I visionen om en cirkulär ekonomi ingår förnybar energi, men att cirkulera energin i sig för att skapa större resurseffektivitet förbises ofta. Emma Dalväg och Tobias Jansson skriver om energi i industriell symbios.

Denna text om energi i industriell symbios är den andra i en serie blogginlägg. Tidigare har vatten i industriell symbios avhandlats, och framtida inlägg kommer bland annat ta upp cirkulation av biologiska och tekniska material. Fotografier Shane Rounce (kraftledningstorn) och Paweł Czerwiński (övriga) via Unsplash.

Sverige är mitt uppe i en energiomställning. Ett flertal mål pekar ut riktningen: All elproduktion ska vara förnybar till 2040. En drastisk energieffektivisering ska äga rum till 2030. Fordonsflottan ska vara fossiloberoende till 2030.1

Förnybar elproduktion kommer ställa nya krav på våra elnät och utmana oss att hitta nya lösningar för att matcha utbud och efterfrågan då vi går från en produktion som i huvudsak är stabil över såväl dygnet som året, till en som varierar beroende på om solen skiner eller vinden blåser. En faktor är också att EU-kommissionen inte längre klassar vattenkraft som en hållbar energikälla, och det återstår att se huruvida den kommer anses som miljövänlig i framtiden.2

Sveriges totala elproduktion fördelat på energislag, 2019. Källa: SCB

Sverige har under de senaste åren börjat uppleva brister i elförsörjningen, det gäller både effektbrist (som uppstår när efterfrågan på el vid en viss tidpunkt är större än utbudet) och kapacitetsbrist (som uppstår när elnätet belastas hårdare än det är byggt för).3 Det finns ett flertal exempel, i framförallt Stockholm och Malmö, där nyetablering och utbyggnad av energikrävande industri nekats på grund av dessa brister. 

”Sverige har under de senaste åren börjat uppleva brister i elförsörjningen, det gäller både effektbrist och kapacitetsbrist”

I allt fler delar av samhället ställer vi också om till att använda mer el. Två exempel är att andelen elbilar ökar, och att fler och fler hus värms upp av värmepumpar, även i områden där möjligheten att koppla upp sig på fjärrvärme finns.4 Med ökad elanvändning blir utmaningen att ställa om till hundra procent förnybar elproduktion större och mer komplex.

I visionen om en cirkulär ekonomi ingår att alla processer drivs av förnybar energi, vilket går hand i hand med Sveriges mål. Inom cirkulär ekonomi pratar man dock sällan om möjligheten att effektivisera och skapa lokal energitillförsel genom att cirkulera energin i sig, vilket vi vill lyfta här – energi är ju, givet termodynamikens första huvudsats som säger att energi varken kan skapas eller förstöras, cirkulär till sin natur.

Ett möjligt sätt för industrin att cirkulera energi är genom så kallad industriell symbios, ett koncept inspirerat av hur organismer i naturen samverkar genom att utbyta material, energi och information på ett ömsesidigt fördelaktigt sätt. Inom industriell symbios har organismers sätt att samverka i naturen överförts till mänskliga industriella system. Grundtanken är att en aktörs avfall blir en eller flera andra aktörers råvara, ofta i ett kluster av företag. Denna sofistikerade form av cirkulär ekonomi är väl beforskad och det finns många exempel på industrikluster som gör stora besparingar genom symbiossamverken, både när det gäller ekonomi och miljö. Principen med symbios går också att applicera på andra områden av samhället där ett utbyte av resurser sker, till exempel inom våra fjärrvärmenät.

Energi i industriell symbios

Förenklat kan man säga att tillgänglig energi antingen kan användas med detsamma eller lagras på olika sätt, till exempel i batterier eller som drivmedel. Industriella symbioser innehåller nästan alltid utbyte av energi mellan olika verksamheter. Mats Eklund, som forskar om industriell symbios på Linköpings universitet, menar att möjligheten att effektivisera ett kluster av företag genom symbios kan skapa större effekt än om varje verksamhet skulle effektivisera var för sig. En logik som gäller för symbios generellt och även för utbyte av energi är att det ofta lönar sig att skapa ett så lokalt utbyte av resurser som möjligt. Långa ledningar eller transporter leder ofta till såväl ökade kostnader som minskad effektivitet.

