Kärnkraft och odlat kött. Är det så klimatkatastrofen ska undvikas? Foto: TT

Forskare: ”Bill Gates verkar ha snöat in lite på kärnkraft” 

2021-03-25 06:00  

I Bill Gates nya klimatbibel drar han upp de stora utvecklingslinjer som krävs för att rädda vår planet. Men hur rimliga är hans förslag? 

Ania Obminska

”Så undviker vi klimatkatastrofen”. Så heter Microsoft-grundaren Bill Gates senaste bok. Här går han igenom lösningar som redan finns. Men han går också igenom vad mer som kommer att krävas för att minska våra utsläpp av växthusgaser, från i genomsnitt 51 miljarder ton per år globalt till 0. Det är en enorm utmaning, förstås. Men Bill Gates tycks ändå vara optimistisk. 

För att belysa vilka svårigheter och möjligheter som finns i dag går han igenom stora sektorer som energiproduktion, tillverkning, transport och odling. Ny Teknik har valt att titta närmare på fem områden som Bill Gates menar kan spela en viktig roll framåt: kärnkraft, köttalternativ, fossilfritt stål, grönare cement och infångning av koldioxid direkt från luften. 

För att nyansera bokens perspektiv kring dessa ämnen har vi tagit hjälp av dessa forskare:

  • Filip Johnsson, professor i energisystem på Chalmers.

  • Pär Olsson, professor i fysik med inriktning mot kärntekniska material på KTH.

  • Julie Gold, biträdande professor i biomaterial på Chalmers.

  • Hanna Tuomisto, biträdande professor i hållbara matsystem vid Helsingfors universitet.

  • Max Åhman, universitetslektor vid Miljö- och energisystem på Lunds universitet.

Vi börjar med kärnkraften. 

Kärnkraften 

Bill Gates är positivt inställd till kärnkraft. Om detta kan det inte råda några tvivel. Så här sammanfattar han själv sin ståndpunkt:  

”Det är den enda utsläppsfria energikällan som kan leverera elektricitet dag och natt oavbrutet under alla årstider och nästan var som helst på jorden, och som har visat sig fungera i stor skala.” 

Han refererar bland annat till en studie från MIT där forskare har tittat på 1 000 scenarier ”för att komma ner till noll i USA”. De billigaste alternativen krävde alla en kraftkälla som liknar kärnkraft, förklarar han. (Vi får här dock tillägga att studien omstridd.) 

Gates menar att kärnkraftverk också är det bästa valet när det handlar om att utnyttja material som cement, stål och glas effektivt. I ett diagram visar han hur kärnkraftverk förbrukar betydligt mindre material per genererad enhet elektricitet än andra källor, och skriver att du alltså får ut “mycket mer energi för varje kilo material som går åt för att bygga och driva verket”.

Kärnkraftens vara eller icke-vara är omdiskuterad. Elproduktionen vid Ringhals 1 är avslutad. Foto: Björn Larsson Rosvall/TT

Hans eget bolag Terrapower utvecklar något som kallas vågrörelsereaktorer. Gates skriver att en sådan ska kunna ge ”mycket mindre avfall än dagens varianter, vara helt automatisk – vilket eliminerar risken för mänskliga misstag – och kunna byggas under jord så den är skyddad mot angrepp.”  

Gates förklarar också att konstruktionen skulle vara ”totalt säker”, bland annat tack vare att det radioaktiva bränslet är inneslutet i stavar som utvidgas om de blir för varma. ”Fysikens lagar sätter bokstavligen stopp för olyckor”, skriver han.  

Alla påståenden han gör om Terrapower utgår från digitala simuleringar och modeller som bolaget har gjort. De har ännu inte byggt en första prototyp. 

– Bill Gates verkar ha snöat in lite på kärnkraft. Den är viktig, såklart, men kräver ganska långa ledtider och innebär en stor finansiell risk på en avreglerad marknad. Klimatförändringarna behöver man göra något åt snabbt, säger Filip Johnsson, professor i energisystem på Chalmers, till Ny Teknik. 

