Duurzame mobiliteit is gebaseerd op energie met een lagere uitstoot: zo kunnen afval- en reststoffen van lignocellulose een rol spelen
Een van de krachtigste wapens in onze strijd tegen klimaatverandering is elke dag overal om ons heen, maar de meesten van ons herkennen het niet. Het wordt lignocellulose genoemd - een biopolymeer dat cellulose, hemicellulose en lignine bevat - en het is het belangrijkste materiaal in planten. Door afval- en reststoffen van deze planten om te zetten in energie, bijvoorbeeld in de vorm van biobrandstoffen, kunnen we de afhankelijkheid van fossiele brandstoffen verminderen. Het is een middel dat we nog doeltreffend moeten leren gebruiken, maar het kan een wezenlijke impact hebben op de transportsector en ons helpen om koolstofneutraliteit en energiezekerheid te bereiken.
Waarom is transport zo belangrijk?
Transport is van vitaal belang voor de beschaving in elk deel van de wereld. Wij zijn ervan afhankelijk op sociaal, cultureel en economisch gebied, voor de levering van goederen en diensten, voor onderwijs, verrijking en welzijn. Maar transport is echter ook de economische sector die verantwoordelijk is voor het grootste deel van de wereldwijde uitstoot van broeikasgassen (GHG), goed voor ongeveer 24% van het wereldtotaal.
Ondanks een groeiend bewustzijn van dit feit - en inspanningen om koolstofemissies te beperken met biobrandstoffen en andere technologieën - blijft de vraag naar transport toenemen met hogere emissies tot gevolg. Andere belangrijke sectoren, waaronder energievoorziening en industrie vinden manieren om hun totale GHG-uitstoot te stabiliseren of zelfs te verlagen. Of het nu gaat om het beperken van de opwarming van de aarde tot 1,5 graden Celsius (volgens het Akkoord van Parijs) of het bereiken van koolstofneutraliteit in de EU tegen 2050, transport blijft het grootste obstakel om onze duurzaamheidsdoelstellingen te bereiken.
Hoe past lignocellulose in dit plaatje?
Voor een effectieve vermindering van de transportemissies is een combinatie van technologische, wetgevende, sociale en gedragsmatige oplossingen nodig. Veel van dergelijke oplossingen zijn reeds beschikbaar en in gebruik - alleen niet in de mate die nodig is om de uitstoot voldoende terug te dringen. Elektrische voertuigen veroorzaken bijvoorbeeld een lagere netto-uitstoot dan voertuigen die op fossiele brandstoffen rijden, en ze worden steeds populairder bij de consument. Om het probleem van de transportemissies in één keer op te lossen, zou de elektrificatie echter moeten versnellen in een tempo dat bijna onmogelijk is, gezien de uitdagingen op het gebied van infrastructuur, productie en levensduur van voertuigen - en zelfs dan zouden nog niet alle vervoerswijzen, markten en klanten worden bereikt. Andere strategieën, zoals het efficiënter maken van de vervoersnetwerken, zijn ook veelbelovend, maar kennen vergelijkbare beperkingen. Er moet voldoende tijd zijn om te innoveren en uit te voeren.
Helaas staat de tijd niet aan onze kant. Wat we nu nodig hebben, zijn meer en synergetische oplossingen voor emissieverlagingen en oplossingen die een onmiddellijk effect hebben en een aanvulling vormen op strategieën op langere termijn. Om dit te bereiken moeten dergelijke oplossingen compatibel zijn met de huidige voertuigen en infrastructuur, en moeten zij de moeilijk te elektrificeren markten kunnen bevoorraden. Een van de oplossingen is hernieuwbare brandstof , d.w.z. brandstof die van hernieuwbare grondstoffen wordt gemaakt. Er bestaan veel bruikbare grondstoffen, maar een van de meest overvloedige daarvan is lignocellulose.
Hoewel er meer dan één aanpak bestaat, is de meest duurzame manier van lignocellulosegebruik het gebruik van biomassaresiduen, d.w.z. het afval en de residuen van commerciële en industriële processen zoals landbouw, bosbouw en voedselproductie. De productie van timmerhout en papier bijvoorbeeld, leidt beide tot plantaardige afvalstromen die soms inefficiënt of helemaal niet worden gebruikt. Hetzelfde geldt voor oogstrestanten uit de bosbouw en de landbouw. Deze afvalstromen worden vaak beschouwd als laagwaardig afval- of reststof binnen hun specifieke industrieën, maar vormen niettemin een zeer waardevolle bron voor andere toepassingen, waaronder levensmiddelenadditieven en biobrandstoffen. Van cruciaal belang is dat deze hulpbronnen beschikbaar zijn op een schaal van miljarden tonnen per jaar.
Samenvattend kan worden gesteld dat lignocellulose afval- en reststoffen essentiële en gemakkelijk beschikbare grondstoffen zijn voor de productie van hernieuwbare brandstoffen. Die hernieuwbare brandstoffen kunnen voor een onmiddellijke massale vermindering van de transportemissies zorgen en het bereiken van die emissieverlagingen is essentieel om onze klimaatdoelstellingen te halen.
Waarom is dat nog niet gebeurd?