”Att effektivisera ett kluster av företag genom symbios kan skapa större effekt än om varje verksamhet skulle effektivisera var för sig”

Enligt symbiosforskaren Luca Fraccascia och hans kollegor kan energi främst cirkuleras på tre olika sätt i industriella symbioser:5

1 — som energikaskader

2 — som energi från restflöden

3 — som biodrivmedel från restflöden

Karta över möjliga sätt att cirkulera energi i industriella symbioser enligt Luca Fraccascia et al. Energiöverskott kan också säljas på marknaden utanför symbiosen.

Energikaskader (energy cascades) innebär att ett energiöverskott från en aktör eller en process kan bli energi för en annan aktör eller process. Det kan till exempel vara ett överskott av värme.

Energi från restflöden innebär att någon typ av spill eller avfall tas om hand för att producera exempelvis el eller värme.

Biodrivmedel från restflöden innebär att någon typ av spill eller avfall används för att producera drivmedel som fordonsgas eller etanol, som kan ersätta annan tillförsel av drivmedel hos en annan aktör i en symbios, eller säljas på den externa marknaden.

Energikaskader

Idag går stora mängder värme, ånga och kyla till spillo från våra industrier och fastigheter, men det finns också många exempel på hur energikaskader utnyttjas för att hålla energi i omlopp mellan olika verksamheter och andra delar av samhället.

Våra svenska fjärrvärmesystem är en doldis i symbiossammanhang. De utgör en välutbyggd infrastruktur för symbios och är en effektiv form av uppvärmning. Fjärrvärme framställs idag till stor del genom förbränning av avfall (22,3 procent) och förbränning av biomassa i form av restflöden från skogs- och träindustrin (42,5 procent). Spillvärme utgör endast 8,4 procent av fjärrvärmeproduktionen.6

I linje med visionen om det cirkulära samhället behöver avfallsmängderna i Sverige minska radikalt, genom att vi källsorterar och cirkulerar resurser i högre grad. Detta riskerar dock att fördyra fjärrvärmen eftersom tillgången på avfall då sjunker. En ny skatt på avfallsförbränning i början av 2020 har redan bidragit till detta.7 På längre sikt riskerar fjärrvärmen att fördyras ytterligare i takt med att skogens råvara blir intressant för fler aktörer. Det är låg sannolikhet att fjärrvärmeverken, som använder biomassan till förbränning, har ekonomisk möjlighet att konkurrera med företag som vill förädla samma biomassa till drivmedel, kemikalier, textilfiber med mera. 

”Vi tror på en framtid där vi
fortsätter att använda befintlig infrastruktur för fjärrvärme, men där förbränning av avfall till stor del har ersatts av spillvärme från industrin och fastigheter”

Om fjärrvärmen blir för dyr blir resultatet att ännu fler går över till att värma upp sina fastigheter med el – en ur klimatsynpunkt dålig utveckling som också riskerar att leda till att det till slut blir olönsamt att hålla våra väl utbyggda fjärrvärmesystem vid liv. Det är här spillvärmen kommer in. Vi tror på en framtid där vi fortsätter att använda befintlig infrastruktur för fjärrvärme, men där förbränning av avfall till stor del har ersatts av spillvärme från industrin och fastigheter.
 
Ett välutvecklat exempel där energikaskader används är Industry Park of Sweden i Helsingborg som drivs av kemiföretaget Kemira. Kärnan i symbiosen är Kemiras kemiska process för att tillverka svavelsyra som ger upphov till stora mängder värme. Ångan från svavelsyraproduktionen leds in i industriparkens gemensamma energicentral där den används för att producera el som täcker en tredjedel av parkens elförbrukning. Flera av företagen i industriparken behöver höga temperaturer i sina processer och använder sig av ångan från energicentralen. Lågtrycksångan som inte får plats i turbinen för elproduktion omvandlas till varmt vatten, vilket flera av företagen i industriparken använder sig av. Industriparken är självförsörjande på värme för eget användande och skickar också överskottsvärme till Öresundskrafts fjärrvärmenät där den täcker 35 procent av Helsingborgs uppvärmningsbehov.

