1

Bioraffinaderier fr ett grnt Sverige

en strategisk forsknings- och innovationsagenda fr utveckling av branschverskridande bioraffinaderi-koncept

2

Frord

Denna forsknings- och innovationsagenda har tagits fram p uppdrag frn Vinnova. Lunds

Universitet och SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut har samverkat med industri och

vriga aktrer fr att n en bred frankring kring hur bioraffinaderikonceptet br utvecklas i

Sverige.

De personer som har medverkat i agendaarbetet kommer frn akademi, industri och institut

och de representerar olika branscher s som kemiindustrin, skogsindustrin,

livsmedelsindustrin, bioenergiindustrin, oljeraffinaderier, pappers- och massaindustrin samt

olika positioner i vrdekedjan mellan rvara och slutprodukt. Arbetet har inte bara resulterat i

en skriven produkt utan ocks lett till en strkt dialog mellan dessa olika aktrer.

Arbetet med agendan har fortgtt mellan augusti 2012 och april 2013. Under den tiden har tre

workshops arrangerats dr fokus har varit p att identifiera Sveriges styrkeomrden och de

utmaningar som finns infr en omstllning till en bio-baserad samhllsekonomi.

Bioraffinaderi-konceptet har en central position i agendans vision och utifrn det har ett antal

viktiga satsningsomrden identifierats. Arbetet har letts av en arbetsgrupp frn Lunds

Universitet och SP. Dessutom har en styrgrupp utsetts, frmst bestende av industri-

representanter frn olika branscher, som har agerat som bollplank och bidragit med sin syn i

mer specifika frgor.

3

Sammanfattning

Ett konkurrenskraftigt biobaserat samhlle bygger p att tillgnglig frnybar rvara utnyttjas

effektivt fr produktion av livsmedel, foder, kemikalier, material och energibrare. Rvarorna

kommer frn skog, jordbruk, marina kllor och tillhrande industriers avfallsstrmmar. Fr

den befintliga processindustrin innebr omstllningen till ett biobaserat samhlle krav p

anpassning och ett stort behov av kad branschverskridande, tvrvetenskaplig och

tvrsektoriell samverkan. Det handlar om att utveckla nya teknologiplattformar, integrera

dessa med varandra och att utnyttja existerande resurser och processer p ett s effektivt stt

som mjligt. Dessutom kommer man att behva anvnda sig av nya innovationsprocesser,

definiera nya vrdekedjor och inte minst skerstlla kompetensfrsrjning.

Med en samverkan kring bioraffinaderi-konceptet kar frutsttningarna fr att ndvndiga

omstllningar sker p ett effektivt och integrerat stt. Fr att Sverige skall vara

konkurrenskraftigt i den biobaserade ekonomin behvs kunskap om de naturvetenskapliga

frutsttningarna och en frbttring av de tekniska verktygen fr att de skall kunna utvecklas

till fungerande teknikplattformar. Dessa teknikplattformar, som bland annat r baserade p

kemiteknik, industriell bioteknik, separationsteknik och materialteknik, ska kunna integreras

efter syfte och behov i framtidens bioraffinaderier.

Utveckling av nya vrdekedjor anpassade till den biobaserade rvaran krver ett

(systemanalytiskt) helhetsperspektiv. Dessutom kommer det att krvas en insats frn politiker

och beslutsfattare fr att skapa samhlleliga frutsttningar och policys samt en anpassning

till de nya marknadsmssiga frutsttningarna. Morgondagens kemikalier, material och

energibrare mste inte bara produceras p ett hllbart stt utan ocks vara konkurrenskraftiga

nr det gller pris, funktion och egenskaper. Dessa omrden pverkar och omsluter sjlva

bioraffinaderi-konceptet och illustrerar att insatser inom alla dessa omrden mste g hand i

hand fr att en lyckad omstllning skall kunna ske (Figur 1).

Figur 1. Illustration ver bioraffinaderi-konceptet i ett samhlleligt utvecklingsperspektiv.

Denna agenda freslr aktiviteter som frmst syftar till att strka kompetens, teknologi och

samverkan mellan aktrer kring det tematiska omrdet bioraffinaderier. Aktiviteterna r

uppdelade p fem olika omrden:

- MTAS: Nationell kommunikationsplattform fr en utveckling av svensk industri mot mer komplexa bioraffinaderier.

- SAMVERKA: Aktiviteter fr att strka interaktionen mellan olika aktrer i systemet

- UTVECKLA VERKTYG: Utveckling/vidareutveckling av teknikplattformar samt etablering och anpassning av testbddar fr en bio-baserad produktion

4

- UTVECKLA SYSTEMKOMPETENS: fr att stadkomma en resurseffektiv omstllning

- LNGSIKTIG KOMPETENSFRSRJNING: fr att skerstlla lngsiktigheten i de satsningar som grs, inklusive en frstelse fr detta i samhlle

5

Innehll

Bioraffinaderier fr ett grnt Sverige ..................................................................................... 1

en strategisk forsknings- och innovationsagenda fr utveckling av branschverskridande

bioraffinaderi-koncept ............................................................................................................... 1

1 Vision .................................................................................................................................. 6

1.1 Kemikalier, material och energi fr en bio-baserad samhllsekonomi ........................ 6

1.2 Bioraffinaderi-konceptet .............................................................................................. 8

2 Syfte och ml med uppdraget ............................................................................................ 10

3 Styrkeomrden .................................................................................................................. 11

3.1 Kort om skogsindustrin .............................................................................................. 12

3.2 Kort om jordbrukssektorn .......................................................................................... 12

3.3 Kort om livsmedelsindustrin ...................................................................................... 13

3.4 Kort om kemiindustrin ............................................................................................... 13

3.5 Kort om bioenergi-industrin ....................................................................................... 13

4 Nyckelutmaningar ............................................................................................................. 14

4.1 Nya vrdekedjor ......................................................................................................... 14

4.2 Industriell strukturomvandling ................................................................................... 14

4.3 Teknik anpassad fr omvandling av biorvara .......................................................... 15

4.4 Resurseffektivitet ....................................................................................................... 15

4.5 Kompetensfrsrjning ................................................................................................ 16

5 Strategiska forskning- och innovationsinsatser fr att mta nyckelutmaningarna ............ 16

5.1 MTAS: Nationell kommunikationsplattform fr en utveckling av svensk industri mot mer komplexa bioraffinaderier ..................................................................................... 16

5.2 SAMVERKA: Skapa branschverskridande aktiviteter och projekt strkt interaktion mellan olika aktrer i systemet ......................................................................... 18

5.3 UTVECKLA VERKTYG: Utveckling och vidareutveckling av teknikplattformar och etablering och anpassning av testbddar fr en bio-baserad produktion. ............................ 21

5.4 UTVECKLA SYSTEMKOMPETENS fr att stadkomma en resurseffektiv omstllning .......................................................................................................................... 24

5.5 LNGSIKTIG KOMPETENSFRSRJNING........................................................ 26

6 Sammanfattande slutsatser Vad krvs fr en omstllning? ............................................ 26

7 Appendix I......................................................................................................................... 28

7.1 Samverkan och synergier med andra agendor............................................................ 28

7.2 Agendornas gemensamma vision ............................................................................... 28

7.3 Programformer ........................................................................................................... 29

6

1 Vision

I framtiden produceras merparten av vra konsumentprodukter, brnslen och drivmedel

frn frnybara rvaror i svenska konkurrenskraftiga resurseffektiva bioraffinaderier.

Genom god tillgng till bio-baserad rvara frn skog, jordbruk och marina miljer samt

framstende forskning och teknikkunskap kommer Sverige att utnyttja sin mjlighet att

utvecklas och positionera sig som en av de frmsta nationerna inom bioraffinaderi-baserad

produktion av kemikalier, material och energibrare. Sveriges industri kommer att samverka

fr att ta fram nya processer fr redan befintliga produkter och ha tagit fram nya innovativa

produkter med frbttrade egenskaper och funktion. Sverige kommer att etablera en nationell

branschverskridande bioraffinaderisektor och drigenom strka sin internationella

konkurrenskraft inom en rad viktiga nringar. Detta kommer att ske genom att etablerad

industri implementerar bioraffinaderikonceptet i anslutning till befintlig produktion och

genom att nya biobaserade fretag etableras som aktrer i vrdekedjan mellan rvara och

slutprodukt. En av framgngsfaktorerna fr denna utveckling r skapandet av nya fretags-

och samverkanskonstellationer samt kunskapsuppbyggnad, kunskapsverfring och

kunskapsutveckling tvrs genom olika branscher och sektorer.

1.1 Kemikalier, material och energi fr en bio-baserad samhllsekonomi

Fr ungefr 150 r sedan lrde vi oss att bygga molekyler med kemisk reaktionsteknik.

Ganska snart tillverkades material som var starkare och mer motstnds-kraftiga mot

nedbrytning i miljn n de material vi tidigare hade haft tillgng till. Produkter som

underlttade mnniskors liv framstlldes och samhllet har sedan dess haft tillgng till en

aldrig sinande strm av nya och innovativa konsumentprodukter. Den rvara man frst utgick

ifrn i Sverige var biomassa frn framfr allt skog, som omvandlades till viktiga kemikalier

som till exempel etanol, ttiksyra, myrsyra och aceton. Under senare delen av 1800-talet

ersattes biomassa gradvis av kol och under mitten av 1900-talet fick fossil olja och naturgas

ett starkt genomslag som rmaterial. Den fossila rvaran r idag utgngsmaterial fr en

handfull viktiga byggstenar som bestr av en till tta kolatomer. Frn dessa s.k.

plattformskemikalier tillverkas idag tiotusentals kemikalier som anvnds fr framstllning av

bl. a. lsningsmedel, drivmedel, polymerer, lkemedel, klder, parfym, tvttmedel etc. Fossil

rvara str idag fr produktion av 330 miljoner ton kemikalier och polymerer per r, medan

50 miljoner ton framstlls frn biomassa. Vi ser nu terigen framfr oss en frndring av

rvarubasen. Detta som konsekvens av minskande fossila tillgngar, tgrder fr att minska

pverkan p klimatet och marknadsdrivkrafter mot hllbara produkter. Biomassa i olika

former kommer drfr under kommande decennier f en starkt kad strategisk betydelse fr

tillverkningsindustrin. Av den fossila rvaran (olja, gas, kol) anvnds idag ca 9% fr

produktion av plast, polymerer och fin- och specialkemikalier. Strsta delen anvnds fr

energindaml. Produktion av bioenergi har ocks ftt mycket uppmrksamhet och starkt

offentligt std till exempel genom EUs beslutade 20-20-20 ml och nationella styrmedel s

som elcertifikatsystemet i Sverige. Idag blir ca 50% av all avverkad skog i Sverige energi,

direkt eller indirekt via de industriella processerna. Detta ger fr mnga industrier tillgng till

energi som biprodukt frn produktionen och gr att de slipper kpa dyrare fossil-baserade

energiprodukter. I Sverige kade andelen frnybar energi frn 33% r 1990 till 48% r 20101,

vilket till stor del berodde p en kad anvndning av biobrnslen fr el- och vrmeproduktion

och i skogsindustrin. Sverige har ocks anslutit sig till EUs ml att senast 2020 skall 10% av

den totala drivmedelsanvndningen i transportsektorn utgras av frnybara brnslen, men har

samtidigt satt upp det nationella mlet att r 2030 skall alla fordonsbrnslen i Sverige vara

frnybara.

