Search

The climate impact of food production has been lively debated over the last decades. It is e.g. well known that some products have a higher climate impact in comparison to other food products. The biodiversity impact of different food products is however less known. To steer the food production in a positive direction as well as to enable consumers, restaurants, public kitchens, and the food industry to make well-informed decisions, we need to address and measure this impact. The aim of this study has been to examine the biodiversity impact of Nordic and European food consumption. In this report we present (1) a brief summary of biodiversity indicators linked to food production and consumption, (2) different methods to evaluate biodiversity impact of food products and (3) a literature review of studies that assess biodiversity impacts of food products and diets. Based on the literature review, we identify food products suggested to have a higher respectively lower negative impact on biodiversity and discuss what changes that could promote a Nordic diet with lower negative impact on biodiversity. Finally, we highlight knowledge gaps and possibilities for future work. There are different methods to examine the biodiversity impact on food products, such as life cycle assessment, input-output-model, and mapping tools. Biodiversity footprints are often based on the land use (area and intensity) in combination with parameters linked to where the production takes place and thus what biodiversity values can be affected. The consumed amount of food is also often considered – a product with a low impact per kg can get a high impact when consumed to a high degree and vice versa. Our literature review shows a variety of food products with high negative biodiversity impact. Particularly, products that are known drivers of deforestation in tropical regions, such as palm oil, coffee, and cacao – as well as meat and/or animal products that have been fed with soybeans derived from tropical regions have a high negative impact on biodiversity. On the other hand, consumption of foods as vegetables, starchy roots, and pulses – ideally with domestic origin – are examples of foods indicated to have lower biodiversity impact which would be beneficial to eat more of in the Nordic diet. There are also examples of agricultural systems where human interference is crucial for maintaining a high level of biodiversity, for example keeping grazing animals on high-naturevalue-grasslands. If these lands are abandoned or planted with forest, numerous of species will be extinct. Thus, meat linked to these grasslands can also support biodiversity, especially in the Nordic countries where there are relatively many of these landscapes left (in comparison to the rest of Europe). As the studies reviewed varied in their scope, methods, and results, they are difficult to compare. More research is needed to confirm our conclusions. Furthermore, none of the methods are flawless and there are obvious difficulties with finding a transferable and scalable unit – like CO2-equivalents – since biodiversity impacts are highly dynamic and sitespecific. Additionally, most of the reviewed studies do not consider transformation of natural areas driven by food production, e.g., deforestation, and may therefore be underestimating the impacts. In future studies, the reference systems may also be discussed and further developed, and more taxonomic groups (e.g., arthropods such as insects) should preferably be included. more...

Background Use of bio-based diesel is increasing in Europe. It is currently produced from oilseed crops, but can also be generated from lignocellulosic biomass such as straw. However, removing straw affects soil organic carbon (SOC), with potential consequences for the climate impact of the biofuel. This study assessed the climate impacts and energy balance of biodiesel production from straw using oleaginous yeast, with subsequent biogas production from the residues, with particular emphasis on SOC changes over time. It also explored the impact of four different scenarios for returning the lignin fraction of the biomass to soil to mitigate SOC changes. Climate impact was assessed using two methods, global warming potential (GWP) and a time-dependent temperature model (∆Ts) that describes changes in mean global surface temperature as a function of time or absolute temperature change potential (AGTP). Results Straw-derived biodiesel reduced GWP by 33–80% compared with fossil fuels and primary fossil energy use for biodiesel production was 0.33–0.80 MJprim/MJ, depending on the scenario studied. Simulations using the time-dependent temperature model showed that a scenario where all straw fractions were converted to energy carriers and no lignin was returned to soil resulted in the highest avoided climate impact. The SOC changes due to straw removal had a large impact on the results, both when using GWP and the time-dependent temperature model. Conclusions In a climate perspective, it is preferable to combust straw lignin to produce electricity rather than returning it to the soil if the excess electricity replaces natural gas electricity, according to results from both GWP and time-dependent temperature modelling. Using different methods to assess climate impact did not change the ranking between the scenarios, but the time-dependent temperature model provided information about system behaviour over time that can be important for evaluation of biofuel systems, particularly in relation to climate target deadlines. Electronic supplementary material The online version of this article (doi:10.1186/s13068-017-0907-9) contains supplementary material, which is available to authorised users. more...