Filip Johnsson menar att alla teknikåtgärder som kan minska vår klimatpåverkan behövs. Men ny kärnkraft kan nog bli svår att bygga upp, både i USA och Europa. Med dagens kommersiellt tillgängliga kärnkraftsteknik är det inte kostnadseffektivt. Kostnaderna för sol- och vindkraft har ju också minskat ganska mycket på senare år.  

Säkerhetsfrågan är inte heller så enkel. 

– Det går inte att säga att kärnkraft är helt säker, inte heller Terrapowers konstruktion. Så det är en förenkling från Bill Gates sida att beskriva det så. Men man kan troligen bygga en fjärde generationens kärnkraftverk som inte kommer att kunna ”skena”, om det uppstår ett allvarligt fel på kylsystemet, säger Filip Johnsson.

Filip Johnsson, professor i energisystem på Chalmers. Foto: Jan-Olof Yxell/Chalmers

Det pågår också en utveckling av små och modulariserade reaktorer (SMR), där bedömningen är att kostnaderna ska kunna minska eftersom sådana kan byggas i större serier.  

Terrapowers vågrörelsereaktorer klumpas ibland ihop med SMR, men enligt bolaget själva så är deras teknik inte ett exempel på SMR utan en teknik i större skala. I en kommersiell anläggning räknar bolaget med 1 150 megawatts elektrisk uteffekt, att jämföra med upp till 300 megawatts elektrisk uteffekt för SMR. 

Pär Olsson är professor i fysik med inriktning mot kärntekniska material på KTH. Han tycker inte heller att man bör använda formuleringar som ”totalt säker” om någon teknik. Men han tycker också att vi får värdera formuleringen utifrån den publik Bill Gates vänder sig till med sin populärvetenskapliga bok. 

Forskare gör uppskattningar utifrån den fysik vi känner till och alla händelser vi kan reda ut i förväg. De tittar på de olyckor som är möjliga att förutse, på vad som kan hända om de inträffar, på hur man undviker eller bromsar förloppet och räknar på allt detta på en massa olika sätt, förklarar Pär Olsson. 

– Det vi kan säga är att en konstruktion har en mycket hög grad av säkerhet och vi kan designa säkerhetssystem som reagerar automatiskt när något går fel, men vi kan inte säga att det är möjligt att eliminera riskerna fullständigt, säger han. 

Många som funderar på riskerna med kärnkraft börjar kanske tänka på olyckorna i Tjernobyl eller Fukushima. Liknande olyckor ska inte kunna ske igen, eftersom vi i dag har mer kunskap samt bättre tekniker och konstruktioner, enligt Pär Olsson. 

Vid olyckan i Tjernobyl var den mänskliga faktorn avgörande, plus att man inte kände till all fysik. Det gjorde allt värre, förklarar han. 

– Att olyckan i Fukushima gick så långt som den gjorde berodde på att den sortens reaktorer inte klarar av att över lång tid förlora alla externa källor för nedkylning. Det har man i dag för avancerade reaktorer kommit runt med hjälp av passiva kyllösningar, som inte kräver eltillförsel eller handpåläggning, berättar Pär Olsson.

Bill Gates bolag Terrapower utvecklar något som kallas vågrörelsereaktorer. Foto: Terrapower

Pär Olsson håller med Bill Gates om att kärnkraften kan spela en central roll för vår elförsörjning eftersom den kan leverera elektricitet oavbrutet dag och natt och nästan var som helst på jorden, och vi vet att den fungerar i stor skala. Men han betonar att många studier visar att du bygger upp ett bättre energisystem, ur ett ekonomiskt perspektiv och ur stabilitetssynpunkt, om vatten-, vind- och kärnkraft står för ungefär var sin tredjedel av vår elförsörjning. 