1 Energilget 2012, Energimyndigheten, 2012.

7

Fr att klara detta och fr att kunna leva upp till EU-kommissionens vision om att utslppen

av vxthusgaser skall minskas med ver 80% till r 2050 behvs en fortsatt satsning p olika

biobrnslen s som etanol, biodiesel och biogas.

Jmfrt med energiproduktion frvntas dock kemikalieproduktion frn biomassa utgra en

strre drivkraft i en omstllning p.g.a. det betydligt hgre underliggande frdlingsvrdet. Det

finns drfr potential att ka frtjnsterna fr befintlig industri genom att ka

frdlingsvrdet p bifldena i processen innan de anvnds fr energiproduktion. Fr att vara

konkurrenskraftig mste den biobaserade kemikalieproduktionen inte bara ge en slutprodukt

med konkurrenskraftigt pris utan ocks en som hller likvrdig eller bttre kvalitet och som

har mindre negativ miljpverkan n de som framstlls frn fossil rvara.

Sveriges skogsindustri som frmst r baserad p produktion av sgade trvaror, massa/papper

och energiprodukter str idag infr utmaningar relaterade till bland annat vikande efterfrgan

p mnga traditionella produkter inom massa- och pappersindustrin. Samtidigt kan vi se

tecken p att alltfler branscher och aktrer vill anvnda biorvaror fr att bli grna. Fr

material- och kemiindustrin, liksom fr oljeraffinaderierna, handlar det om att byta ut den

fossila rvarubasen och drigenom mta en kad efterfrgan av hllbara produkter i form av

grna kemikalier, material och drivmedel. Som exempel kan nmnas att fem kemifretag i

Stenungsund har satt upp som vision att ha en fossilfri rvarubas r 2030. ven energisektorn

pverkas genom en ndrad prisbild p bde olja och biomassa samt frndrade regelverk. Det

handlar om komplexa, kapitalintensiva processer som skall stllas om p ett effektivt stt. En

sdan omstllning kan komma att innebra en radikal strukturomvandling av den svenska

industrin. Detta r dock inte bara en teknisk utmaning, utan i hgsta grad en utmaning fr det

politiska och ekonomiska system som ska stta ramarna. Genom att integrera produktion av

biobaserade hgvrda kemikalier och material med existerande massa- och pappersindustri,

brnsle- och energiproduktion eller kemisk processindustri kan vrdeskapandet kas och

drmed ven industrins konkurrenskraft. Detta kan man uppn genom att frmja

bioraffinaderier som producerar ett flertal produkter integrerat i ngot eller flera av dessa

delar av vrdekedjan.

Omstllningen till en biobaserad ekonomi i hgsta grad r en global frga. Drfr driver

mnga lnder ett strategiskt arbete mot en kad anvndning av biomassa fr hllbar

produktion och det gr att finna olika strategidokument som beskriver vgen mot en

biobaserad ekonomi. Tysklands nationella forskningsstrategi National Research Strategy

BioEconomy 20302 identifierar fem prioriterade omrden fr utvecklingen mot en

kunskapsbaserad internationellt konkurrenskraftig bioekonomi: Global livsmedelsfrsrjning,

hllbar jordbruksproduktion, hlsosamma och skra livsmedel, industriell tillmpning av

frnybara rvaror samt utveckling av biobaserade energibrare. Andra lnder som har varit

tidigt ute i att ta fram nationella strategier infr omstllningen till en bioekonomi r bland

andra USA, Storbritannien, och Nederlnderna. Industrin i mnga lnder r ocks aktiv i att

utarbeta frdplaner, till exempel Kanadas BIOTECanada, en nationell sammanslutning med

ver 250 medlemsfretag som i sin The Canadian Blueprint: Beyond Moose & Mountains

vill uppmrksamma politiker och beslutsfattare p bioteknikens viktiga roll fr byggandet av

en konkurrenskraftig bioekonomi3. USAs nationella Bioeconomy blueprint

4 frn 2012

lgger ut riktlinjerna fr USAs nationella strategi fr en bioekonomi, och pekar p att en

koordinerad och integrerad satsning p forskning och innovation tillsammans med satsningar

2 National Research Strategy BioEconomy 2030, Our Route towards a biobased economy. Federal

Ministry of Education and Research (BMBF), 2011. http://www.bmbf.de/pub/bioeconomy_2030.pdf

3 The Canadian Blueprint: Beyond Moose & Mountains, BIOTECanada

4 National Bioeconomy Blueprint, White house, April 2012.

http://www.whitehouse.gov/sites/default/files/microsites/ostp/national_bioeconomy_blueprint_april_20

12.pdf

8

p att verfra resultat frn forskningslaboratorier till marknad, skerstlld

kompetensfrsrjning samt utformning av regelverk och trippelhelix-samverkan r de

byggstenar som behvs.

r 2012 publicerade EU sin nya strategi fr en bioekonomi Innovating for sustainable

growth: a Bioeconomy for Europe5 och sedan 2004 har SusChem, den Europeiska

teknikplattformen (ETP) fr hllbar kemi, varit pdrivande fr en frdplan kring forskning,

utveckling och innovation inom kemi och industriell bioteknik. Under EUs 7:e ramprogram

utvecklade projektet Star-COLIBRI en gemensam frdplan och vision fr utvecklingen av

bioraffinaderier mot r 20306 som bland annat hvdar att r 2030 kommer en signifikant andel

av Europas behov av kemikalier, energi, material och fibrer tillgodogras genom omvandling

av biomassa i bioraffinaderier. Fr att realisera de initiativ som fresls har EU kat den

offentliga finansieringen mot en bioekonomi infr utlysningen inom Horizon 2020.

1.2 Bioraffinaderi-konceptet

Framtidens kemikalie-, material- och energiproduktion kommer att ske i bioraffinaderier, dr

rvaror frn skog, jordbruk, marina kllor och olika avfallsstrmmar omvandlas med hjlp av

biotekniska, kemiska och termiska metoder till olika material, kemikalier, energibrare och

livsmedel (Figur 1). Syftet r att uppn ett effektivt utnyttjande av resurserna och samtidigt

som den negativa miljpverkan hlls s lg som mjligt. I ett idealt bioraffinaderi r

produktionsmiljn giftfri, energisnl och koldioxidneutral. Dessutom kan produkterna enkelt

terupptas i kretsloppet utan negativ miljpverkan nr de har frbrukats. Drfr r det viktigt

att designa processer och vrdekedjor med ett systemanalytiskt perspektiv.

Figur 1. Bioraffinaderi-koncept fr en hllbar produktion.

Det rder delade meningar om hur komplex en processanlggning mste vara fr att kallas

fr ett bioraffinaderi. Traditionellt sett kan man beskriva en strkelsefabrik som utvinner

strkelse frn potatis som ett bioraffinaderi, eftersom det sker en frdling av en biomassa till

en mer vrdefull produkt. Det finns dock de som anser att definitionen bioraffinaderi endast

kan appliceras p en process som har ett inflde av flera biobaserade rvaror och producerar

flera olika produkter. Genom att som Kamm & Kamm (2004) dela in bioraffinaderierna i

olika grupper beroende p deras komplexitet blir det enklare att diskutera den utveckling av

bioraffinaderi-konceptet som behvs vid ett gradvis kat utnyttjande av biorvaran.

5 Innovating for sustainable growth: A Bioeconomy for Europe. Europsan Commission, 2012.

http://ec.europa.eu/research/bioeconomy/pdf/201202_innovating_sustainable_growth.pdf

6 Star-colibri Strategic targets for 2020 collaboration initiative on Biorefineries, www.star-colibri.eu

9

Strkelsefabriken i exemplet ovan har en relativt sett lg komplexitet och definieras som ett

fas I-bioraffinaderi och knnetecknas av att en specifik produkt framstlls frn en definierad

rvara i en relativt oflexibel process7. Ett annat exempel r etanolproduktion frn jsning av

spannml som sker med konstant processkapacitet och f biprodukter.

Med ett kat utnyttjande av biorvara fljer en utveckling mot mer komplexa bioraffinaderier

dr fler produkter produceras med ett integrerat angreppsstt. I fas II bioraffinaderier utnyttjas

ny processteknologi i kombination med traditionella processer fr att framstlla ett flertal

slutprodukter genom utnyttjande av sidostrmmar och biprodukter. Ett exempel r

produktionen av bionedbrytbar plast tillsammans med socker- och etanol-produktion i en

traditionell sockerfabrik. Ett annat exempel r etanolproduktion frn spannml dr man fre

etanol-jsningen separerar ut olika anvndbara komponenter som kan vidarefrdlas till t.ex.

livsmedels- och foderprodukter. Det finns redan idag ngra exempel p etableringar av fas II

bioraffinaderier. Ett framgngsrikt exempel i Sverige r bioraffinaderiet i

rnskldsvik/Domsj dr ett antal olika fretag samverkar och nyttjar processtrmmar frn

varandra som vidarefrdlas till kemikalier, drivmedel, frger och byggmaterial. Fretagen

samarbetar dessutom kring energifrsrjning, reningsanlggning och annan infrastruktur.

ven vra nordiska grannar satsar p nya bioraffinaderier. Borregaards anlggning i

Sarpsborg i Norge r ett exempel p ett fas II bioraffinaderi dr filosofin r att anvnda s

mycket som mjligt av skogsrvaran fr att producera en rad olika produkter. I Danmark

samverkar just nu bland andra Dong Energy och Novozymes fr att anlgga ett fas II

bioraffinaderi fr samproduktion av bioetanol frn halm, biogas och fossil-fri el och

fjrvrme. Liknande exempel kan hmtas frn ett flertal lnder ute i Europa, USA och t ex

Brasilien.

En vidareutveckling av konceptet leder till fas III bioraffinaderier dr en rad olika rvaror och

processer anvnds fr att framstlla produkter fr en industriell marknad. Fas III

bioraffinaderier knnetecknas av en rvaruflexibilitet vilket kommer ha stor betydelse fr

utvecklingen av kostnadseffektiva industriella processer.

Figur 2. Utvecklingen mot mer komplexa bioraffinaderi-koncept r en ndvndighet fr en

konkurrenskraftig bioekonomi.

7 Kamm, B. and M. Kamm, (2004). Principles of Biorefineries. Applied Microbiology and Biotechnology, 64:137-145.

10

I Sverige finns idag ett stort antal industrier som baseras p fas I bioraffinaderi-konceptet.