Large amounts of domestic raw material will be needed for future biofuel production in Sweden. Various grasses and straw are interesting alternatives for ethanol production. In the ethanol production, hydrolysis lignin residual is produced, which does not yet have a well-formulated end-use. HTL is a liquefaction process that can be used to produce bio-oil. In this project we have studied whether hydrolysis lignin residue from ethanol production could be used as raw material in the HTL process. The produced bio-oil can be upgraded together with fossil oil in a conventional refinery and converted into biofuel components. In this system study, biofuel production based on straw and ley grass as raw material have been studied in terms of climate impact, mass flows and economy. Four scenarios were investigated, two with straw as raw material and two with ley grass as raw materi-al. In all scenarios, the raw material was assumed to be used for ethanol production. In two scenarios, lignin residue from ethanol production was sent for incineration. In the other two scenarios, the lignin residue is further processed bio-oil via the HTL process. In all scenarios the climate impact was reduced compared to fossil fuels. Ethanol gives a reduction of 72 – 92% and biofuels from bio-oil a reduction of 64 – 81% compared to the fossil reference. Considering soil carbon however has a large effect on the climate impact; removing straw is a loss of carbon while cultivation of ley grass add carbon to the soil. The cost of producing ethanol was calculated to be between SEK 3 200 – 4 800 per metric ton ethanol. The fuels produced via HTL were estimated to have a production cost between SEK 11 600 – 15 100 per metric ton of fuel. Thus, biofuels from hydrolysis lignin were calculated to be much more expensive than ethanol. This is mainly due to the costs associated with the upgrade of bio-oil. However, results should be carefully interpreted as there is a lack of input data and major uncertainties in the estimations. more...

Markanvändning och förändringar i markkol kan ha en stor påverkan på klimatpåverkan från livsmedelsproduktion. En vanlig metod för att beräkna klimatpåverkan av livsmedel är livscykelanalys (LCA). Här räknar man ihop alla utsläpp från produktionskedjan till ett tal. Det finns idag dock ingen konsensus kring hur vi bör räkna med markkol i LCA vilket innebär att många studier helt enkelt inte tar med markkol eller gör väldigt olika val vilket försvårar tolkning av resultaten. Det finns också en begreppsförvirring som gör det svårt att kommunicera kring markkol och dess effekter. I denna rapport ger vi en bakgrund till problemen, varför det är så svårt att räkna med markkol. Vi gör ett försök att reda ut begreppen, och att ge några råd för hur markkol kan inkluderas i LCA. Rapporten vänder sig till utförare av LCA men även till dig som vill veta mer om markkol i LCA på ett generellt plan och för att kunna tolka resultat. I rapporten delar vi upp markkolsförändringar som kan ske på fyra principiellt olika nivåer:1. Ändring mellan olika kategorier av markanvändning, till exempel från skog till jordbruksmark.2. Odling av en mark som inte är i jämvikt, till exempel att bruka en torvmark eller mark som bytt kategori för länge sen men som fortfarande inte kommit i jämnvikt.3. Ändring i marknyttjande, till exempel byte av gröda från ettåriga till fleråriga grödor.4. Att ändra eller införa skötselåtgärder, till exempel tillförsel av organiskt material. För att inkludera markkolsförändringar i LCA, behövs tre steg (1) uppskatta ändringen i markkol (2) fördela påverkan över tid och (3) beräkna klimatpåverkan. I rapporten går vi systematiskt igenom dessa tre steg och pekar ut vilka svårigheter som finns.Det är svårt att ge specifika råd kring markkol, då alla val är tätt kopplade till syftet med studien som ska utföras. Vi tycker att det viktigaste är, att LCA-utövaren är medveten om de olika alternativen i varje steg och tydligt beskriver och motiverar sina val, så att det för slutanvändaren av resultaten är tydligt vad som ligger grund för resultaten. more...

