1

Bioraffinaderier för ett grönt Sverige –

en strategisk forsknings- och innovationsagenda för utveckling av branschöverskridande bioraffinaderi-koncept

2

Förord

Denna forsknings- och innovationsagenda har tagits fram på uppdrag från Vinnova. Lunds

Universitet och SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut har samverkat med industri och

övriga aktörer för att nå en bred förankring kring hur bioraffinaderikonceptet bör utvecklas i

Sverige.

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

och de representerar olika branscher så som kemiindustrin, skogsindustrin,

livsmedelsindustrin, bioenergiindustrin, oljeraffinaderier, pappers- och massaindustrin samt

olika positioner i värdekedjan mellan råvara och slutprodukt. Arbetet har inte bara resulterat i

en skriven produkt utan också lett till en stärkt dialog mellan dessa olika aktörer.

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

workshops arrangerats där fokus har varit på att identifiera Sveriges styrkeområden och de

utmaningar som finns inför en omställning till en bio-baserad samhällsekonomi.

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

viktiga satsningsområden identifierats. Arbetet har letts av en arbetsgrupp från Lunds

Universitet och SP. Dessutom har en styrgrupp utsetts, främst bestående av industri-

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

mer specifika frågor.

3

Sammanfattning

Ett konkurrenskraftigt biobaserat samhälle bygger på att tillgänglig förnybar råvara utnyttjas

effektivt för produktion av livsmedel, foder, kemikalier, material och energibärare. Råvarorna

kommer från skog, jordbruk, marina källor och tillhörande industriers avfallsströmmar. För

den befintliga processindustrin innebär omställningen till ett biobaserat samhälle krav på

anpassning och ett stort behov av ökad branschöverskridande, tvärvetenskaplig och

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

dessa med varandra och att utnyttja existerande resurser och processer på ett så effektivt sätt

som möjligt. Dessutom kommer man att behöva använda sig av nya innovationsprocesser,

definiera nya värdekedjor och inte minst säkerställa kompetensförsörjning.

Med en samverkan kring bioraffinaderi-konceptet ökar förutsättningarna för att nödvändiga

omställningar sker på ett effektivt och integrerat sätt. För att Sverige skall vara

konkurrenskraftigt i den biobaserade ekonomin behövs kunskap om de naturvetenskapliga

förutsättningarna och en förbättring av de tekniska verktygen för att de skall kunna utvecklas

till fungerande teknikplattformar. Dessa teknikplattformar, som bland annat är baserade på

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

efter syfte och behov i framtidens bioraffinaderier.

Utveckling av nya värdekedjor anpassade till den biobaserade råvaran kräver ett

(systemanalytiskt) helhetsperspektiv. Dessutom kommer det att krävas en insats från politiker

och beslutsfattare för att skapa samhälleliga förutsättningar och policys samt en anpassning

till de nya marknadsmässiga förutsättningarna. Morgondagens kemikalier, material och

energibärare måste inte bara produceras på ett hållbart sätt utan också vara konkurrenskraftiga

när det gäller pris, funktion och egenskaper. Dessa områden påverkar och omsluter själva

bioraffinaderi-konceptet och illustrerar att insatser inom alla dessa områden måste gå hand i

hand för att en lyckad omställning skall kunna ske (Figur 1).

Figur 1. Illustration över bioraffinaderi-konceptet i ett samhälleligt utvecklingsperspektiv.

Denna agenda föreslår aktiviteter som främst syftar till att stärka kompetens, teknologi och

samverkan mellan aktörer kring det tematiska området bioraffinaderier. Aktiviteterna är

uppdelade på fem olika områden:

- MÖTAS: Nationell kommunikationsplattform för en utveckling av svensk industri

mot mer komplexa bioraffinaderier.

- SAMVERKA: Aktiviteter för att stärka interaktionen mellan olika aktörer i systemet

- UTVECKLA VERKTYG: Utveckling/vidareutveckling av teknikplattformar samt

etablering och anpassning av testbäddar för en bio-baserad produktion

4

- UTVECKLA SYSTEMKOMPETENS: för att åstadkomma en resurseffektiv

omställning

- LÅNGSIKTIG KOMPETENSFÖRSÖRJNING: för att säkerställa långsiktigheten i

de satsningar som görs, inklusive en förståelse för detta i samhälle

5

Innehåll

Bioraffinaderier för ett grönt Sverige – ..................................................................................... 1

en strategisk forsknings- och innovationsagenda för utveckling av branschöverskridande

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

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

1.1 Kemikalier, material och energi för en bio-baserad samhällsekonomi ........................ 6

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

2 Syfte och mål med uppdraget ............................................................................................ 10

3 Styrkeområden .................................................................................................................. 11

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

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

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

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

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

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

4.1 Nya värdekedjor ......................................................................................................... 14

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

4.3 Teknik anpassad för omvandling av bioråvara .......................................................... 15

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

4.5 Kompetensförsörjning ................................................................................................ 16

5 Strategiska forskning- och innovationsinsatser för att möta nyckelutmaningarna ............ 16

5.1 MÖTAS: Nationell kommunikationsplattform för en utveckling av svensk industri

mot mer komplexa bioraffinaderier ..................................................................................... 16

5.2 SAMVERKA: Skapa branschöverskridande aktiviteter och projekt – stärkt

interaktion mellan olika aktörer i systemet ......................................................................... 18

5.3 UTVECKLA VERKTYG: Utveckling och vidareutveckling av teknikplattformar och

etablering och anpassning av testbäddar för en bio-baserad produktion. ............................ 21

5.4 UTVECKLA SYSTEMKOMPETENS för att åstadkomma en resurseffektiv

omställning .......................................................................................................................... 24

5.5 LÅNGSIKTIG KOMPETENSFÖRSÖRJNING........................................................ 26

6 Sammanfattande slutsatser – Vad krävs för en omställning? ............................................ 26

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

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

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

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

6

1 Vision

I framtiden produceras merparten av våra konsumentprodukter, bränslen och drivmedel

från förnybara råvaror i svenska konkurrenskraftiga resurseffektiva bioraffinaderier.

Genom god tillgång till bio-baserad råvara från skog, jordbruk och marina miljöer samt

framstående forskning och teknikkunskap kommer Sverige att utnyttja sin möjlighet att

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

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

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

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

branschöverskridande bioraffinaderisektor och därigenom stärka sin internationella

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

industri implementerar bioraffinaderikonceptet i anslutning till befintlig produktion och

genom att nya biobaserade företag etableras som aktörer i värdekedjan mellan råvara och

slutprodukt. En av framgångsfaktorerna för denna utveckling är skapandet av nya företags-

och samverkanskonstellationer samt kunskapsuppbyggnad, kunskapsöverföring och

kunskapsutveckling tvärs genom olika branscher och sektorer.

1.1 Kemikalier, material och energi för en bio-baserad samhällsekonomi

För ungefär 150 år sedan lärde vi oss att bygga molekyler med kemisk reaktionsteknik.

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

nedbrytning i miljön än de material vi tidigare hade haft tillgång till. Produkter som

underlättade människors liv framställdes och samhället har sedan dess haft tillgång till en

aldrig sinande ström av nya och innovativa konsumentprodukter. Den råvara man först utgick

ifrån i Sverige var biomassa från framför allt skog, som omvandlades till viktiga kemikalier

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

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

ett starkt genomslag som råmaterial. Den fossila råvaran är idag utgångsmaterial för en

handfull viktiga byggstenar som består av en till åtta kolatomer. Från dessa s.k.

plattformskemikalier tillverkas idag tiotusentals kemikalier som används för framställning av

bl. a. lösningsmedel, drivmedel, polymerer, läkemedel, kläder, parfym, tvättmedel etc. Fossil

råvara står idag för produktion av 330 miljoner ton kemikalier och polymerer per år, medan

50 miljoner ton framställs från biomassa. Vi ser nu återigen framför oss en förändring av

råvarubasen. Detta som konsekvens av minskande fossila tillgångar, åtgärder för att minska

påverkan på klimatet och marknadsdrivkrafter mot hållbara produkter. Biomassa i olika

former kommer därför under kommande decennier få en starkt ökad strategisk betydelse för

tillverkningsindustrin. Av den fossila råvaran (olja, gas, kol) används idag ca 9% för

produktion av plast, polymerer och fin- och specialkemikalier. Största delen används för

energiändamål. Produktion av bioenergi har också fått mycket uppmärksamhet och starkt

offentligt stöd till exempel genom EUs beslutade 20-20-20 mål och nationella styrmedel så

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

direkt eller indirekt via de industriella processerna. Detta ger för många industrier tillgång till

energi som biprodukt från produktionen och gör att de slipper köpa dyrare fossil-baserade

energiprodukter. I Sverige ökade andelen förnybar energi från 33% år 1990 till 48% år 20101,

vilket till stor del berodde på en ökad användning av biobränslen för el- och värmeproduktion

och i skogsindustrin. Sverige har också anslutit sig till EU’s mål att senast 2020 skall 10% av

den totala drivmedelsanvändningen i transportsektorn utgöras av förnybara bränslen, men har

samtidigt satt upp det nationella målet att år 2030 skall alla fordonsbränslen i Sverige vara

förnybara.

1 Energiläget 2012, Energimyndigheten, 2012.

7

För att klara detta och för att kunna leva upp till EU-kommissionens vision om att utsläppen

av växthusgaser skall minskas med över 80% till år 2050 behövs en fortsatt satsning på olika

biobränslen så som etanol, biodiesel och biogas.

Jämfört med energiproduktion förväntas dock kemikalieproduktion från biomassa utgöra en

större drivkraft i en omställning p.g.a. det betydligt högre underliggande förädlingsvärdet. Det

finns därför potential att öka förtjänsterna för befintlig industri genom att öka

förädlingsvärdet på biflödena i processen innan de används för energiproduktion. För att vara

konkurrenskraftig måste den biobaserade kemikalieproduktionen inte bara ge en slutprodukt

med konkurrenskraftigt pris utan också en som håller likvärdig eller bättre kvalitet och som

har mindre negativ miljöpåverkan än de som framställs från fossil råvara.