Dessa r vl utvecklade och optimerade fr en produkt. Genom att integrera dessa med ny

processteknologi kan de omvandlas till fas II bioraffinaderier som nyttjar alla resursflden,

bde primr- och sekundrflden. Ett fas I bioraffinaderi med potential fr utveckling mot fas

II r Sveriges flaggskepp, Absolut Vodka med sin fabrik i hus. Framstllningen av vodkan

sker genom jsning av spannml frn sdra Sverige och ger bland annat finkelolja som

restprodukt, som om den utnyttjades skulle kunna ge fler produkter och drmed ett bttre

utnyttjande av biorvaran.

I en omstllning till en bio-baserad ekonomi kommer det att bli ndvndigt att successivt

utveckla fler fas II och fas III bioraffinaderier fr att maximera rvaruutnyttjandet. Mer

komplexa bioraffinaderi-koncept kan med tiden hngas p befintliga, mindre komplexa

bioraffinaderier och existerande industristrukturer. En utveckling dr vi ser framtagning av

processer fr frdling av bi-/rest-produkterna i skogsindustrin r att vnta. Frutom talloljan,

metanol, etanol och ev. protein-produktion kommer det att vara intressant att utnyttja hemi-

cellulosan och ligninet i mer eller mindre intermedir form frn syntesgas via C6- C18-

molekyler upp till nnu hgre polymera material-strukturer.

Fullt genomfrd fr en omstllning till frnybara rvaror uttryckt i t.ex. visioner som

fossilfri processindustri eller fossilfria transporter - enorma konsekvenser, men redan en

partiell omstllning av energisektorn, skogsindustrin eller kemisk processindustri ger

dominoeffekter som pverkar hela industristrukturen. Grnserna mellan de olika branscherna

kommer att luckras upp parallellt med att en ny bioraffinaderisektor vxer fram.

Produktionsanlggningarna kommer ocks rent fysiskt att knytas ttare till varandra genom

kat direkt utbyte av energi och materialstrmmar. Processen kommer att vara successiv som

funktion av ett komplext samspel av teknikutveckling, marknadskrafter, politiska beslut,

styrmedel och kapital/investeringsfrmga hos fretagen etc.Fr att Sverige skall lyckas med

detta finns det ett stort behov av att utveckla nya teknologiplattformar, integrera dessa med

varandra och existerande processer samt adaptera innovationsprocesser, definiera nya

vrdekedjor och inte minst skerstlla kompetensfrsrjning.

2 Syfte och ml med uppdraget

Uppdraget frn Vinnova var att utforma en forsknings- och innovationsagenda som beskriver

visioner, ml och behov av insatser fr att skapa branschverskridande och tvrvetenskapliga

samverkansprogram fr att utveckla svenska styrkeomrden. Det lngsiktiga mlet r att

strka Sveriges attraktionskraft och konkurrenskraft fr hllbar tillvxt och samhllsnytta.

Den framtagna forsknings- och innovationsagendan r tnkt att vara ett std fr samverkan

mot mlet att utveckla nationella, branschverskridande bioraffinaderikoncept i Sverige.

Agendan identifierar nyckelutmaningar och beskriver vilka nya insatser, resurser och

infrastrukturer som behvs fr att Sverige skall kunna konkurrera i den nya ekonomin och dra

frdelar av de styrkeomrden som redan finns. Fullt genomfrda leder dessa tgrder till en

kraftigt strkt svensk bas- och bioraffinaderiindustri, kade exportintkter frn frbttrade

och nya produkter och tjnster samt ett strkt innovationsklimat igenom kade samarbeten

mellan industri, akademi och industriforskningsinstitut. Agendaprocessen har ven skapat ett

bransch- och sektorsverskridande tvrvetenskapligt ntverk inom vilket arbetet kommer att

fortstta drivas.

I en omstllning till ett biobaserat samhlle kommer existerande processindustri stegvis att

anpassas till eller kompletteras med bioraffinaderi-koncept av typ II och III vilket illustreras

av krnan i grnt i figur 3 nedan. Bioraffinaderikoncepten kan bygga p existerande

vrdekedjor men med ny rvarubas (tillexempel bio-baserad polyeten) eller helt nya

vrdekedjor med nya slutprodukter. Fr en utveckling mot typ II eller typ III bioraffinaderier

krvs dock en utveckling av de tekniska frutsttningarna i form av frbttrade och

integrerade teknikplattformar samt ett systemanalytiskt perspektiv som ger en helhetssyn p

11

resurseffektivitet och kommande rvarukonkurrens. Samtidigt krvs en insats frn politiker

och beslutsfattare fr att skapa samhlleliga frutsttningar och styrmedel som gynnar en

gradvis omstllning som r kompatibel med rdande industristrukturer. Dessutom behvs en

utveckling av de marknadsmssiga frutsttningarna. Dessa omrden (rosa och turkosa i

bilden) omsluter sjlva bioraffinaderi-konceptet och insatser inom alla dessa omrden mste

g hand i hand fr att en lyckad omstllning skall kunna ske.

Bilden har tagits fram och frfinats lpande under agendaprocessens gng och anvnds som

utgngspunkt fr diskussioner kring vilka aktiviteter som br prioriteras fr olika omrden.

Figur 3. Bioraffinaderikonceptet s som det togs fram och diskuterades i agendaprocessen

3 Styrkeomrden

Sverige har idag ett antal starka industrinringar som alla kommer att spela en viktig roll i

omstllningen mot en biobaserad ekonomi. Vi har en god tillgng p bio-baserad rvara,

framfrallt i form av skog, i jmfrelse med mnga andra lnder. Exporten av skogsbaserade

produkter uppgick r 2011 till 11% av Sveriges totala export. Kan skogen ges ett hgt

frdlingsvrde innebr det stora tillskott till den svenska nettoexporten. Sverige har en

etablerad skogsindustri och jordbrukssektor med tillhrande infrastruktur fr hantering av

skogs- och jordbruksrvaror samt en gedigen kunskap om dessa processer och existerande

vrdekedjor. Industrins befintliga infrastruktur, know-how etc. ger, om rtt utnyttjad,

mjlighet till satsningar med snabb avkastning vilket kan driva en omstllning. God tillgng

p vatten, en stor andel frnybar energi i energisystemet samt vl utbyggda fjrrvrment r

andra unika, gynnsamma frutsttningar. Vi har en god kunskapsbas inom relevanta

teknologiomrden ssom kemiteknik, industriell bioteknik och separationsteknik s vl som

systemanalys. Innovativ teknik i framkant som utvecklas i Sverige gagnar inte enbart vr

inhemska produktion utan kan ven exporteras till andra lndermed liknande eller helt annan

rvaru-bas.

Utvecklingen av en branschverskridande bioraffinaderisektor mjliggr en ny vg av

framgng och utveckling likt den man historiskt haft inom skogs- och kemiindustrin. Sverige

ligger idag i framkant med moderna produktionsanlggningar, starka leverantrer av teknik

och utrustning samt framstende forskningsaktrer. Det finns en betydande marknadspotential

12

i biobaserade produkter som kan komma att vara av stor betydelse fr Sveriges ekonomi om

den frverkligas. Det br dock noteras att den svenska industrin och akademin r en del av en

global ekonomi vilket innebr att vrdekedjor och ntverk i kande grad r internationella. I

det vidare arbetet behver det drfr gras en analys av relevanta internationella aktrer,

ntverk, visioner och strategier inom omrdet8. I detta arbete kan man utg frn den rapport

kring globala bioekonomistrategier och visioner som tagits fram inom ramarna fr f3

projektet A Global Overview of Bio-economy Strategies and Visions9.

3.1 Kort om skogsindustrin

Skogsindustrin svarar fr ca 11-13% av svensk industris sysselsttning, export, omsttning

och frdlingsvrde. Den r starkt exportinriktad och ger ett betydelsefullt bidrag till Sveriges

handelsbalans. ver 85% av massa- och pappersproduktionen samt 70% av sgade trvaror

exporteras. Skogsindustrin sysselstter 60.000 personer och skapar tillsammans med

underleverantrer ca 200.000 arbeten i Sverige. Skogen r en frnybar resurs som levererar

sgtimmer till sgverksindustrin och massaved till massaindustrin. Spn och flis frn

sgverken anvnds fr tillverkning av spnskivor och i massaindustrin. Returpapper

teranvnds och blir till papper och kartong.

Fr skogsindustrin r idag utmaningen att utveckla en bredare produktflora med nya

produkter och processer med kat frdlingsvrde d gamla marknader viker. Skogsindustrin

genererar sidostrmmar som innehller ett stort utbud av olika mnen och molekyler

polymera och lgmolekylra kolhydrater, lignin, syror, steroler som skulle kunna

vidarefrdlas till nya grna kemikalier och material. Skogsindustrin skulle i mycket hgre

utstrckning n idag kunna bidra med rvaror till nya hgvrda produkter i kombination med

fortsatt produktion av fibrer och energi. Vidare finns en inte frsumbar stor mngd

outnyttjade restprodukter i skogen som inte konkurrenskraftigt kan exporteras som ofrdlade

biobrnslen men som har potential att vidarefrdlas genom processintegration med

existerande industrier.

3.2 Kort om jordbrukssektorn

Sverige r till ytan ett av de strre lnderna i Europa. Av totala landarealen r ca hlften skog

och 6.5% utgrs av odlad jord. Det svenska jordbruket producerar ungefr lika mycket

animalie- som vegetabilieprodukter och sysselstter ca 180.000 personer. Produktionsvrdet

motsvarar totalt 47 miljarder kronor varav 41.5 miljarder kommer frn exporterade

jordbruksprodukter och livsmedel, huvudsakligen till EU.

Jordbrukssektorn har hittills frmst varit leverantr till livsmedels- och foderindustrin, men

ven frsta generationens biobrnslen produceras. Sektorn kan i framtiden f en vxande roll

som rvaruleverantr till andra industrier, t ex genom andra generationens mer komplexa

rvarufraktioner som inte ger livsmedel eller foder. Denna fraktion har ocks stora likheter

med skogsrvara, vilket ppnar upp fr delvis gemensamma processtekniska lsningar.

Genom att utnyttja restprodukter frn jordbruket, eller nya snabbvxande grdor, kan

produktionen frenas med samproduktion av byggstenar till kemi- eller energisektorn.

Dessutom kan nya produkter frn jordbrukssektorn bli tillgngliga fr livsmedels- och

foderindustrin i och med att nya produktionsmetoder utvecklas.

8 Flera av aktrerna i agendaarbetet har starka internationella ntverk som kan nyttja i en sdan

process. Detta var dock inte ngot som hanns med under denna frsta fas av arbetet men ngot som br

prioriteras i nsta fas.