För att kunna producera tillräckligt med mat på ett hållbart sätt behöver vi hushålla med växtnäring, och se till att den näring som redan finns i omlopp används på ett klokt sätt. Nya direktiv kring slamanvändning, krav på återförsel av växtnäring och hårdare utsläppskrav på reningsverk innebär att nya system och tekniker behöver utvecklas. Det kan dock vara svårt att veta vilket system eller vilken teknik som ger den största nyttan. Systemanalytiska metoder kan hjälpa till att tydliggöra dessa komplexa frågor. Målet med denna studie är att på ett övergripande sätt ge en insikt i hur arbetet kring hållbarhetsbedömningar kopplat till kommunal avloppsvattenrening och återföring av näringsämnen, med fokus på fosfor och kväve kan genomföras. Vidare har fokus legat på metodfrågor inom livscykelanalys (LCA), men en utblick kring andra hållbarhetsbedömningsmetoder ges även i en mindre omfattning. Mycket av det som behandlas inom LCA har dock bäring även för andra metoder för hållbarhetsbedömning. Idag finns det olika typer av standarder och riktlinjer för hur LCA-studier bör utföras, dock saknas det specifika riktlinjer för LCA-studier kopplade till näringsåtervinning ur avlopp. Det finns flera skäl till att LCA-metodfrågor kopplade till näringsåterföring behöver utredas; LCA är en metod som framförallt inriktar sig på att bedöma miljöpåverkan av en produkt, medan avloppsvattenrening ofta sker i kommunal regi och i nuläget är inriktat på att rena avloppsvatten och inte fokuserar på att producera produkter. Avloppssystem är ofta integrerade med både vattenförsörjning, energisystemet och jordbruket på ett intrikat sätt. Avlopp är också en sektor som har utsläpp både till luft och vatten, och metoder för att korrekt kunna bedöma dessa utsläpps påverkan på miljö är viktiga att utreda. Användningsområdet för LCA är väldigt brett. LCA kan dock inte svara på om det system som utvärderas är hållbart, bara om systemet har mer eller mindre påverkan än ett annat. LCA kan alltså inte svara på frågeställningar som: Vad är en hållbar återvinningsgrad för växtnäringsämnen? Arbetet har resulterat i en diskussion kring när LCA eller systemanalys lämpar sig och vad man bör tänka på när man genomför en LCA och vilka delar som bör ingå. Inom ramen för detta arbete anordnades även en workshop där berörda intressenter deltog från forskning, myndigheter och branschen. Syftet med workshopen var att få in synpunkter kring hur en systemanalys eller LCA bör läggas upp för att ge användbara resultat i beslutsfattande. I första hand vänder sig rapporten till dem som arbetar med kommunal avloppsvattenrening, teknikutveckling och myndigheter inom detta område, som har en grundförståelse för systemanalys och vill veta mer. more...

The Swedish project P-to-Product focused on developing and adapting methods to promote recirculation of phosphorus (P) products extracted from sewage and sewage sludge. The project consisted of three work packages: 1) market introduction, 2) environmental impacts and 3) agricultural requirements. In wp 1 opportunities and barriers were identified and policy recommendations developed. This was done through interviews, surveys and workshops with stakeholders from sewage utilities, innovation companies, the fertilizer industry, the federation of Swedish farmers and national authorities. In wp 2 a simplified Life Cycle Assessment (LCA) was developed focused on nutrient recycling, global warming potential and energy use. In addition to this a chemical checkpoint was formulated with chemical analysis of a wide range of pollutants. For the development of methods in wp 2, granulated or pelleted nutrient products from the companies EkoBalans (a struvite based product with nitrogen and potassium added) and Outotec (a P-product with origin from incinerated sewage sludge) were used as case products. These products were also used in wp 3 where physical properties were evaluated and spreading tests were executed using existing machinery. The project provided a useful set of methods which soon will be complemented with methods to assess plant nutrient efficiency. more...

