// Framleiðslutækni

Úr endurnýjanlegu rafmagni í sjálfbært, fljótandi eldsneyti

eSAF, eða samsett kerósín, er samsett þotueldsneyti framleitt úr endurnýjanlegri raforku, vatni og fönguðu CO₂. Nokkur sannreynd iðnaðarferli mynda eina langa framleiðslukeðju. Útkoman er eldsneyti sem er efnafræðileg hliðstæða jarðefnaþotueldsneytis, nýtist í núverandi flugvélum og hreyflum, og losar aðeins brot af vistferilslosun jarðefnaeldsneytis.

Smelltu á hvaða skref sem er í ferlinu hér fyrir neðan til að lesa um hvað gerist á því stigi.

VatnAðfangsvatn

RafmagnEndurnýjanlegt

CO₂KolefniFangað

01Hreinsun vatnsMeðhöndlun aðfangsvatns

02RafgreiningH₂O í H₂ + O₂

03CO₂-meðhöndlunFöngun, hreinsun, geymsla

04MetanólframleiðslaH₂ + CO₂ í CH₃OH

05Metanól í olefínCH₃OH í olefín

06FáliðunOlefín í þotueldsneytisbil

07VetnismeðhöndlunÍ parafínþotueldsneyti

08Íblöndun og gæðatryggingSPK + hefðbundið þotueldsneyti

eSAFÞotueldsneyti sem nýtist beint70%+nýtni á kolefnisgrunni

Aukaafurðir

O₂SúrefniNaftaGræn dísilolíaLétt kolvetniArómötEndurnýtanlegur hitiEndurvinnanlegt vatn

SKREF 01

Hreinsun vatns

Aðfangsvatn þarf að hreinsa gríðarlega vel fyrir rafgreiningu. Óhreinindi sem gætu skemmt himnur eða hvata rafgreinisins eru fjarlægð áður en vatnið fer inn í ferlið.

SKREF 02

Rafgreining

Endurnýjanleg raforka klýfur hreinsað vatn í vetni og súrefni. Þetta er orkufrekasta skrefið í keðjunni og helsti áhrifaþátturinn á framleiðslukostnað. Bæði alkalí- og PEM-rafgreinar eru starfræktir á viðskiptaforsendum á gígavattsskala um allan heim.

SKREF 03

Föngun, hreinsun og meðhöndlun CO₂

Koltvísýringur er fenginn frá punktuppsprettum í iðnaði, lífrænum ferlum á borð við gerjun eða brennslu lífmassa, eða beint úr andrúmsloftinu. Hrátt CO₂ þarf að hreinsa, þjappa og geyma áður en það fer í efnahvarf. Uppruni kolefnisins hefur bein áhrif á vistferilslosun lokaafurðarinnar: lífrænt og loftfangað CO₂ skila lægsta kolefnisstyrknum.

SKREF 04

Metanólframleiðsla

Vetni og CO₂ hvarfast yfir hvata og mynda e-metanól. Þetta er eitt þroskaðasta ferlið í keðjunni en yfir 40 metanólverksmiðjur eru starfræktar á viðskiptaforsendum um allan heim, og fyrsta verksmiðjan sem breytir CO₂ í metanól á viðskiptaforsendum var starfrækt í Svartsengi frá 2012 til 2024.

SKREF 05

Metanól í olefín (MTO)

Metanól er vatnssvipt í tvímetýleter og því næst breytt í blöndu léttra olefína (C3-C6). Vatn myndast sem aukaafurð og er fjarlægt áður en næsta stig hefst.

SKREF 06

Fáliðun

Léttu olefínin eru sameinuð yfir hvata í lengri kolvetniskeðjur á því sviði sem hentar kerósínmyndun.

SKREF 07

Vetnismeðhöndlun

Kolvetnisstraumurinn er vetnaður og hreinsaður þar til hann uppfyllir ASTM D7566 þotueldsneytisstaðalinn, og myndar samsett parafínþotueldsneyti (SPK).