I en svensk kontext tror Pär Olsson att om ny kärnkraft kommer att byggas så blir det på de anläggningar som redan existerar.  

– Det är komplicerat att bygga storskalig kärnkraft i västvärlden i dag och det blir relativt dyrt. SMR-reaktorer är ett sätt att eliminera det problemet globalt. Då kan man bygga mindre reaktorer som förser exempelvis ett isolerat samhälle eller tung industri med el. 

I stället för konventionellt kött 

Det metan som nötkreatur (de som vi föder upp för att få kött och mejeriprodukter) rapar och fiser ut ”har samma uppvärmningseffekt som 2 miljarder ton koldioxid, motsvarande 4 procent av alla globala utsläpp”, förklarar Bill Gates. Att vi helt skulle sluta äta kött ser han inte som en realistisk åtgärd. Men vi kan minska vår konsumtion av konventionellt kött. Det finns två spår som kan underlätta den omställningen. 

Det ena är de växtbaserade, köttliknande alternativen som redan finns på marknaden. De som ser ut som, smakar och har en konsistens som ska härma köttets. Det andra är labbodlat kött, som Bill Gates inte tror kommer att finnas i butik förrän tidigast 2025.  

Det odlade köttet, där man utgår från celler från djur för att framställa kött i bioreaktorer, tror han kanske kan tillverkas med ”små eller inga utsläpp av växthusgaser, frånsett elektriciteten som håller laboratorierna i gång medan processen pågår”. Men eftersom ingen ännu tillverkar odlat kött i någon större skala är det svårt att säga om det här påståendet verkligen stämmer. 

– Odlat kött är fortfarande något av ett ”wild card”, det finns inte riktigt på marknaden och regelverket är inte på plats, förutom i Singapore som har godkänt labbodlat kött, säger Julie Gold, biträdande professor i biomaterial vid institutionen för fysik på Chalmers. 

Julie Gold, biträdande professor i biomaterial på Chalmers. Foto: Anna-Lena Lundqvist

Julie Gold började forska på odlat kött redan när tekniken var i sin linda. Hon kan i dag se hur odlat kött har hamnat på kartan, och hur stora investeringar gör att utvecklingsarbetet rör sig snabbt framåt i mängder av startup-bolag. 

 – Labbodlat kött kan bidra till minskad mark- och vattenanvändning, minskat utsläpp av kväve från gödsel, och kanske även växthusgaser. Men ingen vet ännu exakt vilken process man kommer att använda kommersiellt, och tar man hänsyn till hela kedjan kan man nog inte hävda att det inte blir några utsläpp. Tillverkningen kräver exempelvis mycket elektricitet, förklarar hon. 

Hanna Tuomisto är biträdande professor i hållbara matsystem vid Helsingfors universitet. Hon har forskat på odlat kött sedan 2008 och gjorde världens första livscykelanalys, ett slags miljökonsekvensbeskrivning, på just detta ämne.  

Hon intygar att det råder en stor osäkerhet om det odlade köttets verkliga klimatpåverkan. Det beror just på att de flesta som jobbar med tekniken fortfarande är i utvecklingsstadiet, experimenterar med sina recept och inte heller går ut offentligt med alla detaljer kring dessa. 

– Alla utvärderingar man har gjort på odlat kött hittills är teoretiska. Det finns många osäkerheter kring de här systemens genomförbarhet. Vad vi behöver är verklig data. Först då vet vi hur realistiska de här studierna är, och om det ens är möjligt att skala upp tekniken, säger Hanna Tuomisto. 

Det finns två områden där odlat kött kan orsaka mest klimatpåverkan, förklarar hon. Det ena är hur man matar cellerna, det vill säga vilken näring man ger dem. Det andra är hur mycket och vilken slags energi en storskalig fabrik skulle använda. 

Om hela processen kan optimeras skulle den kunna fungera energieffektivt. Och då finns det också en stor potential att minska utsläppen av växthusgaser jämfört med konventionell köttproduktion.  