Als lignocellulose zo'n geweldige hulpbron is, waarom is het dan niet al die tijd onderdeel geweest van de klimaatdiscussie? Het antwoord is dat dit wel zo is, althans bij onderzoekers, energieleveranciers en grootverbruikers van brandstoffen. De ontwikkeling ervan als grondstof voor de productie van brandstof heeft echter tijd en aanzienlijke inspanningen gevergd. Het belangrijkste is dat de mogelijkheid om lignocellulose te gebruiken als grondstof voor geavanceerde brandstoftoepassingen historisch beperkt is geweest door de omzettingstechnologie zelf.
Om lignocellulose om te zetten in brandstof moet het polymeer worden afgebroken en moeten de verbindingen erin worden geëxtraheerd. Dit is een moeilijke taak omdat lignocellulose door de natuur is ontworpen om inherent resistent te zijn tegen afbraak, waardoor de waardevolle verbindingen in feite binnen de grotere structuur worden opgesloten - een eigenschap die recalcitrantie wordt genoemd. Op een niet-technische manier zijn wij allen zeer vertrouwd met recalcitrantie - het is de essentiële eigenschap die bomen in staat stelt tot grote hoogten te groeien en zelfs millennia lang te overleven. Het heeft wetenschappers en ingenieurs meer dan een eeuw gekost om dit vraagstuk op te lossen door methoden te ontwikkelen die betrouwbaar, efficiënt en kosteneffectief zijn, en er wordt nog steeds onderzoek gedaan om nieuwe processen te ontwikkelen en bestaande te verbeteren.
Aangezien veel van deze materialen - bijvoorbeeld afval- en reststoffen van de houtoogst of landbouwprocessen - tot dusverre niet industrieel werden gebruikt, moesten bovendien volledig nieuwe toeleveringsketens, bedrijfsmodellen, bedrijven en partnerschappen worden opgezet. Om de weg naar duurzaamheid te ondersteunen in plaats van te belemmeren, moest elk aspect van deze nieuwe infrastructuur zorgvuldig worden gepland en uitgevoerd.
Wat zijn de huidige vooruitzichten voor lignocellulose?
In de afgelopen decennia zijn veel nieuwe bronnen van lignocellulosehoudende biomassa geïdentificeerd als potentiële grondstoffen voor hernieuwbare brandstoffen. In hetzelfde tijdsbestek heeft de omzettingstechnologie aanzienlijke vooruitgang geboekt. Een groeiend aantal partnerschappen tussen industrie, overheid en de academische wereld om het onderzoek om te zetten in innovatie - zoals het Zweedse Treesearch platform en het Canadese Bioénergie La Tuque-project, zijn een teken dat de code voor een wijdverspreide toepassing van lignocellulose afval- en reststoffen binnenkort gekraakt zou kunnen worden.
Er zijn ook positieve externe effecten van toepassingen van lignocellulose aan het licht gekomen. In bosbouwgebieden bijvoorbeeld, kan het ter plaatse achterlaten van te grote hoeveelheden oogstresidu het herstel van bossen belemmeren. Het verwijderen van een deel ervan kan de koolstofvastlegging versnellen en een tegenwicht bieden tegen de negatieve effecten van ontbossing.
Naarmate de technologie zich verder ontwikkelt en de vraag naar mobiliteit blijft stijgen, zullen we beginnen te zien in welke mate biobrandstoffen op basis van lignocellulose de vraag van de vervoerssector naar ruwe olie kunnen doen afnemen. Aangezien plantaardige biomassa hoofdzakelijk uit lignocellulose bestaat en dus in zeer grote hoeveelheden beschikbaar is via afval- en reststoffen uit bosbouw en landbouw, zou lignocellulose naar schatting 200-400 miljoen ton ruwe olie per jaar kunnen vervangen - ruwweg 5% van alle olie die momenteel wordt gebruikt. Tegen de achtergrond van de stijgende koolstofemissies in de vervoersector mag het vermogen van brandstoffen op basis van afval- en reststoffen van lignocellulose om andere decarbonisatie-oplossingen aan te vullen, niet worden onderschat. Met andere woorden, om de koolstofemissies in de vervoersector te beperken, moeten verschillende benaderingen worden gecombineerd, waarbij geavanceerde biobrandstoffen een belangrijk onderdeel van de oplossing vormen.
Regelgevers en beleidsmakers spelen in twee opzichten een belangrijke rol: Ten eerste moeten zij duidelijke en ambitieuze duurzaamheidsdoelstellingen blijven vaststellen. Zonder de stabiliteit die regelgeving met zich meebrengt, zullen investeerders en energieproducenten terugschrikken voor innovatieprojecten op lange termijn. Ten tweede moeten zij regelgevingskaders ontwikkelen en uitvoeren die een duurzaam gebruik van biomassa-afval- en reststoffen aanmoedigen, willen ze deze doelstellingen bereiken.
Het algemene vooruitzicht van lignocellulose als effectief hulpmiddel in ons streven naar voortdurende verbetering van de duurzaamheid is hoog, en de stukjes van de puzzel beginnen op hun plaats te vallen. Als we blijven investeren in praktische inspanningen, zullen we er in de nabije toekomst misschien achter komen dat de planeet één van de oplossingen voor klimaatverandering al die tijd recht voor onze neus heeft gehouden.
