Het kweken van biobrandstof en de relatie met de luchtvaart

    0
    28
    views

    Inleiding
    De Europese Unie heeft een beleid met betrekking tot duurzame energie en, als onderdeel daarvan, een beleid met betrekking tot biobrandstoffen.

    Dit beleid gaat aangescherpt worden en daarover is in de Tweede Kamer in december 2017 veel gediscussieerd. Wiebes moest op 18 december 2017 naar de Energieraad in Brussel en voorafgaand konden de Tweede Kamerleden daarover vragen stellen. VVD, CDA, D66, GrLinks, SP, PvdA en PvdD hebben dat gedaan. Zie beantwoording-vragen-schriftelijk-overleg-energieraad-18-december-2017

    De Europese inzet is dat de landen verder gaan op weg naar de invoering van het Klimaatakkoord van Parijs. Daarvoor moeten ze een Integraal Nationaal klimaat- en Energieplan maken (INEK), en de discussie gaat er over hoe dat INEK eruit zou moeten zien.

    Een onderdeel van dit grotere geheel zijn de bepalingen over duurzame brandstoffen. Volgens de huidige regels moet in 2020 minstens 10% van de transportbrandstoffen uit hernieuwbare bronnen komen (waarbij gemakshalve elektriciteit ook meegeteld wordt). De milieutechnisch meer gewenste vormen hebben een gewichtsfactor die hen begunstigt (bijvoorbeeld elektriciteit of ‘geavanceerde’ biomassa uit afval) en de milieutechnisch twijfelachtige ‘conventionele’ biobrandstoffen (uit gewassen die ook als voedsel gebruikt kunnen worden) moeten op zijn minst aan steeds scherpere eisen voldoen. Vanaf 1 januari mogen deze brandstoffen vanaf 1 januari 2017 hooguit nog, over de hele keten gerekend, de helft van de broeikasgassen uitstoten als conventionele brandstoffen en vanaf 01 jan 2018 moet het besparingspercentage voor nieuwe installaties omhoog naar minstens 60%. Hierbij berekent de EU (en het IPCC) het verlies aan bestaande koolstof op een perceel over 20 jaar na ingebruikname. Dit getal is min of meer willekeurig (de EPA gebruikt 30 jaar).

    Er loopt een heftige maatschappelijke discussie over in hoeverre biomassa voor energetische doelen ingezet moet worden.

    CO2-emissies van vliegtuigen door de jaren heen

    Het Eindhovense vliegveld
    Veel wegtransport kan relatief eenvoudig elektrisch en elektrisch kan, met wat meer moeite, duurzaam. Voor lange afstandsvrachtverkeer moet blijken of dat met waterstof gaat lukken, van schepen voor de lange afstand is het vooralsnog onduidelijk of ze  energieneutraal worden en vliegen boven de pakweg 1000km zal nog lange tijd, mogelijk altijd, plaats blijven vinden door straalverkeersvliegtuigen op kerosine (fossiel of bio of een mix). Wat BVM2  betreft zou de biobrandstoffendiscussie op de langere termijn vooral over schepen en vliegtuigen moeten gaan.

    In scheepvaartdiscussies heeft BVM2 geen positie, maar in luchtvaartdiscussies wel. Ons Beraad Vlieghinder Moet Minder (de vlieghinder van vliegveld Eindhoven) wil dat de hinder van het vliegen niet toeneemt, en dat het aantal vliegbewegingen alleen mag toenemen als gelijktijdig de hinder afneemt (volgens het 50-50% beginsel). “Hinder” is hier gedefinieerd als openingstijden, geluid, toxische emissies en klimaat. Daarnaast zijn er ook negatieve economische effecten.

    Finse SAE-studie naar kenmerken van gewone en synthetische diesel (medewerking Neste Oil).
    HVO komt uit plantaardige olie, EN590 is normale diesel, GTL komt uit aardgas, en FAME uit raapzaad.
    Het zwavelgehalte van normale jet fuel zit ergens rond de 400-800mg/kg. Autodiesel is ontzwaveld.
    Benzeen en derivaten heten “total aromatics”.
    Dit gaat over biodiesel van Neste Oil die bijgemengd kan worden in vliegtuigkerosine.

    Nu is er geen kruid op aarde gewassen tegen de huidige groei van het vliegen. Zoals onlangs nog Joris Melkert van de TU Delft zei, bij het huidige groeitempo gaat de klimaatimpact van het vliegen tot 2050 vier maal over de kop. Het enige dat hier echt helpt, is een fors en expliciet mondiaal volumebeleid, want anders blazen de straalmotoren samen het Akkoord van Parijs kapot.