Sveriges skogsindustri som främst är baserad på produktion av sågade trävaror, massa/papper

och energiprodukter står idag inför utmaningar relaterade till bland annat vikande efterfrågan

på många traditionella produkter inom massa- och pappersindustrin. Samtidigt kan vi se

tecken på att alltfler branscher och aktörer vill använda bioråvaror för att ”bli gröna”. För

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

fossila råvarubasen och därigenom möta en ökad efterfrågan av hållbara produkter i form av

gröna kemikalier, material och drivmedel. Som exempel kan nämnas att fem kemiföretag i

Stenungsund har satt upp som vision att ha en fossilfri råvarubas år 2030. Även energisektorn

påverkas genom en ändrad prisbild på både olja och biomassa samt förändrade regelverk. Det

handlar om komplexa, kapitalintensiva processer som skall ställas om på ett effektivt sätt. En

sådan omställning kan komma att innebära en radikal strukturomvandling av den svenska

industrin. Detta är dock inte bara en teknisk utmaning, utan i högsta grad en utmaning för det

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

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

bränsle- och energiproduktion eller kemisk processindustri kan värdeskapandet ökas och

därmed även industrins konkurrenskraft. Detta kan man uppnå genom att främja

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

delar av värdekedjan.

Omställningen till en biobaserad ekonomi i högsta grad är en global fråga. Därför driver

många länder ett strategiskt arbete mot en ökad användning av biomassa för hållbar

produktion och det går att finna olika strategidokument som beskriver vägen mot en

biobaserad ekonomi. Tysklands nationella forskningsstrategi ”National Research Strategy

BioEconomy 2030”2 identifierar fem prioriterade områden för utvecklingen mot en

kunskapsbaserad internationellt konkurrenskraftig bioekonomi: Global livsmedelsförsörjning,

hållbar jordbruksproduktion, hälsosamma och säkra livsmedel, industriell tillämpning av

förnybara råvaror samt utveckling av biobaserade energibärare. Andra länder som har varit

tidigt ute i att ta fram nationella strategier inför omställningen till en bioekonomi är bland

andra USA, Storbritannien, och Nederländerna. Industrin i många länder är också aktiv i att

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

över 250 medlemsföretag som i sin “The Canadian Blueprint: Beyond Moose & Mountains”

vill uppmärksamma politiker och beslutsfattare på bioteknikens viktiga roll för byggandet av

en konkurrenskraftig bioekonomi3. USA’s nationella “Bioeconomy blueprint”

4 från 2012

lägger ut riktlinjerna för USA’s nationella strategi för en bioekonomi, och pekar på att en

koordinerad och integrerad satsning på forskning och innovation tillsammans med satsningar

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

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

3 The Canadian Blueprint: Beyond Moose & Mountains, BIOTECanada

4 National Bioeconomy Blueprint, White house, April 2012.

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

12.pdf

8

på att överföra resultat från forskningslaboratorier till marknad, säkerställd

kompetensförsörjning samt utformning av regelverk och trippelhelix-samverkan är de

byggstenar som behövs.

År 2012 publicerade EU sin nya strategi för en bioekonomi “Innovating for sustainable

growth: a Bioeconomy for Europe”5 och sedan 2004 har SusChem, den Europeiska

teknikplattformen (ETP) för hållbar kemi, varit pådrivande för en färdplan kring forskning,

utveckling och innovation inom kemi och industriell bioteknik. Under EU’s 7:e ramprogram

utvecklade projektet Star-COLIBRI en gemensam färdplan och vision för utvecklingen av

bioraffinaderier mot år 20306 som bland annat hävdar att år 2030 kommer en signifikant andel

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

av biomassa i bioraffinaderier. För att realisera de initiativ som föreslås har EU ökat den

offentliga finansieringen mot en bioekonomi inför utlysningen inom Horizon 2020.

1.2 Bioraffinaderi-konceptet

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

råvaror från skog, jordbruk, marina källor och olika avfallsströmmar omvandlas med hjälp av

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

livsmedel (Figur 1). Syftet är att uppnå ett effektivt utnyttjande av resurserna och samtidigt

som den negativa miljöpåverkan hålls så låg som möjligt. I ett idealt bioraffinaderi är

produktionsmiljön giftfri, energisnål och koldioxidneutral. Dessutom kan produkterna enkelt

återupptas i kretsloppet utan negativ miljöpåverkan när de har förbrukats. Därför är det viktigt

att designa processer och värdekedjor med ett systemanalytiskt perspektiv.

Figur 1. Bioraffinaderi-koncept för en hållbar produktion.

Det råder delade meningar om hur komplex en processanläggning måste vara för att kallas

för ett bioraffinaderi. Traditionellt sett kan man beskriva en stärkelsefabrik som utvinner

stärkelse från potatis som ett bioraffinaderi, eftersom det sker en förädling av en biomassa till

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

kan appliceras på en process som har ett inflöde av flera biobaserade råvaror och producerar

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

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

bioraffinaderi-konceptet som behövs vid ett gradvis ökat utnyttjande av bioråvaran.

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

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

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

9

Stärkelsefabriken i exemplet ovan har en relativt sett låg komplexitet och definieras som ett

fas I-bioraffinaderi och kännetecknas av att en specifik produkt framställs från en definierad

råvara i en relativt oflexibel process7. Ett annat exempel är etanolproduktion från jäsning av

spannmål som sker med konstant processkapacitet och få biprodukter.

Med ett ökat utnyttjande av bioråvara följer en utveckling mot mer komplexa bioraffinaderier

där fler produkter produceras med ett integrerat angreppssätt. I fas II bioraffinaderier utnyttjas

ny processteknologi i kombination med traditionella processer för att framställa ett flertal

slutprodukter genom utnyttjande av sidoströmmar och biprodukter. Ett exempel är

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

traditionell sockerfabrik. Ett annat exempel är etanolproduktion från spannmål där man före

etanol-jäsningen separerar ut olika användbara komponenter som kan vidareförädlas till t.ex.

livsmedels- och foderprodukter. Det finns redan idag några exempel på etableringar av fas II

bioraffinaderier. Ett framgångsrikt exempel i Sverige är bioraffinaderiet i

Örnsköldsvik/Domsjö där ett antal olika företag samverkar och nyttjar procesströmmar från

varandra som vidareförädlas till kemikalier, drivmedel, färger och byggmaterial. Företagen

samarbetar dessutom kring energiförsörjning, reningsanläggning och annan infrastruktur.

Även våra nordiska grannar satsar på nya bioraffinaderier. Borregaards anläggning i

Sarpsborg i Norge är ett exempel på ett fas II bioraffinaderi där filosofin är att använda så

mycket som möjligt av skogsråvaran för att producera en rad olika produkter. I Danmark

samverkar just nu bland andra Dong Energy och Novozymes för att anlägga ett fas II

bioraffinaderi för samproduktion av bioetanol från halm, biogas och fossil-fri el och

fjärvärme. Liknande exempel kan hämtas från ett flertal länder ute i Europa, USA och t ex

Brasilien.

En vidareutveckling av konceptet leder till fas III bioraffinaderier där en rad olika råvaror och

processer används för att framställa produkter för en industriell marknad. Fas III

bioraffinaderier kännetecknas av en råvaruflexibilitet vilket kommer ha stor betydelse för

utvecklingen av kostnadseffektiva industriella processer.

Figur 2. Utvecklingen mot mer komplexa bioraffinaderi-koncept är en nödvändighet för en

konkurrenskraftig bioekonomi.

7 Kamm, B. and M. Kamm, (2004). Principles of Biorefineries. Applied Microbiology and

Biotechnology, 64:137-145.

10

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

Dessa är väl utvecklade och optimerade för en produkt. Genom att integrera dessa med ny

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

både primär- och sekundärflöden. Ett fas I bioraffinaderi med potential för utveckling mot fas

II är Sveriges flaggskepp, Absolut Vodka med sin fabrik i Åhus. Framställningen av vodkan

sker genom jäsning av spannmål från södra Sverige och ger bland annat finkelolja som

restprodukt, som om den utnyttjades skulle kunna ge fler produkter och därmed ett bättre

utnyttjande av bioråvaran.

I en omställning till en bio-baserad ekonomi kommer det att bli nödvändigt att successivt

utveckla fler fas II och fas III bioraffinaderier för att maximera råvaruutnyttjandet. Mer

komplexa bioraffinaderi-koncept kan med tiden ”hängas på” befintliga, mindre komplexa

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

processer för förädling av bi-/rest-produkterna i skogsindustrin är att vänta. Förutom talloljan,

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

cellulosan och ligninet i mer eller mindre intermediär form – från syntesgas via C6- C18-

molekyler upp till ännu högre polymera ”material-strukturer”.

Fullt genomförd får en omställning till förnybara råvaror – uttryckt i t.ex. visioner som

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

partiell omställning av energisektorn, skogsindustrin eller kemisk processindustri ger

dominoeffekter som påverkar hela industristrukturen. Gränserna mellan de olika branscherna

kommer att luckras upp parallellt med att en ny ”bioraffinaderisektor” växer fram.

Produktionsanläggningarna kommer också rent fysiskt att knytas tätare till varandra genom

ökat direkt utbyte av energi och materialströmmar. Processen kommer att vara successiv som

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

styrmedel och kapital/investeringsförmåga hos företagen etc.För att Sverige skall lyckas med

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

varandra och existerande processer samt adaptera innovationsprocesser, definiera nya

värdekedjor och inte minst säkerställa kompetensförsörjning.

2 Syfte och mål med uppdraget

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

visioner, mål och behov av insatser för att skapa branschöverskridande och tvärvetenskapliga

samverkansprogram för att utveckla svenska styrkeområden. Det långsiktiga målet är att

stärka Sveriges attraktionskraft och konkurrenskraft för hållbar tillväxt och samhällsnytta.

Den framtagna forsknings- och innovationsagendan är tänkt att vara ett stöd för samverkan

mot målet att utveckla nationella, branschöverskridande bioraffinaderikoncept i Sverige.

