AbstractThe purpose of project is to study the possibility for Borås Energy & Environment to build and run a commercial ethanol production facility in Borås. The project also studies the technology for the production of ethanol using renewable energy, e.g. lignocelluloses with focus on two processes, svag-syra hydrolyse and enzymatic hydrolyse. The technology of the process is based of hydrolysation of biomass (hemicelluloses and cellulose) to sugar and extract it to ethanol. These two techniques will compare with each other to determine which of them that it’s more suitable for ethanol production. Also a comparison will be made and determine which of them that it’s economic favourable and suitable to integrate with a thermal power plant. A structure plan over different process steps of the ethanol facility have been made and will be describing in this report. The sizes of the ethanol facility have two alternatives been proposed. The first alternative is to build a facility with a production of 200 000 m3 ethanol each year. The second alternative is to build a facility with a production of 400 000 m3 ethanol each year.The design of this hydrolysation process is more complicated compare with other processes that use grain in theirs ethanol production. Both of the techniques are still under development and so far have any full-scale ethanol production been built. Etek Etanolteknik AB in Örnsköldsvik has recently built a pilot using the svag-syra technique to produce ethanol by lignocelluloses. The purpose of pilot is to develop a commercial technique for the production of ethanol that can be use in a facility.Data receives from analyses have been used in the calculation of material- and energy- balance, which create an overview on the facility. The performance of the difference process steps have been analysed and the results used in the economical calculation. After haven analysed all the data, results, economic costs and put them together and the investment cost for the facility has been estate mated. The investment cost for a facility with production of 200 000 m3 ethanol/year estate mated to cost 1, 18 billions SEK for svag-syra process and 2, 85 billions SEK for enzymatic process. And the investment cost for a facility with production of 400 000 m3 ethanol/year estate mated to cost 1, 94 billions SEK for svag-syra process and 5, 22 billions SEK for enzymatic process.Out of these four alternatives the most economical alternative is to build a facility applied with svag-syra process and a production of 400 000 m3 ethanol/year. A facility like this one can a huge profit been earned and also the payback time is short. But the economic aspect it’s not always that important. Due a facility applied with enzymatic process is in present not economic profitable compared with svag-syra process, but there is still an opportunity for the facility to gain profit. In long-term building a facility applied with enzymatic process can be more economical compare with svag-syra process. The cost of equipments for svag-syra process is much higher than for enzymatic process. The reason is the svag-syra process equipments expose for harsh environment e.g. acid attack, oxidation, and corrosion and have to been changed more often.The price on produced ethanol will be put to 5 SEK/litre so the facility can gain profit. Besides ethanol that produces as product from the facility also other byproducts have been receive e.g. lignin, carbon dioxide and heat. Lignin has a great energy value and can be use as combustion fuel in a thermal power plant. The huge amount of lignin that receive from the ethanol process can not all be use in thermal power plant, so the surplus will be sell to others power plant or facilities. / Uppsatsnivå: D

Det har sedan bilens uppkomst funnits samhällsdebatter kring vilket bränsle som är mest passande. Trots att fossila bränslen dominerar som fordonsbränsle, har debatten om alternativa bränslen pågått under en längre tid. Syftet med denna uppsats är att undersöka en del av denna debatt. Inriktningen är fokuserad på el och biogas som alternativa bränslen i Sverige. Ett antal debattartiklar ur tidsskrifter har valts ut och analyserats med en diskursanalytisk metod. De teoretiska utgångspunkterna härstammar ifrån N. Fairclough, M. A. Hajer samt U. Beck. I debatten har ett antal problem kring respektive bränsle framträtt. Det handlar bland annat om infrastruktur, teknisk utveckling och privata sektorns ansvar. Alternativa bränslen uppfattas som attraktiva lösningar på transportsektorns miljöproblem. Staten har en roll i utvecklingen av dessa bränslen då ekonomiska bidrag är högt värderade och anses nödvändiga. Det framgår tydligt i debatten att miljöproblemen som härstammar ifrån transportsektorn ska lösas med teknisk utveckling. Det återstår att se vilket bränsle som kommer att gynnas mest av staten och därmed hur transportsektorns problem kommer att lösas.