9 Louise Staffas, Kes McCormick och Mathias Gustavsson, A Global Overview of Bio-economy

Strategies and Visions, f3 Report no. 2013:6. Tillgnglig via:

http://www.f3centre.se/sites/default/files/f3_report_2013-6_global_bioeconomy_overview_130410.pdf

13

3.3 Kort om livsmedelsindustrin

Svensk livsmedelsindustri r utspridd ver hela landet men har en stark frankring i de sdra

delarna av landet dr man ocks terfinner strsta delen av jordbrukssektorn. Av jordbrukets

produkter vidarefrdlas 70% i livsmedelsfretagen. Livsmedelsindustrin sysselstter cirka

57.000 personer. Det sammantagna exportvrdet fr jordbruks- och livsmedelssektorn var 54

miljarder kronor r 2010. Livsmedelsindustrin har rnt framgng genom ett antal lyckade

livsmedelsinnovationer inom bde produkter, produktionsprocesser och frpackningar, men

det finns en utmaning i att behlla livsmedelsfretagens FoU-resurser i Sverige och att

hantera ett vikande frdlingsvrde fr industrin. Livsmedelsindustrin genererar idag en stor

mngd sidostrmmar frn produktion av allt frn potatisstrkelse, mejeriprodukter, etc. Det

finns ett intresse av att bttre kunna utnyttja dessa sidostrmmar genom att extrahera ut

vrdefulla komponenter eller anvnda dem i processer fr omvandling till mer hgvrda

produkter.

3.4 Kort om kemiindustrin

Den svenska kemiindustrin domineras av ett antal stora fretag dr 80% av de anstllda

arbetar i 13% av fretagen. Kemiindustrin r huvudsakligen lokaliserad kring de tre

storstadsregionerna, Stockholm/Uppsala, Gteborg och Malm/Lund och sysselsatte 2010

cirka 34.000 personer. Det strsta antalet anstllda arbetar i utlandsgda bolag. Kemiindustrin

(inklusive lkemedel och mineraloljor) stod fr ca 16% av Sveriges exportvrde r 2011.

Fr material- och kemiindustrin, liksom fr oljeraffinaderierna, handlar omstllningen mot

bioraffinaderier i stor utstrckning om att byta ut den fossila rvarubasen och drigenom mta

en kad efterfrgan av hllbara produkter i form av grna kemikalier, material och drivmedel.

Den svenska kemiindustrin visar ett spirande intresse fr biotekniska metoder fr

framstllning av en rad olika viktiga plattformskemikalier. Deras intresse drivs av strngare

lagkrav och en nskan om att erstta giftiga och hlsovdliga kemikalier med mindre

skadliga, men ocks av allt starkare krav frn aktrer nedstrms i vrdekedjan. Nr koncerner

som IKEA meddelar att de har som ml att r 2015 enbart anvnda frnybara,

tervinningsbara eller tervunna rvaror i sin produktion fr det stora konsekvenser fr

producenter och underleverantrer. Omstllningen mot en biobaserad kemiindustri handlar i

stort om komplexa, kapitalintensiva processer som skall stllas om p ett effektivt stt. En

nyligen gjord analys av kemiindustrin i Sverige10

visar p vissa strukturella utmaningar fr

sektorn. Det finns behov av samtidiga investeringar lngs lnga och komplexa vrdekedjor

och en gemensam kunskapsbas. Man mste kunna hantera frhllandet mellan stora och sm

aktrer och frst hur den interna beslutslogiken kan pverkas s att lngsiktiga strategiska

beslut kan tas och nyckelkompetens byggas i Sverige, ven om beslutsmakten ofta ligger

utanfr Sveriges grnser. Dessa utmaningar kommer att behva adresseras nr kemiindustrin

utvecklas mot integrering och implementering av bioraffinaderikoncept.

3.5 Kort om bioenergi-industrin

Sveriges strsta energiklla kommer idag frn bioenergi och motsvaras av 32% av den

inhemska energifrbrukningen, inklusive biflden som frbrnns direkt i processer. Drefter

fljer olja, vattenkraft och krnkraft. De vanligaste biobrnslena i Sverige r trdbrnslen

(restprodukter frn skogs- och massaindustrin), tallolja, restprodukter frn jordbruket, torv,

avfall frn hushll och industri, etanol, FAME (fettsyrametylestrar inklusive biodiesel) samt

biogas.

102 Johanna Mossberg, 2013, Chemical Industry Companies in Sweden, VINNOVA rapport

VA:2013:01. www.vinnova.se/en/Publications-and-events/Publications/Products/Chemical-Industry-

Companies-in-Sweden/

14

Anvndningen av biomassa fr energindaml har varit i fokus fr svensk policy sedan mitten

av 1970-talet och lett till en kraftig expansion av bioenergi-industri. Med infrandet av en

CO2-skatt i brjan av 1990-talet har anvndningen av biomassa fr produktion av el och

vrme kat radikalt. ven produktionen av biodrivmedel har kat (frmst s kallade frsta

generationens baserat p jordbruksprodukter och/eller avfall). Parallellt med Finland r

Sverige kanske det land som lagt ner mest resurser per capita p att utveckla ny teknik fr

anvndning av biomassa, s som frgasning, frbrnning, biogasproduktion och utnyttjande

av andra generationens rvaror. Trots stora forskningsinsatser och att anvndningen kat

radikalt finns det idag f utrustningstillverkare av t.ex. stora pannor etc. Dessa har

konkurrerats ut av frmst finska aktrer eller kpts upp.

4 Nyckelutmaningar

Nedan listas ett antal (delvis kopplade) nyckelutmaningar och de behov som de fr med sig.

Med hjlp av de ovan nmnda styrkorna har Sverige potential att p ett framgngsrikt stt

omvandla dessa utmaningar till realiserade styrkor.

4.1 Nya vrdekedjor

Biorvara r, i jmfrelse med fossila rvaror, heterogen, bulkig, och utspridd ver stora

landomrden. Medan processindustri vanligen har stora, positiva skalekonomiska effekter

knnetecknas rvarufrsrjningen av negativa skaleffekter med kande transportavstnd.

Utformningen av tillfrselsystemen av biorvara fr drfr stor betydelse, liksom effektiv

samproduktion av rvara fr olika ndaml (jmfr t.ex. dagens produktion av sgtimmer,

massaved och energisortiment frn skogen). P s stt kan bioraffinering sgas omfatta hela

kedjan frn skog eller ker till frdiga produkter. Ett kat nyttjande av bioresurserna kan

ocks innebra kade pfrestningar p de rvaruproducerande ekosystemen, vilket mste

beaktas.

I en omstllning till mer biobaserad produktion pverkas aktrer genom hela vrdekedjan.

Hela rvaran mste utnyttjas i andra generationens processer som tar tillvara ocks vxters

fiberfraktioner fr att producera olika produkter. En restprodukt frn en industri kan bli till en

rvara fr en annan industri och nya fretag kan utveckla specifik teknologi som bidrar till att

effektivisera befintliga processer och system. Framtida bioraffinaderi-koncept kommer att

stlla krav p strre tvrvetenskapliga kunskaper, dr till exempel mer specifika kunskaper

inom till exempel organisk och analytisk kemi blir viktiga att kombinera med bioteknik-

kompetens. Producenter av kemikalier, material och energi behver frst varandras

processer, behov och krav fr att kunna identifiera nya vrdekedjor och skapa nya

affrsmodeller. Av erfarenheter frn samverkansprojekt mellan akademi och industri kan

konstateras att det fattas aktrer med rtt kombination av kunskaper i delar av vrdekedjan

mellan rvara och produkt. Fr att kunna skapa effektiva vrdekedjor r det viktigt att det

finns rtt kompetens genom hela vrdekedjan.

4.2 Industriell strukturomvandling

Fr att undvika utflyttningar av strategiska funktioner som FoU mste industrin vara proaktiv

i att initiera och hantera vad som p sikt kommer att vara en radikal strukturomvandling. Det

gller att tidigt identifiera framvxande ny teknologi av paradigmskiftande karaktr och

komplettera befintliga system med denna fr att f ett frsprng.

En god och konkurrenskraftig baskompetens kring industriell bioteknik och andra

bioraffinaderirelaterade teknikomrden finns etablerad inom akademin. Denna behver

strkas och utvecklas och det finns ett behov av kat utbyte med industrin. Det finns ett behov

av samarbeten, demonstrationsprojekt och andra innovationsverfrande insatser fr att

mjliggra kommersialisering och industrialisering. Aktiva insatser i form av offentligt std

och stimulanstgrder under inledande kritiska faser kommer att behvas fr att mjliggra

15

denna innovationsverfring och uppskalning till produktion i kommersiell skala.

Branschverskridande samverkan r essentiellt. De olika processindustrisektorerna har

samma utmaningar men har hittills inte gt och drivit frgan gemensamt. Samverkan bidrar

bland annat till kad flexibilitet, riskdelning, synergier, bttre tillgng till expertis och kapital

samt att man som grupp lttare fr gehr fr sina frgestllningar frn politiker. Behovet av

strukturerad branschverskridande samverkan identifierades redan 2006 i en rapport av

IVA11

. Att branschverskridande strukturer och ntverk fortfarande saknas p en nationell

niv visar p svrigheterna och tyngden i denna utmaning. Hr finns ett behov av incitament,

std och ledning i samverkansprocessen samt hjlp med framtagande av nya affrsmodeller.

4.3 Teknik anpassad fr omvandling av biorvara

En omstllning mot biobaserad produktion krver processintegration och samproduktion av

kemikalier, energi och material fr att rvaran skall utnyttjas s effektivt som mjligt. Fr

kemiindustrin innebr det en frndring av rvarubasen frn en handfull fossila

plattformskemikalier med hgt energiinnehll (kolvten) till en mer komplex rvara baserad

p bland annat kolhydrater med ett avsevrt lgre energiinnehll. Detta stller krav p

utveckling av processteknologi fr fraktionering, s vl som extraktion och konvertering av

biomassan samt upprening av produkterna. Fr att Sverige skall kunna fortstta ha en

framskjuten position inom en rad betydelsefulla teknikomrden som t ex bioteknik och

separationsteknik krvs lngsiktiga och betydande satsningar p forskning och utveckling.

Uppskalning till produktion i kommersiell skala innefattar att man mste adressera mnga av

de kritiska begrnsningarna. Detta r ofta kostsamt och tidskrvande. Det r drfr angelget

att testbddar frn mindre skala till demoanlggningar finansieras och nyttiggrs.

Idag r stora investeringar gjorda i befintlig infrastruktur. Detta r ngot som br vara en

utgngspunkt i utvecklingen av nya processer och produktionsplattformar, och krver

samverkan mellan akademi och industri samt mellan olika aktrer.

4.4 Resurseffektivitet

Uppbyggnaden av en biobaserad industri krver samverkan mellan en rad olika delomrden.

Det gller att se bde de enskilda delarnas bidrag och behov och samtidigt ha ett

helhetsperspektiv dr man frstr hur delarna interagerar med varandra. Dessutom mste man

frst hur den biobaserade industrin pverkar sin omgivning och vad den fr fr effekter.