Agendan identifierar nyckelutmaningar och beskriver vilka nya insatser, resurser och

infrastrukturer som behövs för att Sverige skall kunna konkurrera i den nya ekonomin och dra

fördelar av de styrkeområden som redan finns. Fullt genomförda leder dessa åtgärder till en

kraftigt stärkt svensk bas- och bioraffinaderiindustri, ökade exportintäkter från förbättrade

och nya produkter och tjänster samt ett stärkt innovationsklimat igenom ökade samarbeten

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

bransch- och sektorsöverskridande tvärvetenskapligt nätverk inom vilket arbetet kommer att

fortsätta drivas.

I en omställning till ett biobaserat samhälle kommer existerande processindustri stegvis att

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

av kärnan i grönt i figur 3 nedan. Bioraffinaderikoncepten kan bygga på existerande

värdekedjor men med ny råvarubas (tillexempel bio-baserad polyeten) eller helt nya

värdekedjor med nya slutprodukter. För en utveckling mot typ II eller typ III bioraffinaderier

krävs dock en utveckling av de tekniska förutsättningarna i form av förbättrade och

integrerade teknikplattformar samt ett systemanalytiskt perspektiv som ger en helhetssyn på

11

resurseffektivitet och kommande råvarukonkurrens. Samtidigt krävs en insats från politiker

och beslutsfattare för att skapa samhälleliga förutsättningar och styrmedel som gynnar en

gradvis omställning som är kompatibel med rådande industristrukturer. Dessutom behövs en

utveckling av de marknadsmässiga förutsättningarna. Dessa områden (rosa och turkosa i

bilden) omsluter själva bioraffinaderi-konceptet och insatser inom alla dessa områden måste

gå hand i hand för att en lyckad omställning skall kunna ske.

Bilden har tagits fram och förfinats löpande under agendaprocessens gång och används som

utgångspunkt för diskussioner kring vilka aktiviteter som bör prioriteras för olika områden.

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

3 Styrkeområden

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

omställningen mot en biobaserad ekonomi. Vi har en god tillgång på bio-baserad råvara,

framförallt i form av skog, i jämförelse med många andra länder. Exporten av skogsbaserade

produkter uppgick år 2011 till 11% av Sveriges totala export. Kan skogen ges ett högt

förädlingsvärde innebär det stora tillskott till den svenska nettoexporten. Sverige har en

etablerad skogsindustri och jordbrukssektor med tillhörande infrastruktur för hantering av

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

värdekedjor. Industrins befintliga infrastruktur, know-how etc. ger, om rätt utnyttjad,

möjlighet till satsningar med snabb avkastning vilket kan driva en omställning. God tillgång

på vatten, en stor andel förnybar energi i energisystemet samt väl utbyggda fjärrvärmenät är

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

teknologiområden såsom kemiteknik, industriell bioteknik och separationsteknik så väl som

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

inhemska produktion utan kan även exporteras till andra ländermed liknande eller helt annan

råvaru-bas.

Utvecklingen av en branschöverskridande bioraffinaderisektor möjliggör en ny våg av

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

ligger idag i framkant med moderna produktionsanläggningar, starka leverantörer av teknik

och utrustning samt framstående forskningsaktörer. Det finns en betydande marknadspotential

12

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

den förverkligas. Det bör dock noteras att den svenska industrin och akademin är en del av en

global ekonomi vilket innebär att värdekedjor och nätverk i ökande grad är internationella. I

det vidare arbetet behöver det därför göras en analys av relevanta internationella aktörer,

nätverk, visioner och strategier inom området8. I detta arbete kan man utgå från den rapport

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

projektet ”A Global Overview of Bio-economy Strategies and Visions”9.

3.1 Kort om skogsindustrin

Skogsindustrin svarar för ca 11-13% av svensk industris sysselsättning, export, omsättning

och förädlingsvärde. Den är starkt exportinriktad och ger ett betydelsefullt bidrag till Sveriges

handelsbalans. Över 85% av massa- och pappersproduktionen samt 70% av sågade trävaror

exporteras. Skogsindustrin sysselsätter 60.000 personer och skapar tillsammans med

underleverantörer ca 200.000 arbeten i Sverige. Skogen är en förnybar resurs som levererar

sågtimmer till sågverksindustrin och massaved till massaindustrin. Spån och flis från

sågverken används för tillverkning av spånskivor och i massaindustrin. Returpapper

återanvänds och blir till papper och kartong.

För skogsindustrin är idag utmaningen att utveckla en bredare produktflora med nya

produkter och processer med ökat förädlingsvärde då gamla marknader viker. Skogsindustrin

genererar sidoströmmar som innehåller ett stort utbud av olika ämnen och molekyler –

polymera och lågmolekylära kolhydrater, lignin, syror, steroler – som skulle kunna

vidareförädlas till nya gröna kemikalier och material. Skogsindustrin skulle i mycket högre

utsträckning än idag kunna bidra med råvaror till nya högvärda produkter i kombination med

fortsatt produktion av fibrer och energi. Vidare finns en inte försumbar stor mängd

outnyttjade restprodukter i skogen som inte konkurrenskraftigt kan exporteras som oförädlade

biobränslen – men som har potential att vidareförädlas genom processintegration med

existerande industrier.

3.2 Kort om jordbrukssektorn

Sverige är till ytan ett av de större länderna i Europa. Av totala landarealen är ca hälften skog

och 6.5% utgörs av odlad jord. Det svenska jordbruket producerar ungefär lika mycket

animalie- som vegetabilieprodukter och sysselsätter ca 180.000 personer. Produktionsvärdet

motsvarar totalt 47 miljarder kronor varav 41.5 miljarder kommer från exporterade

jordbruksprodukter och livsmedel, huvudsakligen till EU.

Jordbrukssektorn har hittills främst varit leverantör till livsmedels- och foderindustrin, men

även första generationens biobränslen produceras. Sektorn kan i framtiden få en växande roll

som råvaruleverantör till andra industrier, t ex genom ”andra generationens” mer komplexa

råvarufraktioner som inte ger livsmedel eller foder. Denna fraktion har också stora likheter

med skogsråvara, vilket öppnar upp för delvis gemensamma processtekniska lösningar.

Genom att utnyttja restprodukter från jordbruket, eller nya snabbväxande grödor, kan

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

Dessutom kan nya produkter från jordbrukssektorn bli tillgängliga för livsmedels- och

foderindustrin i och med att nya produktionsmetoder utvecklas.

8 Flera av aktörerna i agendaarbetet har starka internationella nätverk som kan nyttja i en sådan

process. Detta var dock inte något som hanns med under denna första fas av arbetet men något som bör

prioriteras i nästa fas.

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

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

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

13

3.3 Kort om livsmedelsindustrin

Svensk livsmedelsindustri är utspridd över hela landet men har en stark förankring i de södra

delarna av landet där man också återfinner största delen av jordbrukssektorn. Av jordbrukets

produkter vidareförädlas 70% i livsmedelsföretagen. Livsmedelsindustrin sysselsätter cirka

57.000 personer. Det sammantagna exportvärdet för jordbruks- och livsmedelssektorn var 54

miljarder kronor år 2010. Livsmedelsindustrin har rönt framgång genom ett antal lyckade

livsmedelsinnovationer inom både produkter, produktionsprocesser och förpackningar, men

det finns en utmaning i att behålla livsmedelsföretagens FoU-resurser i Sverige och att

hantera ett vikande förädlingsvärde för industrin. Livsmedelsindustrin genererar idag en stor

mängd sidoströmmar från produktion av allt från potatisstärkelse, mejeriprodukter, etc. Det

finns ett intresse av att bättre kunna utnyttja dessa sidoströmmar genom att extrahera ut

värdefulla komponenter eller använda dem i processer för omvandling till mer högvärda

produkter.

3.4 Kort om kemiindustrin

Den svenska kemiindustrin domineras av ett antal stora företag där 80% av de anställda

arbetar i 13% av företagen. Kemiindustrin är huvudsakligen lokaliserad kring de tre

storstadsregionerna, Stockholm/Uppsala, Göteborg och Malmö/Lund och sysselsatte 2010

cirka 34.000 personer. Det största antalet anställda arbetar i utlandsägda bolag. Kemiindustrin

(inklusive läkemedel och mineraloljor) stod för ca 16% av Sveriges exportvärde år 2011.

För material- och kemiindustrin, liksom för oljeraffinaderierna, handlar omställningen mot

bioraffinaderier i stor utsträckning om att byta ut den fossila råvarubasen och därigenom möta

en ökad efterfrågan av hållbara produkter i form av gröna kemikalier, material och drivmedel.

Den svenska kemiindustrin visar ett spirande intresse för biotekniska metoder för

framställning av en rad olika viktiga plattformskemikalier. Deras intresse drivs av strängare

lagkrav och en önskan om att ersätta giftiga och hälsovådliga kemikalier med mindre

skadliga, men också av allt starkare krav från aktörer nedströms i värdekedjan. När koncerner

som IKEA meddelar att de har som mål att år 2015 enbart använda förnybara,

återvinningsbara eller återvunna råvaror i sin produktion får det stora konsekvenser för

producenter och underleverantörer. Omställningen mot en biobaserad kemiindustri handlar i

stort om komplexa, kapitalintensiva processer som skall ställas om på ett effektivt sätt. En

nyligen gjord analys av kemiindustrin i Sverige10

visar på vissa strukturella utmaningar för

sektorn. Det finns behov av samtidiga investeringar längs långa och komplexa värdekedjor

och en gemensam kunskapsbas. Man måste kunna hantera förhållandet mellan stora och små

aktörer och förstå hur den interna beslutslogiken kan påverkas så att långsiktiga strategiska

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

utanför Sveriges gränser. Dessa utmaningar kommer att behöva adresseras när kemiindustrin

utvecklas mot integrering och implementering av bioraffinaderikoncept.

3.5 Kort om bioenergi-industrin

Sveriges största energikälla kommer idag från bioenergi och motsvaras av 32% av den

inhemska energiförbrukningen, inklusive biflöden som förbränns direkt i processer. Därefter

följer olja, vattenkraft och kärnkraft. De vanligaste biobränslena i Sverige är trädbränslen

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

avfall från hushåll och industri, etanol, FAME (fettsyrametylestrar inklusive biodiesel) samt

biogas.