Flödeskarta för Industry Park of Sweden. Ångan från Kemiras svavelsyraproduktion leds vidare till energicentralen där den omvandlas till el för företag i industriparken. Värmeöverskott skickas vidare till Öresundskraft.

Ett annat sammanhang där mycket värme genereras är serverhallar. Värmen från servrarna hos EcoDataCenter i Falun skickas till grannföretaget som torkar träpellets med den. Värme skickas också ut på det lokala fjärrvärmenätet och eliminerar det lokala behovet av att använda fossila bränslen under vintern. Ett väsentligt mer low-tech exempel är hund- och kattmatstillverkaren Doggys fabrik i Vårgårda utanför Göteborg. Det varma fodret läggs i konservburkar som sedan ställs i företagets färdigvarulager som helt värms upp av de avsvalnande burkarna.

Energikaskader integreras mer och mer i lokala fastighetsbestånd. Ett sådant exempel är Eon:s system Ectogrid som tar vara på både lokal värme och lokal kyla och redistribuerar dem lokalt innan eventuellt överskott går ut på fjärrvärmenätet. I Lund vidareutvecklas just nu området Medicon Village med Ectogrid. Femton byggnader, kommersiella fastigheter och bostadshus, med olika värme och kylningsbehov ska kopplas ihop. Idag köper området tillsammans in ca 10 GWh värme och 4 GWh kyla. Genom Ectogrid-systemet kommer 11 GWh cirkulera i systemet och bara 3 GWh behöva tillföras.

Idag används möjligheten att mellanlagra energi lokalt mycket sparsamt i symbiossammanhang. Kanske beror detta på att energilagring i allmänhet fram tills nyligen varit ett eftersatt område. De senaste åren har dock en mycket stark utveckling skett, inom såväl batterier som andra, framväxande tekniker. Vi tror att korttidslagring av energi lokalt kommer bli ett vanligt inslag i industriella symbioser i närtid.

Lagring av energi kan exempelvis ske i bränsleceller, ett område som diskuteras livligt för närvarande som en del i det framväxande vätgassamhället. Norska NEL och svenska Powercell är två företag som är långt fram i den utvecklingen. Flera andra innovativa tekniker är också på frammarsch, ett svenskt exempel är Azelio som har utvecklat ett sätt att korttidslagra energi termiskt. Värme lagras i aluminiumkärnor, energi utvinns sedan genom att en stirlingmotor omvandlar värmen till el. Att lagra energi på detta sätt har ekonomiska fördelar eftersom det är ineffektivt att lagra el jämfört med att lagra värme.

Energi från restflöden

En mycket vanlig komponent i industriella symbioser är biogasanläggningar. Att omvandla organisk restråvara såsom matrester, slaktavfall eller gödsel till energi görs i olika skala runt om i Sverige och världen idag. Biogas bildas vid anaerob nedbrytning (nedbrytning utan syre) av organiskt material med hjälp av bakterier. I processen bildas bland annat metan och koldioxid som tas till vara (till skillnad från i en kompost där de ”läcker ut”). Den största miljömässiga och ekonomiska vinsten skapas när metangasen uppgraderas till fordonsgas (och sorterar då under rubriken Biodrivmedel från restflöden, se nedan). Andra möjligheter är att konvertera biogasen till el och värme.

Biogasanläggningar kan byggas i alla skalor, från mikroanläggningar för hushåll eller mindre jordbruk till storskaliga anläggningar för hela stadsdelar eller städer. Ofta konverteras biogasen från småskaliga anläggningar till el och värme, medan biogas från storskaliga anläggningar uppgraderas till fordonsgas. Ibland konverteras också biogas från relativt storskaliga anläggningar till el och värme, som i den industriella symbiosen i Sotenäs i Bohuslän.