Flygsektorn är en del av transportsektorn vilken växer mycket snabbt. Därför behövs åtgärder för att lösa utsläppsproblematik kopplad till denna bransch. Alternativa bränslen kan vara en del i den lösningen. De kan ersätta petroleumprodukter. Vilket de i dagsläget också till viss del gör. Vad gäller alternativa bränslen för flygbranschen finns det en hel del krav som måste uppfyllas. Detta bland annat av säkerhetsskäl. Kraven är ofta hårdare än för andra branscher. Bränslescreening är en metod som utvecklas för att enklare kunna testa alternativa bränslen för flygsektorn. De alternativa bränslen som diskuteras i denna rapport är biodiesel, bioetanol, biometanol, metan, propan, DME, och vätgas. De kommersiella flygbränslen dessa jämförs med är diesel och JET A. Fördelar och nackdelar med följande bränslen och gruppen biobränslen undersöks och sammanställs. Flygsektorn genererar bland annat utsläpp av koldioxid (CO2, kolmonoxid (CO), svaveloxid (SO2), kväveoxider (NOx) och partiklar (PM). Även vattenånga (H2O) är ett klimatpåverkande utsläpp. Totalt sett står flyget för 2–3 % av jordens antropogena koldioxidutsläpp. Det är inte flyget i dagsläget som är det största problemet utan dess snabba tillväxt om 4,7 %/år. Syftet med detta examensarbetet är att undersöka om alternativa bränslen kan lösa utsläppsproblematiken. En livscykelanalys (LCA) har genomförts på ovan nämnda alternativa bränslen detta för att undersöka vilken miljöbelastning dessa har vid framställning. Resultatet för LCA tyder på att alternativa bränslen både kan vara mer miljöpåverkande än fotogen men också mindre. Tillverkningsgröda för specifikt bränsle kan avgöra miljöbelastningen. Det är inte troligt att med den ökning som flyget möter, kunna lösa utsläppsproblemtiken enbart med alternativa bränslen, kombinerade lösningar kommer sannolikt att krävas.

In a fast-moving world with high demand for deliveries of various goods, the need for high performing transportation systems and networks has grown rapidly. As a reaction, the number of trucks has increased, which together with other transport solutions to cover the need has caused a growth of CO2e emissions. Sustainability awareness has pushed companies to consider and implement more sustainable transportation solutions to reduce the environmental impact from transport. The purpose of this study is to analyze and identify the root causes of CO2e emissions in a transport, delivery network. An understanding of the common characteristics of transports causing the highest levels of emissions is provided with an analysis of distances, modalities and fuel types. Additionally, alternatives are simulated to compare the current network to a system with different solutions implemented. The study was performed by analyzing available literature of intermodal transportation systems, alternative fuel types and different modalities. Data for a full year was collected from Scania AB, cleaned and analyzed to identify the type of transport to study further. The characteristics were identified by forming geographical regions based on location and available infrastructure, divide the transports by legs and distances, and sort the transports by fuel types and modalities. As a result, several flows were identified as examples representing the network where the effects of making changes could be most accurately identified.Simulations were performed for exemplary flows providing results for four out of seven regions in the network. Available infrastructure for different modalities was considered for each region and alternative fuel types researched. Considering the possibilities within the regions, each flow was simulated with the available solutions in the region. Additionally, infrastructure potentially developing in the near future, was considered as an alternative in cases where current availability is limited.The results from the simulations were unambiguous for intermodal transportation systems in the cases where electric rail was utilized over any mean of truck transport, regardless of the fuel type. Road transports run on Diesel were used as the baseline for the simulations as it is the highest utilized fuel type. Simulations of road transports on alternative fuels also provided a positive result for CO2e emissions as they decreased in all cases. / I en snabbföränderlig omvärld med en hög efterfrågan av olika varor har behovet av högpresternade transportsystem ökat drastiskt. Som en reaktion på detta har antalet lastbilar ökat signifikant vilket i sin tur, tillsammans med andra transportlösningar som ska täcka det växande behovet, har lett till ökande CO2-utsläpp. En ökad medvetenhet inom hållbarhet har tvingat företag att överväga och implementera mer hållbara transportlösningar för att minska miljöpåverkan inom transport. Syftet med denna studie är att analysera och identifiera grundläggande orsaker för CO2-utsläpp inom ett transport- och leveransnätverk.En förståelse för de gemensamma egenskaperna inom transport som orsakar de högsta nivåerna av utsläpp anges genom en analys av avstånd, modaliteter och typ av bränsle. Dessutom är alternativa lösningar simulerade för att jämföra det nuvarande nätverket mot ett system med andra implementationer.Studien genomfördes genom att analysera tillgänglig litteratur om intermodala transportsystem, alternativa sorter av bränsle och olika modaliteter. Data för ett helt år samlades in från Scania AB, rensades och analyserades för att identifiera vilken form av transport som skulle studeras vidare. Egenskaperna identifierades genom att bilda geografiska regioner utifrån läge och tillgänglig infrastruktur, uppdelade i längre och kortare sträckor, samt genom att sortera transporterna efter bränsletyp och modaliteter. Som ett resultat identifierades en grupp av flöden som exempel, vilka representerade nätverket och där effekterna av att göra förändringar kunde anses mest exakta. Simuleringar för exempelflöden utfördes och gav resultat till fyra av sju regioner inom nätverket. Tillgänglig infrastruktur för olika modaliteter övervägdes för varje region och olika bränsletyper undersöktes. Med tanke på de olika möjligheterna inom regionen simulerades varje flöde med de tillgängliga lösningarna i regionen. Dessutom ansågs infrastruktur som skulle kunna utvecklas inom snar framtid som ett alternativ i fall där nuvarande tillgänglighet är begränsad. Resultaten från simuleringarna var entydiga för intermodala transportsystem i fall där elektrisk järnväg användes i stället för lastbilstransport, oberoende av bränsletyp. Vägtransport som drivs med diesel användes som referens för simuleringarna eftersom det är den mest använda typen av bränsle. Simuleringar av vägtransport på alternativa bränsletyper gav också positiva resultat för CO2-utsläpp som minskade i samtliga fall.

This master thesis will be part of a larger project called Sustainable Energy Transition in Aviation (SETA), which will be done in collaboration with the Division of Sustainability, Industrial Dynamics and Entrepreneurship (SIDE) at INDEK. The overall thesis aims to contribute to accelerate the energy transition within the aviation sector, with a focus on three technologies: bio-based jet fuels, hydrogen fuels and electrical aircraft. Moving on, this research project is being pursued because aviation is one of the most important CO2 emitters in Sweden. Indeed it accounts for 5% of total Swedish emissions (Klimatpolitiska Rådet, 2020). Due to its complexity as a socio technical system and its tight interrelations between its components, aviation is struggling to change. Therefore, a transformative pressure is raising in order to meet 2030 and 2045 targets. The aim of the research is to highlight how the introduction of alternative fuels and technologies might help aviation to reach carbon neutrality. Moreover, the aviation industry could be classified as a socio-technical system, thereby a conceptual framework was used to better analyze its transition. The Multi-Level Perspective framework (MLP) was thus applied with the intent of describing how the sustainable energy transformation will happen at the different levels. Through interviews it was possible to underline the different challenges within the aviation system, while also highlighting future scenarios of the air transport sector. Furthermore, by developing a modelling analysis through the LEAP software, it was possible to hypothesized several scenarios where biofuels, hydrogen and electric airplanes growth varies under specific assumptions. Finally, the analysis highlighted that the introduction of these alternative technologies will be crucial to support aviation in its green transformation. Indeed, between year 2015 and 2045, the total emissions from the analyzed transport sector were reduced by 90%. Therefore, aviation will essentially need these new technologies in order to transform and become greener. / Detta examensarbete kommer att ingå i ett större projekt som heter Sustainable Energy Transition in Aviation (SETA), vilket kommer att göras i samarbete med avdelningen för hållbarhet, industriell dynamik och entreprenörskap (SIDE) vid INDEK. Den övergripande avhandlingen syftar till att bidra till att påskynda energiövergången inom flygsektorn, med fokus på tre tekniker: biobaserade jetbränslen, vätgasbränslen och elektriska flygplan. Detta forskningsprojekt pågår eftersom luftfarten skapar stora mängder koldioxidutsläpp i Sverige. Det står för 5% av de totala svenska utsläppen (Klimatpolitiska Rådet, 2020). På grund av dess komplexitet som ett sociotekniskt system och dess snäva samband mellan komponenter, kämpar luftfarten för att förändras. Därför ökar ett transformerande tryck för att nå 2030 och 2045 mål. Syftet med forskningen är att belysa hur införandet av alternativa bränslen och tekniker kan hjälpa luftfarten att nå koldioxidneutralitet. Dessutom kan flygindustrin klassificeras som ett socio-tekniskt system, varigenom en konceptuell ram användes för att bättre analysera dess övergång. Multi-Level Perspective Framework (MLP) tillämpades således med avsikten att beskriva hur den hållbara energiomvandlingen kommer att ske på de olika nivåerna. Genom intervjuer var det möjligt att ta fram de olika utmaningarna inom flygsystemet, samtidigt som man framhävde framtida scenarier inom lufttransportsektorn. Genom att utveckla en modelleringsanalys genom LEAPprogramvaran var det dessutom möjligt att hypotisera flera scenarier där biodrivmedel, väte och elektriska flygplanstillväxt varierar under specifika antaganden. Slutligen visade analysen att införandet av dessa alternativa tekniker kommer att vara avgörande för att stödja luftfarten i dess gröna omvandling. Mellan 2015 och 2045 minskade de totala utsläppen från den analyserade transportsektorn med 90%. Därför kommer luftfarten i huvudsak att behöva dessa nya tekniker för att förändras och bli grönare.

Idag är marinindustrin helt beroende av fossila bränslen. I detta arbete har en kvalitativ litteraturstudie genomförts i syfte att presentera ett perspektiv på vad som skulle kunna vara realistiskt möjligt idag när det gäller användning av alternativa bränslen för att begränsa växthusgasutsläppen från sjöfartsindustrin. Det finns många olika bränslen som kan användas i antingen en förbränningsmotor eller i bränsleceller. Vätgas har den ultimata lösningen när det gäller hållbarhet på grund av den tekniska enkelheten i utvinningen och förutsägbara utsläpp. På grund av bristen på tekniska lösningar som säkerställer driftstabilitet och tillgång är vätgas inte möjligt att införa i stor industriell skala för närvarande. Metanol verkar ha en mer lovande framtid på kort sikt och sekundärt biobränslen, inklusive förnybar metanol, på lång sikt. Metanol har redan en befintlig infrastruktur och används redan som framdrivningsmedel i vissa fartyg. Just nu kommer nästan all metanol från fossila bränslen. Även om tillgången på metanol är fossil, bidrar den ändå till mindre utsläpp i en livscykel än av konventionellt marint bränsle gör. För det andra kan den produceras via en förnybar process som involverar biomassa bland annat. Andra biobränslen som biodiesel har liknande egenskaper som konventionell marin diesel och är förnybar, koldioxidneutral och kan produceras från en rad olika råvaror. Den geografiska spridningen av råvaror kan dock vara en utmaning för den lokala tillgången, men det betyder inte automatiskt att det inte kan distribueras över hela världen. Ett annat problem som är förknippat med biobränslen är tillgången på biomassa. Tillgången till biomassa är begränsad på grund av efterfrågan på mat, därför kommer produktion av icke-ätbara grödor som odlas för det enda syftet att producera