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

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

Companies-in-Sweden/

14

Användningen av biomassa för energiändamål har varit i fokus för svensk policy sedan mitten

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

CO2-skatt i början av 1990-talet har användningen av biomassa för produktion av el och

värme ökat radikalt. Även produktionen av biodrivmedel har ökat (främst så kallade första

generationens baserat på jordbruksprodukter och/eller avfall). Parallellt med Finland är

Sverige kanske det land som lagt ner mest resurser per capita på att utveckla ny teknik för

användning av biomassa, så som förgasning, förbränning, biogasproduktion och utnyttjande

av andra generationens råvaror. Trots stora forskningsinsatser och att användningen ökat

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

konkurrerats ut av främst finska aktörer eller köpts upp.

4 Nyckelutmaningar

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

Med hjälp av de ovan nämnda styrkorna har Sverige potential att på ett framgångsrikt sätt

omvandla dessa utmaningar till realiserade styrkor.

4.1 Nya värdekedjor

Bioråvara är, i jämförelse med fossila råvaror, heterogen, bulkig, och utspridd över stora

landområden. Medan processindustri vanligen har stora, positiva skalekonomiska effekter

kännetecknas råvaruförsörjningen av negativa skaleffekter med ökande transportavstånd.

Utformningen av tillförselsystemen av bioråvara får därför stor betydelse, liksom effektiv

samproduktion av råvara för olika ändamål (jämför t.ex. dagens produktion av sågtimmer,

massaved och energisortiment från skogen). På så sätt kan bioraffinering sägas omfatta hela

kedjan från skog eller åker till färdiga produkter. Ett ökat nyttjande av bioresurserna kan

också innebära ökade påfrestningar på de råvaruproducerande ekosystemen, vilket måste

beaktas.

I en omställning till mer biobaserad produktion påverkas aktörer genom hela värdekedjan.

Hela råvaran måste utnyttjas i ”andra generationens” processer som tar tillvara också växters

fiberfraktioner för att producera olika produkter. En restprodukt från en industri kan bli till en

råvara för en annan industri och nya företag kan utveckla specifik teknologi som bidrar till att

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

ställa krav på större tvärvetenskapliga kunskaper, där till exempel mer specifika kunskaper

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

kompetens. Producenter av kemikalier, material och energi behöver förstå varandras

processer, behov och krav för att kunna identifiera nya värdekedjor och skapa nya

affärsmodeller. Av erfarenheter från samverkansprojekt mellan akademi och industri kan

konstateras att det fattas aktörer med rätt kombination av kunskaper i delar av värdekedjan

mellan råvara och produkt. För att kunna skapa effektiva värdekedjor är det viktigt att det

finns rätt kompetens genom hela värdekedjan.

4.2 Industriell strukturomvandling

För att undvika utflyttningar av strategiska funktioner som FoU måste industrin vara proaktiv

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

gäller att tidigt identifiera framväxande ny teknologi av paradigmskiftande karaktär och

komplettera befintliga system med denna för att få ett försprång.

En god och konkurrenskraftig baskompetens kring industriell bioteknik och andra

bioraffinaderirelaterade teknikområden finns etablerad inom akademin. Denna behöver

stärkas och utvecklas och det finns ett behov av ökat utbyte med industrin. Det finns ett behov

av samarbeten, demonstrationsprojekt och andra innovationsöverförande insatser för att

möjliggöra kommersialisering och industrialisering. Aktiva insatser i form av offentligt stöd

och stimulansåtgärder under inledande kritiska faser kommer att behövas för att möjliggöra

15

denna innovationsöverföring och uppskalning till produktion i kommersiell skala.

Branschöverskridande samverkan är essentiellt. De olika processindustrisektorerna har

samma utmaningar men har hittills inte ägt och drivit frågan gemensamt. Samverkan bidrar

bland annat till ökad flexibilitet, riskdelning, synergier, bättre tillgång till expertis och kapital

samt att man som grupp lättare får gehör för sina frågeställningar från politiker. Behovet av

strukturerad branschöverskridande samverkan identifierades redan 2006 i en rapport av

IVA11

. Att branschöverskridande strukturer och nätverk fortfarande saknas på en nationell

nivå visar på svårigheterna och tyngden i denna utmaning. Här finns ett behov av incitament,

stöd och ledning i samverkansprocessen samt hjälp med framtagande av nya affärsmodeller.

4.3 Teknik anpassad för omvandling av bioråvara

En omställning mot biobaserad produktion kräver processintegration och samproduktion av

kemikalier, energi och material för att råvaran skall utnyttjas så effektivt som möjligt. För

kemiindustrin innebär det en förändring av råvarubasen från en handfull fossila

plattformskemikalier med högt energiinnehåll (kolväten) till en mer komplex råvara baserad

på bland annat kolhydrater med ett avsevärt lägre energiinnehåll. Detta ställer krav på

utveckling av processteknologi för fraktionering, så väl som extraktion och konvertering av

biomassan samt upprening av produkterna. För att Sverige skall kunna fortsätta ha en

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

separationsteknik krävs långsiktiga och betydande satsningar på forskning och utveckling.

Uppskalning till produktion i kommersiell skala innefattar att man måste adressera många av

de kritiska begränsningarna. Detta är ofta kostsamt och tidskrävande. Det är därför angeläget

att testbäddar från mindre skala till demoanläggningar finansieras och nyttiggörs.

Idag är stora investeringar gjorda i befintlig infrastruktur. Detta är något som bör vara en

utgångspunkt i utvecklingen av nya processer och produktionsplattformar, och kräver

samverkan mellan akademi och industri samt mellan olika aktörer.

4.4 Resurseffektivitet

Uppbyggnaden av en biobaserad industri kräver samverkan mellan en rad olika delområden.

Det gäller att se både de enskilda delarnas bidrag och behov och samtidigt ha ett

helhetsperspektiv där man förstår hur delarna interagerar med varandra. Dessutom måste man

förstå hur den biobaserade industrin påverkar sin omgivning och vad den får för effekter.

Helhetsperspektivet är centralt både vad gäller råvaror, energieffektivitet,

kostnadseffektivitet och miljöpåverkan. Här finns ett behov av att analysera och värdera hela

värdekedjor för nya tekniker och processer genom processintegration, systemanalys,

livscykelanalys (LCA), etc.

Det behövs tillgång till riskvilligt kapital genom tydliga och stabila förutsättningar. Alltför

höga medfinansieringskrav är ett problem. Vi behöver akademiker, etablerad industri och

småföretag för att lyckas. Då bioraffinaderi-sektorn ännu inte är en uttalat etablerad industri

gör höga medfinansieringskrav det svårt att får med relevanta och viktiga aktörer. För detta

behövs både en tydligt uttryckt politisk vision som svarar mot behoven (gällande till exempel

miljö och sysselsättning) och kvantitativa mål.

Starka och stabila marknader för biobaserade produkter måste skapas. Det finns behov av

att identifiera drivkrafter för konsumenters och konsumentprodukters efterfrågan och också

skapa miljöer som kombinerar storskalig och småskalig produktion och som genom synergier

dem emellan ger ett ökat totalt förädlingsvärde. De produkter som tas fram skall ersätta den

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

också bidra till nya och förbättrade produkter och produkter som aldrig tidigare gått att

tillverka. Dessa nya funktioner är essentiella för utvecklingen i stort inom området då enbart

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

16

“grönt” sällan har ett annat än kortvarigt marknadsmässigt mervärde. I kombination med nya

funktionella värden kan det ”gröna” dock ge väldigt tilltalande mervärden. Ett exempel på

detta är bio-baserade polymerer som – i tillägg till att de är ”gröna” – när de används i

gummidäck minskar rullmotståndet och därmed med stark hävstångsfaktor sparar energi i

användningsfasen.

4.5 Kompetensförsörjning

En grundförutsättning för den omställning som det innebär att på bred front skifta från en

fossil råvarubas till en förnybar, bio-baserad är att det finns utbildad kompetens som kan

genomföra omställningen. Denna omställning måste vara långsiktig och en förståelse måste

byggas upp i samhället. Detta ställer stora krav på forsknings och utbildningsväsendet i alla

led. Det är viktigt med en förståelse för den problematik vi står inför – och hur det går att

utveckla nya lösningar. En förutsättning för att Sverige skall nå framgång i den biobaserade

ekonomin är att vi ligger i den internationella kunskapsfronten. I en globaliserad värld ökar

konkurrensen från länder med hög tillväxttakt, och det är av särskild vikt att vi säkerställer en

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

inom och utanför landets gränser.

5 Strategiska forskning- och innovationsinsatser för att möta nyckelutmaningarna

Nyckelutmaningarna kan adresseras genom strategiska forsknings- och innovationsinsatser

inom olika områden. Insatserna utgår från den dialog som förts mellan de olika ingående

parterna i agendaprocessen och bygger på de tidigare identifierade styrkeområdena.

Insatserna är uppdelade på fyra huvudkategorier:

- MÖTAS: Nationell kommunikationsplattform för en utveckling av svensk industri

mot mer komplexa bioraffinaderier.

- SAMVERKA: Aktiviteter för att stärka interaktionen mellan olika aktörer i systemet

- UTVECKLA VERKTYG: Utveckling/vidareutveckling av teknikplattformar samt

etablering och anpassning av testbäddar för en bio-baserad produktion

- UTVECKLA SYSTEMKOMPETENS: för att åstadkomma en resurseffektiv

omställning

- LÅNGSIKTIG KOMPETENSFÖRSÖRJNING: för att säkerställa långsiktigheten

i de satsningar som görs, inklusive en förståelse för detta i samhälle

5.1 MÖTAS: Nationell kommunikationsplattform för en utveckling av svensk industri mot mer komplexa bioraffinaderier

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

under förutsättning att det som skall levereras är en standardiserad produkt i stora volymer

och att affären inte förändras över tid, med andra ord stabila, långsiktiga förhållanden12

.

Teknisk utveckling, FoU, snabba förändringar på marknaden och ökad komplexitet hos de

efterfrågade produkterna och tjänsterna gör dock att termen effektivitet behöver omprövas.