SKREF 08

Íblöndun og gæðatrygging

Fullunnið SPK er blandað við hefðbundið þotueldsneyti í allt að 50% hlutfalli samkvæmt núgildandi ASTM stöðlum, og blandan er prófuð til að staðfesta að hún uppfylli allar gæðakröfur eldsneytis. Unnið er að þróun leiða til að ná 100% eSAF sem nýtist beint án íblöndunar.

// Framleiðsluferli

Keðja sannreyndra ferla, samþætt á fullum skala

Framleiðsla eSAF eftir metanól-í-þotueldsneyti ferlinu (MtJ), sem býr til þotueldsneyti með því að fara í gegnum metanól, krefst röð ólíkra iðnaðarferla sem hvert um sig er sannreynt og þekkt. Það sem gerir vinnslu eSAF á þessum skala krefjandi er ekki neitt eitt skref, heldur að samþætta þau í eina samfellda framleiðslukeðju og reka þá keðju með áreiðanlegum hætti í hagkvæmri stærð.

Keðjan hefst á hreinsuðu vatni og endurnýjanlegri raforku. Rafgreining klýfur vatnið í vetni og súrefni, sem er orkufrekasta skrefið og helsti áhrifaþátturinn á framleiðslukostnað. Vetnið hvarfast við fangað CO₂ í efnahvarfi sem myndar e-metanól, eitt þroskaðasta ferlið í keðjunni. Metanólinu er því næst breytt í létt olefín, olefínin eru sameinuð í lengri kolvetniskeðjur á þotueldsneytisbili, og sá straumur er vetnismeðhöndlaður í samsett parafínþotueldsneyti sem uppfyllir ASTM D7566 staðalinn.¹ Að lokum er þotueldsneytinu blandað við hefðbundið þotueldsneyti, í allt að 50% hlutfalli samkvæmt núgildandi stöðlum, og gæði þess prófuð. Skýringarmyndin hér að ofan sýnir keðjuna sundurliðaða í einstök skref.

Ferlið skilar einnig aukaafurðum: naftu, grænni dísilolíu, léttum kolvetnum og arómatískum efnum. SAF-nýtni er yfir 70% á kolefnisgrunni, en afgangurinn skiptist á þessar aukaafurðir.²

Valkosturinn við metanólleiðina er Fischer-Tropsch efnahvarf (FT-SPK), eldri leið sem býr til fljótandi kolvetni beint úr myndgasi, þar sem vetni og CO₂ er breytt í myndgas og síðan beint í fljótandi kolvetni, framhjá metanól- og olefínstigunum. FT-SPK er ASTM-vottað og starfrækt á tilraunaskala, meðal annars í Haru Oni í Chile (um 100 t/ári) og ERA ONE í Þýskalandi (2.500 t/ári).³ Þessi verkefni eru hluti af stærra safni eSAF-verkefna sem eru í gangi um allan heim. MtJ-leiðin var nýlega samþykkt samkvæmt ASTM D7566, og telst nú vottuð leið að þotueldsneyti samhliða FT-SPK.⁴ MtJ er sú leið sem Íslenska eSAF Vinnslan notar.

HEIMILDIR 1 ASTM SPEC D7566 ON SYNTHESIZED HYDROCARBONS · 2 FRAUNHOFER ISE · SAFARI PROJECT 2024 · 3 CRI, HIF, INERATEC · 4 HONEYWELL 2026

// Saga

Gömul efnafræði, ný raforka

Nánast ekkert í eSAF er ný efnafræði. Það sem er nýtt er raforkan.

