0

0

0

0

0

Bio

Raffineret

lignocellulose

Mt CO

2

-e/år

13,6

13,6

13,6

9,8

9,8

9,8

13,6

13,6

13,6

9,8

9,8

9,8

BIO

ressource

Mt/år

6,1

6,1

5,1

2,1

2,1

0,8

10,2

10,2

9,8

10,2

10,2

9,6

BIO

zero

Al

biomasse

raffineres

Al halm til

biogas

Tabel 6. Nøgletal for varianter af systemdesigns for biomasse scenariet BIO opdelt på BIO

ressource

scenarier, der er designet til at tilfredsstille alle efterspørgsler efter kulstof og BIO

zero

scenarier,

der er designet til at opnå dansk nuludledning af drivhusgas målt som CO2-ækvivalenter

24

MOF, Alm.del - 2022-23 (2. samling) - Bilag 380: Kulstofkonference den 30. maj i Fællessalen - Hvor skal kulstoffet komme fra i den grønne omstilling?

Væsentlige erkendelser fra disse systemdesigns, jfr. BIO

ressource

scenarierne, er:

•

Den til rådighed værende (iht vores BIO 2050 scenarie) danske biomasse er større end det

globale gennemsnit. BIO scenariet råder over knap 400 PJ/år til brug for bioraffinering og

energi og materialer tilsammen. Det er over 60 GJ/person/år eller mere end 6 gange

verdensgennemsnittet

Når al biomasse i BIO 2050 scenariet gennemgår raffinering, og kun residues herfra anvendes

til energi og materialer er ressourcen 17 GJ/person/år eller knap det dobbelte af det globale

gennemsnit. Hvis al halm i dette scenarie anvendes til biogas, øges bioressourcen til energi- og

materialeformål til 28 GJ/person/år eller knap det tredobbelte af det globale gennemsnit

I de fleste scenarier skal der en stor andel DAC til for at tilfredsstille alle efterspørgsler efter

kulstof. Hvis al halm – udover bioraffineringsresidues – anvendes til biogas, og biogas digestatet

endvidere sendes til pyrolyse/forgasning, så vil bioressourcen næsten kunne dække behovet

uden DAC – men som nævnt under anvendelse af næsten 3 gange det globale

biomassepotentiale til energi og materialer

I alle scenarier er store mængder brint nødvendige for at dække efterspørgslen. Bemærk, at de

godt 200 PJ brint/år, svarende til over 30 GJ/person/år, er 3 gange mere end den forventede

brintproduktion fra de 4-6 GW installeret elektrolysekapacitet, der er den nuværende regerings

(dvs. regeringen frem til folketingsvalget i november 2022) mål for 2030. Scenarierne med det

mindste brintbehov kræver 2 gange større produktion end denne kapacitet.

•

•

•

Væsentlige erkendelser fra BIO

zero

scenarierne, er:

•

På trods af betydelige reduktioner i arealrelaterede drivhusgasemissioner i biomassescenariet

(se LULUCF i bunden af Fig. 4) er nettoudledningerne fra landbruget i form at metan, lattergas

og CO

2

fra jorden, især lavbundsjorde, fortsat betydelig i 2050 og skal modsvares af DAC og

CCS, hvis den danske udledning skal gå i nul. Helt op omkring DAC på 10 Mt/år og CCS af Bio-

CO

2

omkring 4-9 Mt/år

Bemærk, at lignocellulose-delen af produkterne fra bioraffineringen indeholder en mængde

ækvivalent med 13,6 hhv 9,8 Mt CO

2

. Hvis lignocellulose fraktionen af biomasserne således

anvendtes til formål med mulig efterfølgende CO

2

fangst, og hvis denne CO

2

lagredes i

undergrunden, så ville det kunne stort set fjerne behovet for DAC. Men så ville systemet også

være baseret på et forbrug på over 60 GJ biomasse/person/år og ville ikke være en model for

en løsning for verden generelt. Desuden er det vanskeligt at se, i hvilke anvendelser i energi-

og materialesystemet denne biomasse skulle indgå, hvor efterfølgende CO

2

fangst var mulig.

