Sign In

VTT:n uudella menetelmällä metsätähteistä liikenteen polttoaineita ja kemikaaleja kestävästi

15.1.2019

Uuteen kaasutustekniikkaan perustuva menetelmä tarjoaa mahdollisuuden valmistaa kestävällä tavalla liikenteen polttoaineita ja kemikaaleja metsätalouden sivuvirroista eli kuoresta, purusta ja metsätähteistä. Fossiilisiin polttoaineisiin verrattuna menetelmällä saavutetaan noin 90 %:n hiilidioksidipäästöjen vähenemä.

Uudessa ratkaisussa biomassatähteistä valmistetaan kaasutustekniikalla välituotteita – nestemäisiä hiilivetyjä, metanolia tai metaania - yhdyskuntien kaukolämpölaitoksiin tai metsäteollisuuden voimalaitoksiin integroiduissa tuotantolaitoksissa. Niistä jalostetaan edelleen öljynjalostamoissa uusiutuvia polttoaineita tai kemikaaleja.

VTT kehitti ja pilotoi uutta kaasutusprosessia ja arvioi menetelmää käyttävien laitosten kilpailukykyä juuri päättyneessä BTL2030-projektissa vuosina 2016 - 2018.

Projektissa kehitetty hajautettu tuotanto hyödyntää biomassatähteiden energiasisällön tehokkaasti: Noin 55 % energiasisällöstä muutetaan liikennepolttoaineeksi ja lisäksi 20–25 % hyödynnetään yhdyskuntien kaukolämpönä tai teollisuuden prosessihöyrynä. Menetelmällä saavutetaan noin 90 %:n hiilidioksidipäästövähenemä fossiilisiin polttoaineisiin verrattuna. 

Kestävällä bioenergialla tärkeä rooli ilmastonmuutoksen torjunnassa

Kansainvälisen energiajärjestö IEA:n mukaan nykyaikaisella bioenergialla on keskeinen rooli rakennettaessa puhtaampaa ja kestävämpää energiajärjestelmää. Bioenergian osuus maailman uusiutuvan energian kulutuksesta on nykyisin noin 50 % ja IEA:n arvion mukaan se on nopeimmin kasvava uusiutuvan energian muoto vuosina 2018–2023. Pidemmällä aikavälillä ilmaston lämpenemisen rajoittaminen kahteen asteeseen edellyttää IEA:n mukaan, että bioenergian osuus maailman energiankulutuksesta lähes nelinkertaistuu nykyisestä 4,5 %:sta noin 17 %:nttiin vuoteen 2060 mennessä.

Bioenergiaa tarvitaan erityisesti lento- ja laivaliikenteen päästöjen vähentämiseen ja sähköistyvän maantieliikenteen tukipolttoaineena. Metsäteollisuuden kuoren, puun korjuutähteiden, purkupuun, oljen tai muiden biomassatähteiden käytöllä raaka-aineina ei ole vaikutusta metsien hiilinieluun eikä se kilpaile metsäteollisuuden raaka-aineen hankinnan tai ruuan tuotannon kanssa.

Sivutuotteista lämpöä ympäri vuoden

Menetelmä perustuu VTT:n kehittämään matalassa paineessa ja alhaisessa lämpötilassa toimivaan vesihöyrykaasutukseen, yksinkertaistettuun kaasun puhdistukseen sekä pienempään kokoluokkaan soveltuvien teollisten synteesien hyödyntämiseen. Pienemmän kokoluokan ansiosta sivutuotteena syntyvä lämpö voidaan hyödyntää ympäri vuoden ja raaka-aineena voidaan käyttää paikallisia tähteitä ja jätteitä. Suomeen aiemmin kaavaillut kaasutus-diesel-laitokset olisivat olleet selvästi suurempia, jolloin raaka-ainetarvetta ei voisi tyydyttää paikallisilla tähteillä. Suurten laitosten sivutuote-energiaa ei myöskään pystytä hyödyntämään kokonaan ja siksi laitosten energiahyötysuhde jää helposti alle 60 %:n.

Merkittävä parannus laitosten kilpailukykyyn

"Vielä yhtäkään Eurooppaan suunnitelluista suurista yli 300 MW:n kaasutuslaitoksista ei ole toistaiseksi toteutettu. Tarvittava lähes miljardin euron investointi yhdessä uuden teknologian riskien kanssa on osoittautunut ylitsepääsemättömäksi esteeksi. Pienemmän kokoluokan ansiosta uuteen teknologiaan perustuvan ensimmäisen laitoksen tarvitsema rahoitus on helpompi järjestää", toteaa johtava erikoistutkija Esa Kurkela VTT:ltä.

BTL2030-projektissa tehtyjen arvioiden mukaan kotimaisista tähteistä valmistetun liikennepolttoaineen tuotantokustannus on 0,8–1 euroa bensiini- tai diesel-litraa kohti. Kehitetyn teknologian kilpailukyky on parantumassa huomattavasti kilpailevien teknologioiden raaka-ainekustannusten nousun myötä ja olevan erittäin kilpailukykyistä viimeistään vuoden 2030 jälkeen. Projektissa hahmoteltiin osallistuvien yritysten kanssa etenemispolkuja tehdystä pilot-mitan kehitystyöstä teknologian demonstrointiin ja kaupallistamiseen. Jo lyhyemmälläkin tähtäimellä lopullinen kilpailukyky riippuu olennaisesti raakaöljyn ja hiilidioksidikiintiöiden hinnasta sekä uusiutuvien liikennepolttoaineiden verotuksesta.

Kaasutusteknologialla valtava vientipotentiaali

Vuonna 2030 Suomessa arvioidaan tarvittavan muiden liikenteen toimenpiteiden ohella kestäviä biopolttoaineita 30 % liikenteen energiakäytöstä. Mikäli puolet tästä tarpeesta haluttaisiin tuottaa kotimaisista tähteistä, tarvittaisiin 5–10 paikalliseen energiantuotantoon integroitavaa laitosta. EU:n komission uusiutuvan energian RED2-direktiivissä asetettu kehittyneiden biopolttoaineiden 3,6 %:n tavoite vastaa 11 miljoonaa öljytonnia, mikä vastaisi noin 200 kaasutuslaitosta pelkästään Euroopassa.

Liikenteen polttoaineiden ohella biomassatähteiden kaasutuksella voidaan tuottaa uusiutuvaa öljyä ja maakaasua korvaavaa raaka-ainetta erilaisiin kemianteollisuuden kohteisiin. Niin ikään synteesikaasureitti avaa mahdollisuuksia useille kiertotalouden tavoitteille, kuten muovien ja muiden pakkausmateriaalien kierron sulkemiselle. 

Tutkimus- ja kehitystyö jatkuu EU-projekteissa

Kaasutusteknologian kehitystyö jatkuu kahdessa VTT:n koordinoimassa EU:n Horizon 2020 -ohjelmaan kuuluvassa hankkeessa. Niissä keskitytään kaasun puhdistuksen ja synteesiteknologian tehostamiseen ja todennetaan koko biopolttoaineketjun toimivuus VTT:n Bioruukki-pilotointikeskuksessa Espoossa. Kehitystyön kohteena on myös biomassaa ja aurinko- ja tuulisähköä hyödyntävä hybridiprosessi, jota voidaan joustavasti käyttää sekä pelkästään biomassalla että elektrolyysin avulla tehostettuna. Näin voidaan varastoida tehokkaasti aurinko- tai tuulisähköä uusiutuvana polttoaineena ja jopa tuplata uusiutuvan polttoaineen tuotanto käytettävissä olevista biomassalähteistä.

BTL2030-hankkeen osapuolet: Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy, Fortum Oyj,  Gasum Oy, Helen Oy, Kumera Corporation, Gasification Technologies Oy, Oy Brynolf Grönmark Ab, ÅF-Consult Oy, Oy Woikoski Ab, Dasos Capital Oy, Kokkolanseudun Kehitys Oy ja MOL Group Unkarista.

Hankkeen päärahoittaja: Business Finland

Projekti on osa työ- ja elinkeinoministeriön liikenteen biopolttoaneiden kehittämisohjelmaa.

BTL2030-hanke: https://www.vtt.fi/sites/BTL2030/en

EU-projektit: http://www.flexchx.eu/  https://www.comsynproject.eu/

IEA:n ennuste bioenergian osuudesta: https://www.iea.org/newsroom/news/2018/october/modern-bioenergy-leads-the-growth-of-all-renewables-to-2023-according-to-latest-.html


MEDIAMATERIAALI:

Kuva 1: Kaasutusteknologian kehitystyötä tehdään VTT:n Bioruukki-pilotointikeskuksessa Espoossa (Kuvalähde: VTT)

Transportation fuels from biomass via gasification route (PowerPoint-esitys, Esa Kurkela/VTT)