Fischer-Tropsch efnahvarf, önnur af tveimur leiðum til að framleiða eSAF, eða samsett kerósín, var fundið upp á þriðja áratug síðustu aldar og var rekið á landsvísu í áratugi, á stríðsárunum í Þýskalandi og í Suður-Afríku á apartheid árunum, til að breyta kolum og gasi í fljótandi eldsneyti. Metanólframleiðsla, fyrsta skrefið í þeirri leið sem þetta verkefni notar, er þekkt iðnaðarferli sem er í dag starfrækt í yfir fjörutíu verksmiðjum um allan heim.³ Að breyta metanóli í kolvetni, sameina stuttar sameindir í keðjur á kerósínbili og hreinsa í staðalgæði: hvert þessara skrefa er hefðbundin hreinsistöðvar- eða jarðefnaiðnaðarferill með langa rekstrarsögu. Flugiðnaðurinn hefur brennt samsettu kerósíni framleiddu með þessum hætti, og vottað það, um árabil.¹

Það sem hefur breyst er upphaf keðjunnar. Sögulega voru bæði vetnið og kolefnið unnin úr jarðefnaeldsneyti, og þess vegna var samsett eldsneyti aldrei sjálfbært. eSAF heldur í sannreynda efnafræði en skiptir um aðföng: endurnýjanleg raforka og vatn koma í stað kola eða gass fyrir vetnið, og fangað CO₂ kemur í stað jarðefnakolefnis. Útkoman er sama eldsneyti og efnafræðin hefur alltaf skilað, en framleitt úr aðföngum sem gera það endurnýjanlegt.

Þess vegna er verkfræðiáhættan í eSAF ekki fólgin í nýsköpun. Hún er fólgin í samþættingu: að reka mörg sannreynd skref sem eina samfellda keðju, á afkastagetu sem gerir vöruna hagkvæma, knúna endurnýjanlegri orku. Kaflinn hér fyrir neðan sýnir nákvæmlega hversu þroskað hvert skref er, og hvar raunverulega þróunin liggur.⁵

HEIMILDIR 3 CRI, HIF, INERATEC · 1 ASTM SPEC D7566 ON SYNTHESIZED HYDROCARBONS · 5 IEA · GLOBAL HYDROGEN REVIEW 2024

// Tæknilegt þroskastig

Sannreynd ferli, samþætting sem er fyrsta sinnar tegundar

Hvert stig eSAF-framleiðslu er sannreynt fyrir sig á viðskiptaforsendum eða því sem næst. Samþættingaráskorunin, að reka öll stigin sem samfellda keðju á þeirri afkastagetu sem viðskiptaforsendur krefjast, er það sem iðnaðurinn einbeitir sér nú að.⁵² Tæknilegt þroskastig (Technology Readiness Level, TRL) er kvarði frá 1 til 9 sem mælir hversu sannreynd tækni er: stig 5 til 6 ná yfir tilrauna- og sýnikennsluskala, stig 7 fullbúið forviðskiptalegt kerfi, og stig 8 til 9 tækni sem þegar er sannreynd í rekstri á viðskiptaforsendum.

HEIMILDIR 5 IEA · GLOBAL HYDROGEN REVIEW 2024 · 2 FRAUNHOFER ISE · SAFARI PROJECT 2024

// Þroskastig eftir ferlisskrefum, farið með bendil yfir skref til að sjá nánar

TRL56789

Hreinsun vatns

TRL 9

Þroskað iðnaðarferli. Staðalaðferð við undirbúning aðfangsvatns fyrir rafgreini.

Almenn þekking í iðnaði

Alkalí- / PEM-rafgreining

TRL 8–9

Starfrækt á viðskiptaforsendum á gígavattsskala. 60-75% nýtni. Uppsett afl á heimsvísu 11,9 GW (2023).

IEA Global Hydrogen Review 2024

Punktföngun CO₂

TRL 8–9

Starfrækt á viðskiptaforsendum. Notað við jarðhita-, iðnaðar- og lífrænar uppsprettur.