”Biogasanläggningen på Wapnö gård
i Halland, främst driven av gödsel, skapar den kyla som kyler mjölken som produceras, samt den värme och el man behöver på gården”

Ett småskaligt exempel är Wapnö gård i Halland där biogasanläggningen, främst driven av gödsel, skapar den kyla som kyler mjölken som produceras, samt den värme och el man behöver på gården. Det holländska företaget The Waste Transformers har designat ett system för att konvertera matavfall till lokal el och värme, vilket de bland annat gör i Freetown i Sierra Leone där de samlar in matrester och producerar el till ett sjukhus. Som vi nämnde i texten om vatten i industriell symbios så genereras en så kallad rötrest vid framställningen av biogas. Det är den bioråvara som är kvar efter att nedbrytningen i biogasanläggningen skett. Rötresten innehåller mycket näring som kan användas inom jordbruket.

Vid sidan av framställning av el och värme från biogas är det också vanligt att värme skapas ur restflöden inom exempelvis massaindustrin. Att elda i fjärrvärmeverken med avverkningsrester (grot) är ytterligare ett exempel med ett bredare perspektiv på symbiossamverkan.

Biodrivmedel från restflöden

Det tredje sättet att cirkulera energi är genom att utnyttja restflöden för att framställa biodrivmedel som kan ersätta annan tillförsel av drivmedel hos någon part i en symbios, eller säljas på marknaden. Det absolut vanligaste är, som nämns ovan, att det är biogas som framställs, det vill säga metangas som kan uppgraderas till fordonsgas.

Det finns ett stort antal biogasanläggningar i Sverige som processar organiskt avfall från jordbruket, livsmedelsindustrin och hushållen. I skånska Nymölla är en storskalig biogasanläggning under byggnation av företaget Gasum, som utvecklat ett sätt att ta tillvara en annan typ av restflöde, i form av det organiska materialet i spillvattnet från Stora Ensos massafabrik.

Lantmännen Agroetanol utanför Norrköping är nordens största bioraffinaderi och producerar bland annat 230 000 kubikmeter etanol varje år. I råvarumixen, som till stor del består av spannmål, finns också restflöden från skogsbruk, jordbruk och livsmedelsindustrin (exempelvis gammalt bröd från Lantmännens egna bagerier). Lantmännen Agroetanol är ankarföretag i Händelö Eco Industrial Park som är en av Sveriges mest kända industriella symbioser.

Lantmännen Agroetanol är kärnan i den industriella symbiosen Händelö Eco Industrial Park utanför Norrköping. Restprodukter från livsmedelsindustrin är en del i råvarumixen för deras produktion av etanol. 

Som författaren Gunnar Wetterberg påpekar i boken Träd, som behandlar den svenska skogsnäringens historia, så var de energislukande massabruken tidigt ute med att ta vara på restflöden, som en nödvändig besparingsstrategi under oljekrisen på 1970-talet. Barken från träden användes för att elda i kokningsanläggningarna, värmen från processvatten och rökgaser togs vara på, och började senare också säljas vidare som fjärrvärme.8

Utvecklingen har fortsatt med ett allt mer resurseffektivt och sofistikerat användande av såväl skogsråvaran som restflöden av energi i massaproduktionen. Hösten 2020 invigde Södra Cell i Mönsterås en världsunik, storskalig anläggning som producerar fossilfri biometanol. När fiber förädlas till massa kan tallolja utvinnas, i sig en restprodukt som vidareförädlas till biodiesel. Det nya är att man nu också tar vara på den råmetanol som bildas i samma process, en restprodukt som tidigare eldades upp, men som den nya anläggningen i Mönsterås renar på ett sätt som ingen annan i världen gjort tidigare. Resultatet blir biometanol som bland annat kan användas för att framställa ersättningsdrivmedel för flyg och sjöfart.

Inom restaurangbranschen används stora mängder frityrolja som efter användandet tas om hand och omvandlas till biodrivmedel. Företag som Hoglin Recycling köper tillbaka den använda frityroljan, som renas och kan användas till produkter som tvål, olika typer av kemikalier och stearin – men det absolut vanligaste är att den renade oljan förädlas till inblandning i biodiesel.