Västra Götaland har ambitiösa mål att minska klimatavtrycket från västsvenskarnas konsumtion av olika varor och tjänster. Matkonsumtionens klimatavtryck per person ökade med 20 procent mellan 1980 och 2010. Denna studie har utforskat möjligheterna att minska matkonsumtionens klimatpåverkan i Västra Götaland med 30 procent från år 2010 till år 2030. Studien har gjorts med scenariometodik, där tre olika scenarier som var för sig innebär minskad klimatpåverkan från produktionen och/eller konsumtionen av livsmedel stude-rats var för sig, samt kombinerats i ett fjärde scenario. Följande scenarier har studerats: 1. Mer klimatsmart livsmedelsproduktion 2030 2. Halverat livsmedelssvinn 2030 3. Mer klimatsmart livsmedelskonsumtion 2030 4. Kombination av scenario 1, 2 och 3 more...

Background: Use of bio‑based diesel is increasing in Europe. It is currently produced from oilseed crops, but can also be generated from lignocellulosic biomass such as straw. However, removing straw affects soil organic carbon (SOC), with potential consequences for the climate impact of the biofuel. This study assessed the climate impacts and energy balance of biodiesel production from straw using oleaginous yeast, with subsequent biogas production from the residues, with particular emphasis on SOC changes over time. It also explored the impact of four different scenarios for returning the lignin fraction of the biomass to soil to mitigate SOC changes. Climate impact was assessed using two methods, global warming potential (GWP) and a time‑dependent temperature model (∆Ts) that describes changes in mean global surface temperature as a function of time or absolute temperature change potential (AGTP). Results: Straw‑derived biodiesel reduced GWP by 33–80% compared with fossil fuels and primary fossil energy use for biodiesel production was 0.33–0.80 MJprim/MJ, depending on the scenario studied. Simulations using the time‑dependent temperature model showed that a scenario where all straw fractions were converted to energy carriers and no lignin was returned to soil resulted in the highest avoided climate impact. The SOC changes due to straw removal had a large impact on the results, both when using GWP and the time‑dependent temperature model. Conclusions: In a climate perspective, it is preferable to combust straw lignin to produce electricity rather than returning it to the soil if the excess electricity replaces natural gas electricity, according to results from both GWP and time‑dependent temperature modelling. Using different methods to assess climate impact did not change the ranking between the scenarios, but the time‑dependent temperature model provided information about system behaviour over time that can be important for evaluation of biofuel systems, particularly in relation to climate target deadlines. more...

Additional file 1. Additional information for the article.

Riksdagen har röstat igenom ett nytt klimatpolitiskt ramverk, vilket innebär att Sverige senast 2045 inte ska ha några nettoutsläpp av växthusgaser. Transportsektorn domineras fortfarande av fossila bränslen, och det behövs kraftiga insatser för att sänka utsläppen. Sverige har en relativt hög andel biodrivmedel, cirka 20% av energianvändningen inom transportsektorn. Närmare 90% av dessa biodrivmedel importeras dock, eller produceras från importerad biomassa. I denna studie undersöktes om och hur det går att tillgodose transportsektorn år 2030 med den mängd biodrivmedel som behövs (20 TWh), baserad på inhemsk råvara. Omfånget på studien begränsas till biomassa som inte orsakar förändrad markanvändning. Detta eftersom EU har meddelat att biomassa som istället skulle kunna användas för mat eller foder inte kommer att stimuleras som råvara framöver. Anledningen till detta politiska beslut är en rädsla för att ökad produktion av biodrivmedel kan ge direkt eller indirekt förändrad markanvändning (förkortad iLUC, efter engelskans indirect land use change), vilket kan leda till utsläpp av kol och andra växthusgaser från mark. I denna studie visar vi att cirka 4-10 TWh biodrivmedel kan produceras från iLUC-fri jordbruksråvara, det stora spannet beror på antagen omvandlingseffektivitet till biodrivmedel. De studerade råvarorna var (1) restprodukter från jordbruket, (2) vall odlad på nerlagd