Helhetsperspektivet r centralt bde vad gller rvaror, energieffektivitet,

kostnadseffektivitet och miljpverkan. Hr finns ett behov av att analysera och vrdera hela

vrdekedjor fr nya tekniker och processer genom processintegration, systemanalys,

livscykelanalys (LCA), etc.

Det behvs tillgng till riskvilligt kapital genom tydliga och stabila frutsttningar. Alltfr

hga medfinansieringskrav r ett problem. Vi behver akademiker, etablerad industri och

smfretag fr att lyckas. D bioraffinaderi-sektorn nnu inte r en uttalat etablerad industri

gr hga medfinansieringskrav det svrt att fr med relevanta och viktiga aktrer. Fr detta

behvs bde en tydligt uttryckt politisk vision som svarar mot behoven (gllande till exempel

milj och sysselsttning) och kvantitativa ml.

Starka och stabila marknader fr biobaserade produkter mste skapas. Det finns behov av

att identifiera drivkrafter fr konsumenters och konsumentprodukters efterfrgan och ocks

skapa miljer som kombinerar storskalig och smskalig produktion och som genom synergier

dem emellan ger ett kat totalt frdlingsvrde. De produkter som tas fram skall erstta den

funktion som tidigare produkter haft med en likvrdig funktion. Industriell bioteknik kan

ocks bidra till nya och frbttrade produkter och produkter som aldrig tidigare gtt att

tillverka. Dessa nya funktioner r essentiella fr utvecklingen i stort inom omrdet d enbart

11 IVA, 2006, kad konkurrenskraft i Svensk processindustri, IVA-M 353.

16

grnt sllan har ett annat n kortvarigt marknadsmssigt mervrde. I kombination med nya

funktionella vrden kan det grna dock ge vldigt tilltalande mervrden. Ett exempel p

detta r bio-baserade polymerer som i tillgg till att de r grna nr de anvnds i

gummidck minskar rullmotstndet och drmed med stark hvstngsfaktor sparar energi i

anvndningsfasen.

4.5 Kompetensfrsrjning

En grundfrutsttning fr den omstllning som det innebr att p bred front skifta frn en

fossil rvarubas till en frnybar, bio-baserad r att det finns utbildad kompetens som kan

genomfra omstllningen. Denna omstllning mste vara lngsiktig och en frstelse mste

byggas upp i samhllet. Detta stller stora krav p forsknings och utbildningsvsendet i alla

led. Det r viktigt med en frstelse fr den problematik vi str infr och hur det gr att

utveckla nya lsningar. En frutsttning fr att Sverige skall n framgng i den biobaserade

ekonomin r att vi ligger i den internationella kunskapsfronten. I en globaliserad vrld kar

konkurrensen frn lnder med hg tillvxttakt, och det r av srskild vikt att vi skerstller en

god kunskapsbas med internationell utblick och framtagen i samverkan med partners bde

inom och utanfr landets grnser.

5 Strategiska forskning- och innovationsinsatser fr att mta nyckelutmaningarna

Nyckelutmaningarna kan adresseras genom strategiska forsknings- och innovationsinsatser

inom olika omrden. Insatserna utgr frn den dialog som frts mellan de olika ingende

parterna i agendaprocessen och bygger p de tidigare identifierade styrkeomrdena.

Insatserna r uppdelade p fyra huvudkategorier:

- MTAS: Nationell kommunikationsplattform fr en utveckling av svensk industri mot mer komplexa bioraffinaderier.

- SAMVERKA: Aktiviteter fr att strka interaktionen mellan olika aktrer i systemet

- UTVECKLA VERKTYG: Utveckling/vidareutveckling av teknikplattformar samt etablering och anpassning av testbddar fr en bio-baserad produktion

- UTVECKLA SYSTEMKOMPETENS: fr att stadkomma en resurseffektiv omstllning

- LNGSIKTIG KOMPETENSFRSRJNING: fr att skerstlla lngsiktigheten i de satsningar som grs, inklusive en frstelse fr detta i samhlle

5.1 MTAS: Nationell kommunikationsplattform fr en utveckling av svensk industri mot mer komplexa bioraffinaderier

Forskning har visat att stora vertikalt eller horisontellt integrerade organisationer r effektiva

under frutsttning att det som skall levereras r en standardiserad produkt i stora volymer

och att affren inte frndras ver tid, med andra ord stabila, lngsiktiga frhllanden12

.

Teknisk utveckling, FoU, snabba frndringar p marknaden och kad komplexitet hos de

efterfrgade produkterna och tjnsterna gr dock att termen effektivitet behver omprvas.

De fretag som har framgng under sdana frutsttningar r de som kan gra snabba

omstllningar, vara flexibla och leverera kvalitet med hg adaptiv effektivitet ngot som

uppns genom samverkan med andra fretag och organisationer. Komplexa produkter och

processer r ofta kostsamma vilket ytterligare frstrker behovet av samverkan fr att skra

ndvndigt kapital och frdela riskerna. Den gedigna kunskap, forskning och erfarenhet som

12 Se till exempel Alter och Hage, 1993, Organizations working together, Sage Publications.

17

finns i de traditionella branscherna och som integrerat med ny kunskap och forskning, skapad

genom branschverskridande samverkan och samverkan med nyskapande

universitetsforskning r nyckeln till en framgngsrik framvxt av en ny bioraffinaderisektor

dr ven fas II och fas III bioraffinaderier utvecklas. Idag bedrivs till exempel en stor del av

den svenska biotekniska forskningen och utvecklingen inom akademin.

Fr att underltta utvecklingen av en konkurrenskraftig bioraffinaderisektor i Sverige behver

samverkan stimuleras och strkas lngs vrdekedjor, mellan olika vetenskapliga

mnesomrden och discipliner (tvrvetenskap och mngvetenskap) samt mellan olika aktrer

i innovationssystemet (strkt trippel helix samverkan). Utver detta behver samverkan

mellan stora och sm aktrer stimuleras s vl som samverkan mellan etablerade och nya

aktrer inom omrdet.

Figur 4. Illustration av de trippel-helix aktrer som behver samverka fr en framgngsrik

utveckling av en branschverskridande bioraffinaderiindustri

Samverkan genom ntverk Plattform Bioraffinaderi: Fr att skapa och strka den

branschverskridande samverkan som behvs fresls en nationell kommunikationsplattform:

Plattform Bioraffinaderi. Plattform Bioraffinaderi r tnkt att vara en nationell plattform fr

trippel-helix intressenter inom det tematiska omrdet bioraffinaderier. Plattformen skall

adressera aktrer frn hela vrdekedjan ur ett livscykelperspektiv, frn rvara till tervinning

och teranvndning av produkterna. Syftet med plattformen r att skapa ett formaliserat

ntverk som ger mjlighet fr olika aktrer att se nya mjligheter, bygga frtroende och

genom etablerad dialog g vidare med aktiviteter och projekt (dessa ligger helt utanfr

plattformen). Plattformen skall ocks verka fr kunskapsspridning till olika aktrer och

mellan aktrer. Det finns redan idag ett antal befintliga aktiviteter och projekt som r

relevanta fr en framtida Bioraffinaderiplattform. Plattformens ntverk kan i ett

uppstartsskede utg frn de aktrer som samlats kring de bioraffinaderirelaterade agendorna

samt frn en inventering av aktrer i befintliga projekt, centrumbildningar och kluster. En

inventering kan sedan gras fr att identifiera ytterligare relevanta aktrer. I frlngningen

skulle plattformen kunna fungera som en kommunikationskanal och drigenom bidra till kad

spridning och utvxling p den kunskap som dessa aktiviteter genererat. Plattformen ger

ocks frutsttningar fr en rad framtida aktiviteter och projekt varav en del r listade nedan

och ytterligare r listade i nsta stycke (SAMVERKA).

18

Figur 5. En visualisering av hur Plattform Bioraffinaderi skulle kunna byggas upp och

fungera

5.2 SAMVERKA: Skapa branschverskridande aktiviteter och projekt strkt interaktion mellan olika aktrer i systemet

Om skapandet av en nationell plattform fr den framvxande bioraffinaderiindustrin kan ses

som ett stt att bygga broar mellan olika aktrer i bioraffinaderisystemet s kan aktiviteterna

nedan ses som mjliggrare fr att skapa trafik p dessa broar. Att etablera organisationer,

ntverk och institutioner r ndvndigt fr att skapa den infrastruktur som behvs fr att

aktrer ska mtas, men broar utan trafik r inte till ngon nytta. Minst lika viktigt som att

skapa broar r det att skapa aktiviteter som gr att bron anvnds och underhlls. Exempel p

typer av aktiviteter som strker samspelet mellan olika aktrer i systemet och kar

innovationsverfringen dem emellan r:

Innovations- och policyanalys fr att identifiera behovet av srskilt politiskt tagande.

Huruvida biobaserade processer och produkter i stor utstrckning kommer att bidra till en

vxande bioekonomi avgrs inte enbart av de tekniska lsningarna utan bestms ocks till

stor del av politiska beslut, infrastruktur och policyfrgor. Vilka frutsttningar krvs fr att

marknaderna ska utvecklas? Hr ser vi att det r essentiellt att kartlgga systemen och

processerna som mjliggr och driver alternativt hmmar konkurrenskraftig

implementering av de tekniska lsningarna och att skapa en bild av aktrerna och processerna

i innovationssystemen kring teknikerna. Nr bilden r klar handlar det om att identifiera

lsningar, vgar och verktyg fr att frmja och pskynda kommersialisering. Exempel p

intressanta omrden r att skapa och vidareutveckla forum fr flerpartssamverkan,

klustersamverkan, styrmedel, innovationsupphandling, olika former av investeringsstd,

utveckling av nya affrsmodeller och logistiklsningar. Detta arbete har redan pbrjats i och

med det regeringsuppdrag som Energimyndigheten har gllande att genomfra analyser p

energiomrdet enligt metoder fr s.k. teknologiska innovationssystem (TIS) dr

Bioraffinaderier pekas ut som ett prioriteringsomrde i den frstudie som just nu r under

frdigstllande (klar sista april).

kad personrrlighet mellan industri, akademi och industriforskningsinstitut fr att ka

mottagarkapaciteten fr FoU och strka samverkan. En kad personrrlighet kan uppns

bland annat genom:

19

Ett kat antalet industridoktorander. Industridoktorander frutstter ett stort engagemang frn svl industri som akademi och industrin medverkar genom att

uppmuntra medarbetare att vara verksamma som industridoktorander eller

adjungerade professorer.

Utveckla konceptet med postdoc-tjnster i nringslivet. Till exempel genom att verka fr att statligt finansierade postdoc-tjnster ven ska mjliggra anstllning i

industrin alternativt vid forskningsinstituten.

Fysisk lokalisering av forskare i industrin. Ett exempel p detta r inom kompetenscentret EcoBuild dr forskare frn deltagande akademi och institut sitter

ute hos deltagande industriparter under en begrnsad tid.