Det fuldt elektrificerede system, som er både nødvendigt og økonomisk attraktivt, rummer kun

punktkildeemissioner op til omkring 8-10 Mt/år afhængigt af konverteringsscenarie, og dette

er ikke tilstrækkeligt til at tilfredsstille behovet for kulstof på efterspørgsels-siden. Det skyldes, at

den store efterspørgsel ligger i transportsektoren og kemikaliesektoren, hvor emissionerne er

diffuse, samt plastsektoren, hvor størstedelen lagres i teknosfæren og ikke er tilgængelig. Der er

således en indbygget mangel på anvendelser, hvor det er muligt at få fat i CO

2

’en igen, selv

om man ville vælge at designe systemet til et overgennemsnitligt biomasseforbrug.

•

25

MOF, Alm.del - 2022-23 (2. samling) - Bilag 380: Kulstofkonference den 30. maj i Fællessalen - Hvor skal kulstoffet komme fra i den grønne omstilling?

10. Effekter af biomassescenarier på natur, miljø og klima

I de forskellige arealscenarier tages lavbundsjord ud til oversvømmelse, tørre arealer på jorder med stor

pesticidfølsomhed udtages til natur, og skovarealerne øges. I ekstensiveringsscenarier, hvor

husdyrproduktionen reduceres, har vi valgt at frigjort foderareal udlægges til natur og ikke produktion.

Det betyder samlet set, at betydelige arealer af de ca. 2,5 mio. ha landbrugsjord vil overgå til natur

7

(naturlig succession eller ekstensiv afgræsning (naturpleje)), se Tabel 7. Derudover vil der specielt i

ekstensiveringsscenariet komme en betydeligt øget andel skov fremkommet ved naturlig succession

(Nord-Larsen og Johannsen, 2022).

Tabel 7. Landbrugsarealer (ha) omlagt til forskellige naturtyper i 2030 og 2050.

År/scenarie

BAU

Biomasse

scenarie

Ekstensiverings

scenarie

Biomasse

scenarie -20



50% husdyr

15.000

15.000

Ektensiverings

scenarie

-20



50%

husdyr

275.000

494.000

2030

2050

15.000

15.000

15.000

15.000

115.000

115.000

Omfanget af omlægning af enårige afgrøder både i biomasse- og ekstensiveringsscenarierne blev i

første omgang styret af en målsætning om at opfylde 60 % af det resterende behov for reduktion i

nitratudvaskningen for at opfylde målene i EU’s Vandrammedirektiv. Andre tiltag i scenarierne vil også

påvirke nitratudvaskning, pesticidforbrug og drivhusgasemissioner. En opgørelse af de samlede effekter

af scenarierne på drivhusgasudledning og nitratudvaskning er vist for 2030 i Tabel 8.

Vi finder det for usikkert at beregne scenariernes miljø- og klimaeffekter i 2050 af flere grunde. Den

betydelige kulstoflagring under flerårige græsmarksafgrøder vil kunne forventes at fortsætte årligt i de

første 20 år (Jensen et al., 2022). Herefter er det meget usikkert, hvor længe stigningen kan forventes at

fortsætte afhængigt af management de anvendte afgrøder, men også af et forventet ændret klima.

Nye teknikker ved græsdyrkning kan muligvis sikre fortsat øget lagring (Madigan et al., 2022), men

mangler udvikling og dokumentation. Også nitratudvaskning kan tænkes påvirket på længere sigt af

et øget indhold af organisk stof i jorden og af ændret klima.

Tabel 8. Estimater for reduktioner i nitratudvaskning fra rodzonen, udledning af drivhusgasser som følge

af arealændringer og fra selve husdyrholdet (dvs. ikke fra foderproduktionen) i landbrugsscenarier for

2030 (fra Jørgensen og Mortensen, 2022).

Biomasse

-20 %

29.000

3,7

BAU

Reduceret nitratudvaskning

(tons nitrat-N/år)

Reduceret drivhusgas-

emission (mio. tons

CO

2

e/år) fra

arealændringer

Reduceret drivhusgas-

emission (mio. tons

CO2e/år) fra reduceret

husdyrhold

2.000

0,9

Biomasse

22.000

3,3

Ekstensivering

25.000

5,0

Ekstensivering

-20 %

40.000

5,3

1,6

1,6

natur skal forstås som områder uden produktionsformål, hvor naturen er hovedprioriteten, bestående af

restaurerede økosystemer og deres naturlige processer (EU's Biodiversitetsstrategi).

7

26

MOF, Alm.del - 2022-23 (2. samling) - Bilag 380: Kulstofkonference den 30. maj i Fællessalen - Hvor skal kulstoffet komme fra i den grønne omstilling?