De företag som har framgång under sådana förutsättningar är de som kan göra snabba

omställningar, vara flexibla och leverera kvalitet med hög adaptiv effektivitet – något som

uppnås genom samverkan med andra företag och organisationer. Komplexa produkter och

processer är ofta kostsamma vilket ytterligare förstärker behovet av samverkan för att säkra

nödvändigt kapital och fördela riskerna. Den gedigna kunskap, forskning och erfarenhet som

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

17

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

genom branschöverskridande samverkan – och samverkan med nyskapande

universitetsforskning – är nyckeln till en framgångsrik framväxt av en ny bioraffinaderisektor

där även fas II och fas III bioraffinaderier utvecklas. Idag bedrivs till exempel en stor del av

den svenska biotekniska forskningen och utvecklingen inom akademin.

För att underlätta utvecklingen av en konkurrenskraftig bioraffinaderisektor i Sverige behöver

samverkan stimuleras och stärkas längs värdekedjor, mellan olika vetenskapliga

ämnesområden och discipliner (tvärvetenskap och mångvetenskap) samt mellan olika aktörer

i innovationssystemet (stärkt trippel helix samverkan). Utöver detta behöver samverkan

mellan stora och små aktörer stimuleras så väl som samverkan mellan etablerade och nya

aktörer inom området.

Figur 4. Illustration av de trippel-helix aktörer som behöver samverka för en framgångsrik

utveckling av en branschöverskridande bioraffinaderiindustri

Samverkan genom nätverk – Plattform Bioraffinaderi: För att skapa och stärka den

branschöverskridande samverkan som behövs föreslås en nationell kommunikationsplattform:

Plattform Bioraffinaderi. Plattform Bioraffinaderi är tänkt att vara en nationell plattform för

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

adressera aktörer från hela värdekedjan ur ett livscykelperspektiv, från råvara till återvinning

och återanvändning av produkterna. Syftet med plattformen är att skapa ett formaliserat

nätverk som ger möjlighet för olika aktörer att se nya möjligheter, bygga förtroende och

genom etablerad dialog gå vidare med aktiviteter och projekt (dessa ligger helt utanför

plattformen). Plattformen skall också verka för kunskapsspridning till olika aktörer och

mellan aktörer. Det finns redan idag ett antal befintliga aktiviteter och projekt som är

relevanta för en framtida Bioraffinaderiplattform. Plattformens nätverk kan i ett

uppstartsskede utgå från de aktörer som samlats kring de bioraffinaderirelaterade agendorna

samt från en inventering av aktörer i befintliga projekt, centrumbildningar och kluster. En

inventering kan sedan göras för att identifiera ytterligare relevanta aktörer. I förlängningen

skulle plattformen kunna fungera som en kommunikationskanal och därigenom bidra till ökad

spridning och utväxling på den kunskap som dessa aktiviteter genererat. Plattformen ger

också förutsättningar för en rad framtida aktiviteter och projekt varav en del är listade nedan

och ytterligare är listade i nästa stycke (SAMVERKA).

18

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

fungera

5.2 SAMVERKA: Skapa branschöverskridande aktiviteter och projekt – stärkt interaktion mellan olika aktörer i systemet

Om skapandet av en nationell plattform för den framväxande bioraffinaderiindustrin kan ses

som ett sätt att bygga broar mellan olika aktörer i bioraffinaderisystemet så kan aktiviteterna

nedan ses som möjliggörare för att skapa trafik på dessa broar. Att etablera organisationer,

nätverk och institutioner är nödvändigt för att skapa den infrastruktur som behövs för att

aktörer ska mötas, men broar utan trafik är inte till någon nytta. Minst lika viktigt som att

skapa broar är det att skapa aktiviteter som gör att bron används och underhålls. Exempel på

typer av aktiviteter som stärker samspelet mellan olika aktörer i systemet och ökar

innovationsöverföringen dem emellan är:

Innovations- och policyanalys för att identifiera behovet av särskilt politiskt åtagande.

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

växande bioekonomi avgörs inte enbart av de tekniska lösningarna utan bestäms också till

stor del av politiska beslut, infrastruktur och policyfrågor. Vilka förutsättningar krävs för att

marknaderna ska utvecklas? Här ser vi att det är essentiellt att kartlägga systemen och

processerna som möjliggör och driver – alternativt hämmar – konkurrenskraftig

implementering av de tekniska lösningarna och att skapa en bild av aktörerna och processerna

i innovationssystemen kring teknikerna. När bilden är klar handlar det om att identifiera

lösningar, vägar och verktyg för att främja och påskynda kommersialisering. Exempel på

intressanta områden är att skapa och vidareutveckla forum för flerpartssamverkan,

klustersamverkan, styrmedel, innovationsupphandling, olika former av investeringsstöd,

utveckling av nya affärsmodeller och logistiklösningar. Detta arbete har redan påbörjats i och

med det regeringsuppdrag som Energimyndigheten har gällande att genomföra analyser på

energiområdet enligt metoder för s.k. teknologiska innovationssystem (TIS) där

Bioraffinaderier pekas ut som ett prioriteringsområde i den förstudie som just nu är under

färdigställande (klar sista april).

Ökad personrörlighet mellan industri, akademi och industriforskningsinstitut för att öka

mottagarkapaciteten för FoU och stärka samverkan. En ökad personrörlighet kan uppnås

bland annat genom:

19

Ett ökat antalet industridoktorander. Industridoktorander förutsätter ett stort

engagemang från såväl industri som akademi och industrin medverkar genom att

uppmuntra medarbetare att vara verksamma som industridoktorander eller

adjungerade professorer.

Utveckla konceptet med postdoc-tjänster i näringslivet. Till exempel genom att verka

för att statligt finansierade postdoc-tjänster även ska möjliggöra anställning i

industrin alternativt vid forskningsinstituten.

Fysisk lokalisering av forskare i industrin. Ett exempel på detta är inom

kompetenscentret EcoBuild där forskare från deltagande akademi och institut sitter

ute hos deltagande industriparter under en begränsad tid.

Att industriella meriter och samverkansmeriter ges ökad tyngd i det akademiska

meriteringssystemet och tvärt om, att akademiska meriter och samverkansmeriter ges

ökad tyngd i näringslivet.

Branschöverskridande ”Branschforskningsprogram” för den framväxande bioraffinaderi-

industrin. Branschforskningsprogram för viktiga industribranscher har tidigare visat sig ge

stor samhällsekonomisk utväxling i form av ökad konkurrenskraft och sysselsättning. I

branschforskningsprogram samarbetar företag, universitet och högskolor samt

industriforskningsinstitut och kostnaderna för programmen delas av staten och näringslivet.

Fördelen med branschforskningsprogram är att de ger en nationell samling kring en

bransch/ett område där aktörerna gemensamt identifierar viktiga områden och prioriterar

dessa. Ett branschöverskridande ”branschforskningsprogram” för den framväxande

bioraffinaderiindustrin vore essentiellt för att skapa en gemensam bild av vilka åtgärder som

behövs och vilka områden som bör prioriteras. Den branschöverskridande samlingen vid

definitionen av områden och prioriteringar i ett sådant program är central för att undvika att

man landar i ett traditionellt branschforskningsprogram. Processen bör även ta hänsyn till att

olika branscher har olika mycket erfarenhet av att medverka i sådana program (där

skogsindustrin exempelvis har haft ett antal branschforskningsprogram medan kemiindustrin

inte haft ett enda). Här kan den ansökan om ett strategiskt innovationsområde (SIO) som

skogsindustrierna initierat vara en bra utgångspunkt under förutsättning att den omfamnar

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

och med bioraffinaderiområdets tvärvetenskapliga och tvärsektoriella natur bör dock ansökan

om och/eller medverkan i ytterligare SIO undersökas då det sökta SIO har vissa

begränsningar.

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

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

2020 och därigenom öka det svenska söktrycket och utbytet. Målet är att bygga (och

underhålla) ett branschöverskridande svenskt nätverk som stärker svenska industrier genom

att stödja och underlättar deras arbete med relevanta PPPn inom Horizon 2020 (i dagsläget

främst SPIRE och BRIDGE) och som resulterar i en stärkt svensk processindustri och

betydande forskningsresurser från EUs forskningsprogram. Utöver den direkta industrinyttan

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

kommer att kunna driva mer FoI-projekt för en långsiktig industrinytta med optimerad

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

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

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

universitet och högskolor via en så kallad svensk nod. Noden kan ta sin utgångspunkt delvis

från Plattform Bioraffinaderi och dess aktiviteter föreslås vara inom två områden:

PPP-arbete i vilket dialogen med relevanta PPPn sker bland annat genom att noden

har representanter som medverkar i samtliga centrala arbetsgrupper. Därigenom kan

en påverkan ske på forskningsagendorna och efterföljande utlysningstexter.

20

Aktiv dialog. Genom nätverk, seminarier, nyhetsbrev och annan aktiv form avser den

svenska noden att samla in kunskap om de svenska intressenternas (företag och

akademi) huvudsakliga intresseområden. Noden kommer även att fungera som

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

ansökningar. Den svenska noden kommer även att genom dialog med nationella,

offentliga finansiärer verka för att finansiering från Horizon 2020 samordnas och

kompletteras med andra nationella initiativ/utlysningar/program.

Ett stärkt fokus på kompetensförsörjning. En dialog kring behovet av kompetensförsörjning

till industrin för en strukturell omställning mot framtidens bioraffinaderier behöver initieras

då omställningen kommer att kräva ny kunskap. Ett alternativ är en omställning av befintliga

kemi- och bioteknikutbildningar vid våra universitet och högskolor för att kunna inkludera

mer tvärvetenskapliga kurser. Dialogen bör utgå från de branschanalyser som VINNOVA har

gjort och håller på att slutföra för många av processindustrins branscher. Analyserna ger dels

ett underlag för diskussionen i form av en bild över nuvarande FoU-aktörer och områden samt

en inventering och analys av olika industriella aktörer. När analyserna är färdiga kan de

läggas bredvid varandra och gemensamma strukturella utmaningar för en stärkt

kompetensförsörjning och prioriterade kunskapsområden kan identifieras. En annan aktivitet

som kan stärka kompetensförsörjningen och som bör uppmuntras är tvärvetenskapliga,

samfinansierade forskarskolor. Exempel som bör lyftas fram och byggas vidare på är

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

forskarskolan Shift2Bio och dels Energimyndigetens forskarskola Program Energisystem. Ett

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

produktutveckling, exempelvis genom en stärkt interaktion mellan

industriforskningsinstituten, akademin och industrin alternativt en stärkt samverkan mellan

små och stora företag där de små företagen kan agera som ”technology providers”.