åkermark, (3) grödor från existerande odling så som mellangrödor (4) vall från intensifiering av pågående odling. Genom litteraturstudier bedömdes den iLUC-fri råvara från andra sektorer (skogsrester, industriella biprodukter och avfall från andra delar av samhället, marina råvaror exkluderade) till 8-11 TWh biodrivmedel. Med andra ord har vi goda möjligheter att nå de 20 TWh biobränslen som krävs år 2030 baserat på inhemskt iLUC-fri råvara. Om vi minskar vår konsumtion av kött och alkohol, samt minskar markanvändning för hästar, kan vi producera ännu mer biodrivmedel. Styrning mot biomassa med lägre iLUC skulle dock kunna innebära högre produktionskostnader jämfört med dagens biodrivmedelsproduktion. Det är därför intressant att studera potentiella tradeoffs mellan växthusgaser och ekonomi. I det här projektet undersökte vi produktion av etanol och biogas baserat på vetekärna och vetehalm. Här representerar vetekärna det nuvarande produktionssystemet, och halm representerar ett iLUC-fritt produktionssystem. Resultaten visar att halmbaserade biodrivmedel visserligen inte konkurrerar med livsmedelsproduktionen och har lägre utsläpp av växthusgaser jämfört med vetekärna, men högre produktionskostnader. De högre produktionskostnaderna beror framförallt på lägre utbyte av drivmedel och dyrare förbehandling av råvaran. För att kunna dra generella slutsatser om trade-offs av iLUC-fri råvara behövs dock fler fallstudier där fler råvaror, biodrivmedel studeras, och andra miljöpåverkanskategorier inkluderas. more...

Additional file 1: Table S1. Energy demand for unit processes.

Mineralkvävegödsel är en av förutsättningarna för de höga skördenivåer som uppnåtts i det industrialiserade, moderna jordbruket. I Sverige finns idag ingen inhemsk produktion av mineralkvävegödsel, utan hela efterfrågan tillgodoses med import från utlandet. Produktionen är idag baserad på fossila resurser, vilka används både som råvara för produktionen och som energi för att driva processerna. Vi är alltså beroende av utländska fossila resurser – som bränsle och mineralgödsel – för vår livsmedelsproduktion. Möjligheter finns dock att producera kvävegödsel med på förnybara resurser, vilket banar väg för en mer hållbar produktion av livsmedel och bioenergi. Denna rapport syftar till att beskriva och jämföra olika tekniska alternativ för produktion av kvävegödsel baserad på förnybara energikällor. Rapporten presenterar produktionskostnader som beräknats utifrån tekno-ekonomiska modeller av produktionsprocesserna, miljöpåverkan av förnybara gödselmedel enligt ett flertal livscykelanalyser, samt en översikt av potentiella nyttor och risker. Rapporten kan läsas som en förstudie, vilken kan användas som informationsunderlag för aktörer och intressenter som har intresse av att stödja utvecklingen av förnybara gödselmedel. Resultaten visar att kostnaden för att producera förnybara kvävegödselmedel varierar beroende på vald teknik och tillverkningsskala. Bland de förnybara alternativen som studerades, gav förgasning av biomassa den lägsta produktionskostnaden. För detta alternativ beräknades produktionskostnaden till 11-14 kr/kg N, vilket kan jämföras med dagens pris på ca 10 kr/kg N. Förgasning av biomassa är dock ännu inte en fullt kommersiellt tillgänglig teknik, utan en framtida möjlighet. Studien visar också att det finns alternativ som kan förverkligas inom en snar framtid, där all teknik för kvävegödsel baserad på förnybar energi finns tillgänglig. Det är ”bara” att sätta ihop de olika delarna som behövs. Dessa alternativ uppskattas bli 2-3 gånger så dyra som dagens kvävegödselmedel. Ett av de mest lovande alternativen är att göra urea av biogas, vilket uppskattas kosta ungefär 20 kr/kg N. Ett annat alternativ är att producera ammoniumnitrat från vindkraft, vilket beräknas kosta runt 24 kr/kg N. De olika tekniska alternativen har sina för- och nackdelar. Vid en jämförelse mellan processer som bygger på vindkraftsbaserad elektrolys och reformering av biogas är produktionskostnaderna liknande. Biogasalternativet har dock en lägre investeringskostnad och lägre andel fasta kostnader. Biogas är också en mindre intermittent energikälla, vilket är en klar fördel jämfört med vindkraft som blir starkt beroende av ett vätgaslager eller det regionala energisystemet som