Väitös: Kohti vähähiilistä terästuotantoa Suomessa

19.11.2015

VTT:n liiketoiminnan kehityspäällikkö Antti Arasto on väitöstyössään laatinut kattavan teknistaloudellisen arvioinnin hiilidioksidin talteenoton ja varastoinnin (CCS) soveltamisesta terästeollisuudessa. Väitöstyö osoittaa, että terästeollisuudella on merkittävä mahdollisuus vähentää hiilidioksidipäästöjä.     

Väitöstyössään VTT:n liiketoiminnan kehityspäällikkö, diplomi-insinööri Antti Arasto on arvioinut kahta merkittävää hiilidioksidin talteenottoteknologiaa, joista toinen perustuu savukaasun kierrättämiseen happimasuunissa ja toinen hiilidioksidin talteenottoon savukaasuista. Työssä on arvioitu teknologian soveltamisen teknistaloudellisia vaikutuksia järjestelmään. Arviointi sisältää hiilidioksidin talteenoton, prosessoinnin, kuljetuksen ja varastoinnin.

Araston väitös osoittaa, että terästeollisuudella on merkittävä mahdollisuus vähentää hiilidioksidipäästöjä. Parhaimmillaan päästövähennykset yltävät 48 – 73 prosenttiin laitoksen suorista päästöistä. Nettopäästövähenemä on 45 – 62 prosenttia laitoksen suorista päästövähennyksistä.

Molemmat vaihtoehdot ovat hyvin herkkiä erilaisille kustannustekijöille. Suurimmillaan yhden hiilidioksiditonnin päästövähenemä maksaa väitöstyössä tehdyn arvion mukaan laitoksen omistajalle 40 – 70 €. Savukaasun kierrättämiseen perustuva happimasuuni osoittautui hieman halvemmaksi kuin hiilidioksidin talteenotto savukaasuista. Happimasuunivaihtoehto edellyttää kuitenkin suurempia muutoksia prosessiin kuin sovellettaessa talteenottoa savukaasuista.

"Väitöstyöhön valituilla kahdella teknologialla on mahdollista vähentää merkittävästi laitoksen suoria hiilidioksidipäästöjä. Kyse on ilmastonmuutoksen kannalta merkityksellisistä määristä. Kummankin teknologian soveltamisen edellytyksenä on, että hiilidioksidin markkinahinta nousee edellä mainitulle tasolle. Molempien menetelmien kustannuskilpailukyky siis paranee, jos Pariisin ilmastokokouksessa saadaan aikaan sitova, päästökustannuksia nostava sopimus, joka pakottaa vähentämään hiilidioksidipäästöjä - mikä toisaalta lisää hiilivuodon riskiä", toteaa Antti Arasto.

Araston mukaan näillä teknologioilla voitaisiin saavuttaa jopa noin 4 prosenttia EU:n Pariisin ilmastoneuvottelujen lähtökohdaksi ilmoittamista tavoitteista (INDC – Intended nationally determined contribution) ja noin 9 prosenttia sen päästökauppasektoriosuudesta.

Terästeollisuus hiilidioksidipäästöjen aiheuttajana

Terästeollisuus on yksi suurimmista hiilidioksidipäästöjen teollisista aiheuttajista maailmalla. Sen osuus on noin 6 prosenttia ihmisen aiheuttamista hiilidioksidipäästöistä.

Terästeollisuuden hiilidioksidipäästöjen vähentämiseksi on olemassa useita keinoja, kuten energiatehokkuuden lisääminen, biopohjaiset pelkistimet, vedyn käyttö pelkistimenä ja hiilidioksidin talteenotto (CCS). Niitä kaikkia ei kuitenkaan voida soveltaa masuunissa, joka on yleisin prosessireitti raakateräksen tuotannossa. Kaikilla näillä vaihtoehdoilla on omat hyvät ja huonot puolensa, ja esimerkiksi potentiaalisiksi nähdyt kehittyneet ja vähähiiliset pelkistysprosessit ovat vielä varhaisemmassa kehitysvaiheessa. Siten CCS on tällä hetkellä ainoita vaihtoehtoja, joilla voidaan merkittävästi vähentää terästeollisuuden hiilidioksidipäästöjä lyhyellä ja keskipitkällä aikavälillä nykyisessä tuotantoympäristössä. 

CCS-teknologia

CCS (Carbon Capture and Storage) perustuu hiilidioksidin talteenottoon voimalaitoksissa tai teollisuuslaitoksissa. Talteenoton jälkeen hiilidioksidi puhdistetaan, paineistetaan ja kuljetetaan pitkäaikaiseen säilytykseen putkiston tai säiliöalusten avulla. Menetelmän haasteina ovat suuret talteen otettavat hiilidioksidimäärät, hiilidioksidin pitkäaikaiseen varastointiin liittyvät epävarmuudet ja vastuukysymykset sekä CCS:stä aiheutuvat kustannukset.

CCS-teknologian toteuttaminen Suomessa edellyttää hiilidioksidin kuljetusta Suomen rajojen ulkopuolelle, koska Suomen kallioperästä ei ole löytynyt pitkäaikaisvarastointiin soveltuvia geologisia muodostumia. Potentiaalisimmat varastointipaikat sijaitsevat Pohjanmerellä ja Barentsin merellä.

VTT:n tutkija, diplomi-insinööri Antti Araston väitöskirja "Techno-economic evaluation of significant CO2 emission reductions in the iron and steel industry with CCS" tarkastetaan Aalto-yliopistossa 27.11.2015 klo 12.00.

Väitös verkossa: http://www.vtt.fi/inf/pdf/science/2015/S111.pdf

MEDIAMATERIAALI

​Antti Arasto

AA_14.jpg 

 

Asiakaspalvelu
Sähköpostiinfo@vtt.fi
Puhelin020 722 7070
Avoinna arkisin klo 9.00 - 11.00 ja 12.00 - 15.00