Möjligheter med att cirkulera energi

Inom cirkulär ekonomi har man hittills främst talat om material och produkter och att produktionen och cirkulationen av dessa ska drivas av förnybar energi. Vi hoppas att vi genom denna text visat på potentialen att bredda synen på energins roll i den cirkulära ekonomin. Vår övertygelse är att vi som samhälle behöver ta fler steg mot att börja cirkulera energi mer än vad som görs idag.

”Vi hoppas att vi genom denna text
visat på potentialen att bredda synen på energins roll i den cirkulära ekonomin”

I omställningen mot 100 procent förnybar el och en fossilfri fordonsflotta behöver vi hitta möjligheter att tillgodose behovet av el, värme/kyla och drivmedel på delvis nya sätt. Det är mycket sannolikt att ju mer förnybar vår elproduktion blir, desto mindre stabil blir den, eftersom tillgången på sol och vind varierar. Samtidigt ökar vi användningen av el till exempelvis elbilar och för att värma våra hus. Det finns en risk att våra företag inte kan skala upp eller att nya företag inte kan etablera sig för att det inte finns tillräckligt med el, och att vi kommer att se kraftigt ökade elpriser. Det är därför logiskt att ta vara på de energiöverskott som finns idag men som utnyttjas sparsamt, och cirkulera dem för att diversifiera energikällorna. 

Vi behöver också använda olika typer av restflöden till att skapa el, värme, kyla och drivmedel i större utsträckning än idag. Även om vi blir bättre och bättre på att hålla material i omlopp så kommer vi med stor sannolikhet även i framtiden ha restflöden som vi kan förädla till energi. Sveriges fordonsflotta drivs fortfarande till stor del av fossila bränslen, och biogas är förstås högintressant som en del i målet med en fossilfri fordonsflotta. Organiskt avfall, från jordbruk, olika typer av industri och våra hushåll behöver i den omställningen utnyttjas bättre.


1 Regeringskansliet. Mål för energipolitiken.
https://www.regeringen.se/regeringens-politik/energi/mal-och-visioner-for-energi/ (tillgänglig den 15 januari 2021);
Regeringskansliet. Fossiloberoende fordonsflotta – ett steg på vägen mot nettonollutsläpp av växthusgaser. 2012. https://www.regeringen.se/rattsliga-dokument/kommittedirektiv/2012/07/dir.-201278/ (tillgänglig den 15 januari 2021).

2 EU klassar inte vattenkraft som hållbar energikälla. Expressen. 27 november 2020. https://www.expressen.se/nyheter/klimat/eu-anser-inte-vattenkraft-som-hallbar-energikalla/ (tillgänglig den 15 januari 2021).

3 Ellevio. Effektbrist eller kapacitetsbrist – eller både och? Vi reder ut begreppen. 2019. https://www.ellevio.se/om-oss/Pressrum/newsroom/2019/mars/effektbrist-eller-kapacitetsbrist–eller-bade-och-vi-reder-ut-begreppen/ (tillgänglig den 15 januari 2021).

4 Energimyndigheten. Ny statistik över Energianvändningen i småhus, flerbostadshus och lokaler. 2020. http://www.energimyndigheten.se/nyhetsarkiv/2020/ny-statistik-over-energianvandningen-i-smahus-flerbostadshus-och-lokaler/ (tillgänglig den 15 januari 2021).

5 Luca Fraccascia et al. Energy-based industrial symbiosis: a literature review for circular energy transition. Environment, Development and Sustainability. 2020.

6 Energiföretagen. Fjärrvärmeproduktion. 2020. https://www.energiforetagen.se/energifakta/fjarrvarme/fjarrvarmeproduktion/ (tillgänglig den 15 januari 2021).

7 Konsumenternas energimarknadsbyrå. Högre fjärrvärmepriser med ny skatt för avfallsförbränning. 2019. https://www.energimarknadsbyran.se/nyheter/nyhetsarkiv/2019/hogre-fjarrvarmepriser-med-ny-skatt-for-avfallsforbranning/ (tillgänglig den 15 januari 2021).

8 Gunnar Wetterberg. Träd. Norhaven: Albert Bonniers förlag, 2018, s 265-267.