utjämning för variationer i elproduktion. Att vara beroende av det regionala energisystemet innebär större kostnadsrisk och det blir även viktigt när klimatpåverkan beräknas hur övrig el produceras i systemet. Vad gäller val av slutprodukt kan vi konstatera att ammoniak är billigast att producera. Vi har dock ingen infrastruktur eller vana av att hantera vattenfri ammoniak i Sverige. Det betyder att distribution, lagring, hantering och användning skulle kräva många extra investeringar. Då koncentrerad ammoniak är miljö- och hälsofarligt är hantering av ammoniak också kopplat till stora risker vid läckage. I jämförelse mellan ammoniumnitrat och urea, uppskattas produktionskostnaderna bli relativt likvärdiga, med en liten fördel för urea. Urea kräver dock en koldioxidkälla för produktionen, vilket gör att det inte är ett lämpligt val att kombinera med vindkraftsbaserade processer. Ammoniumnitrat är också förknippat med stora risker vid lagring och distribution då det är mycket brandfarligt. Ett av syftena för att producera kvävegödsel baserad på förnybar energi är att minska utsläpp av växthusgaser från odling. Inom ramen för detta projekt gjordes en sammanställning av resultat från tidigare genomföra livscykelanalyser. Utsläpp av växthusgaser för produktion av kvävegödsel baserad på förnybar energi visade sig variera mellan 0,1 – 1,5 kg CO2-ekv/kg N, vilket kan jämföras med produktion baserad på fossil energi som varierar mellan 2,2 – 14,2 kg CO2-ekv/kg N. Alltså ger grönt kväve en avsevärd klimatnytta jämfört med fossila alternativ. Att använda förnybar energi till kvävegödselproduktion utgör alltså en möjlighet att utnyttja förnybara resurser på ett nytt, klimateffektivt sätt, samtidigt det minskar jordbruksproduktionen beroende av den fossila energimarknadens instabilitet. Vår samlade bedömning är att på kort sikt verkar biogas till urea som ett mycket lovande alternativ som bör studeras vidare. På längre sikt är förgasning av biomassa mer intressant, förutsatt att tekniken för förgasning lyckas slå igenom på kommersiell skala. Även om det finns aktörer som visar intresse för förnybara kvävegödselmedel finns ännu ingen marknad för dessa produkter. Att skapa efterfrågan hos konsumenter, samt att driva på utvecklingen hos producenter genom olika typer att styrmedel är viktiga aspekter som bör studeras vidare. more...

Mineralkvävegödsel är en av förutsättningarna för de höga skördenivåer som uppnåtts i det industrialiserade, moderna jordbruket. I Sverige finns idag ingen inhemsk produktion av mineralkvävegödsel, utan hela efterfrågan tillgodoses med import från utlandet. Produktionen är idag baserad på fossila resurser, vilka används både som råvara för produktionen och som energi för att driva processerna. Vi är alltså beroende av utländska fossila resurser – som bränsle och mineralgödsel – för vår livsmedelsproduktion. Möjligheter finns dock att producera kvävegödsel med på förnybara resurser, vilket banar väg för en mer hållbar produktion av livsmedel och bioenergi. Denna rapport syftar till att beskriva och jämföra olika tekniska alternativ för produktion av kvävegödsel baserad på förnybara energikällor. Rapporten presenterar produktionskostnader som beräknats utifrån tekno-ekonomiska modeller av produktionsprocesserna, miljöpåverkan av förnybara gödselmedel enligt ett flertal livscykelanalyser, samt en översikt av potentiella nyttor och risker. Rapporten kan läsas som en förstudie, vilken kan användas som informationsunderlag för aktörer och intressenter som har intresse av att stödja utvecklingen av förnybara gödselmedel. Resultaten visar att kostnaden för att producera förnybara kvävegödselmedel varierar beroende på vald teknik och tillverkningsskala. Bland de förnybara alternativen som studerades, gav förgasning av biomassa den lägsta produktionskostnaden. För detta alternativ beräknades produktionskostnaden till 11-14 kr/kg N, vilket kan jämföras med dagens pris på ca 10 kr/kg N. Förgasning av biomassa är dock ännu inte en fullt kommersiellt tillgänglig teknik, utan en framtida möjlighet. Studien visar också att det finns alternativ som kan förverkligas inom en snar framtid, där all teknik för kvävegödsel baserad på förnybar energi finns tillgänglig. Det är ”bara” att sätta ihop de olika delarna som behövs. Dessa alternativ uppskattas bli 2-3 gånger så dyra som dagens kvävegödselmedel. Ett av de mest lovande alternativen är att göra urea av biogas, vilket uppskattas kosta ungefär 20 kr/kg N. Ett annat alternativ är att producera ammoniumnitrat från vindkraft, vilket beräknas kosta runt 24 kr/kg N. De olika tekniska alternativen har sina för- och nackdelar. Vid en jämförelse mellan processer som bygger på vindkraftsbaserad elektrolys och reformering av biogas är produktionskostnaderna liknande. Biogasalternativet har dock en lägre investeringskostnad och lägre andel fasta kostnader. Biogas är också en mindre intermittent energikälla, vilket är en klar fördel jämfört med vindkraft som blir starkt beroende av ett vätgaslager eller det regionala energisystemet som utjämning för variationer i elproduktion. Att vara beroende av det regionala energisystemet innebär större kostnadsrisk och det blir även viktigt när klimatpåverkan beräknas hur övrig el produceras i systemet. Vad gäller val av slutprodukt kan vi konstatera att ammoniak är billigast att producera. Vi har dock ingen infrastruktur eller vana av att hantera vattenfri ammoniak i Sverige. Det betyder att distribution, lagring, hantering och användning skulle kräva många extra investeringar. Då koncentrerad ammoniak är miljö- och hälsofarligt är hantering av ammoniak också kopplat till stora risker vid läckage. I jämförelse mellan ammoniumnitrat och urea, uppskattas produktionskostnaderna bli relativt likvärdiga, med en liten fördel för urea. Urea kräver dock en koldioxidkälla för produktionen, vilket gör att det inte är ett lämpligt val att kombinera med vindkraftsbaserade processer. Ammoniumnitrat är också förknippat med stora risker vid lagring och distribution då det är mycket brandfarligt. Ett av syftena för att producera kvävegödsel baserad på förnybar energi är att minska utsläpp av växthusgaser från odling. Inom ramen för detta projekt gjordes en sammanställning av resultat från tidigare genomföra livscykelanalyser. Utsläpp av växthusgaser för produktion av kvävegödsel baserad på förnybar energi visade sig variera mellan 0,1 – 1,5 kg CO2-ekv/kg N, vilket kan jämföras med produktion baserad på fossil energi som varierar mellan 2,2 – 14,2 kg CO2-ekv/kg N. Alltså ger grönt kväve en avsevärd klimatnytta jämfört med fossila alternativ. Att använda förnybar energi till kvävegödselproduktion utgör alltså en möjlighet att utnyttja förnybara resurser på ett nytt, klimateffektivt sätt, samtidigt det minskar jordbruksproduktionen beroende av den fossila energimarknadens instabilitet. Vår samlade bedömning är att på kort sikt verkar biogas till urea som ett mycket lovande alternativ som bör studeras vidare. På längre sikt är förgasning av biomassa mer intressant, förutsatt att tekniken för förgasning lyckas slå igenom på kommersiell skala. Även om det finns aktörer som visar intresse för förnybara kvävegödselmedel finns ännu ingen marknad för dessa produkter. Att skapa efterfrågan hos konsumenter, samt att driva på utvecklingen hos producenter genom olika typer att styrmedel är viktiga aspekter som bör studeras vidare. Mineral nitrogen fertilizer is one of the main reasons for the high yields in modern, industrial agriculture. There is currently no production of mineral nitrogen fertilizer in Sweden – the entire demand is met by imports from abroad. Global production is at present based on fossil resources, which are used both as raw materials for the production and as energy to fuel the process. We are thus dependent on foreign fossil resources – as fuel and fertilizer – for our agricultural production. However, nitrogen fertilizers could be produced using renewable resources, which could pave the way for a more sustainable production of food and bioenergy. This report aims to describe and compare different production process options for the production of nitrogen fertilizers based on renewable energy sources. The report presents estimated production costs based on techno-economic modelling, environmental impact of renewable fertilizer based on life cycle assessments, and an overview of potential risks and benefits of renewable fertilizers. The report can be read as a feasibility study, which can be used to provide information for actors who are interested in supporting the development of renewable