Demonstrationsanläggningar är centrala för att organisera lärandet kring olika

nyckelteknologier. I dagsläget återstår det dock många frågor kring hur demonstratorer,

speciellt storskaliga demonstrationsanläggningar, bör organiseras på bästa sätt, vilka aktörer

som bör bjudas in, hur ägande av resultat ska fördelas och hur misslyckanden skall hanteras.

En stor fråga är även hur anläggningarna kan göras flexibla (med avseende på råvaror,

processutformning och slutprodukter) och användas för både forskning och

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

dessa demonstrationsanläggningar som i sin tur kan leda till att ytterliga genombrott görs

baserat på samma infrastruktur samtidigt som kommersiella och mer kortsiktiga intressen

tillgodoses? Vid en uppskalning av teknik i demonstrationsanläggningar och de första

kommersiella anläggningarna krävs mycket omfattande investeringar. Dessa initiala

investeringar innefattar stora finansiella risker för de aktörer som väljer att vara först med att

investera i nya tekniker. Samtidigt som en uppskalning är förknippad med stora

utvecklingskostnader är marknadsvillkoren för nya produkter som biodrivmedel, biobaserade

kemikalier och material osäkra. För att komma vidare med området bör en systematisk

innovationssystemanalys göras av de nyckelteknologier som krävs för produktion av

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

identifiera vilka explicita systemsvagheter som dominerar området, samt specificera vilka

som adresseras genom befintliga strukturer och vilka som kräver särskilt politisk åtagande.

Särskild tonvikt bör läggas vid organisering av lärande kring demonstrationsanläggningar,

finansiering av demonstrationer och nödvändiga marknadsvillkor för att möjliggöra samtidiga

investeringar samtidigt som flexibilitet kan bevaras med avseende på slutprodukter och

teknikval. För att förstå vilka kompetenser, vilken kunskap och vilka aktörer som behövs i

systemet bör man samverka i verkliga projekt. Således bör demonstrationsprojekt som

inkluderar flera olika typer av kompetenser och aktörer prioriteras.

Stärkt fokus på kommunikation. Kommunikation är essentiellt för att skapa och underhålla

relationer mellan olika aktörer samt skapa och sprida ny kunskap. Ett sätt att förbättra

forskningskommunikationen är att inkludera budget för kommunikationsaktiviteter i FoI-

21

projekt. Ett annat sätt kan vara att kräva att projekt skall ingå i någon form av

kommunikationsplattform eller centrum med syftet att därigenom öka spridningen av resultat

från projektet till relevanta aktörer och nätverk. Här ingår även att på ett strukturerat sätt

delvis definiera om meriteringssystemen vid universitet och högskolor så att större

meriterande tyngd ges åt ”den tredje uppgiften”, ett arbete som ibland benämns som att skapa

”alternativa karriärvägar”.

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

För att stärka Sveriges position i den biobaserade samhällsekonomin, måste vi, baserat på

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

plattformar och produkter baserade på olika typer av biomassa. Detta skapar ett mervärde för

befintliga värdekedjor och genererar helt nya värdekedjor. För en omställning till bio-baserad

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

kostnadseffektiviseras, demonstreras och industrialiseras i stor skala. Detta kräver förutom

”in-house” FoU, bred samverkan, skapandet av tillgängliga testbäddar samt FoU-partnerskap

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

tvärvetenskapligt angreppssätt i utvecklingen av de teknikplattformar som behövs.

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

tvärvetenskapligt perspektiv

Den biobaserade råvaran skiljer sig avsevärt från petroleumråvaran genom att den har ett

lägre energiinnehåll och i hög grad redan är funktionaliserad, främst genom att den innehåller

mer syre och är mer polär, det vill säga kompatibel med vatten. Bioråvarans högre

komplexitet gör att den först måste förbehandlas innan en kemisk eller bioteknisk

produktionsprocess kan ta vid som vidareförädlar utgångsmaterialet till slutprodukt. Därefter

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

Industriell bioteknik innefattar användandet av bioteknik för att på ett hållbart sätt producera

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

enzymer som genom årtusenden har anpassats och utvecklats för nedbrytning och omvandling

av biomassa. Mänskligheten har använt biotekniken under lång tid för bland annat produktion

av livsmedel, men med nya framsteg och en djupare förståelse för de mikrobiella processerna

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

22

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

material och energi. Nedan följer en sammanställning av de områden som behöver utvecklas

för att stärka Sveriges position i detta område:

Förbehandling och fraktionering av bio-råvaran

Jämfört med den fossila råvaran innehåller biomassa en större mängd olika komponenter av

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

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

Förutom att det är ett mer komplext utgångsmaterial som ställer krav på mer sofistikerade

fraktioneringsmetoder för att särskilja de olika komponenterna, så erbjuder också biomassan

en större palett av möjliga värdefulla ämnen som kan omvandlas till värdefulla produkter.

Genom att först utvinna komponenter som kan omvandlas till värdefulla kemikalier innan

resterna omvandlas till energi maximeras råvaruutnyttjandet och förtjänsterna ökar för

industrin. Alltså finns ett behov av processlösningar för fraktionering/bearbetning av

lignocellulosan – biotekniska, kemiska och termiska – som ökar förädlingsvärdet i både

primärströmmar och sekundärströmmar och ger en god systemeffektivitet. Några exempel är

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

förgasning. Många av de tekniker som används idag är dock energikrävande och genererar

biprodukter som är hämmande för efterföljande konversteringssteg, så inom detta område

finns ett behov av nya innovativa separations- och extraktionsmetoder. Ett sådant exempel är

användandet av enzymer som bryter ned lignocellulosa till mindre beståndsdelar i naturen (t

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

processer en mildare och mindre energikrävande metod för omvandling av biomassa till

socker som sedan kan användas i jäsningsprocesser, men har ännu inte slagit igenom på bred

front för användning i industriella processer. Om man utgår från befintliga processer så

behöver enzymer utvecklas för att anpassas till dessa. Men det behövs också en integrerad

utveckling av nya enzymer för helt nya processer, där processerna är anpassade till

enzymerna. Växtbioteknik kan användas för att ta fram en bio-råvara som är mer anpassad till

efterföljande industriella processer och som t ex är modifierad för att producera en förhöjd

halt av olja, vilket underlättar den initiala förbehandlingen av råmaterialet.

Bioteknisk omvandling av biomassa

De fossila råmaterialen är idag inte enbart billigare än biobaserad råvara. Den

processteknologi som används är också väl utvecklad. De traditionella petrokemiska

processerna baseras på fraktionering av en blandning av kolväten följt av funktionalisering

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

den fossila råvarubasen. De framställda molekylerna utvecklas sedan vidare med hjälp av

olika etablerade organ-kemiska reaktioner för att användas som byggstenar i framställningen

av konsumentprodukter och material.

Vid användning av biomassa som råvara krävs det istället processer som är anpassade för

vattenlösningar och som fungerar för den mer komplexa och orena råvara som biomassa är.

Biotekniken väntas här få en betydande roll. Hittills har biotekniken haft störst genomslag

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

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

biotekniken har haft lite att tillföra vid omvandling av fossila råvaror. Tillgången på fossila

råvaror har varit tillräckligt god och billig för att tillfredsställa industrins behov och den

processteknologi som behövs är väl utvecklad. Samtidigt som den fossila eran har haft sin

höjdpunkt under senare hälften av 1900-talet har det dock skett en omvälvande utveckling

inom biotekniken där genteknikens inträde och påföljande genombrott i genomik- och

proteomik-forskning har haft stor betydelse inom framförallt läkemedelsområdet. Biotekniken

har därför stor potential att också spela en betydande roll för industrins omställning till en

biobaserad produktion.

De insatser som krävs för en ökad industriell tillämpning av bioteknik handlar dels om

processutveckling men också om utveckling av de biotekniska verktygen som utgörs av 1)

23

mikroorganismer såsom jästsvampar, mögelsvampar och bakteriestammar och 2) enzymer

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

är beroende av att man skapar fundamental förståelse för bioteknikens verktyg och sedan

använder den kunskapen för att ta fram nya och förbättrade produkter och processer.

Mikroorganismer som verktyg

Mikroorganismer som bakterier, jäst och mögel omvandlar genom sin metabolism

näringsämnen till en rad olika produkter och används idag för produktion av bland annat

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

mikroorganismer kan ett antal plattformskemikalier produceras som sedan vidareförädlas till

olika kemiska produkter. Ett exempel är bärnstenssyra som används för tillverkning av färg,

plaster och livsmedelstillsatser. Exempel på andra plattformskemikalier är lågvärda alkoholer,

polyoler och andra organiska syror. För att vi i framtiden på ett kostnadseffektivt sätt skall

kunna producera ännu fler kemikalier, material och energibärare med hjälp av

mikroorganismer krävs nya och förbättrade mikroorganismer samt optimerade mikrobiella

processer. Naturen är en värdefull källa till nya mikroorganismer och enzymer. Extrema

miljöer som t ex varma källor erbjuder en rik flora av mikroorganismer med tillhörande

enzymer med stor potential för industriella processer. Förbättring av mikroorganismers

prestanda och produktionskapacitet kan uppnås med “metabolic engineering” och

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

mikroorganismernas ämnesomsättning modifieras för att producera en viss produkt i stora

mängder och samtidigt designas till att kunna tillgodogöra sig olika sorters socker som råvara.

Det senare har bland annat ägnats stor uppmärksamhet när man har gått från att använda vete

och majs för etanolproduktion till att använda mer cellulosabaserade råmaterial. Dessa

innehåller inte bara lätt-nedbrytbara C6-socker utan även C5-socker, vilket har varit en

utmaning och lett till omfattande forskning kring mikroorganismer, främst jäst, som även kan

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

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

egenskaper och funktion. Sådana systembiologiska studier kommer att ha stor betydelse för

utvecklingen av framtidens industriella mikrobiella processer, och kräver tvärvetenskapliga

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

datavetare.