Att industriella meriter och samverkansmeriter ges kad tyngd i det akademiska meriteringssystemet och tvrt om, att akademiska meriter och samverkansmeriter ges

kad tyngd i nringslivet.

Branschverskridande Branschforskningsprogram fr den framvxande bioraffinaderi-

industrin. Branschforskningsprogram fr viktiga industribranscher har tidigare visat sig ge

stor samhllsekonomisk utvxling i form av kad konkurrenskraft och sysselsttning. I

branschforskningsprogram samarbetar fretag, universitet och hgskolor samt

industriforskningsinstitut och kostnaderna fr programmen delas av staten och nringslivet.

Frdelen med branschforskningsprogram r att de ger en nationell samling kring en

bransch/ett omrde dr aktrerna gemensamt identifierar viktiga omrden och prioriterar

dessa. Ett branschverskridande branschforskningsprogram fr den framvxande

bioraffinaderiindustrin vore essentiellt fr att skapa en gemensam bild av vilka tgrder som

behvs och vilka omrden som br prioriteras. Den branschverskridande samlingen vid

definitionen av omrden och prioriteringar i ett sdant program r central fr att undvika att

man landar i ett traditionellt branschforskningsprogram. Processen br ven ta hnsyn till att

olika branscher har olika mycket erfarenhet av att medverka i sdana program (dr

skogsindustrin exempelvis har haft ett antal branschforskningsprogram medan kemiindustrin

inte haft ett enda). Hr kan den anskan om ett strategiskt innovationsomrde (SIO) som

skogsindustrierna initierat vara en bra utgngspunkt under frutsttning att den omfamnar

flera industrisektorer med syfte att skapa en branschverskridande kunskapsbas och samsyn. I

och med bioraffinaderiomrdets tvrvetenskapliga och tvrsektoriella natur br dock anskan

om och/eller medverkan i ytterligare SIO underskas d det skta SIO har vissa

begrnsningar.

Svensk nod fr de processindustrirelaterade Public Private Partnerships (PPP) som etableras

i anslutning till Horizon 2020 vars syfte blir att samordna det svenska deltagandet i Horizon

2020 och drigenom ka det svenska sktrycket och utbytet. Mlet r att bygga (och

underhlla) ett branschverskridande svenskt ntverk som strker svenska industrier genom

att stdja och underlttar deras arbete med relevanta PPPn inom Horizon 2020 (i dagslget

frmst SPIRE och BRIDGE) och som resulterar i en strkt svensk processindustri och

betydande forskningsresurser frn EUs forskningsprogram. Utver den direkta industrinyttan

i den inledande satsningen finns en stor potential att svensk processindustri tillsammans

kommer att kunna driva mer FoI-projekt fr en lngsiktig industrinytta med optimerad

resurseffektivitet i fokus. Med std av offentlig och privat finansiering skulle de svenska

industriforskningsinstituten som varit inblandade i de olika PPP-processerna kunna ta ett

betydande initiativ fr denna process och etablera samverkan mellan svensk processindustri,

universitet och hgskolor via en s kallad svensk nod. Noden kan ta sin utgngspunkt delvis

frn Plattform Bioraffinaderi och dess aktiviteter fresls vara inom tv omrden:

PPP-arbete i vilket dialogen med relevanta PPPn sker bland annat genom att noden har representanter som medverkar i samtliga centrala arbetsgrupper. Drigenom kan

en pverkan ske p forskningsagendorna och efterfljande utlysningstexter.

20

Aktiv dialog. Genom ntverk, seminarier, nyhetsbrev och annan aktiv form avser den svenska noden att samla in kunskap om de svenska intressenternas (fretag och

akademi) huvudsakliga intresseomrden. Noden kommer ven att fungera som

katalysator och plattform fr att bilda grupper/konsortier som inkommer med

anskningar. Den svenska noden kommer ven att genom dialog med nationella,

offentliga finansirer verka fr att finansiering frn Horizon 2020 samordnas och

kompletteras med andra nationella initiativ/utlysningar/program.

Ett strkt fokus p kompetensfrsrjning. En dialog kring behovet av kompetensfrsrjning

till industrin fr en strukturell omstllning mot framtidens bioraffinaderier behver initieras

d omstllningen kommer att krva ny kunskap. Ett alternativ r en omstllning av befintliga

kemi- och bioteknikutbildningar vid vra universitet och hgskolor fr att kunna inkludera

mer tvrvetenskapliga kurser. Dialogen br utg frn de branschanalyser som VINNOVA har

gjort och hller p att slutfra fr mnga av processindustrins branscher. Analyserna ger dels

ett underlag fr diskussionen i form av en bild ver nuvarande FoU-aktrer och omrden samt

en inventering och analys av olika industriella aktrer. Nr analyserna r frdiga kan de

lggas bredvid varandra och gemensamma strukturella utmaningar fr en strkt

kompetensfrsrjning och prioriterade kunskapsomrden kan identifieras. En annan aktivitet

som kan strka kompetensfrsrjningen och som br uppmuntras r tvrvetenskapliga,

samfinansierade forskarskolor. Exempel som br lyftas fram och byggas vidare p r

exempelvis dels det initiativ som tagits av Bio4Energy genom Erasmus Mundus anskan om

forskarskolan Shift2Bio och dels Energimyndigetens forskarskola Program Energisystem. Ett

annat alternativ kan vara infrandet av en tredje part i steget mellan forskning och

produktutveckling, exempelvis genom en strkt interaktion mellan

industriforskningsinstituten, akademin och industrin alternativt en strkt samverkan mellan

sm och stora fretag dr de sm fretagen kan agera som technology providers.

Demonstrationsanlggningar r centrala fr att organisera lrandet kring olika

nyckelteknologier. I dagslget terstr det dock mnga frgor kring hur demonstratorer,

speciellt storskaliga demonstrationsanlggningar, br organiseras p bsta stt, vilka aktrer

som br bjudas in, hur gande av resultat ska frdelas och hur misslyckanden skall hanteras.

En stor frga r ven hur anlggningarna kan gras flexibla (med avseende p rvaror,

processutformning och slutprodukter) och anvndas fr bde forskning och

produktutveckling. Med andra ord; hur kan ett generellt kunskapsbyggande organiseras kring

dessa demonstrationsanlggningar som i sin tur kan leda till att ytterliga genombrott grs

baserat p samma infrastruktur samtidigt som kommersiella och mer kortsiktiga intressen

tillgodoses? Vid en uppskalning av teknik i demonstrationsanlggningar och de frsta

kommersiella anlggningarna krvs mycket omfattande investeringar. Dessa initiala

investeringar innefattar stora finansiella risker fr de aktrer som vljer att vara frst med att

investera i nya tekniker. Samtidigt som en uppskalning r frknippad med stora

utvecklingskostnader r marknadsvillkoren fr nya produkter som biodrivmedel, biobaserade

kemikalier och material oskra. Fr att komma vidare med omrdet br en systematisk

innovationssystemanalys gras av de nyckelteknologier som krvs fr produktion av

drivmedel, kemikalier och nya material frn biomassa. Studien skall ha som syfte att

identifiera vilka explicita systemsvagheter som dominerar omrdet, samt specificera vilka

som adresseras genom befintliga strukturer och vilka som krver srskilt politisk tagande.

Srskild tonvikt br lggas vid organisering av lrande kring demonstrationsanlggningar,

finansiering av demonstrationer och ndvndiga marknadsvillkor fr att mjliggra samtidiga

investeringar samtidigt som flexibilitet kan bevaras med avseende p slutprodukter och

teknikval. Fr att frst vilka kompetenser, vilken kunskap och vilka aktrer som behvs i

systemet br man samverka i verkliga projekt. Sledes br demonstrationsprojekt som

inkluderar flera olika typer av kompetenser och aktrer prioriteras.

Strkt fokus p kommunikation. Kommunikation r essentiellt fr att skapa och underhlla

relationer mellan olika aktrer samt skapa och sprida ny kunskap. Ett stt att frbttra

forskningskommunikationen r att inkludera budget fr kommunikationsaktiviteter i FoI-

21

projekt. Ett annat stt kan vara att krva att projekt skall ing i ngon form av

kommunikationsplattform eller centrum med syftet att drigenom ka spridningen av resultat

frn projektet till relevanta aktrer och ntverk. Hr ingr ven att p ett strukturerat stt

delvis definiera om meriteringssystemen vid universitet och hgskolor s att strre

meriterande tyngd ges t den tredje uppgiften, ett arbete som ibland benmns som att skapa

alternativa karrirvgar.

5.3 UTVECKLA VERKTYG: Utveckling och vidareutveckling av teknikplattformar och etablering och anpassning av testbddar fr en bio-baserad produktion.

Fr att strka Sveriges position i den biobaserade samhllsekonomin, mste vi, baserat p

svensk processindustri, utveckla fas II och III bioraffinaderi-koncept och ta fram nya

plattformar och produkter baserade p olika typer av biomassa. Detta skapar ett mervrde fr

befintliga vrdekedjor och genererar helt nya vrdekedjor. Fr en omstllning till bio-baserad

produktion krvs en fortsatt stark forskningsbas och att nya tekniker och processer utvecklas,

kostnadseffektiviseras, demonstreras och industrialiseras i stor skala. Detta krver frutom

in-house FoU, bred samverkan, skapandet av tillgngliga testbddar samt FoU-partnerskap

mellan industripartners, universitet och institut. Figur 6 illustrerar behovet av ett

tvrvetenskapligt angreppsstt i utvecklingen av de teknikplattformar som behvs.

Figur 6. Utvecklingen av teknikplattformar fr olika bioraffinaderikoncept sett ur ett

tvrvetenskapligt perspektiv

Den biobaserade rvaran skiljer sig avsevrt frn petroleumrvaran genom att den har ett

lgre energiinnehll och i hg grad redan r funktionaliserad, frmst genom att den innehller

mer syre och r mer polr, det vill sga kompatibel med vatten. Biorvarans hgre

komplexitet gr att den frst mste frbehandlas innan en kemisk eller bioteknisk

produktionsprocess kan ta vid som vidarefrdlar utgngsmaterialet till slutprodukt. Drefter

fljer ett antal separationssteg som syftar till att rena fram den slutliga produkten.

Industriell bioteknik innefattar anvndandet av bioteknik fr att p ett hllbart stt producera

kemikalier, material och energi. Bioteknik utnyttjar sig av mikroorganismer och deras

enzymer som genom rtusenden har anpassats och utvecklats fr nedbrytning och omvandling

av biomassa. Mnskligheten har anvnt biotekniken under lng tid fr bland annat produktion

av livsmedel, men med nya framsteg och en djupare frstelse fr de mikrobiella processerna

finns det nu nya mjligheter att utnyttja biotekniken som ett viktigt redskap i omvandlingen

22

av biomassa till exempelvis fin- och specialkemikalier, lkemedel, livsmedel och foder,

material och energi. Nedan fljer en sammanstllning av de omrden som behver utvecklas

fr att strka Sveriges position i detta omrde:

Frbehandling och fraktionering av bio-rvaran

Jmfrt med den fossila rvaran innehller biomassa en strre mngd olika komponenter av

varierande molekylvikt. I biomassan terfinns kolhydrater, aminosyror, lipider och

biopolymerer som till exempel cellulosa, hemicellulosa, kitin, strkelse, lignin och protein.