En viktig förutsättning är att den energi som används i fabrikerna produceras hållbart och med låga utsläpp. Samtidigt ska den förnybara elanvändningen öka på långt många fler områden än odlat kött. 

Hanna Tuomisto tror inte att labbodlat kött kommer att finnas brett på marknaden på åtminstone tio år. Det finns mycket utveckling kvar att göra, och många hinder att överbrygga.  

– För att minska riskerna med klimatförändringarna behöver vi förändra matsystemet redan nu, genom att till exempel äta mer växtbaserat. Det odlade köttet riskerar att ta för lång tid att skala upp för att ha en verklig påverkan på kort sikt, så vi kan inte förlita oss på den tekniken som en klimatåtgärd, säger hon.

Hanna Tuomisto är biträdande professor i hållbara matsystem vid Helsingfors universitet. Foto: Sirpa Piskonen

Julie Gold på Chalmers tror liksom Bill Gates att odlat kött skulle kunna finnas i butikshyllorna som tidigast 2025, i Singapore till exempel. Men det lär fortfarande vara dyrare än de växtbaserade köttliknande alternativen, bland annat eftersom det ingår mer teknik i processen. Hon håller också med Bill Gates om att det är oklart hur mycket kostnaderna för odlat kött kommer att kunna minska. 

– Frågan är om odlat kött blir något som bara de rikaste i världen har råd med, eller om det kan bli något som även snabbmatsrestauranger kommer att sälja, och som verkligen liknar dagens kött. Vi vet fortfarande inte vilken kvalitet det odlade köttet får, säger hon.  

Men den största frågan är kanske acceptansen. Även om det labbodlade köttet når marknaden, kommer vi att vilja äta det?  

 – För mig har frågan om vårt förhållande till kött alltid varit den mest intressanta. Kött kan nästan vara som en religion, något heligt, och det är mycket vi associerar med att äta kött. Det finns mycket kultur och traditioner inbyggt i det, och det kan vara svårt att släppa, säger Julie Gold. 

Fossilfritt stål 

Bara tillverkningen av stål och cement står för omkring 10 procent av de totala utsläppen, skriver Bill Gates. Det finns alltså stora klimatvinster att göra om vi kan minska stålets klimatpåverkan. Hur ska det gå till? 

Att göra stål är väldigt koldioxidintensivt i dag, eftersom man använder kol och koks i reduktionsprocesserna. För varje ton stål som tillverkas frigörs omkring 1,8 ton koldioxid.  

Ett sätt att minska utsläppen är att byta till en process som använder sig av fossilfri el eller vätgas. Det kräver dock att den fossilfria elproduktionen ökar globalt.  

Microsoft-grundaren själv tycker att kärnkraftverk är bäst ”i fråga om att effektivt utnyttja material som cement, stål och glas.”  

– Det är en förenkling att säga att vi kan lösa allt bara vi får kärnkraft. Det är mycket dyrare med kärnkraft än man tror. Det kan vara 3–4 gånger dyrare per kilowattimme än vad ny vindkraft kostar i dag, säger Max Åhman, universitetslektor vid Miljö- och energisystem på Lunds universitet, till Ny Teknik.

Bill Gates. Foto: TT

Bill Gates lyfter också fram en specifik teknik för klimatvänligare stål som kallas ”molten oxide electrolys”, som ett i boken icke-namngivet bolag sysslar med.  

Den här metoden går ut på att låta elektricitet passera genom en cell som innehåller bland annat flytande järnoxid. På så sätt kan man bryta ner molekylen. Då får man rent järn som kan användas till ståltillverkning, och rent syre. Det bildas ingen koldioxid i processen, skriver Bill Gates. 

Max Åhman berättar att det bolag som Bill Gates nog beskriver är amerikanska Boston Metal, som Bill Gates själv och sedan kort tid tillbaka även BMW investerat i.  