    Ondertussen is dat beleid er niet en onze kleine actiegroep bij ons kleine vliegveld is zeker niet in staat om zoiets mondiaal af te dwingen. Wij kunnen slechts naar onze schaal wat doen, en pleiten voor het tanken van (half)synthetische kerosine op het Eindhovense vliegveld als een van de mogelijkheden. Biomassa is een van de twee uitgangsmaterialen van waaruit men synthetische kerosine kan maken. De andere is aardgas, maar daarover staat elders op deze site al een artikel: zie Fijnstofuitstoot Eindhoven Airport kan gehalveerd worden!
    Synthetische kerosine om twee redenen: een lagere klimaatimpact en minder toxische emissies (het is mogelijk om synthetische kerosine te maken zonder zwavel en benzeen). Hierdoor beduidend minder zwavelzuur, roet  en ultrafijn stof in de lucht.

    BVM2 heeft in de biomassadiscussie geen fundamentalistische positie. Men kan met biomassa als energiebron wel wat, maar zeker niet alles, en men moet situatiegeboden, en als het ware met de rekenmachine in de hand, analyses maken. BVM2 hoopt dat je er zoveel mee kunt dat de atmosfeer in rond vliegveld Eindhoven erdoor verbetert en dat wij ons kleine steentje op klimaatgebied kunnen bijdragen.

    De PBL-studie “Greenhouse gas emission curves for advanced biofuel supply chains”
    Tussen de rondtoeterende ideologische debatten door verscheen er in november 2017 een studie van het Plan Bureau voor de Leefomgeving (PBL), een gerenommeerd instituut, samen met Faaij (de grootste Nederlandse deskundige op biomassagebied) en enkele andere geleerden. Deze deden de moeite om het probleem zo goed mogelijk door te rekenen.
    Zie greenhouse-gas-emission-curves-for-advanced-biofuel-supply-chains .
    Hun uitgangspunten:

    • Methanol uit miscanthusgras en wilg en ethanol uit suikerriet.
    • Een mondiaal grid van 0,5*0,5 graad per hok
    • Blijf weg uit gebieden die nu of in de toekomst voor voedsel bestemd zijn
    • Alleen direct land use change
    • Zes begroeiingstypes onderscheiden: verlaten landbouwgrond, savannes, natuurlijke graslanden, en tropisch, gematigd en boreaal bos
    • Alle verlies aan bestaande koolstof van 2016 t/m 2100 meetellen, dus over 85 jaar. Dus wordt het perceel gedurende die periode voor dit doel gebruikt.
      De EU-richtlijn eist optellen over 20 jaar.
    • Zonder CO2-opslag
    • Alle bewerkingskosten meetellen (machines, lachgas). Als je methanol of ethanol als eindpunt ziet, zijn de energieën dus netto.
    • De Pay Back Period (PBP) berekenen (is de tijd waarna de koolstofwinst het koolstofverlies overtreft)

    Hun resultaten kunnen worden weergegeven in een soort dosis-effect curves.

    Emissiecurves (horizontaal de toegestane emissiefactor, vertikaal de dan mogelijke opbrengst)

    Lees deze als:

    • horizontaal staat hoeveel broeikasgas ( in CO2-equivalent) er per GigaJoule (GJ) totaliter vrijkomt, gerekend over 85 jaar.
    • De energetische opbrengsten zijn per jaar gemiddeld over 85 jaar
    • Verticaal staat hoeveel energie uit biobrandstoffen, die mondiaal jaarlijks gekweekt kan worden bij de beperking die de horizontale as stelt. Dus als je de betreffende delen van de wereld volzet met miscanthusgras, en je eist dat er niet meer dan 40 kg CO2 per GJ over 85 jaar mag vrijkomen, dan kun je ongeveer 50EJ winnen (=50.000 PJ; Nederland verbruikt momenteel ongeveer 3200PJ).
    • Elke curve is berekend alsof dat gewas het enige was. In a) is dus gerekend alsof er op de in aanmerking komende percelen op de hele aarde alleen maar miscanthusgras gezaaid was. Het is dus of a) of b) of c).
    • Apart is uitgerekend wat de opbrengst zou zijn als je in elke gridcel het optimale gewas zou planten, maar dat staat niet in deze figuur.
    • De exactheid van de curves is niet zo groot als lijkt. Er zit een forse onzekerheidsmarge op, die echter niet in deze curves weergegeven is (maar wel elders).