Sverige har en god position internationellt när det gäller kunskap om de biotekniska

verktygen och processerna, men det behövs fortsatt gränsöverskridande, både grundläggande

och tillämpad, forskning och utveckling för att den kunskapen skall anpassas till industrins

behov och kunna realiseras i nya industriella processer.

Enzymer som verktyg

Enzymer är biologiska katalysatorer som produceras av mikroorganismer och som kan

isoleras och användas i omvandlingsprocesser. Enzymer är specifika och har fördelen att de

kan ge rena enantiomerer och färre biprodukter. Enzymer har två viktiga

användningsområden när det gäller omvandling av biomassa till produkter, dels för

förbehandling/fraktionering (spjälkning) som nämnts ovan, och dels för specifik katalys av

syntesreaktioner. Det finns dock en rad utmaningar med att använda enzymer. Enzymer är

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

kommer vara mångfacetterat, från optimala blandningar som kan omvandla flera substrattyper

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

behöver mer temperaturtåliga och på annat vis mer processanpassade enzymer utvecklas.

Genom att hämta mikroorganismer från extrema miljöer som till exempel varma källor eller

avskilda biotoper, kan man få fram enzymer med specifika egenskaper och förbättrad

processtabilitet. Detta ställer krav på bra metoder för att ”screena” för önskvärd aktivitet och

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

optimering av enzymaktivitet och stabilitet genom rationell eller slumpmässig design av

enzymstrukturen och tekniker för prediktering av önskvärd enzymstruktur. I takt med att nya,

24

milda och energisnåla, processer tas fram kommer det också finnas behov av enzymer som är

anpassade till låga temperaturer och till nya processbetingelser eller till betingelser som är

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

Immobilisering av enzymer förbättrar processtabiliteten medan integrering av

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

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

Separationsprocesser för upprening av produkterna

Vi behöver utveckla smarta uppreningstekniker som utan behov av för mycket energi klarar

av att rena upp komplexa blandningar från stora mängder vatten. Den stora mängden vatten

som behövs för omvandling av bioråvara med biotekniska metoder är den enskilt största

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

produkten från en relativt utspädd vattenlösning behöver tas fram parallellt med att man ökar

utbytet i själva processen.

Processintegrering

Nya system och processer som utvecklas i ett bioraffinaderikoncept bör, för att vara

internationellt konkurrenskraftiga, integreras på ett effektivt sätt med den befintliga industri-

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

processanläggningar bör i största möjliga mån utnyttjas. På längre sikt är det naturligt med

fler anläggningar som från början är designade för ny processteknik. För detta krävs FoU-

insatser. Processintegration är centralt för att samproduktion av till exempel kemikalier och

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

efterföljande omvandlingssteg eller integrering mellan katalys- och separationssteg möjliggör

effektiv produktion i ett bioraffinaderi. I en gradvis omställning till en fullständigt biobaserad

produktion kommer produktion som är baserad på både fossila råvaror och förnybara råvaror

att samexistera och även samverka i en hybrid-ekonomi på väg mot bioekonomi. I vissa fall är

det mest lämpligt att använda kemiska processer integrerade med bioprocesser för

omvandling av bioråvaran till produkt.

Utveckling och etablering av testbäddar

För att nå fram till en industriell process behövs testbäddar där olika aktörer som inom

akademi, institut och industrin kan samverka för att testköra och skala upp nya processer.

Demonstratorer och testbäddar tjänar som en gemensam arena för olika aktörer där de

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

som spelar in för en lyckad processdesign. Öppna och tillgängliga testbäddar erbjuder inte

enbart en fysisk miljö utan verkar också som en arena för innovation och kommersialisering

baserat på samverkan och samspel mellan olika aktörer.

5.4 UTVECKLA SYSTEMKOMPETENS för att åstadkomma en resurseffektiv omställning

Systemperspektiv består i att se både delar och helhet samt hur delarna interagerar med

varandra. En biobaserad industri kommer både att påverka sin omgivning och påverkas av sin

omgivning. För att den ska vara framgångsrik på både kort och lång sikt måste den uppfylla

en mängd olika villkor. I ett större perspektiv kan vi också kräva att den ska bidra till en

långsiktigt hållbar utveckling av samhället som helhet.

Många av de olika delområdena för en biobaserad industri studeras och utvecklas inom olika

discipliner. Systemanalytiska studier kan öka förståelsen för de möjligheter och

begränsningar som systemvillkor på olika nivåer ger. En teknik, produkt eller tjänst måste

kunna uppfylla systemvillkoren på alla plan samtidigt för att bli framgångsrik. I figur 7

skissas schematiskt ett exempel på hur en bioraffinaderiindustri kan sättas i ett sammanhang

25

av samverkande system. Systemanalys kan öka förståelsen för hur bioraffinaderiet påverkar

och påverkas av sin omgivning, och på så sätt ligga till underlag för en kortsiktigt möjlig och

långsiktigt konkurrenskraftig och hållbar utveckling.

Vidare behövs systemanalys för att identifiera prioriterade insatsområden och kunna göra

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

besitter inom området och bygga vidare på denna genom utökade satsningar på systemanalys

och systemanalytiska verktyg för att höja system-kompetensen och system-kunskapen inom

industri, akademi och samhälle. På detta sätt kan området utvecklas som ett verktyg för

strategiskt beslutsfattande. Här är det viktigt att påpeka att tvärsektoriella samarbeten,

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

hänger ihop och delvis är beroende av varandra för att full nytta skall uppnås. Baserat på detta

är vår åsikt att systemanalys bör vara en integrerad del i de flesta projekt inom ramen för

agendan redan i utvecklingsstadiet för att inte bli ett ”påhäng i efterhand”. Projekt som på ett

strukturerat sätt inkluderar systemanalys av olika slag bör därför prioriteras och att inkludera

integrerad systemanalys bör uppmuntras av offentliga finansiärer.

Systemsyn på bioråvaror - Råvarueffektivitet. Bioraffinaderi-verksamhet i Sverige har hittills

huvudsakligen fokuserat på skogsråvara. Processum-klustret i Örnsköldsviksregionen är ett

framgångsrikt exempel på detta. Sverige har dock inte endast en stor skogsindustri, utan

också en viktig jordbrukssektor primärt lokaliserat till södra delar av landet som genererar en

stor mängd rester och avfall som idag inte är optimalt utnyttjat. Även marin och akvatisk

biomassa kan – utnyttjade på hållbart sätt – bidra till den mångfald som kan behövas för att

tillfredsställa kommande behov av produkter. Vi tror att det är viktigt att alla dessa sektorer

samverkar för att bygga nya framtidsstrategier för en effektiv och hållbar resursanvändning.

Vidare anser vi att insatser behövs för att studera hur mervärdet av biobaserade råvaror kan

maximeras. Dock behövs i detta sammanhang även en nyanserad diskussion kring vad som är

ett maximerat mervärde (klimatvärde? arbetstillfällen? förädlingsvärde? etc.?) och vem det är

som bestämmer nyttan. Här anser vi att det är viktigt att man i värderingen inkluderar hela

värdekedjan – från råvara till slutprodukt inklusive biprodukter och eventuell

materialåtervinning – samt att man ser systemkopplingar och söker integrerade

Bio-industri

T1 - teknik

T2 - marknad

T3 - samhällsekonomi

T4 –Naturlig

a system, e

kosystem

T5 –värderin

gar

•T1 – Teknik

•Teknisk prestanda

•Processintegration

•T2 – Marknad

•Företagsekonomi

•Affärsutveckling

•Innovationssystem

•T3 - Samhällsekonomi

•Nationalekonomi

•Styrmedel

•Politik

•T4 – Naturliga system, ekosystem

•Resursbegränsningar

•Tillgång, efterfrågan

•Förnybarhet?

•Uthållighet?

•Ekosystembegränsingar

•Klimat

•Försurning

•Biologisk mångfald

•…

•T5 – Värderingar

•Mänskliga rättigheter

•Rättvisa över geografiska gränser

•Rättvisa över sociala gränser

•Rättvisa över generationsgränser

•…

26

systemlösningar där tekniker, produkter och process kompletterar varandra. Det handlar om

nya produkter och processer och deras miljöpåverkan bör analyseras för att kunna jämföras

och utvärderas på lika villkor med exempelvis livscykelanalys.

Tillgängligheten och tillförseln av biomassa har vissa utmaningar, jämfört med många av

dagens fossila energibärare. Biomassaresurserna är utspridda och biomassa är en

förhållandevis bulkig och variabel råvara. Detta innebär att effektiva system för tillförsel av

biomassa kommer att vara viktigt för ett effektivt industriellt nyttjande. Karaktärisering av

möjligheter med olika bioråvaror är också viktigt för en framtida effektiv multiförsörjning

med bioråvaror till olika industrier. Bioraffinering börjar i skogen/på åkern/i havet och här

behövs mer kunskap och erfarenhet byggas upp kring hur effektiva system för hela

förädlingskedjan kan utformas. Vidare bör fokus även läggas på studier rörande hur

bioråvaran kan utnyttjas utan att överutnyttjas. Om det överordnade målet är hållbar

utveckling är det viktigt att även de natur- och kultur värden som finns i skogs- och åkermark

inkluderas och värderas samtidigt med de ekonomiska värden som råvaruproduktionen

skapar.

Systemsyn på energianvändning - Energieffektivitet. Alla bioraffinaderikoncept inkluderar per

definition olika typer av energiflöden och har i olika utsträckning möjlighet att leverera

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

(till exempel fjärrvärme) som, effektivt utnyttjade, kan höja lönsamheten i de studerade

koncepten. Nya system och processer som utvecklas bör, för att vara internationellt

konkurrenskraftiga, integreras på ett effektivt sätt med den befintliga industristrukturen och

de befintliga processerna. Här ser vi att processintegration är centralt och bör vara en

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

bioraffinaderitekniker och koncept (gärna tillsammans med andra systemanalytiska

angreppssätt/verktyg). Både för att finna effektiva processer och för att integrera dessa till de

befintliga systemen på ett kostnads- och energieffektivt sätt.

5.5 LÅNGSIKTIG KOMPETENSFÖRSÖRJNING

Genom en kraftfull satsning på forskarskolor vid universitet och högskolor (UH), där

spetskompetens inom viktiga tekniska och naturvetenskapliga discipliner kan utbildas och

samtidigt få en tvärvetenskaplig och samhällelig förståelse för området kan rätt kompetens

säkras. De satsningsområden som förslås och som måste förstärkas (med en tvärvetenskaplig

vinkling) är industriell bioteknik, grön kemi och biokemi, biomaterial, bioprocess- och

separationsteknologi, bioresursteknologi samt systemanalys. Forskarskolorna skulle kunna

med ett gemensamt namn vara verksamma inom ”bioraffinaderi”. En utmaning här är att

utveckla spetskompetens men med ett tvärvetenskapligt synsätt. Inom forskarskolorna skall

finnas en stor och bred interaktion med företag, institut och organisationer – och stödåtgärder

för gemensamma gränsöverskridande forskningsprojekt. Innovationstödjande åtgärder kan

med fördel kopplas till forskarskolorna. Inom ramen för forskarskolorna föreslår vi också att

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

gymnasieväsendet etableras. Det nätverk av UH som etableras genom forskarskolorna kan

vidare ta till sig internationella influenser och implementera kunskap inom grundutbildning

vid UH. På detta sätt kan man dels få ut kompetent i personal i företags-sfären (nydisputerade

och masterexamina) och säkra kompetensförsörjning långsiktigt (förståelse i samhället och

ökad kunskap i skolan).

6 Sammanfattande slutsatser – Vad krävs för en omställning?

För att Sverige i framtiden ska ha en internationellt konkurrenskraftig bioraffinaderiindustri

kommer det att behöva utvecklas multidisciplinära kluster och en integration mellan olika

befintliga branscher och kompetenser. Omställningen från den existerande industristrukturen

27

kräver utveckling och vidareutveckling inom olika teknikområden – exempelvis bioteknik,

förgasning, fraktionering, separationsteknik och materialteknik. Teknikerna behöver

kostnadseffektiviseras, demonstreras och industrialiseras. Produkterna behöver effektiva

distributionssystem och hjälp till marknader där de är konkurrenskraftiga. Att utveckla en

branschöverskridande bioraffinaderisektor handlar om att på sikt bygga upp en ny industri

och många stora produktionsanläggningar vilka ofta är investeringar i mångmiljardklassen.

Utöver investeringskapital kräver industriell omställning god samverkan mellan ett stort antal

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

och kemiindustri, små innovationsföretag, universitet och högskolor, institut, kunder och inte

minst politiska beslutsfattare. Det handlar om att utveckla teknik, att skapa förutsättningar för

att tekniken kommer till användning genom att etablera starka tvärsektoriella branschnätverk

och kluster samt verktyg i form av bland annat testbäddar för implementering av innovationer

i kommersiella tillämpningar. Vidare måste goda och långsiktiga möjligheter för strategiska

investeringar skapas och industrin måste anpassas till att effektivare utnyttja tillgängliga

resurser och både möta och stärka efterfrågan på en internationell marknad. En annan viktig

del är analys av innovationssystemet och effekterna av olika politiska styrmedel för att

understödja framväxten en stark branschöverskridande bioraffinaderiindustri. Sverige har hög

kompetens, stor miljömedvetenhet och en intresserad industri, men för att demonstration och

industrialisering ska komma till stånd krävs samverkan med den politiska styrningen.

Denna agenda föreslår aktiviteter som främst syftar till att stärka olika aktörer kring det

tematiska området bioraffinaderier och förbättra förutsättningarna för samverkan.

Aktiviteterna är uppdelade på fem olika områden:

- MÖTAS: Nationell kommunikationsplattform för en utveckling av svensk industri

mot mer komplexa bioraffinaderier.

- SAMVERKA: Aktiviteter för att stärka interaktionen mellan olika aktörer i systemet

- UTVECKLA VERKTYG: Utveckling/vidareutveckling av teknikplattformar samt

etablering och anpassning av testbäddar för en bio-baserad produktion

- UTVECKLA SYSTEMKOMPETENS: för att åstadkomma en resurseffektiv

omställning

- LÅNGSIKTIG KOMPETENSFÖRSÖRJNING: för att säkerställa långsiktigheten i

de satsningar som görs, inklusive en förståelse för detta i samhälle

Utöver de föreslagna åtgärder som presenteras i de fem områdena ovan är huvudresultatet

från agendaprocessen skapandet av det branschöverskridande nätverk i vilket agendadialogen

hållits samt det gemensamma lärande som dialogen resulterat i. En viktig slutsats från dessa

dialoger är vikten av att det finns offentliga resurser att tillgå för underhållandet av skapade

nätverk samt incitament för att delta.

28

7 Appendix I

7.1 Samverkan och synergier med andra agendor

Regeringen uppdrog 2011 till Formas, VINNOVA och Energimyndigheten att utarbeta en

nationell strategi för utvecklingen av en bio-baserad samhällsekonomi för en hållbar

utveckling. Det handlar om en omställning från fossilbaserade råvaror till förnybara,

resurseffektiva råvaror. Här har den svenska skogen en nyckelroll, dels som producent av

biomassa och dels som bas för förädling och värdeskapande.

VINNOVA gjorde våren 2012 en utlysning på temat ”Strategiska forsknings- och

innovationsagendor”. Totalt beviljades 73 agendainitiativ inom olika områden. Denna agenda

utgör en av dessa. Agendan har beröringspunkter med ett antal andra agendor inom den

aktuella utlysningen.

Utöver det samarbete som denna gemensamma agendaskrivning är13

har vi har valt att

samverka med åtta andra agendor inom området ”Den bio-baserade samhällsekonomin”. De

agendorna är:

Den elektroniska motorvägen från bygge till hygge (Luleå Tekniska Universitet, Dnr

2012-01827)

Välfärdens material från uthållig skogsråvara (Södra, Dnr 2012-01834)

Strategisk forsknings- och innovationsagenda för nya bio-baserade material och

produkter (Arbio, Dnr 2012-01885)

Nationell kraftsamling för nya tillämpningar av material från skogen (Innventia, Dnr

2012-01888)

Ökad produktivitet och konkurrenskraft i skogsnäring och maskintillverkande industri

(Skogforsk, Dnr 2012-01937)

Agenda Trä (SP, Dnr 2012-01960)

Hållbara funktionella textilier och papper från materialvetenskap till avancerade

slutprodukter (Mittuniversitetet, Dnr 2012-01961)

Kraftsamling kring nya processer för bio-baserade material (Innventia, Dnr 2012-

01963)

Agendorna riktar sig mot olika områden där innovationsfrämjande åtgärder bidrar för att nå

visionen om en bio-baserad samhällsekonomi.

7.2 Agendornas gemensamma vision

”Sverige har under tjugoförsta århundradets första hälft genomfört omställningen till en bio-

baserad samhällsekonomi”

Långsiktigt hållbar utveckling kräver en övergång till en bio-baserad samhällsekonomi. Det

innebär en omställning från en ekonomi som till stor del baseras på fossila råvaror till en mer

resurseffektiv ekonomi med hög användning av förnybara råvaror. Utveckling av material,

produkter och tjänster baserade på framför allt skog är grundläggande för omställningen.

I framtidens samhälle finns det många fler produkter som är miljö- och energieffektivt

tillverkade av material baserade på förnybar råvara. Material och produkter har också

utvecklats för nya funktioner och tjänster som vi idag inte ens kan ana. Gamla och nya

13 Arbetet med denna gemensamma agenda har skett genom nära samarbete mellan vad som

initialt var två ansökningar/agendor: Grön Agenda -Innovativ branschsamverkan för

lignocellulosabaserade produkter och uthållig teknikutveckling (SP, Dnr 2012-01833)och

Agenda Bioraffinaderi - Nationell samverkan för en konkurrenskraftig bioekonomi (Lunds

Universitet, Dnr 2012-01925).

29

tillverkningsprocesser har förbättrats. Mindre miljöbelastandeoch resurssnåla koncept är en

självklarhet och svenskt teknikkunnande ger nya exportintäkter. Återanvändnings- och

återvinningsprocesser är anpassade för att maximera materialens kapacitet att lagra koldioxid

och energi.

Visionen innebär också att materialens funktion och attraktionskraft måste vara så tilltalande

att de är konsumenternas förstahandsval.

7.3 Programformer

För att realisera agendan föreslås fyra programformer. Projekt kan drivas i en eller flera av

programformerna. De branschöverskridande lärandet och kunskapsöveröringen är viktig och

projekt som adresserar denna dimension bör prioriteras.

Programform 1: Politiska förutsättningar för innovation

Denna programform verkar för att leverera kunskap om den nödvändiga samhälleliga

förändring som krävs för att lyckas med innovation för nya bio-baserade material och hur

dagens system måste ändras för att gynna utvecklingen.

Programform 2: Marknadsmässiga förutsättningar för nya affärer

Denna programform levererar marknadsmässiga förutsättningar samt kopplar samman

möjliga partners för innovation. Tänkbara affärsmodeller och kunskap om vad som krävs i

form av prestanda för nya bio-baserade material och produkter blir viktig leverans in till FoU-

programmet. Det övergripande syftet med programmet är att initiera nya värdekedjor och

affärskonstellationer och därigenom skapa ”god mylla” för framtida innovationer/affärer.

Programform 3: Forskning och utveckling för ny kunskap

Programmet omfattar forskning och utveckling. En förutsättning för att starta projekt inom

programmet är att en tydlig riktning i form av marknadsanalys/affärsmodell finns, dvs att ett

visst material eller en viss produkt med vissa egenskaper finns definierade. Detta kan med

fördel ha arbetats fram under programform 2.

Programform 4: Demonstration och produktutveckling för verifiering

Programmet förutsätter tillgänglighet av demonstrationsanläggningar. Det kan kopplas till

VINNOVAs programform VINN-Verifiering. Programmet ska leverera beslutsunderlag för

investeringar. I den mån demonstrationsanläggningar inte finns bör programmet kunna bidra

till investeringar.