I forhold til målsætningerne i aftalen om grøn omstilling af landbruget (Regeringen, 2021) er

ovenstående miljø- og klimapotentialer signifikante. Aftalen sigter på en samlet reduktion i

nitratudvaskningen til havmiljøet på 13.100 tons N årligt for at opfylde EU’s Vandrammedirektiv, hvoraf

aftalen skal levere 10.800 tons N. Mankoen på 2.300 tons N årligt kan således nemt opfyldes af alle de

optimerede scenarier, idet en antagelse om en national retention på 70 % betyder, at alle scenarier

undtagen BAU vil levere en reduktion i havmiljøet på over 6.000 tons N årligt.

For klima har aftalen en ambition om at reducere landbrugets drivhusgasudledning med 8 mio. tons

CO

2

-ækv. i 2030, men har en uopfyldt manko på 6,1 mio. tons CO

2

-ækv., som ønskes opfyldt ved

udvikling af nye teknologier. Det fremgår af Tabel 8, at implementering af biomassescenarier vil kunne

levere en stor andel heraf, og implementering af Ekstensiveringsscenariet, inklusive en reduktion i

husdyrproduktionen på 20 %, vil kunne overopfylde målet. Det er vigtigt at bemærke, at ovennævnte

estimater udelukkende relaterer til arealanvendelsen og til selve husdyrholdet. Det vil sige, at

teknologier til anvendelse af husdyrgødning, halm m.m. til bioenergi og biokul vil kunne bidrage med

yderligere drivhusgasfortrængning, således som det er vist i Figur 4. Hertil kommer potentielle bidrag fra

de teknologier, som undersøges med henblik på at reducere emissioner fra husdyr og fra gødskning, fx

brug af metanhæmmende tilsætningsstoffer til foder og brug af nitrifikationshæmmere i

planteproduktionen.

27

MOF, Alm.del - 2022-23 (2. samling) - Bilag 380: Kulstofkonference den 30. maj i Fællessalen - Hvor skal kulstoffet komme fra i den grønne omstilling?

11. Referencer

Ambye-Jensen M (2022). Arealanvendelse og bioøkonomi. Synergier og systemgevinster ved ændret

arealanvendelse og bioraffinering. Rådgivningsnotat fra DCA – Nationalt Center for

Fødevarer og Jordbrug, Aarhus Universitet, 34 p.

Bruhn A, Maar M, Holbach AM, Thomsen M (2022). Arealanvendelse og bioøkonomi – forudsætninger

for og beregninger af 2030 scenarier. Marin biomasse. Aarhus Universitet, DCE –

Nationalt Center for Miljø og Energi, 21 s. – Fagligt notat nr. 2022|21.

Dalgaard T, Mortensen EØ (2022). Udviklingen i udbytter, fodereffektivitet, gødningsforbrug og

arealudtag ved fremskrivning af dansk landbrug til 2030. Rådgivningsnotat fra DCA –

Nationalt Center for Fødevarer og Jordbrug, Aarhus Universitet.

Danish Energy Agency (2014). Energy scenarios towards 2020, 2035, and 2050 [In Danish:

Energiscenarier frem mod 2020, 2035 og 2050].

Danish Environmental Protection Agency (2019). Preliminary assessment of plastic material flows in

Denmark. Editors: Pivnenko K, Damgaard A, Astrup TF. ISBN: 978-87-7038-082-9. 68 pp.

Det Nationale Bioøkonomipanel (2018). Anbefalinger til regeringen om fremtidens proteiner. Miljø- og

Fødevareministeriet.

Energinet (2018). System perspective 2035 [In Danish: Systemperspektiv 2035]

Energistyrelsen (2021). Energistatistik 2020. ISSN 0906-4699

Energy Supply (2022): Her er den nye PtX-aftale: Statsligt udbud på 1,25 milliarder og bedre

rammevilkår for producenter, Energy Supply, 15. marts 2022, se

https://www.energy-

supply.dk/article/view/840026/her_er_den_nye_ptxaftale_statsligt_udbud_pa_125_m

illiarder_og_bedre_rammevilkar_for_producenter?ref=newsletter&utm_medium=email

&utm_source=newsletter&utm_campaign=daily

Europakommissionen (2000). Vandrammedirektivet, Rådets og Europa-Parlamentets direktiv

2000/60/EF om fastlæggelse af en ramme for Fællesskabets vandpolitiske

foranstaltninger.