    Het hele verhaal valt weer te geven in een aantal statements in het geval je het best passende gewas in een gridhok zet:

    • Onder de 40 kg CO2-equivalent per GJ wordt het tropisch regenwoud nauwelijks aangetast
    • Als je van 85 jaar uitgaat, en je stelt de eis van hooguit 40 kg CO2-equivalent per GJ, dan kun je 22 – 65 EJ per jaar kweken (door het PBL op zijn website gemakshalve afgemaakt op 30EJ).
    • Als je de jaarlijkse koolstofverliezen over 85 jaar middelt, en verder de EU-eisen stelt van 50 resp 60% broeikasgas-besparing, kun je in 2020 31EJ per jaar winnen en in 2050 46EJ
    • Als je de jaarlijkse koolstofverliezen over de eerste 20 jaar middelt, en verder de EU-eisen stelt van 50 resp 60% broeikasgas-besparing, kun je praktisch niets winnen (de verliezen zijn in het begin het grootst en dus de jaarlijkse gemiddeldes ook). Op de lange termijn denken loont.
    • Als je de jaarlijkse koolstofverliezen over 85 jaar middelt en een PBP eist van 20 jaar, kun je 41EJ per jaar winnen.
      Bij een PBP van 50 jaar is dat 298EJ per jaar.
    • In het gekozen model brengt de vegetatie op een perceel energetisch
      niets op. Zou je daar energetisch iets verstandigs mee doen, dan wordt het algemene beeld wat gunstiger
    • Zou je het gekozen model combineren met enige vorm van blijvende koolstofopslag, dan wordt het beeld gunstiger. Er bestaan combinatiemogelijkheden.

    Is dit nou veel? Wat alternatieve opinies om het in context te plaatsen.
    De meeste lange termijn-scenario’s projecteren voor 2050 een totale energievraag van ergens rond de 900 a 1000 EJ.

    Het IEA prognosticeert in de Roadmap Biofuels for Transport (2011) onderstaand plaatje. De totale vraag naar transportbrandstoffen is er 116EJ, waarvan 32EJ uit biobrandstoffen komen, waarvan het vliegen een kwart zou krijgen.

    Het PBL benoemt de totale vraag naar transportbrandstoffen in 2012 als ca 100EJ, en verwacht dat die vraag in 2050 ca 150EJ zal zijn.
    De PBL-prognoses uit bovenstaande studie zijn, afhankelijk van de aannames, goed voor enkele tientallen EJ. Daar komen nog de biobrandstoffen uit andere (hier niet behandelde) geavanceerde bronnen bij, zoals bijvoorbeeld afval.

    Bovenstaande CO2-grafiek van Lee ea loopt bij ongewijzigd beleid door naar pakweg 3000Mton CO2 per jaar in 2050 (de groei neemt eerder toe dan af op dit moment). Die hoeveelheid hoort bij een aan conventionele jet fuel verbruikte energie van rond de 34EJ. (bij 89 kg CO2-e/GJ over de hele keten).
    Met andere woorden: als het vliegen zo doorgroeit als het doet, eist het in 2050 ongeveer alle biobrandstof op aarde op, zeker als men ervan uit gaat dat de conversie van methanol naar jetfuel ook nog eens met verliezen gepaard gaat.
    En dat men met methanol wel meer kan doen als alleen maar transportbrandstof maken.
    In de denkbeeldige situatie dat alle biobrandstof op aarde in 2050 naar een luchtvaart zonder groeibeperkingen zou gaan, zou die biobrandstof, in vergelijking met conventionele brandstof, de broeikasgasemissies ongeveer gehalveerd hebben (40 ipv 89 kg CO2-e/GJ over de keten).

    Macro en op de lange termijn is dat duidelijk onvoldoende.
    Micro bij een klein vliegveld bij Eindhoven en op de korte termijn zou het een stap vooruit zijn.
    Het vliegen moet een stuk minder en bij wat dan overblijft kan biobrandstof helpen om  de gevolgen in de zin van klimaat en toxische emissies te verzachten.

    (Openingsfoto van Miscanthusgras, ook wel olifantsgras.
    Door Miya.m – Miya.m’s photo taken in 熊本県産山村, Japan., CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=337594 )