Boston Metal ägnar sig åt något som kallas smältelektrolys, där man alltså använder elektricitet för att reducera järnmalm. Bolaget har inte gjort några försök av tekniken i större skala ännu, vilket gör det svårt att bedöma vilken skillnad de faktiskt skulle kunna bidra till, betonar Max Åhman. 

– Till syvende och sist kommer det att handla om vad det kostar. Det verkar inte som att tekniken är mer energieffektiv än den metod man testar i Europa med vätgas, vilket förvånar mig lite. Sett till potentialen borde den vara mer effektiv, säger han till Ny Teknik. 

I Sverige pågår sedan ett par år tillbaka samarbetsprojektet Hybrit, som planerar en demonstrationsanläggning för direktreduktion med vätgas för att få bort syret från järnoxiden. Max Åhman forskar om hur samhället kan stödja och underlätta en övergång till fossilfritt stål inom Hybrit. 

Även det svenska startup-bolaget H2 Green Steel tittar på en sådan teknik, och vill bygga en anläggning i Norra Svartbyn. 

Max Åhman menar att det är svårt att komma runt att det för Europas del nog blir billigast att utgå från vindkraft för att minska ståltillverkningens klimatpåverkan. Med vätgas som mellansteg behöver man inte tillgång till el under dygnets alla timmar, och då blir inte kärnkraft lika relevant. 

– I och med att man använder vätgas i processen blir inte vindkraftens variabilitet ett stort problem. Vätgas kan lagras och detta ger en möjlighet att till en ganska låg kostnad skapa en ganska stor flexibilitet i elsystemet som kan hantera vindkraftens variabilitet. Du kan lagra stora mängder vätgas över lång tid, säger Max Åhman. 

”Grönare” cement 

”Av alla material som jag har tagit upp i det här kapitlet är cement det allra besvärligaste. Det går inte att komma runt det enkla faktum att kalksten plus värme är lika med kalciumoxid plus koldioxid. Men ett antal företag har goda idéer.” 

Så skriver Bill Gates i kapitlet om tillverkning, och om cementen som tillsammans med ståltillverkningen står för omkring 10 procent av de totala utsläppen. Så här ser förhållandet ut: för att tillverka ett ton cement släpps ett ton koldioxid ut. 

Bara USA tillverkar över 96 miljoner ton cement per år. Bill Gates menar att vi ”för den överblickbara framtiden” måste räkna med uppfångning av koldioxid och DAC, om tekniken blir genomförbar, för att fånga upp utsläppen från cementtillverkningen. 

Bill Gates har helt rätt i att det inte går att göra något åt processutsläppen när det gäller cement, annat än att utrusta cementfabrikerna med koldioxidavskiljning för lagring (så kallad CCS-teknik), enligt Filip Johnsson på Chalmers. 

– Det är också huvudspåret i nuläget för den nordiska cementproduktionen. Processutsläppen står för ungefär 60 procent av cementtillverkningens totala utsläpp och resterande kommer från energin som går åt i cementproduktionen, säger han. 

I nuläget verkar planen vara att låta CCS-tekniken ta hand om merparten av utsläppen och på lite längre sikt elektrifiera delar av processen. Sammantaget skulle man då kunna komma ned till nollutsläpp eller till och med minusutsläpp om en del av energin kommer från förnybart, förklarar Filip Johnsson. 

Ett annat sätt att minska utsläppen är såklart att använda mindre cement. Men i takt med att man bygger ut infrastruktur använder man också mer cement, eftersom det är ett basmaterial, säger Filip Johnsson.

Max Åhman, universitetslektor vid Miljö- och energisystem på Lunds universitet, lyfter också fram de metoder som redan finns för att minska cementens klimatpåverkan. Koldioxidavskiljning och lagring (Carbon Capture and Storage, CCS) är ett sådant sätt.