Europakommissionen (2020). EU's biodiversitetesstrategi for 2030. Meddelelse fra Kommissionen til

Europa-parlamentet, Rådet, Det europæiske økonomiske og sociale udvalg og

Regionsudvalget. COM(2020) 380 final.

Gurría P, Ronzon T, Tamosiunas S, López R, García Condado S, Guillén J, Cazzaniga NE, Jonsson R,

Banja M, Fiore G, M'Barek R (2017). Biomass flows in the European Union: The Sankey

Biomass diagram- towards a cross-set integration of biomass, EUR 28565 EN,

doi:10.2760/352412

Gylling M, Nord-Larsen T, Bruhn A, Thomsen M, Ambye-Jensen M, Øster Mortensen E, Jørgensen U

(2022). Potential Danish biomass production and utilization in 2030. DCA Report (under

udgivelse).

Hansen JH, Hamelin L, Taghizadeh-Toosi A, Olesen JE, Wenzel H. (2020). Agricultural residues

bioenergy potential that sustain soil carbon depends on energy conversion

pathways.

GCB Bioenergy

. 2020;00:1–12.

https://doi.org/10.1111/gcbb.12733

Hunter MC, Smith RG, Schipanski ME, Atwood LW, Mortensen DA (2017) Agriculture in 2050:

Recalibrating Targets for Sustainable Intensification. BioScience 67, 386-391.

28

MOF, Alm.del - 2022-23 (2. samling) - Bilag 380: Kulstofkonference den 30. maj i Fællessalen - Hvor skal kulstoffet komme fra i den grønne omstilling?

Hübinger W (2021). Anforderungen and die Chemie im gesellschaftlichen Wandel, BASF SE, 34 pp.

International Energy Agency (2021). Net Zero by 2050. A Roadmap for the Global Energy Sector.

IPCC Working Group III (2022). IPCC Sixth Assessment Report. Climate Change 2022: Mitigation of

Climate Change.

Jensen JL, Beucher AM, Eriksen J (2022) Soil organic C and N stock changes in grass-clover leys: Effect

of grassland proportion and organic fertilizer. Geoderma 424, 116022.

Jørgensen U, Mortensen EØ (2022). Beregning af effekter på udledningen af klimagasser og

nitratudvaskning af scenarier for arealanvendelse og biomasseproduktion i landbruget

år 2030. Rådgivningsrapport fra DCA – Nationalt Center for Fødevarer og Jordbrug,

Aarhus Universitet (under udgivelse).

Klimapartnerskab for luftfart (2021). Sektorkøreplan. 29 pp.

Klimarådet (2018). Biomassens betydning for grøn omstilling: Klimaperspektiver og anbefalinger til

regulering af fast biomasse til energiformål.

Lund H, Hvelplund F, Mathiesen BV, Østergaard P, Christensen P, Connolly D, et al. (2011). Coherent

Energy and Environmental System Analysis. Department of Development and Planning,

Aalborg University.

Lund H, Mathiesen BV (2006). The Danish Society of Engineers Energy Plan 2030: Background report

[In Danish: Ingeniørforeningens Energiplan 2030: baggrundsrapport]. Copenhagen:

2006.

Lund H, Mathiesen BV, Thellufsen JZ, Sorknæs P, Chang M, Kany MS, Skov IR (2021). IDAs Klimasvar

2045: Sådan bliver vi klimaneutrale. Ingeniørforeningen IDA.

Madigan AP, Zimmermann J, Krol DJ, Williams M, Jones MB (2022). Full inversion tillage (FIT) during

pasture renewal as a potential management strategy for enhanced carbon

sequestration and storage in Irish grassland soils. Science of the Total Environment 805,

150342.

Manevski K, Lærke PE, Jiao XR, Santhome S, Jørgensen U (2017) Biomass productivity and radiation

utilisation of innovative cropping systems for biorefinery. Agricultural and Forest

Meteorology 233, 250-264.

Manevski K, Lærke PE, Olesen JE, Jørgensen U (2018) Nitrogen balances of innovative cropping

systems for feedstock production to future biorefineries. Science of the Total

Environment 633, 372-390.

Mathiesen BV, Lund H, Hansen K, Skov IR, Djørup SR, Nielsen S, et al. (2015). IDA’s Energy Vision 2050.

Mathiesen BV, Lund H, Karlsson K (2009). The Danish Society of Engineers Climate plan 2050:

Background report [In Danish: IDA’s Klimaplan 2050: Baggrundsrapport].

Miljø- og Fødevareministeriet (2018). Danmarks nationale skovprogram. ISBN: 978-87-7091-604-2.