biobränsle att behövas för att överkomma en eventuell tillgångsproblematik i framtiden. Mängden bränsle som marinindustrin efterfrågar kan sannolikt inte produceras från ett enda råmaterial i framtiden, så det är troligt att en blandning av olika biobränslen som produceras från olika råvaror kan vara en realistisk möjlighet i framtiden. / Today the marine industry is fully dependent on fossil fuels. In this paper a qualitative literature study has been performed to present a perspective of what could be realistically possible today in terms of usage of alternative fuels to limit the GHG-emissions caused by the marine shipping industry. There are a lot of different fuels than can be applied in either an internal combustion engine or in fuel cells. Hydrogen possesses the ultimate solution in terms of sustainability because of the technical simplicity of extraction and predictable emissions. However, due to the lack of technical solutions that will ensure operational stability and supply, hydrogen is not feasible on a large industrial scale at this time. Methanol seems to have a more promising future in short term and secondly biofuels, including renewable methanol, in the long term. Methanol already has an existing infrastructure and is already being used in ships. However, as of right now almost all methanol is derived from fossil fuels. Even though the supply of methanol is fossil, it still contributes to less emissions than of conventional marine fuel. Secondly it can be produced with a renewable process involving biomass. Other biofuels like biodiesel possess similar properties that of conventional marine diesel and is renewable, carbon neutral and can be produced from a range of different feedstocks. However, the geographic diffusion of feedstocks can be a challenge to local supply, but that does not automatically mean that it can’t be distributed worldwide. Another problem that is associated is with biofuels is the availability of biomass. Biomass availability is limited due to demand of food, hence production of non-edible crops that are grown for the sole purpose of biofuel production will be needed to overcome supply issues in the future. The volume of fuel that the marine industry demands likely can’t be produced from a single feedstock in the future so it’s likely that a blend of different biofuels produced from different feedstocks could be a possibility in the future.

In order for the aviation industry to meet the targets of the Paris agreement and reach net-zero by 2050, significant amounts of greenhouse-gas emissions are to be reduced. However, as the industry is essentially dependent on conventional jet fuel, it becomes necessary for alternative technologies to develop and phase out fossil-based fuels. The thesis aims to provide valuable insights into the challenges and potentials of alternative technologies, which include sustainable aviation fuel (SAF), hydrogen, and electric-powered aviation. Additionally, the thesis investigated the Science-Based Targets initiative, and challenged the interim 1.5oC aviation pathway. The findings emphasize the crucial role of stakeholder cooperation in achieving net-zero emissions by 2050. Moreover, the thesis underscores the need for significant investments in alternative technologies, in order to enable growth and make the solutions increasingly attractive compared to conventional jet fuel. Collaboration and innovation are essential for attaining environmental targets while balancing economic growth. The thesis also highlights the urgency of policies and regulations to promote additional SAF production investments in order to vastly increase the supply. Furthermore, while the Science-Based Targets initiative (SBTi) is an effective means of securing airlines' commitment to the Paris Agreement, the thesis concludes that the SBTi 1.5oC interim pathway for airlines is overly optimistic. While the SBTi 1.5oC interim pathway’s SAF estimates for 2050 could be achieved, the thesis suggests around 2 to 4 times lower SAF supply for 2030 compared to the SBTi’s estimates. This further emphasizes the airlines' difficulties in following the 1.5oC pathway and the need for the industry to accelerate its transformation and make space