Frutom att det r ett mer komplext utgngsmaterial som stller krav p mer sofistikerade

fraktioneringsmetoder fr att srskilja de olika komponenterna, s erbjuder ocks biomassan

en strre palett av mjliga vrdefulla mnen som kan omvandlas till vrdefulla produkter.

Genom att frst utvinna komponenter som kan omvandlas till vrdefulla kemikalier innan

resterna omvandlas till energi maximeras rvaruutnyttjandet och frtjnsterna kar fr

industrin. Allts finns ett behov av processlsningar fr fraktionering/bearbetning av

lignocellulosan biotekniska, kemiska och termiska som kar frdlingsvrdet i bde

primrstrmmar och sekundrstrmmar och ger en god systemeffektivitet. Ngra exempel r

kemisk delignifiering, termokemisk behandling, kemisk/biologisk hydrolys/modifiering och

frgasning. Mnga av de tekniker som anvnds idag r dock energikrvande och genererar

biprodukter som r hmmande fr efterfljande konversteringssteg, s inom detta omrde

finns ett behov av nya innovativa separations- och extraktionsmetoder. Ett sdant exempel r

anvndandet av enzymer som bryter ned lignocellulosa till mindre bestndsdelar i naturen (t

ex cellulaser, hemicellulaser och oxidativa enzym). Enzymer erbjuder jmfrt med kemiska

processer en mildare och mindre energikrvande metod fr omvandling av biomassa till

socker som sedan kan anvndas i jsningsprocesser, men har nnu inte slagit igenom p bred

front fr anvndning i industriella processer. Om man utgr frn befintliga processer s

behver enzymer utvecklas fr att anpassas till dessa. Men det behvs ocks en integrerad

utveckling av nya enzymer fr helt nya processer, dr processerna r anpassade till

enzymerna. Vxtbioteknik kan anvndas fr att ta fram en bio-rvara som r mer anpassad till

efterfljande industriella processer och som t ex r modifierad fr att producera en frhjd

halt av olja, vilket underlttar den initiala frbehandlingen av rmaterialet.

Bioteknisk omvandling av biomassa

De fossila rmaterialen r idag inte enbart billigare n biobaserad rvara. Den

processteknologi som anvnds r ocks vl utvecklad. De traditionella petrokemiska

processerna baseras p fraktionering av en blandning av kolvten fljt av funktionalisering

med organ-kemiska metoder som sedan mitten p 1900-talet har utvecklats och anpassats till

den fossila rvarubasen. De framstllda molekylerna utvecklas sedan vidare med hjlp av

olika etablerade organ-kemiska reaktioner fr att anvndas som byggstenar i framstllningen

av konsumentprodukter och material.

Vid anvndning av biomassa som rvara krvs det istllet processer som r anpassade fr

vattenlsningar och som fungerar fr den mer komplexa och orena rvara som biomassa r.

Biotekniken vntas hr f en betydande roll. Hittills har biotekniken haft strst genomslag

inom livsmedelsindustrin och lkemedelsindustrin i Sverige. Att den hittills inte har haft lika

stor genomslagskraft inom produktion av kemikalier och material beror enkelt uttryckt p att

biotekniken har haft lite att tillfra vid omvandling av fossila rvaror. Tillgngen p fossila

rvaror har varit tillrckligt god och billig fr att tillfredsstlla industrins behov och den

processteknologi som behvs r vl utvecklad. Samtidigt som den fossila eran har haft sin

hjdpunkt under senare hlften av 1900-talet har det dock skett en omvlvande utveckling

inom biotekniken dr genteknikens intrde och pfljande genombrott i genomik- och

proteomik-forskning har haft stor betydelse inom framfrallt lkemedelsomrdet. Biotekniken

har drfr stor potential att ocks spela en betydande roll fr industrins omstllning till en

biobaserad produktion.

De insatser som krvs fr en kad industriell tillmpning av bioteknik handlar dels om

processutveckling men ocks om utveckling av de biotekniska verktygen som utgrs av 1)

23

mikroorganismer ssom jstsvampar, mgelsvampar och bakteriestammar och 2) enzymer

som r naturens egna, specifika katalysatorer. Den industriella bioteknikens genomslagskraft

r beroende av att man skapar fundamental frstelse fr bioteknikens verktyg och sedan

anvnder den kunskapen fr att ta fram nya och frbttrade produkter och processer.

Mikroorganismer som verktyg

Mikroorganismer som bakterier, jst och mgel omvandlar genom sin metabolism

nringsmnen till en rad olika produkter och anvnds idag fr produktion av bland annat

antibiotika, aminosyror, industriella enzymer och lkemedelsproteiner. Via fermentering av

mikroorganismer kan ett antal plattformskemikalier produceras som sedan vidarefrdlas till

olika kemiska produkter. Ett exempel r brnstenssyra som anvnds fr tillverkning av frg,

plaster och livsmedelstillsatser. Exempel p andra plattformskemikalier r lgvrda alkoholer,

polyoler och andra organiska syror. Fr att vi i framtiden p ett kostnadseffektivt stt skall

kunna producera nnu fler kemikalier, material och energibrare med hjlp av

mikroorganismer krvs nya och frbttrade mikroorganismer samt optimerade mikrobiella

processer. Naturen r en vrdefull klla till nya mikroorganismer och enzymer. Extrema

miljer som t ex varma kllor erbjuder en rik flora av mikroorganismer med tillhrande

enzymer med stor potential fr industriella processer. Frbttring av mikroorganismers

prestanda och produktionskapacitet kan uppns med metabolic engineering och

processdesign. Genom en iterativ process som innebr syntes, analys och design kan

mikroorganismernas mnesomsttning modifieras fr att producera en viss produkt i stora

mngder och samtidigt designas till att kunna tillgodogra sig olika sorters socker som rvara.

Det senare har bland annat gnats stor uppmrksamhet nr man har gtt frn att anvnda vete

och majs fr etanolproduktion till att anvnda mer cellulosabaserade rmaterial. Dessa

innehller inte bara ltt-nedbrytbara C6-socker utan ven C5-socker, vilket har varit en

utmaning och lett till omfattande forskning kring mikroorganismer, frmst jst, som ven kan

tillgodogra sig C5-sockret. Genom att kombinera kunskap om cellers metabolism och hur

gener uttrycks med matematisk modellering kan man dra nya lrdomar om biologiska systems

egenskaper och funktion. Sdana systembiologiska studier kommer att ha stor betydelse fr

utvecklingen av framtidens industriella mikrobiella processer, och krver tvrvetenskapliga

ansatser och samarbeten mellan bland annat biotekniker, kemister, matematiker, fysiker och

datavetare.

Sverige har en god position internationellt nr det gller kunskap om de biotekniska

verktygen och processerna, men det behvs fortsatt grnsverskridande, bde grundlggande

och tillmpad, forskning och utveckling fr att den kunskapen skall anpassas till industrins

behov och kunna realiseras i nya industriella processer.

Enzymer som verktyg

Enzymer r biologiska katalysatorer som produceras av mikroorganismer och som kan

isoleras och anvndas i omvandlingsprocesser. Enzymer r specifika och har frdelen att de

kan ge rena enantiomerer och frre biprodukter. Enzymer har tv viktiga

anvndningsomrden nr det gller omvandling av biomassa till produkter, dels fr

frbehandling/fraktionering (spjlkning) som nmnts ovan, och dels fr specifik katalys av

syntesreaktioner. Det finns dock en rad utmaningar med att anvnda enzymer. Enzymer r

ofta instabila och det r dyrt att producera och rena upp dem. Behovet av framtida enzymer

kommer vara mngfacetterat, frn optimala blandningar som kan omvandla flera substrattyper

till enskilda enzymer som utfr specifika reaktioner vid konstanta betingelser. Bland annat

behver mer temperaturtliga och p annat vis mer processanpassade enzymer utvecklas.

Genom att hmta mikroorganismer frn extrema miljer som till exempel varma kllor eller

avskilda biotoper, kan man f fram enzymer med specifika egenskaper och frbttrad

processtabilitet. Detta stller krav p bra metoder fr att screena fr nskvrd aktivitet och

funktionalitet. Det behvs kunskaper om interaktionerna mellan enzym och substrat,

optimering av enzymaktivitet och stabilitet genom rationell eller slumpmssig design av

enzymstrukturen och tekniker fr prediktering av nskvrd enzymstruktur. I takt med att nya,

24

milda och energisnla, processer tas fram kommer det ocks finnas behov av enzymer som r

anpassade till lga temperaturer och till nya processbetingelser eller till betingelser som r

mindre styrda, t ex p.g.a. rvaru- eller processflexibiltet.

Immobilisering av enzymer frbttrar processtabiliteten medan integrering av

enzymproduktion, omvandling och upprening kan frbttra ekonomin i storskaliga processer.

Integrering av kemiska och enzymatiska processteg kommer ocks att bli allt viktigare.

Separationsprocesser fr upprening av produkterna

Vi behver utveckla smarta uppreningstekniker som utan behov av fr mycket energi klarar

av att rena upp komplexa blandningar frn stora mngder vatten. Den stora mngden vatten

som behvs fr omvandling av biorvara med biotekniska metoder r den enskilt strsta

utmaningen fr industrialisering av denna teknik. Separationstekniker som effektivt renar upp

produkten frn en relativt utspdd vattenlsning behver tas fram parallellt med att man kar

utbytet i sjlva processen.

Processintegrering

Nya system och processer som utvecklas i ett bioraffinaderikoncept br, fr att vara

internationellt konkurrenskraftiga, integreras p ett effektivt stt med den befintliga industri-

strukturen och de befintliga processerna. De stora investeringar som redan r gjorda i stora

processanlggningar br i strsta mjliga mn utnyttjas. P lngre sikt r det naturligt med

fler anlggningar som frn brjan r designade fr ny processteknik. Fr detta krvs FoU-

insatser. Processintegration r centralt fr att samproduktion av till exempel kemikalier och

energi skall kunna ske effektivt i ett bioraffinaderi. Integrering av extraktionsprocesser med

efterfljande omvandlingssteg eller integrering mellan katalys- och separationssteg mjliggr

effektiv produktion i ett bioraffinaderi. I en gradvis omstllning till en fullstndigt biobaserad

produktion kommer produktion som r baserad p bde fossila rvaror och frnybara rvaror

att samexistera och ven samverka i en hybrid-ekonomi p vg mot bioekonomi. I vissa fall r

det mest lmpligt att anvnda kemiska processer integrerade med bioprocesser fr

omvandling av biorvaran till produkt.