Mortensen EØ, Jørgensen U (2022). Danish agricultural biomass production and utilization in 2030.

Advisory memorandum from DCA – Danish Centre for Food and Agriculture, Aarhus

University, 24 p.

Mortensen AW, Mathiesen BV, Hansen AB, Pedersen SL, Grandal RD, Wenzel, H (2020). The role of

electrification and hydrogen in breaking the biomass bottleneck of the renewable

energy system – A study on the Danish energy system. Applied Energy 275, 115331.

29

MOF, Alm.del - 2022-23 (2. samling) - Bilag 380: Kulstofkonference den 30. maj i Fællessalen - Hvor skal kulstoffet komme fra i den grønne omstilling?

Mortensen EØ, Rasmussen C, Jørgensen U (2022). Biomasseproduktion i land- og skovbrug frem til

2050. Rådgivningsrapport fra DCA - Nationalt Center for Fødevarer og Jordbrug,

Aarhus Universitet (under udgivelse).

Nord-Larsen T, Johannsen V (2022): Fremskrivning af danske biomasseressourcer – skovressourcen.

IGN Rapport, maj 2022. Institut for Geovidenskab og Naturforvaltning, Københavns

Universitet, Frederiksberg. 38 s. ill.

Petersen PLF, Ottesen MR (2021). Composition, Material Quality and Market Potential of Source

Separated and Post-sorted Plastic Waste. MSc-thesis Department of Green Technology,

Faculty of Engineering, University of Southern Denmark, 252 pp.

Regeringen, Venstre, Dansk Folkeparti, Radikale Venstre, Socialistisk Folkeparti, Enhedslisten, Det

Konservative Folkeparti, Liberal Alliance og Alternativet (2020). Klimaaftale for energi

og industri mv. 2020.

Regeringen, Venstre, Dansk Folkeparti, Socialistisk Folkeparti, Radikale Venstre, Enhedslisten, Det

Konservative Folkeparti, Nye Borgerlige, Liberal Alliance og Kristendemokraterne

(2021). Aftale om grøn omstilling af dansk landbrug.

Rasmussen TV, Thybring EE, Munch-Andersen J, Nord-Larsen T, Jørgensen U, Gottlieb SC, Bruhn A,

Rasmussen B, Beim A, Thomsen MR, Munch-Petersen P, Primdahl MB, Bentsen NS,

Frederiksen N, Koch M, Beck SA, Bretner M-L, Wittchen A, 2022. Biogene materialers

anvendelse I byggeriet. BUILD Rapport 2022:09 Institut for Byggeri, By og Miljø, Aalborg

Universitet, 209 pp.

Tønning K, Kaysen O (2010). Statistik for genanvendelse af emballageaffald 2008. Miljøstyrelsen,

Miljøprojekt nr. 1333.

https://www2.mst.dk/udgiv/publikationer/2010/978-87-92668-

17-2/html/indhold.htm

Urhammer E, Svantesson S, Kristensen S, Gravgård O, Møller FS 2021. Hvad bruger vi af plastik i

Danmark? DST Analyse 2021:14, 12 pp.

Watson D, Trzapacz S, Pedersen OG (2018). Kortlægning af tekstilflows i Danmark. Miljøstyrelsen,

Miljøprojekt nr. 2017, 70 pp.

Wenzel H, Høibye L, Duban Grandal R, Hamelin L, Bird DN, Olesen A (2014). Carbon footprint of

bioenergy pathways for the future Danish energy system.

30

MOF, Alm.del - 2022-23 (2. samling) - Bilag 380: Kulstofkonference den 30. maj i Fællessalen - Hvor skal kulstoffet komme fra i den grønne omstilling?

Appendix 1: Sankey diagrammer over kaskadeudnyttelse og bioraffinering

2030 - BAU

31

MOF, Alm.del - 2022-23 (2. samling) - Bilag 380: Kulstofkonference den 30. maj i Fællessalen - Hvor skal kulstoffet komme fra i den grønne omstilling?

2030 - BIO

32

MOF, Alm.del - 2022-23 (2. samling) - Bilag 380: Kulstofkonference den 30. maj i Fællessalen - Hvor skal kulstoffet komme fra i den grønne omstilling?

2030 - BIO -20%

ANIMAL PROD

.

33

MOF, Alm.del - 2022-23 (2. samling) - Bilag 380: Kulstofkonference den 30. maj i Fællessalen - Hvor skal kulstoffet komme fra i den grønne omstilling?