for alternative solutions in order to meet the environmental targets. / För att flygindustrin ska nå målen i Parisavtalet och uppnå netto-nollutsläpp år 2050 måste betydande mängder växthusgasutsläpp minskas. Eftersom branschen är i grunden beroende av konventionellt flygbränsle blir det nödvändigt att utveckla alternativa teknologier för att fasas ut fossilbaserade bränslen. Avhandlingens syfte är att ge värdefulla insikter i utmaningarna samt möjligheterna med alternativa teknologier, vilket inkluderar hållbart flygbränsle (SAF), väte och elektriskt driven flygning. Dessutom undersökte avhandlingen Science-Based Targets-initiativet och utmanade det interimistiska 1.5°C-målet för flygindustrin. Resultaten betonar den avgörande rollen som samarbetande intressenter spelar för att uppnå netto-nollutsläpp år 2050. Dessutom understryker avhandlingen behovet av betydande investeringar i alternativa teknologier för att möjliggöra tillväxt och göra lösningarna allt mer attraktiva jämfört med konventionellt flygbränsle. Samarbetet och innovationen är nödvändiga för att uppnå miljömålen samtidigt som ekonomisk tillväxt möjliggörs. Avhandlingen betonar också brådskan med att införa policys och regleringar för att främja ytterligare produktion av hållbart flygbränsle (SAF) för att drastiskt öka tillgången. Medan Science-Based Targets-initiativet (SBTi) är ett effektivt sätt att säkerställa flygbolagens åtagande att uppfylla Parisavtalet, drar avhandlingen slutsatsen att SBTi:s interimistiska 1.5°C-mål för flygindustrin är alltför optimistiskt. Medan SBTi:s SAF-estimat för 2050 skulle kunna uppnås, föreslår avhandlingen en SAF-tillgång som är ungefär 2-4 gånger lägre för 2030 jämfört med SBTi:suppskattningar. Detta understryker ytterligare svårigheterna för flygbolag att hålla sig till 1.5oC målet samt nödvändigheten för flygindustrin att accelerera omställningen och skapa utrymme för alternativa lösningar för att uppnå miljömålen.

This master thesis studies alternative energy sources for maritime shipping in Sweden. With current climate goals, and a need for change, the maritime sector currently undergoes intense transitions. For shipping companies to lower their carbon footprint, the need to replace non decarbonised fuels is hence critical. With numerous alternatives, currently being developed, actors are phasing obstacles regarding which energy source that is most mature in terms of technical readiness as well as how adequate it will fulfil current climate goals. This study will analyse four different energy sources, liquid hydrogen (LH2), electro-methanol (emethanol), electro-ammonia (e-ammonia) and wind (sails), and answer which out of these energy sources will be most suitable for actors to adapt. To answer this question, the Technological Innovation System framework has been utilised, and the results has been applied to some chosen climate target actions developed by Swedish authorities. The findings proved that e-methanol currently is most mature and has reached most alignment with current climate goals, followed by LH2/wind and lastly e-ammonia. / Detta examensarbete studerar alternativa energikällor för fraktfartyg i Sverige. Med nuvarande klimatmål, och ett behov av förändring, genomgår den maritima sektorn intensiva omställningar. För att rederier ska kunna sänka sitt koldioxidavtryck är behovet att ersätta icke koldioxidneutrala bränslen därför stort. Med ett flertal alternativ, som för närvarande är under utveckling, står aktörer inför hinder angående vilken energikälla som är mest redo gällande teknikmognadsgrad samt hur adekvat den kommer att uppfylla nuvarande klimatmål. Denna studie kommer att analysera fyra olika energikällor, flytande väte (LH2), elektro-metanol (e-metanol), elektro-ammoniak (e-ammoniak) och vind (segel), och ta reda på vilka av dessa energikällor som är mest lämpad för aktörer att använda sig av. För att svara på denna fråga har ramverket Technological Innovation Systems använts och resultaten har tillämpats på några utvalda klimatmålsåtgärder som tagits fram av svenska myndigheter. Resultaten visade att e-metanol för närvarande är mest mogen och har nått mest anpassning till nuvarande klimatmål, följt av LH2/vind och slutligen e-ammoniak.