fertilizers. The results show that the cost of producing nitrogen fertilizer depends on the choice of production process technology and that some technologies benefit from economies of scale. Among the studied options, the production cost for renewable nitrogen fertilizer was lowest when produced through thermochemical gasification of biomass. The cost for this option was estimated to 11-14 SEK/kg N, which can be compared with the current price of about 10 SEK/kg N. However, gasification of biomass is not yet a commercially available technology but rather a future possibility. The report also shows that there are options that could be realized in the near future. For these options the needed technologies for nitrogen fertilizer based on renewable energy is commercially available. It is "only" a matter of putting together the various elements that is needed. These options are expected to be about 2-3 times more expensive than conventionally produced nitrogen fertilizers. One of the most promising alternatives is to make urea of biogas, which is estimated to cost approx. 20 SEK/kg N. Another option is to produce ammonium nitrate from wind power, which is estimated to cost approx. 24 SEK/kg N. The different technology options – different renewable energy sources – each have their pros and cons. When comparing processes based on wind powered electrolysis and reforming of biogas, production costs are similar. Biogas has however a lower investment cost and a lower proportion of fixed costs. Biogas is also a less intermittent energy source, which is a clear advantage over wind that becomes heavily dependent on a hydrogen storage system or the regional energy system to equalize variations in electricity production. Being dependent on the regional energy system means greater risk for cost variation. Reliance on the regional energy system can also be important for the climate impact assessment, depending on how electric power is generated in the region. Regarding the choice of the final nitrogen fertilizer product, we can conclude that ammonia is the cheapest to produce. However, there is no infrastructure or experience of handling anhydrous ammonia in Sweden, indicating that distribution, storage, handling and use would all require extra investment costs. There are however large risks connected to the handling of anhydrous ammonia as it is dangerous for the environment and to human health in case of leakage. In the comparison between ammonium nitrate and urea, we can see that the estimated production costs are quite similar, with a slight advantage for urea. Urea does however need a source of carbon dioxide, making it an unsuitable option in combination with wind power. Ammonium nitrate is also associated with large risks in storage and distribution, as it is highly explosive. One of the purposes of producing nitrogen fertilizer based on renewable energy is to reduce the greenhouse gas emissions that are associated with agricultural production. In this report, a summary is made of results from previous life cycle assessment studies. Emissions of greenhouse gases for the production of nitrogen fertilizer based on renewable energy was found to vary between 0.1 to 1.5 kg CO2-eq / kg N, compared with production based on fossil energy that varies between 2.2 to 14.2 kg CO2-eq / kg N. Thus, the nitrogen fertilizers based on renewable energy would yield significant climate benefits compared to conventional, fossil alternatives. Using renewable energy for fertilizer production is thus an opportunity to utilize renewable resources in a new way to mitigate climate change, while at the same time reducing the dependency of agricultural production on fossil energy market volatility. We conclude that in the short term biogas-to-urea seems like a very promising option that should be studied further. In the longer term, biomass gasification becomes more interesting, given that the technology of gasification proves itself successful in commercial applications. Although there are actors showing interest in renewable fertilizers, there is yet no market for such products. Articulating a demand pull for renewable fertilizers, as well as formulating policy instruments for a technology push are important aspects that need to be investigated further. more...