Ilmastomuutoksen hillitsemiseksi Suomessa tavoitellaan hiilineutraalia yhteiskuntaa vuoteen 2035 mennessä (Huttunen et al. 2022). Tavoitteiden saavuttamiseksi myös liikenteen pyöriä liikuttavien energiamuotojen tulee muuttua nykyisestä. Raskaan liikenteen sähköistymistä rajoittaa toistaiseksi akkujen paino ja akkukapasiteetti, puhumattakaan riittävästä latausinfrastruktuurista. Tarvitaan siis vaihtoehtoisia polttoaineita, kuten metaani ja vety, joiden käyttö vähentää fossiilisia päästöjä sekä lisää kansallista omavaraisuutta ja riippumattomuutta fossiiliperäisten raaka-aineiden tuottajista.
Metaanin tuotannon menetelmät
Metaania voidaan tuottaa biokaasulaitoksissa, mutta biokaasun tuotantoa näissä laitoksissa on rajallista. Tuotanto ei kasva lisäämällä kierroksia valvomosta, joten vaihtoehdoksi jää laitosten kapasiteetin kasvattaminen. Metaania voidaan kuitenkin tuottaa synteettisesti. Perusraaka-aineina tarvitaan vetyä ja hiilidioksidia.
Synteettisen metaanin tuottoon tarvitaan vetyä. Vedyn tuotanto on energiaintensiivistä, ja vedyn päästöttömään tuotantoon voidaan käyttää tuuli- tai aurinkovoimaloita. Elektrolyysissä erotettua happea voidaan käyttää edelleen erilaisissa teollisuuden prosesseissa. Toisena pääraaka-aineena toimii hiilidioksidi, jonka lähteistä ja käytöstä voi lukea LAB Focus -blogissa julkaistusta artikkelista Arvoketjuja bioCO2:n hyödyntämiseksi, joka on kirjoitettu osana Vetyä, virtaa kaakkoon – Mallinnuksesta markkinoihin -hanketta. Hankkeessa selvitetään biogeenisen hiilidioksidin talteenoton ja vedyn tuotannon hyödyntämisen mahdollisuuksia muun muassa metaanin valmistuksessa.
Linkki Arvoketjuja bioCO2:n hyödyntämiseksi -artikkeliin.
Yleisimmät teolliset tavat valmistaa metaania biokaasulaitosten lisäksi ovat heterogeeninen ja biokatalyyttinen metanointi. Heterogeeninen metanointi tapahtuu tyypillisesti 200–500 °C:n lämpötilassa ja 1–100 barin paineessa. Heterogeenisessä menetelmässä voidaan katalyyttinä käyttää esimerkiksi nikkeliä. Biokatalyyttinen prosessi on huomattavasti passiivisempi, sillä vastaavat arvot ovat 20–70 °C ja 1–10 baria (Karjunen 2022, 45–46). Biokatalyyttisessä menetelmässä käytetään katalyyttinä metanogeenejä, eli mikro-organismeja (Söllinger & Urich 2019, 2). Tuotantotavan valinta jää ratkaistavaksi tekniikan saatavuuden, tehokkuuden ja energiankäytön mukaan. Kokonaisuutta hahmotettaessa voidaan huomioida myös metanoinnista ja elektrolyysiprosessista syntyvän hukkalämmön hyödyntäminen esimerkiksi kaukoverkkolämmön tuotannossa.
Vedyn kantama energia siirtyy osana metaania
Vetyä voidaan käyttää liikenteen polttoaineena, mutta sen varastointi ja kuljetus pidempiä matkoja on kuitenkin vaativaa korkean paineen ja alhaisen lämpötilan takia. Lisäksi pienen molekyylikoon takia vuotoja tapahtuu herkästi (EIGA 2004, 14). Vedyn liikennekäyttö vaatii siis sille räätälöidyn infrastruktuurin. Vedyn kantama energia voidaan myös siirtää metaanin osana jo valmiina olevissa putkistoverkostoissa tai kuljetussäiliöissä.
Kirjoittaja
Ismo Nieminen toimii TKI-asiantuntijana LAB-ammattikorkeakoulussa ja projektipäällikkönä Vetyä, virtaa Kaakkoon – Mallinnuksesta markkinoihin -hankkeessa.
Lähteet
European Industrial Gases Association (EIGA). 2004. Hydrogen Transportation Pipelines. IGC Doc 121/04/E. Brussels: European Industrial Gases Association. Viitattu 20.10.2023. Saatavissa https://www.eiga.eu/uploads/documents/DOC121.pdf
Huttunen, R., Kuuva, P., Kinnunen, M., Lemström, B., Hirvonen, P. 2022. Hiilineutraali Suomi 2035 – kansallinen ilmasto- ja energiastrategia. Viitattu 20.10.2023. Saatavissa http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-327-811-0
Karjunen, H. 2022. Bench scale study of electrochemically promoted catalytic CO2 hydrogenation to renewable fuels. Väitöskirja. Lappeenranta-Lahti University of Technology LUT. Lappeenranta. School of Energy Systems, Energiatekniikka. Viitattu 23.10.2023. Saatavissa https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-335-873-7
Söllinger, A., Urich, T. 2019. Methylotrophic methanogens everywhere — physiology and ecology of novel players in global methane cycling. Biochemical Society Transactions. Vol. 47, 1895–1907. Viitattu 20.10.2023. Saatavissa https://doi.org/10.1042/BST20180565
Linkit
Linkki 1. LAB-ammattikorkeakoulu. 2023. Arvoketjuja bioCO2:n hyödyntämiseksi. Artikkeli. Viitattu 20.10.2023. Saatavissa https://blogit.lab.fi/labfocus/arvoketjuja-bioco2n-hyodyntamiseksi/