Utveckling och etablering av testbddar

Fr att n fram till en industriell process behvs testbddar dr olika aktrer som inom

akademi, institut och industrin kan samverka fr att testkra och skala upp nya processer.

Demonstratorer och testbddar tjnar som en gemensam arena fr olika aktrer dr de

tillsammans kan bidra med olika erfarenheter och dra lrdom om processen och de parametrar

som spelar in fr en lyckad processdesign. ppna och tillgngliga testbddar erbjuder inte

enbart en fysisk milj utan verkar ocks som en arena fr innovation och kommersialisering

baserat p samverkan och samspel mellan olika aktrer.

5.4 UTVECKLA SYSTEMKOMPETENS fr att stadkomma en resurseffektiv omstllning

Systemperspektiv bestr i att se bde delar och helhet samt hur delarna interagerar med

varandra. En biobaserad industri kommer bde att pverka sin omgivning och pverkas av sin

omgivning. Fr att den ska vara framgngsrik p bde kort och lng sikt mste den uppfylla

en mngd olika villkor. I ett strre perspektiv kan vi ocks krva att den ska bidra till en

lngsiktigt hllbar utveckling av samhllet som helhet.

Mnga av de olika delomrdena fr en biobaserad industri studeras och utvecklas inom olika

discipliner. Systemanalytiska studier kan ka frstelsen fr de mjligheter och

begrnsningar som systemvillkor p olika niver ger. En teknik, produkt eller tjnst mste

kunna uppfylla systemvillkoren p alla plan samtidigt fr att bli framgngsrik. I figur 7

skissas schematiskt ett exempel p hur en bioraffinaderiindustri kan sttas i ett sammanhang

25

av samverkande system. Systemanalys kan ka frstelsen fr hur bioraffinaderiet pverkar

och pverkas av sin omgivning, och p s stt ligga till underlag fr en kortsiktigt mjlig och

lngsiktigt konkurrenskraftig och hllbar utveckling.

Vidare behvs systemanalys fr att identifiera prioriterade insatsomrden och kunna gra

informerade strategiska satsningar. Sverige br nyttja den tradition och kompetens som man

besitter inom omrdet och bygga vidare p denna genom utkade satsningar p systemanalys

och systemanalytiska verktyg fr att hja system-kompetensen och system-kunskapen inom

industri, akademi och samhlle. P detta stt kan omrdet utvecklas som ett verktyg fr

strategiskt beslutsfattande. Hr r det viktigt att ppeka att tvrsektoriella samarbeten,

kommunikation (fr vilka insatser beskrivitis i tidigare delar av agendan) och systemanalys

hnger ihop och delvis r beroende av varandra fr att full nytta skall uppns. Baserat p detta

r vr sikt att systemanalys br vara en integrerad del i de flesta projekt inom ramen fr

agendan redan i utvecklingsstadiet fr att inte bli ett phng i efterhand. Projekt som p ett

strukturerat stt inkluderar systemanalys av olika slag br drfr prioriteras och att inkludera

integrerad systemanalys br uppmuntras av offentliga finansirer.

Systemsyn p biorvaror - Rvarueffektivitet. Bioraffinaderi-verksamhet i Sverige har hittills

huvudsakligen fokuserat p skogsrvara. Processum-klustret i rnskldsviksregionen r ett

framgngsrikt exempel p detta. Sverige har dock inte endast en stor skogsindustri, utan

ocks en viktig jordbrukssektor primrt lokaliserat till sdra delar av landet som genererar en

stor mngd rester och avfall som idag inte r optimalt utnyttjat. ven marin och akvatisk

biomassa kan utnyttjade p hllbart stt bidra till den mngfald som kan behvas fr att

tillfredsstlla kommande behov av produkter. Vi tror att det r viktigt att alla dessa sektorer

samverkar fr att bygga nya framtidsstrategier fr en effektiv och hllbar resursanvndning.

Vidare anser vi att insatser behvs fr att studera hur mervrdet av biobaserade rvaror kan

maximeras. Dock behvs i detta sammanhang ven en nyanserad diskussion kring vad som r

ett maximerat mervrde (klimatvrde? arbetstillfllen? frdlingsvrde? etc.?) och vem det r

som bestmmer nyttan. Hr anser vi att det r viktigt att man i vrderingen inkluderar hela

vrdekedjan frn rvara till slutprodukt inklusive biprodukter och eventuell

materialtervinning samt att man ser systemkopplingar och sker integrerade

Bio-industri

T1 - t

eknik

T2 - m

arkna

d

T3 - s

amh

llsek

onom

i

T4

Natur

liga s

ystem

, eko

syste

m

T5

vrde

ringa

r

T1 Teknik

Teknisk prestanda

Processintegration

T2 Marknad

Fretagsekonomi

Affrsutveckling

Innovationssystem

T3 - Samhllsekonomi

Nationalekonomi

Styrmedel

Politik

T4 Naturliga system, ekosystem

Resursbegrnsningar

Tillgng, efterfrgan

Frnybarhet?

Uthllighet?

Ekosystembegrnsingar

Klimat

Frsurning

Biologisk mngfald

T5 Vrderingar

Mnskliga rttigheter

Rttvisa ver geografiska grnser

Rttvisa ver sociala grnser

Rttvisa ver generationsgrnser

26

systemlsningar dr tekniker, produkter och process kompletterar varandra. Det handlar om

nya produkter och processer och deras miljpverkan br analyseras fr att kunna jmfras

och utvrderas p lika villkor med exempelvis livscykelanalys.

Tillgngligheten och tillfrseln av biomassa har vissa utmaningar, jmfrt med mnga av

dagens fossila energibrare. Biomassaresurserna r utspridda och biomassa r en

frhllandevis bulkig och variabel rvara. Detta innebr att effektiva system fr tillfrsel av

biomassa kommer att vara viktigt fr ett effektivt industriellt nyttjande. Karaktrisering av

mjligheter med olika biorvaror r ocks viktigt fr en framtida effektiv multifrsrjning

med biorvaror till olika industrier. Bioraffinering brjar i skogen/p kern/i havet och hr

behvs mer kunskap och erfarenhet byggas upp kring hur effektiva system fr hela

frdlingskedjan kan utformas. Vidare br fokus ven lggas p studier rrande hur

biorvaran kan utnyttjas utan att verutnyttjas. Om det verordnade mlet r hllbar

utveckling r det viktigt att ven de natur- och kultur vrden som finns i skogs- och kermark

inkluderas och vrderas samtidigt med de ekonomiska vrden som rvaruproduktionen

skapar.

Systemsyn p energianvndning - Energieffektivitet. Alla bioraffinaderikoncept inkluderar per

definition olika typer av energiflden och har i olika utstrckning mjlighet att leverera

energiprodukter, antingen som huvudprodukter (biodrivmedel och el) eller som biprodukter

(till exempel fjrrvrme) som, effektivt utnyttjade, kan hja lnsamheten i de studerade

koncepten. Nya system och processer som utvecklas br, fr att vara internationellt

konkurrenskraftiga, integreras p ett effektivt stt med den befintliga industristrukturen och

de befintliga processerna. Hr ser vi att processintegration r centralt och br vara en

integrerad del i analyser och projekt som syftar till att utveckla och vidareutveckla

bioraffinaderitekniker och koncept (grna tillsammans med andra systemanalytiska

angreppsstt/verktyg). Bde fr att finna effektiva processer och fr att integrera dessa till de

befintliga systemen p ett kostnads- och energieffektivt stt.

5.5 LNGSIKTIG KOMPETENSFRSRJNING

Genom en kraftfull satsning p forskarskolor vid universitet och hgskolor (UH), dr

spetskompetens inom viktiga tekniska och naturvetenskapliga discipliner kan utbildas och

samtidigt f en tvrvetenskaplig och samhllelig frstelse fr omrdet kan rtt kompetens

skras. De satsningsomrden som frsls och som mste frstrkas (med en tvrvetenskaplig

vinkling) r industriell bioteknik, grn kemi och biokemi, biomaterial, bioprocess- och

separationsteknologi, bioresursteknologi samt systemanalys. Forskarskolorna skulle kunna

med ett gemensamt namn vara verksamma inom bioraffinaderi. En utmaning hr r att

utveckla spetskompetens men med ett tvrvetenskapligt synstt. Inom forskarskolorna skall

finnas en stor och bred interaktion med fretag, institut och organisationer och stdtgrder

fr gemensamma grnsverskridande forskningsprojekt. Innovationstdjande tgrder kan

med frdel kopplas till forskarskolorna. Inom ramen fr forskarskolorna freslr vi ocks att

utbildnings- och informationsmaterial tas fram samt att fortbildning fr grundskole- och

gymnasievsendet etableras. Det ntverk av UH som etableras genom forskarskolorna kan

vidare ta till sig internationella influenser och implementera kunskap inom grundutbildning

vid UH. P detta stt kan man dels f ut kompetent i personal i fretags-sfren (nydisputerade

och masterexamina) och skra kompetensfrsrjning lngsiktigt (frstelse i samhllet och

kad kunskap i skolan).

6 Sammanfattande slutsatser Vad krvs fr en omstllning?

Fr att Sverige i framtiden ska ha en internationellt konkurrenskraftig bioraffinaderiindustri

kommer det att behva utvecklas multidisciplinra kluster och en integration mellan olika

befintliga branscher och kompetenser. Omstllningen frn den existerande industristrukturen

27

krver utveckling och vidareutveckling inom olika teknikomrden exempelvis bioteknik,

frgasning, fraktionering, separationsteknik och materialteknik. Teknikerna behver

kostnadseffektiviseras, demonstreras och industrialiseras. Produkterna behver effektiva

distributionssystem och hjlp till marknader dr de r konkurrenskraftiga. Att utveckla en

branschverskridande bioraffinaderisektor handlar om att p sikt bygga upp en ny industri

och mnga stora produktionsanlggningar vilka ofta r investeringar i mngmiljardklassen.

Utver investeringskapital krver industriell omstllning god samverkan mellan ett stort antal

olika aktrer, som etablerade industristrukturer inom till exempel skogs-, energi-, material-

och kemiindustri, sm innovationsfretag, universitet och hgskolor, institut, kunder och inte

minst politiska beslutsfattare. Det handlar om att utveckla teknik, att skapa frutsttningar fr

att tekniken kommer till anvndning genom att etablera starka tvrsektoriella branschntverk

och kluster samt verktyg i form av bland annat testbddar fr implementering av innovationer

i kommersiella tillmpningar. Vidare mste goda och lngsiktiga mjligheter fr strategiska

investeringar skapas och industrin mste anpassas till att effektivare utnyttja tillgngliga

resurser och bde mta och strka efterfrgan p en internationell marknad. En annan viktig

del r analys av innovationssystemet och effekterna av olika politiska styrmedel fr att

understdja framvxten en stark branschverskridande bioraffinaderi