Nyt dansk vanilje-brændstof kan gøre fremtidens fragtskibe grønne

Vidste du, at 90 procent af alle de ting, du ejer, er blevet transporteret med et containerskib?

Selvom toge, fly og lastvogne også transporterer varer, har næsten alle dine ting altså været på et containerskib.

Den globale skibsindustri er på den måde en essentiel del af vores verden. Den sørger for, at du kan finde varer fra hele verden i butikkerne.

De seneste år har skibsindustrien været i et kapløb om at udvikle fossilfrie teknologier, der kan nedbringe containerskibenes nuværende kulstofaftryk, som for indeværende svarer til tre procent af verdens CO₂-udledning.

Danske A. P. Møller Mærsk har længe haft verdens største flåde af containerskibe, svarende til cirka 17 procent af markedet. Udledningen fra disse skibe svarer til ligeså meget CO₂ som den samlede danske udledning.

Der er derfor meget på spil, når vi udvikler et bud på et alternativt skibsbrændsel.

Men hvad er det særlige ved vores nye opfindelse – og hvad har det med vanilje at gøre?

Det vil jeg fortælle om i denne artikel, hvor jeg også vil forklare udfordringerne ved at få containerskibe til at sejle mere grønt.

Et brændsel lavet på vaniljesmag

Planter har i millioner af år brugt solenergi til at absorbere kulstof fra atmosfæren og lagre det som sukker.

Som perler på en snor producerer planterne kæder af sukrene. Sukkerkæderne kaldes for cellulose og bliver holdt sammen af biopolymeren lignin. Den fungerer altså som et kemisk bindemiddel.

Sukkerkæderne kan omdannes til bioethanol, men lignin har endnu ikke fået et stort industrielt marked. Og det er til trods for, at det er den mest forekommende biopolymer i verden, bortset fra cellulose.

Det eneste produkt, man i dag laver fra lignin, er vanillin. Det er det molekyle, som giver vaniljesukker sin smag. Lignin er nemlig i store træk lange kæder af vanillin.

Ved at kombinere bioethanol med lignin i en patenteret proces, som vi har døbt 'kold-processeret Lignin Ethanol Olie' (CLEO), kan vi omdanne planterester (biomasse) til et brændsel, der kan erstatte store dele af de nuværende fossile brændsler i den maritime sektor.

Man vil på den måde potentielt kunne gøre det CO₂-neutralt at fragte varer rundt med containerskibe - i hvert fald på brændstofsiden.

Hvor CO₂-neutral en lignin-brændsel ville være, afhænger af hvordan det fremstilles. For at få størst reduktion bør man bruge restprodukter fra eksisterende industrier og 2. generations bioethanol.

Letantændelig og går længere på literen

Langt de fleste containerskibe sejler i dag på tung fyringsolie. Der er dog blevet eksperimenteret med at sejle på brugt madolie og biodiesel, delvist eller helt.

I forhold til at bruge ren alkohol (bioethanol), har vores nye proces, CLEO, vist sig at være nemmere at antænde under forbrændingen i motoren.

Samtidig indeholder CLEO op til 40 procent mere energi per liter. Det betyder, at skibet ville kunne sejle længere på samme tank i forhold til at sejle på ren alkohol.

Jeg havde først troet, at det meste af ligninen ville falde til bunds, men det overraskede mig, hvor stabilt CLEO kunne blive, selv når mere end halvdelen af CLEO bestod af lignin.

I de første eksperimenter med CLEO brugte vi hvedehalm. Men efterfølgende har vi lavet succesfulde forsøg med poppel, juletræer og rester fra papirindustrien.

Det viser, at teknologien er fleksibel og uafhængig af en bestemt form for landbrug.

Et land vil derfor ikke være afhængigt af hvede, hvilket giver større potentiale for udbredelsen af CLEO-teknologien til et globalt marked.

Papir- og skibsindustrien kan måske gøre hinanden mere bæredygtige

I papirindustrien fjerner man lignin fra træ for at producere flot, hvidt cellulosebaseret papir.

Ligninen kan ikke bruges, og derfor er der en kæmpe produktion af lignin fra papirindustrien, som på nuværende tidspunkt oftest bliver brændt for at producere varme.

Denne type lignin har vist sig at være let at opløse i bioethanol og kunne derfor være en god kilde til CLEO. Et samarbejde mellem papir- og skibsindustrien har altså potentiale til at gøre begge industrier mere bæredygtige.

Dog indeholder lignin fra papirindustrien en høj koncentration af svovl, som ved forbrænding kan skabe svovlholdige gasser, der både er usunde at indånde og kan forsure havmiljøet.

Derfor skal enten ligninen eller udstødningen renses for svovl, for at samarbejdet ville fungere i praksis.

Den nødvendige rensningsteknologi af udstødningen eksisterer allerede på mange moderne skibe, men det kan muligvis komplicere implementeringen af CLEO.

Teknologiske udfordringer i en konservativ skibsindustri

Andre konkurrerende teknologier er under opsejling, såsom ammoniak og brint. Så udviklingen af et nyt brændsel er både et kapløb mod stigende udledninger og nye teknologier.

Og jeg synes faktisk, vi har været ret hurtige med udviklingen af CLEO. Selvom projektet startede som blandinger af lignin og bioethanol i milliliter-skalaen, så er teknologien nu, på blot 2 1/2 år, blevet skaleret op til tons-skalaen.

På DTU er der endda blevet designet og bygget en testmotor specifikt til at teste forbrændings-kvaliteten af forskellige versioner af CLEO i mindre skala.

Men til trods for den hurtige fremgang er der stadigvæk en lang række udfordringer, som ikke er løst endnu.

For det første er det ikke alt lignin, der kan opløses i bioethanol. Og alt efter hvilken type lignin, man bruger, kan der være en relativ stor lignin-rest, som endnu ikke kan bruges i CLEO-teknologien.

Den kemiske ligninstruktur er desuden kompleks og ændrer sig, når man udvinder det, hvilket vi netop nu forsker i at forstå og forbedre.

Udover de produktionsmæssige udfordringer ville implementeringen af et biobrændsel medføre en stor forandring i en skibsindustri, der har indflydelse på alle mennesker i den globale økonomi, som jeg nævnte i begyndelsen af artiklen.

Men forandringer er svære i skibsindustrien.

Hønen eller ægget: Teknologiske fremskridt gør det ikke alene

Problemet med at indføre et lignin-baseret brændstof i skibsindustrien, kan vi sammenligne med en ’hønen eller ægget'-situation:

Stor-skala produktion sker ikke, fordi skibsindustrien ikke efterspørger det - og skibsindustrien efterspørger det ikke, fordi de nuværende priser er for høje. Og de nuværende priser er høje, fordi der ikke findes en tilstrækkelig stor produktion til at få produktionsprisen ned.

Situationen holder udviklingen tilbage, fordi det vil kræve store investeringer at satse på en ny brændselsteknologi.

Derudover kan stor-skala produktion af nye brændsler have uforudsigelige konsekvenser for fremtidige energipriser. Det kunne for eksempel potentielt føre til prisstigninger på lignin.

International skibsfart er i dag ekstremt konkurrencedygtig, fordi de kan holde fragtpriserne nede – og lave fragtpriser spiller en afgørende rolle i verdensøkonomien.

Det skaber udfordringer for individuelle skibsfirmaer, hvis de vil skulle øge deres brændselsomkostninger med mere end 10 procent.

Det er med andre ord en kompleks opgave. Især hvis vi tager højde for de betydelige investeringer, det kræver at udvikle nye typer skibsmotorer.

Det er en af grundene til, at skibsindustrien er konservativ og ofte har langsom tilpasningsevne til nye teknologier.

Hvis skibe i fremtiden skal sejle på ikke-fossile brændstoffer som CLEO, kan vi derfor ikke nøjes med vores store ambitioner og tekniske fremskridt. Det kræver, at en højere enhed kan gå op mellem globale forsyningskæder, produktion, forbrænding, bæredygtighed og økonomi.