Hur kommer bioekonomin, den cirkulära ekonomin och vätgasekonomin att korsa varandra?

Svaren på frågorna ovan beror på vilken disciplin den tillfrågade representerar. Det kan man se så snart samtalet mellan en kemist, en politisk analytiker och en energiforskare börjar. Vid bordet sitter professor Ulla Lassi från Uleåborgs universitet, forskaren Kalle Aro från Naturresursinstitutet i Finland (LUKE) och biträdande professor Jouni Havukainen från LUT-universitetet. 

Alla är kopplade till programmet JUST ENERGY, som finansieras av rådet för strategisk forskning (RSF) i Finland och som startade i höstas, och inom det till forskningskonsortiet JustH2Transit, där frågan om hur bio-, cirkulär- och vätgasbaserad ekonomi kommer att länkas ihop utforskas under de närmaste åren. Konsortiet, som leds av Uleåborgs universitet, omfattar även LUKE, LUT-universitet samt VTT och Akordi.

Olika discipliner definierar det aktuella forskningsläget på olika sätt

Själva sättet vi uppfattar vad vi för närvarande vet skiljer sig från en disciplin till en annan. 

Inom kemi- och energiteknikforskningen är frågan vilka tekniker som just har verifierats i laboratoriet, vilka som redan är i kommersiell användning och vilka som befinner sig däremellan. Vi talar om teknikens mognadsgrad, som kan bedömas på en niogradig skala. 

I den politiska forskningen å andra sidan betraktas sådana teorier vara “mogna”, som vid en viss tidpunkt stöds av majoriteten av forskarsamhället. 

Teknisk utveckling som kopplar samman den bio-, cirkulär- och vätgasbaserade ekonomin

Lassi ser att bio-, cirkulär- och vätgasekonomin korsar varandra, till exempel i utvecklingen av batterimaterial som tillverkas av biobaserade material. Hon ser att biomassabaserade material kommer att användas först och främst för att göra batterierna grönare. Till exempel har teknikutvecklingen inom biobaserade elektrolyter och nya anodmaterial redan validerats framgångsrikt på laboratorienivå, delvis genom pilotprojekt. 

Som ett annat exempel nämner Lassi den termokatalytiska nedbrytningen av biometan, som ger vätgas och värdefulla kemikalier som fast kol som slutprodukter. Detta kan också användas vid tillverkning av batterimaterial, till exempel. 

Som ett exempel på utveckling av energiteknik lyfter Havukainen fram biologisk metanisering, där metan produceras från biobaserad koldioxid och väte. En biokatalytisk process används för att kombinera de två. När det gäller teknisk mognad befinner sig processen redan i ett kommersiellt gångbart skede. Det finns också en befintlig infrastruktur för distribution av slutprodukten, med omedelbar potential att minska utsläppen, till exempel från sjöfarten.

Lassi ger fler exempel på hur sidoströmmar från pappersindustrin kan användas. Tanniner och lignin kan skummas till elektroder som kan användas för mikrobiologisk elektrokemisk syntes. Genom att tillsätta metanol och koldioxid, som också är biprodukter från massaproduktion, produceras värdefulla plattformskemikalier som kan användas i ett brett spektrum av industriella produktionsprocesser. Dessutom ger processen upphov till vätgas. För närvarande dock endast i laboratoriet.

Samhällsforskning analyserar det förflutna för att förutse framtiden 

Även Aro skulle gärna vilja ha ett laboratorium för policyforskning. Men i forskning om sociala omställningar måste man analysera tidigare omställningar för att bedöma vart den pågående utvecklingen kan leda. De verkliga resultaten ser vi först när övergångarna har ägt rum.

Den för närvarande ledande teorin om övergångar heter på engelska "Multi-level perspective on socio-technical transitions (MLP)". Den syftar till att förklara sociotekniska övergångar som fenomen, men också att analysera de underströmmar som utgör fenomenet, rörelsen mellan delarna och dynamiken inom systemet.

Aro presenterar forskningsresultat som kommer att utmana bio-, cirkulär- och vätgasekonomin. 

Inom bioekonomin har man identifierat utmaningen att ökad användning av förnybara material inte alltid verkar minska förbrukningen av jungfruliga material. Utmaningen för den cirkulära ekonomin är enligt Aro att de material som används inte alltid är förnybara och att det inte finns tillräckligt med återvunnet material - mer jungfruligt material behövs ändå i systemet. 

Den nuvarande utmaningen för vätgasekonomin är enligt Aro att det finns så många möjliga utvecklingar. Först i efterhand kommer vi att se vilka länder och företag som kunde förutse hur vätgas kommer att användas i framtiden och forma marknaden för att stödja det genom reglering och affärsutveckling.

Vad bör vi veta om skärningspunkterna mellan bioekonomi, cirkulär ekonomi och vätgasekonomi?

Aros kollega vid LUKE, ledande forskare Saija Rasi, leder ett arbetspaket inom projektet JustH2Transit som specifikt kommer att behandla frågan om skärningspunkterna mellan bio-, cirkulär- och vätgasekonomin. Enligt henne bör vi veta hur vi bäst använder biobaserat kol, som förhoppningsvis kommer att ersätta fossilt kol, i förnybara eller rena vätgasbaserade produkter. Detta bör hjälpa oss att avgöra var produktionsanläggningarna ska placeras och vilka råvaror som ska transporteras från en plats till en annan.

Det är lätt för Havukainen att instämma i debatten om placeringen av produktionsanläggningar och utformningen av överföringsledningar för el, väte och eventuellt koldioxid. I östra och sydöstra Finland, där Havukainens forskningskammare är belägen, produceras hälften av Finlands biobaserade koldioxid. Den behövs för många nya slutprodukter (P2X-produkter) som produceras med nollutsläppsel.  Användningen av koldioxid för P2X-produktion i östra Finland kräver goda överföringslänkar för antingen vätgas eller el, eftersom byggandet av ny vindkraftsbaserad elproduktion i regionen begränsas av försvarsmaktens radarfrågor. 

I västra Finland, å andra sidan, börjar utbyggnaden av vindkraft redan bromsas upp av en bristande efterfrågan på el. Koldioxidtransport från öst till väst för att möjliggöra P2X-generering och öka efterfrågan på ren el har hittills diskuterats mindre. Rasi påpekar att användningen av biobaserat kol försvåras av att dess källor vanligtvis är små och utspridda över hela Finland.

Lassi föreslår att östra Finland, utöver syntetiska bränslen, bör titta på potentialen för att producera kemikalier och andra kolbaserade produkter från biprodukter från massaindustrin för gröna batterier. 

Från reaktion till aktion genom forskning

Aro anser att vi bör veta vilka smärtpunkter och friktionspunkter som finns mellan den bio-, cirkulär- och vätgasbaserade ekonomin. Vi bör också försöka förutse effekterna på miljön, ekonomin och energisystemet innan anläggningarna byggs.

För närvarande, menar Aro, verkar det som att det stöd som bioekonomin åtnjuter kommer att fortsätta som stöd till vätgasekonomin. Det ses som att man lägger till mer gott till samma kontinuum. Vid någon tidpunkt kan det dock uppstå motstridiga intressen. Ju tidigare de identifieras, desto snabbare kan de jämkas samman. I detta arbete argumenterar Aro dock för att forskare också bör vara medvetna om hur deras eget scenarioarbete och offentliga uttalanden påverkar den utveckling som de studerar.

Finland bör bli bättre på att kommersialisera sina forskningsresultat

Lassi ser ingen brist på vetenskaplig expertis i Finland i förhållande till den aktuella utvecklingen. Vad vi borde veta bättre, säger hon, är hur man kommersialiserar forskningsresultat. 

Innovation skapas i gränssnittet mellan olika vetenskapliga discipliner och industrin. Enligt Lassi saknar vi  plattformar, processer och finansiering för att kommersialisera dem. 

Samtidigt blir vi utan återkoppling från det vi lär oss i kommersialiseringen tillbaka till vetenskapen: vilken kunskap bekräftas som hållbar i praktiken och vad bör studeras härnäst? Detta skulle innebära en möjlighet att skapa nya arbetstillfällen, både i tillväxtföretag och i de forskningsinstitutioner som arbetar med dem.

Hur kan JustH2Transit bidra till att förena bioekonomi, cirkulär ekonomi och vätgasekonomi? 

JustH2Transit-projektet kommer att undersöka skärningspunkterna mellan vätgasekonomin, bioekonomin och den cirkulära ekonomin, identifiera intressenter och potentiella "möjliggörare och utmaningar", samt överväga sätt att bättre utnyttja decentraliserade resurser. Projektet kommer också att söka svar på hur man kan göra nya tillvägagångssätt och processer rättvisa och produkter socialt, tekniskt och miljömässigt hållbara.

Paneldeltagarna sammanfattar att om projektet JustH2Transit lyckas kommer det att kartlägga materialflöden som är relevanta för bio-, cirkulär- och vätgasekonomin längs hela värdekedjan, ända till slutprodukterna av högsta värde. Projektet kommer att katalogisera kända tekniska resurser, naturresurser, ekonomiska och politiska faktorer och bygga möjliga framtider baserat på dessa. Det identifierar också de ömsesidiga beroendena mellan olika visioner när det gäller materialanvändning, så att man inte "hugger ner samma träd flera gånger".

I slutändan vill projektets forskare hjälpa Finland att navigera i det komplexa framtidssystemet i de riktningar vi vill gå, snarare än att driva i riktningar vi inte hoppas på att gå.