Sellutehtaat jalostamaan hiilidioksidia polttoaineiksi

19.12.2019 Ei kommentteja

Kirjoittaja: Tutkimusjohtaja Petteri Laaksonen, LUT-yliopisto Energy Systems School 

Ilmakehän hiilidioksidia voidaan kierrättää puuraaka-aineen kautta sellunvalmistukseen ja edelleen polttoaineiksi. Teollisessa tuotannossa syntyvä hiilidioksidi voidaan hyödyntää synteettiseksi metanoliksi, jota edelleen jalostamalla voidaan korvata nykyisiä fossiilisia polttoaineita. Sellutehtaat ovat tässä ratkaisussa avainasemassa. 

Lappeenrannan-Lahden teknillisessä yliopistossa (LUT) kehitetyssä innovaatiossa metanolin raaka-aineiksi tarvitaan tehtaiden tuottaman hiilidioksidin lisäksi vettä. Elektrolyysissä vesi pilkotaan vedyksi ja hapeksi, jonka jälkeen hiilidioksidista erotettava hiili ja vety yhdistetään kemiallisessa synteesissä.  

Tuloksena syntyy synteettistä metanolia. Metanoli on jo itsessään maailmanmarkkinoilla myytävä tuote ja siitä voidaan valmistaa edelleen liikennepolttoaineita eli bensaa, dieseliä ja kerosiinia. Biotuotannon keinoin valmistetun metanolin ja sen jalosteiden polttoainekäyttö nollaa hiilidioksidin lisäyksen ilmakehään.  

Sellutehtaista voisi tulla merkittäviä laitoksia ilmakehän hiilidioksidin kierrättämiseksi toisen kerran sellun tuotantoprosessin jälkeen. Luonnon kiertokulussa hiili palaa ilmaan, kun puut lahoavat kuoltuaan tai kun puusta valmistettavat tuotteet on kulutettu. Tällöin hiili vapautuu takaisin ilmakehään, josta kestävän metsätalouden olosuhteissa metsäekosysteemi sitoo hiilen uudelleen puihin. Tästä syystä puunjalostusteollisuutta pidetään hiilineutraalina.  

Sellutehtaan prosesseissa puusta syntyvän hiilidioksidin talteenotto tarjoaisi uuden houkuttelevan keinon fossiilisten polttoaineiden korvaamiseksi. Hiilidioksidin talteenotto ja jalostaminen polttoaineiksi korvaa maaöljystä valmistettuja fossiilisia polttoaineita, jolloin jokainen tonni puuperäistä hiilidioksidia vähentäisi ilmaan joutuvan fossiilisen hiilidioksidin määrää samassa suhteessa (1:1). Sellutuotannon hiilidioksidi kierrätettäisiin polttoaineiksi ja LULUCF-alueen hiilinielu tulisi hyödynnettyä kahteen kertaan.  

Jos kaikki Suomen sellutuotannon biopohjainen hiilidioksidi kierrätettäisiin, liikennesektorin päästöt tulisi nollattua. Metsäteollisuuden positiivinen ilmastovaikutus entisestään vahvistuisi.  Lisäksi tämä menetelmä olisi toteutuessaan skaalautuva, jolloin sen leviäminen muihin maihin, toivottavasti suomalaisena vientituotteena, avaisi merkittävän lisäpotentiaalin ilmasto-ongelman globaaliin ratkaisemiseen. 

Teknologia metanolin valmistamiseen hiilidioksidista ja vedystä on jo olemassa. LUT-yliopistossa on pilotoitu fossiilisia polttoaineita korvaavien hiilivetyjen tuotantoa laboratoriomittakaavassa vuodesta 2017 lähtien. LUT-yliopisto on mukana pilot-hankkeessa, missä selvitetään Lappeenrannan sementtitehtaan päästöistä talteen otettavan hiilidioksidin jalostamista yhdessä Kemiran tehtaan ylijäämävedyn kanssa. Joulukuussa 2019 julkistetussa hankkeessa ovat LUT-yliopiston lisäksi mukana muun muassa Finnsementti Oy, Kemira, Neste, St1, Wärtsilä, Finnair ja Shellin tutkimuskeskus Hollannista. 

Alustavien arvioiden mukaan investointi voisi toteutua vuosien 2022–2023 aikana, ja sen suuruus olisi noin 40–50 miljoonaa euroa. Laitoksessa voitaisiin tuottaa 27 000 tonnia metanolia vuodessa. Pilot-laitoksen selvitystyössä tarkastellaan myös mahdollisuutta liikennepolttoaineiden valmistukseen. 

Synteettisten polttoaineiden tuotanto on jo nykyisin kustannuksiltaan järkevää paikoissa, joissa vetyä tai prosessin vaatimaa sähköä on saatavilla edullisesti. Sellutehtaat ovat sellaisia paikkoja.  

Esimerkiksi Finnpulpin Kuopioon suunnittelema 1,2 miljoonaa tonnia sellua tuottava biotuotetehdas myisi myös 1,2 TWh verran energiaa tehtaan ulkopuolelle. Tehtaan ympärille sopisi hyvin laaja biotuotteiden jalostamisen ekosysteemi. Myös Finnpulpin tuottama sähkö voitaisiin teoriassa jalostaa biopolttoaineiksi hiilidioksidin talteenoton avulla.  

Finnpulpin tapauksessa volyymi voisi olla viisinkertainen Lappeenrantaan nyt kaavaillun pilot-hankkeen kapasiteetista. Silloin se vastaisi merkittävää osaa Suomessa nykyisin kulutettavasta ja ulkoa tuotavasta polttoainemäärästä. 

Hiilineutraaleja polttoaineita tarvitaan tulevaisuudessa paljon, sillä liikenteen päästöt pitää neutraloida. Lentokoneet ja laivat tulevat tarvitsemaan vielä jonkun aikaa nestemäisiä polttoaineita. Näiden valmistaminen hiilineutraalisti on nopeasti kasvavaa, globaalia liiketoimintaa, joka kiinnostaa yrityksiä laajasti. 

Öljyn ja kaasun käyttö tulee päättymään. Ilmakehän hiilidioksidin kierrätys teollisuuden päästölähteistä tarjoaa suomalaisyrityksille ison mahdollisuuden kääntää polttoainetuotantoa hiilineutraaliksi. Erityinen mahdollisuus Suomella on metsäteollisuuden hiilidioksidin kierrättämisessä.