IEA CCUS report

Bein loftföngun CO₂

TRL 6–7

Á tilraunaskala. Climeworks Mammoth (hönnuð fyrir 36 þ. t/ári) er stærsta starfandi stöðin.

IEA; Climeworks

Metanólframleiðsla úr CO₂

TRL 9

Þroskað. Yfir 40 verksmiðjur starfræktar á viðskiptaforsendum um allan heim. Fyrsta verksmiðjan sem breytir CO₂ í metanól á viðskiptaforsendum var starfrækt frá 2012 til 2024.

CRI; IEA

Metanól í olefín (MTO)

TRL 9

Starfrækt á viðskiptaforsendum í jarðefnaiðnaði (MTO-ferli UOP/Honeywell).

Fraunhofer ISE SAFari

Fáliðun

TRL 7

Mikið notað í hreinsistöðvum og jarðefnaiðnaði, og verið er að aðlaga það að framleiðslu eSAF; engin MtJ-eining er enn í rekstri fyrir þessa notkun.

Almenn þekking í iðnaði

Vetnismeðhöndlun

TRL 7

Hefðbundið hreinsistöðvarferli, og verið er að aðlaga það að framleiðslu eSAF; engin MtJ-eining er enn í rekstri fyrir þessa notkun.

Almenn þekking í iðnaði

// Yfir alla keðjuna

Fischer-Tropsch SPK

TRL 8–9

Valkostur við metanólleiðina

ASTM-vottað. Aðeins starfrækt á tilraunaskala: Haru Oni um 100 t/ári, ERA ONE 2.500 t/ári.

HIF Global; INERATEC

ASTM D7566-vottun

TRL 9

Vottar fullunnið eldsneyti

FT-SPK er vottað (viðauki A1). MtJ-viðauki var nýlega samþykktur af ASTM, þróaður í samstarfi við ExxonMobil, UOP og Fraunhofer ISE.

ASTM; Fraunhofer ISE

Öll MtJ-keðjan á viðskiptaforsendum

TRL 5–6

Öll átta skrefin samþætt á fullum skala

Áskorun iðnaðarins. Fraunhofer SAFari-tilraunaverkefnið er á þroskastigi yfir 5. Engin vinnsla hefur ennþá rekið alla MtJ-keðjuna í samfelldri framleiðslu á viðskiptaforsendum.

Fraunhofer ISE SAFari

// Rökin að baki samdráttar

Aðföngin sem ákvarða vistferilssamdráttinn

Vistferilssamdráttur kolefnis sem vinnsla eSAF nær fram ræðst af þremur þáttum:

// Uppruni raforku

Vetnisframleiðsla er orkufrekasta stigið. Raforka frá alfarið endurnýjanlegum orkugjöfum (vatnsafli, vindi, sól, jarðvarma) skilar lægsta kolefnisstyrknum. Raforkukerfi með háu hlutfalli jarðefnaeldsneytis framleiða vetni með hærri ígildislosun, sem dregur úr vistferilsávinningnum.

// Uppruni CO₂

Lífrænt CO₂ og CO₂ sem er fangað beint úr andrúmsloftinu telst kolefnishlutlaust við bruna. CO₂ sem er fangað frá jarðefnatengdum iðnaðaruppsprettum ber hærri vistferilsbyrði.

// Nýtni ferlis

Endurnýting hita, endurvinnsla ónotaðra gastegunda og hagræðing efnahvarfakeðjunnar hafa áhrif á þá orku sem fer í hvert framleitt tonn eldsneytis.