Max Åhman, universitetslektor vid Miljö- och energisystem på Lunds universitet. Foto: Privat

– Norge har börjat investera aktivt i CCS-lösningar och det är bra, framför allt för cement-tillverkningen som är en stor och viktig sektor. Cementa arbetar också med att elektrifiera delar av sin process, för att minska sina utsläpp, berättar han. 

Det finns alternativa sätt att minska cementets klimatpåverkan, men som befinner sig i en tidigare utvecklingsfas. Bill Gates nämner en metod där man tar återvunnen koldioxid, som kan vara avskild under tillverkningsprocessen, och injicerar den tillbaka i cementen. Det här kan binda koldioxid permanent till cementen. Men detta beräknas bara kunna minska utsläppen med ungefär 10 procent.  

En annan metod som lyfts fram är att tillverka cement av havsvatten och koldioxid som har fångats upp i kraftverk. Den här tekniken har dock inte prövats i verkligheten, utan är mer teoretisk.  

Att fånga in koldioxid direkt från luften – DAC

Direct Air Capture, DAC, går ut på att fånga in koldioxid direkt från luften i stället för att göra det vid en punktkälla, som exempelvis ett kolkraftverk.  

Bill Gates beskriver DAC som ett tankeexperiment. 

”I realiteten är tekniken bakom DAC inte färdig för globalt bruk, och även om den vore det skulle det vara ett utomordentligt ineffektivt sätt att lösa problemet. Vi vet inte om vi kan lagra hundratals miljarder ton koldioxid utan risk.” 

Samtidigt menar han att tekniken kan spela en viktig roll om vi ska kunna komma ner till nettonollutsläpp. En fördel är att tekniken är mer flexibel än punktavskiljning, eftersom DAC ”fungerar var som helst”. 

– Det är riktigt att den här tekniken inte är färdig, och det gör det svårt att göra en realistisk bedömning av DAC. Det viktigaste för att klara klimatmålen är att det finns en drivkraft för att minska koldioxidutsläppen, framför allt i form av en kostnad för koldioxidutsläpp. Vi har bråttom nu och det är en väldigt stor minskning av de här utsläppen som behöver ske, säger Filip Johnsson på Chalmers. 

Bill Gates skriver också att det skulle krävas mer än 50 000 anläggningar globalt enbart för att kunna hantera de koldioxidutsläpp som vi orsakar i dag. Det är en konstig formulering, tycker Filip Johnsson. För tanken är inte att vi ska förlita oss så pass mycket på en enda teknik som klimatåtgärd. Vi behöver många enheter av en mängd olika tekniker som alla bidrar till att minska utsläppen. 

– Vi behöver alla tillgängliga tekniker som finns för att minska våra utsläpp. DAC är kanske en dyr lösning, men det intressanta är att utgå från vilka möjligheter olika sektorer har för att minska sina utsläpp. Vi kommer att behöva både dyrare och billigare tekniker, säger Filip Johnsson. 

En utmaning med DAC är att halten av koldioxid i luften är mycket lägre än vid en punktkälla. Bill Gates förklarar att oddsen för att en molekyl du tar på måfå i atmosfären består av koldioxid är 1 på 2 500. DAC kräver också mycket energi för att fånga upp utsläpp. Detta bidrar till att tekniken är dyr. 

Men för sektorer där det är svårt att åstadkomma nollutsläpp borde DAC ändå kunna bli ett realistiskt alternativ för att kompensera de utsläpp som man inte kan ta bort, enligt Filip Johnsson. Det gäller exempelvis jordbruk och flyg. 

– För långväga flygtransporter och sjöfarten kan det vara väldigt dyrt att få ner utsläppen till noll. Då kanske man vill investera i en teknik som DAC för att kompensera för kvarvarande utsläpp. Dessutom behöver vi åstadkomma nettonegativa utsläpp, och där kan DAC också spela en viktig roll, säger Filip Johnsson.  

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer