Nykyaikaisten sellutehtaiden energiatehokkuus on viritetty äärimmilleen. Ne tuottavat enemmän energiaa kuin tarvitsevat ja hyödyntävät puuraaka-aineen viimeistä lastua myöten. Niissä on kuitenkin yksi sivuvirta, jota voisi hyödyntää nykyistä tehokkaammin – biopohjainen hiilidioksidi. Hiljattain julkaistu tutkimus osoittaa, että sellutehtaiden hiilidioksidipäästöt voitaisiin kerätä talteen ja muuntaa valtavaksi määräksi synteettisiä polttoaineita.
Ideana on tuottaa synteettistä bensiiniä, petrolia tai dieseliä yhdistämällä tehtaan pakokaasuista erotettu hiilidioksidi vedyn kanssa. Synteettisillä polttoaineilla voitaisiin korvata esimerkiksi meri-, lento- ja tieliikenteessä käytettyjä fossiilisia polttoaineita.
Suomi on asettanut itselleen yhden maailman kunnianhimoisimmista ilmastotavoitteista: maa pyrkii saavuttamaan hiilineutraaliuden vuoteen 2035 mennessä. Lappeenrannan teknillisen yliopiston (LUT), energiayhtiö St1:n sekä teknologiayhtiö Wärtsilän tutkijat selvittivät, kuinka Suomi voisi tukea ilmastotavoitteensa saavuttamista hyödyntämällä teollisuuden sivuvirtojen hiilidioksidia hiilineutraalien nestepolttoaineiden valmistuksessa.
”Huomasimme, että Suomen kymmenestä suurimmasta biopohjaisen hiilidioksidin lähteestä voitaisiin tuottaa noin kaksi kertaa enemmän nestemäisiä polttoaineita kuin Suomi tarvitsee. Meidän ei enää tarvitsisi tuoda vuosittain viiden miljardin euron edestä polttoaineita ulkomailta, vaan voisimme viedä niitä saman verran,” kertoo Lappeenrannan teknisen yliopiston LUT:n School of Energy Systemsin tutkimusjohtaja Petteri Laaksonen, joka toimi yhtenä hankkeen päätutkijoista.
Tarvetta tuulivoimalle
Tutkijat tarkastelivat Suomen suurimpia tehtaita mukaan lukien UPM Kaukas, Kymi ja Pietarsaari. Tehtaat vapauttavat puuraaka-aineeseen sitoutunutta hiilidioksidia, mutta nyt ideana on kerätä tämä hiilidioksidi talteen uusiokäyttöä varten.
”EU:n päästökauppajärjestelmän näkökulmasta fossiilisella hiilidioksidilla on hintalappunsa. Toisaalta hiilidioksidi voi olla myös arvokasta,” sanoo Laaksonen.
Sellutehtaiden vapauttama biogeeninen hiilidioksidi kuuluu hiilen biomassapohjaiseen kiertokulkuun, jossa kasvavat metsät sitovat ilmakehän hiilidioksidia. Koska tätä kiertokulkua pidetään ympäristöneutraalina, se ei kuulu päästökauppajärjestelmän piiriin. Synteettisten polttoaineiden tuottaminen sellutehtaiden biogeenisestä hiilidioksidista tiivistäisi hiilen kiertokulkua entisestään.
Synteettisten polttoaineiden valmistus vaatii vetyä, mutta sitä saadaan käytännössä loputtomasti vedestä. Vesi voidaan jakaa hapeksi ja vedyksi elektrolyysillä. Prosessin haasteena on kuitenkin sen suuri energiantarve. Erään tutkimuksessa esitetyn skenaarion mukaan Suomen tulisi lisätä sähköntuotantoaan jopa 270 prosentilla.
”Tämä sähkö tosin voitaisiin tuottaa tuulivoimalla,” Laaksonen sanoo. ”Aurinkovyöhykkeellä aurinkovoima on halvin energiamuoto, mutta maapallon etelä- ja pohjoisosissa tuulivoima voi olla tehokkainta.”
Kohti taloudellista kannattavuutta
”Tarvittava teknologia hiilidioksidin talteenottoon, vedyn tuottamiseen elektrolyysillä ja synteettisten polttoaineiden valmistukseen hiilidioksidista ja vedystä on jo olemassa, mutta se ei ole vielä täysin kypsää”, sanoo UPM:n teknologiajohtaja Jyrki Ovaska. ”Suurimmat haasteet johtuvat energian markkinahinnasta ja nykyisestä sääntelyjärjestelmästä.”
Suurten vetymäärien tuottaminen vaatii valtavasti energiaa. Jos sähköä voitaisiin tuottaa tarpeeksi edullisesti, synteettisten polttoaineiden valmistuksesta tulisi taloudellisesti kannattavaa. Lisäksi sähkö, polttoaineet ja päästöt ovat tarkan sääntelyn alaisia. Tätä sääntelyä pitäisi päivittää.
”UPM ei osallistunut tähän tutkimukseen, mutta teemme tiivistä yhteistyötä yliopistojen, kuten LUT:n, kanssa”, Ovaska jatkaa. ”Biokemikaalien, biopolttoaineiden ja muiden kertotalouden prosessien kehittämisessä olemme jo pitkällä, joten synteettisten polttoaineiden tuottaminen ei ole kaukaa haettua.”
Linjassa Pariisin sopimuksen kanssa
Yksi tekniikan merkittävimmistä hyödyistä on tällä hetkellä suoraan ilmakehään vapautuvan hiilidioksidin talteenotto ja uusiokäyttö. Tammikuussa 2020 UPM asetti tavoitteekseen vähentää päästöjään 65 prosentilla vuoden 2015 tasosta vuoteen 2030 mennessä. Tavoite on yhdenmukainen Pariisin sopimuksen 1,5 asteen ilmastotavoitteen kanssa.
UPM on jo ryhtynyt toimiin sellutehtaiden ja muun toimintansa hiilidioksidipäästöjen supistamiseksi. Päästöjä vähennetään lukuisin keinoin, esimerkiksi lisäämällä tehokkuutta polttoaineiden käytön minimoimiseksi. Tavoitteena on kasvattaa energiatehokkuutta prosentilla joka vuosi. Myös muiden ostoenergiamuotojen käyttö on avainasemassa. Esimerkiksi vuodesta 2022 alkaen UPM:n paperitehtaiden hiilidioksidipäästöjä vähennetään vuosittain 200 000 tonnilla käyttämällä tuulivoimaa.
”Toimintamme voi saavuttaa hiilipositiivisuuden, minkä lisäksi voimme auttaa muita korvaamaan fossiilipohjaisia tuotteita valmistamillamme puupohjaisilla vastineilla”, Ovaska toteaa. ”Tulemme tarkastelemaan mahdollisuutta tuottaa synteettisiä polttoaineita sellutehtaiden päästöistä hyvin tarkasti. Monta kysymystä ovat vielä ratkaisematta, mutta jos kaikki ruudut saadaan rastittua, UPM:stä voisi tulla ensimmäinen yhtiö, joka muuntaa päästönsä synteettisiksi polttoaineiksi.”
Teksti: David Cord