Birtar vistferilstölur fyrir eSAF sýna um það bil 70-95% samdrátt miðað við jarðefnaþotueldsneyti, en einstök verkefni eru talsvert breytileg eftir aðföngunum hér að ofan. RED III reglugerð ESB krefst að minnsta kosti 70% vistferilssamdráttar til að eldsneyti teljist RFNBO.⁶ Framleiðendur sem nota alfarið endurnýjanlega raforku og lífrænt eða loftfangað CO₂ ná mestum samdrætti. Hvert eSAF-verkefni ætti að birta sína eigin tölu, staðfesta samkvæmt aðferðafræði RED III eða ICAO CORSIA.⁷⁸

HEIMILDIR 6 RED III DIR (EU) 2023/2413 · 7 DELEGATED REGULATION ON RFNBO EMISSIONS (EU) 2023/1185 · 8 ICAO CORSIA

// Staðlar

Regluverkið

Þotueldsneyti er meðal þeirra vara í heiminum sem lúta ströngustu öryggisskilyrðum sem þekkjast. Samsett eldsneyti kemst ekki um borð í flugvél fyrr en það hefur staðist strangar öryggis- og gæðaprófanir, og losunarsamdráttur þess hefur verið staðfestur af sjálfstæðum aðila og vaktaður samkvæmt birtri aðferðafræði. Regluverkin hér fyrir neðan eru þau hlið sem vinnsla eSAF þarf að komast í gegnum, bæði hvað varðar eiginleika eldsneytisins og vistferilslosun.

ASTM D7566: Alþjóðlegur þotueldsneytisstaðall sem samsett flugeldsneyti þarf að uppfylla til að fá samþykki fyrir notkun í farþegaflugvélum.¹

RED III (Renewable Energy Directive III): Skilgreinir þau skilyrði sem eldsneyti þarf að uppfylla til að teljast endurnýjanlegt eldsneyti sem ekki er af lífrænum uppruna (RFNBO) innan ESB. Framleiðendur á raforkukerfum með yfir 90% endurnýjanlega raforku eru undanþegnir kröfum um að raforkan nýtt sé viðbót við kerfið, tímafylgni og landfræðifylgni (reglurnar sem annars krefjast þess að raforkan komi frá nýjum, tímasamstilltum og staðbundnum endurnýjanlegum orkuverum) samkvæmt 4. gr. 1. mgr. framseldrar reglugerðar (EU) 2023/1184.⁶⁹

ReFuelEU Aviation (EU 2023/2405): Setur bindandi markmið um lágmarkshlutfall SAF og undirkröfu fyrir samsett eldsneyti á flugvöllum ESB og EES, sem hækkar úr 2% árið 2025 í 70% fyrir 2050.¹⁰

ICAO CORSIA: Alþjóðlegt regluverk sem heimilar að gjaldgengt SAF, þar á meðal eSAF, sé notað til að lækka kolefnisjöfnunarskyldu millilandaflugs.⁸

ISCC EU og ISCC CORSIA: Valfrjáls sjálfbærnivottunarkerfi sem eru viðurkennd bæði samkvæmt regluverki ESB og ICAO.¹¹

Fyrir verkefnasértæka vottun, sjá For Airlines.

HEIMILDIR 1 ASTM SPEC D7566 ON SYNTHESIZED HYDROCARBONS · 6 RED III DIR (EU) 2023/2413 · 9 DELEGATED REGULATION ON RFNBO (EU) 2023/1184 · 10 REFUELEU AVIATION REG (EU) 2023/2405 · 8 ICAO CORSIA · 11 ISCC

Úr endurnýjanlegu rafmagni í sjálfbært, fljótandi eldsneyti

Hreinsun vatns

Rafgreining

Föngun, hreinsun og meðhöndlun CO₂

Metanólframleiðsla

Metanól í olefín (MTO)

Fáliðun

Vetnismeðhöndlun

Íblöndun og gæðatrygging

Keðja sannreyndra ferla, samþætt á fullum skala

Gömul efnafræði, ný raforka

Sannreynd ferli, samþætting sem er fyrsta sinnar tegundar

Aðföngin sem ákvarða vistferilssamdráttinn

Regluverkið

eSAF, varan

Framleiðslukostnaður útskýrður

Framboð og eftirspurn kortlögð

Besti loftslagskosturinn í flugi