Power-to-x-teknologiaa voidaan soveltaa synteettisten, fossiilisia korvaavien polttoaineiden valmistukseen. Raaka-aineiksi tarvitaan hiilidioksidia ilmasta, vetyä vedestä tai typpeä ilmasta. Valmistusprosessi toteutetaan paikan päällä tuotetun aurinkosähkön tai tuulisähkön avulla, täysin päästöttömästi. Lopputuotteet, kuten metaani, metanoli, dimenyylieetteri ja ammoniakki ovat tunnettuja polttoaineita, joita voidaan hyödyntää myös kemianteollisuudessa.
Synteettiset polttoaineet mahdollistavat liikenteen hiilineutraaliuden
Metaania, metanolia ja dimetyylieetteriä voidaan käyttää nykyisten laivojen, kuorma-autojen ja henkilöautojen moottorissa, mikä säästää investointeja siirryttäessä hiilivapaaseen maailmaan. Polttoaineiden jakelujärjestelmät ovat jo olemassa, mikä edelleen nopeuttaa siirtymistä hiilineutraaliin liikenteeseen.
LUT-yliopisto on tutkinut synteettisiä polttoaineita energiajärjestelmän murroksen maailmanlaajuisesta mallintamisesta hiilidioksidin talteenottotekniikoihin, kemiallisiin synteesimenetelmiin ja katalyytteihin.
"Energia otetaan aurinkovoimasta tai tuulivoimasta." Jero Ahola, sähköjärjestelmien energiatehokkuuden professori
Synteettisten polttoaineiden tutkimus käynnistettiin LUTilla laajassa mittakaavassa osana vuonna 2014 alkanutta nelivuotista strategista tutkimushanketta, NeoCarbon Energy Projectia, yhteistyössä VTT:n kanssa. Tutkimustulokset ovat nyt konkretisoitumassa liiketoiminnaksi.
"Synteettisillä polttoaineilla on todella iso rooli liikenteen hiilineutraaliudessa. Biomassaan perustuvilla ratkaisuilla emme pysty irrottamaan raskasta liikennettä ja lento- ja meriliikennettä fossiilisista polttoaineista", kertoo Jero Ahola, sähköjärjestelmien energiatehokkuuden professori LUT-yliopistosta.
Vedyn tuotanto vedestä elektrolyysin avulla on yhä kallista johtuen prosessissa tarvittavasta sähkön määrästä. LUTilla on tutkittu elektrolyysin energiatehokkuutta, ja tulokset näyttävät lupaavilta. Teollisen mittakaavan kannattava tuotanto vaatii kuitenkin vielä helposti saatavia raaka-aineita. Vedyn ja hiilidioksidin pistelähteet mahdollistavat jo nyt kannattavan teollisen tuotannon.
Hiilidioksidikaappari savupiipussa
Hiilidioksidin talteenotto ilmakehästä ja savupiipuista on välttämätöntä, jotta maapallon keskilämpötilan nousu vuosisadan loppuun mennessä voidaan rajoittaa 1.5 asteeseen celsiusta. Hiilidioksidin talteenotto mahdollistaa mahdollisuuksia hiilineutraalin raaka-ainetuotantoon, kuten edellä kuvattujen synteettisten polttoaineiden valmistukseen.
Keskitettyjä hiilidioksin lähteitä edustavat esimerkiksi teollisuuslaitosten savupiiput, ja näihin soveltuvia talteenottomenetelmiä on tutkittu jo laajasti. Esimerkkinä hiilidioksidikaappareiden potentiaalista voidaan kuvata volyymia suomalaisen metsäteollisuuden ympärillä: mikäli kaikki biopohjaiset hiilidioksidipäästöt Suomessa sijaitsevista metsäteollisuuslaitoksista otettaisiin talteen, voitaisiin niistä ja vedestä päästöttömällä sähköllä tehtävillä synteettisillä polttoaineilla kattaa Suomen tieliikenteen polttoainetarve kokonaisuudessaan.
Ratkaisuja myös ruoantuotantoon
Power-to-x-teknologiaan perustuvalla prosessilla on mahdollista tuottaa myös ruokaa.
"Tarvitaan vain solu, joka käyttää ravinnokseen vetyä ja hiilidioksidia. Solu voi kasvaa ja tuottaa vaikka proteiinia ravinnoksi. Toimimme kasvien tavoin, kun otamme hiilen tai typen ilmasta tai merestä. Valmistusprosessin tarvitsema energia otetaan aurinkovoimasta tai tuulivoimasta", kertoo Ahola.
Proteiinirikasta solumassaa ilmasta on jo sitäkin tehty yhdessä VTT:n tutkijoiden kanssa.
"Ruoantuotannon tulevaisuus tarvitsee maan käytöstä ja sääolosuhteista riippumattomia ratkaisuja, ja meillä on käsissämme yksi sellainen. Tarve raivata metsää maatalouskäyttöön vähenee radikaalisti, jopa poistuu. Näin turvataan kapasiteettia sitoa hiiltä ilmasta", sanoo Ahola.
Lisätietoja:
