The potential of industrial hemp (Cannabis sativa L.) for biogas production

Abstract: Popular Abstract in Swedish Transportsektorn står för 63% av Sveriges använding av kol, olja och gas. Biobränslen som etanol, biodiesel och biogas står bara för 6.8% av energin som används för nationella transporter, biogas står för 12% av detta. Ökad produktion av biobränslen för transproter behöver inte betyda minskad produktion av jordbruks- och skogsråvaror för annat. Dels kan restprodukter användas i ökad omfattning och dels finns det omfattande arealer jordbruksmark runt om i världen som inte används. I Sverige är 177 000 ha eller 7% av åkermarken avställd (2010). Vilka grödor är då lämpliga som energigrödor? Hur mycket energi man får ut per hektar och hur mycket energi som går åt för produktionen är kanske de första avgörande faktorerna man tänker på. Effekten på växthusgasutsläpp har också diskuterats intensivt de senaste åren. Men, det finns även andra faktorer som är viktiga för hållbar odling, nämligen grödornas effekt på jorden och omgivningen. För en låg påverkan av sjukdomar hos grödor bör man år till år växla vilka grödor man odlar på samma plats. Vid val av energigrödor är det därför fördelaktigt att använda andra grödor än livsmedelsgrödor, då kan de användas som avbrottsgrödor mellan livsmedelsgrödor. För produktion av fordonsbränslen är tyvärr vete, Triticale och raps de mest använda grödorna i Sverige idag, vilka alla är vanliga livsmedels- och fodergrödor. Vete och Triticale för etanol, raps för biodiesel. Vi har studerat möjligheten att använda en fibersort av industrihampa (Cannabis sativa L.) som energigröda för produktion av biogas. Hampa odlades och användes tidigare för fiberproduktion i Sverige men var länge förbjuden på grund av innehållet av drogen Δ9-tetrahydrocannabinol (THC). Nu finns det varianter med mycket låga THC halter som är tillåtna att odla och hampan har blivit en återupptäckt gröda. Hampan ger hög avkastning av biomassa per hektar. Den blir över två meter hög och formar ett tätt lövverk vilket kväver de flesta ogräs. Den kan framgångsrikt odlas utan kemiska bekämpningsmedel och är lovande som avbrottsgröda i växtföljder. Vi har utvärderat vilken tid det är lämpligt att skörda hampa för biogasproduktion och hur mycket biogas den ger. Vi fann att september och början av oktober ger högst utbyte biogas per hektar. Biogasutbytet per kilo hampa (jämfört på torrbasis) var inte högt, men eftersom hela plantan används och biomasseutbytet per hektar var relativt högt blev utbytet av fordonsbränsle per hektar högre än exempelvis vid produktion av etanol från vete och biodiesel från raps. Förbehandling med syrakatalyserad ångbehandling ökade utbytet lite. Samproduktion av etanol och biogas gav ytterligare lite högre utbyte av fordonsbränslen än ren biogasproduktion. Vi testade också att kombinera förbehandling och tillsatts av cellulosanedbrytande enzymer före biogasproduktionen. Dessa enzymer använder man vid etanolproduktion från cellulosa. Enzymtillsattsen gav inte några tydliga fördelar, vi fick lika mycket biogas på ungefär samma tid med och utan enzymtillsatts. Är det då ekonomiskt möjligt att använda hampa som biogasråvara? Vi gjorde en ekonomisk analys för några olika varianter av biogasproduktion och kombinerad biogas och etanolproduktion i en stor anläggning, med hampa från ca 5% av Skånes jordbruksmark. Utbytet av biogas eller biogas och etanol motsvarade hälften av energin i hampan. Genom kraftvärmeproduktion från resterna kunde anläggningen bli helt självförsörjande på energi och dessutom kunde ytterligare upp till en tredjedel av energin i hampan säljas som el och värme. Ekonomiskt spelade det ingen större roll om man bara hackade hampan grovt eller förbehandlade den med ånga och syra före biogasproduktion, eller om man producerade etanol från en del av materialet alternativt använde allt för biogasproduktion. Men, trots hög energieffektivitet, var ingen av de studerade processkombinationerna ekonomiskt lönsamma. Produktion och transport av hampan stod för upp till två tredjedelar av den totala kostnaden. För att få lönsamhet idag skulle den totala kostnaden behöva minska med en tredjedel, eller så skulle priset för uppgraderad biogas till producenten behöva öka med åtminstone 3,6 kr/m3.