34

MOF, Alm.del - 2022-23 (2. samling) - Bilag 380: Kulstofkonference den 30. maj i Fællessalen - Hvor skal kulstoffet komme fra i den grønne omstilling?

2030 – EXT

2030 – EXT -20%

ANIMAL PROD

.

35

MOF, Alm.del - 2022-23 (2. samling) - Bilag 380: Kulstofkonference den 30. maj i Fællessalen - Hvor skal kulstoffet komme fra i den grønne omstilling?

2050 - BAU

36

MOF, Alm.del - 2022-23 (2. samling) - Bilag 380: Kulstofkonference den 30. maj i Fællessalen - Hvor skal kulstoffet komme fra i den grønne omstilling?

2050 – BIO

37

MOF, Alm.del - 2022-23 (2. samling) - Bilag 380: Kulstofkonference den 30. maj i Fællessalen - Hvor skal kulstoffet komme fra i den grønne omstilling?

2050 – BIO -50%

ANIMAL PROD

.

38

MOF, Alm.del - 2022-23 (2. samling) - Bilag 380: Kulstofkonference den 30. maj i Fællessalen - Hvor skal kulstoffet komme fra i den grønne omstilling?

2050 – EXT

39

MOF, Alm.del - 2022-23 (2. samling) - Bilag 380: Kulstofkonference den 30. maj i Fællessalen - Hvor skal kulstoffet komme fra i den grønne omstilling?

2050 – EXT -50%

ANIMAL PROD

.

40

MOF, Alm.del - 2022-23 (2. samling) - Bilag 380: Kulstofkonference den 30. maj i Fællessalen - Hvor skal kulstoffet komme fra i den grønne omstilling?

Appendix 2: Systemdesigns - konverteringsscenarier

41

MOF, Alm.del - 2022-23 (2. samling) - Bilag 380: Kulstofkonference den 30. maj i Fællessalen - Hvor skal kulstoffet komme fra i den grønne omstilling?

42

MOF, Alm.del - 2022-23 (2. samling) - Bilag 380: Kulstofkonference den 30. maj i Fællessalen - Hvor skal kulstoffet komme fra i den grønne omstilling?

43

MOF, Alm.del - 2022-23 (2. samling) - Bilag 380: Kulstofkonference den 30. maj i Fællessalen - Hvor skal kulstoffet komme fra i den grønne omstilling?

44

MOF, Alm.del - 2022-23 (2. samling) - Bilag 380: Kulstofkonference den 30. maj i Fællessalen - Hvor skal kulstoffet komme fra i den grønne omstilling?

45

MOF, Alm.del - 2022-23 (2. samling) - Bilag 380: Kulstofkonference den 30. maj i Fællessalen - Hvor skal kulstoffet komme fra i den grønne omstilling?

46

MOF, Alm.del - 2022-23 (2. samling) - Bilag 380: Kulstofkonference den 30. maj i Fællessalen - Hvor skal kulstoffet komme fra i den grønne omstilling?

47

MOF, Alm.del - 2022-23 (2. samling) - Bilag 380: Kulstofkonference den 30. maj i Fællessalen - Hvor skal kulstoffet komme fra i den grønne omstilling?

48

MOF, Alm.del - 2022-23 (2. samling) - Bilag 380: Kulstofkonference den 30. maj i Fællessalen - Hvor skal kulstoffet komme fra i den grønne omstilling?

49

MOF, Alm.del - 2022-23 (2. samling) - Bilag 380: Kulstofkonference den 30. maj i Fællessalen - Hvor skal kulstoffet komme fra i den grønne omstilling?

50

MOF, Alm.del - 2022-23 (2. samling) - Bilag 380: Kulstofkonference den 30. maj i Fællessalen - Hvor skal kulstoffet komme fra i den grønne omstilling?

51

MOF, Alm.del - 2022-23 (2. samling) - Bilag 380: Kulstofkonference den 30. maj i Fællessalen - Hvor skal kulstoffet komme fra i den grønne omstilling?

52

MOF, Alm.del - 2022-23 (2. samling) - Bilag 380: Kulstofkonference den 30. maj i Fællessalen - Hvor skal kulstoffet komme fra i den grønne omstilling?

53

MOF, Alm.del - 2022-23 (2. samling) - Bilag 380: Kulstofkonference den 30. maj i Fællessalen - Hvor skal kulstoffet komme fra i den grønne omstilling?

54