Hiilidioksidia pidetään merkittävimpänä ihmiskunnan tuottamana kasvihuonekaasuna, ja se on pääasiallinen syy ilmaston lämpenemiselle. Sopiva määrä hiilidioksidia auttaa kuitenkin maapalloa pysymään elinkelpoisena. Lisäksi hiilidioksidille on käyttöä erilaisissa teollisuuden valmistusprosesseissa, mikä avaa uusia mahdollisuuksia myös hiilidioksidipäästöjen kaappaamiseen ennen kuin ne pääsevät ilmakehään.
”Vaikka hiilidioksidi voi olla hyödyllistä, ei sen tuotantoa kannata pitää itseisarvona. Kannattaa keskittyä kehittämään prosesseista sellaisia, että ylimääräistä hiilidioksidia ei synny alun perinkään”, LUTin biojalostuksen prosessi- ja tehdassuunnittelun professori Kristian Melin sanoo.
Melin työskentelee hiilidioksidin hyödyntämisen parissa esimerkiksi Luken, VTT:n, LUTin ja LAB-ammattikorkeakoulun yhteisessä HIILIKETJU-hankkeessa.
Tulevaisuudessa muovi voi olla öljytöntä
Hiilidioksidista voi valmistaa monia tuotteita, joiden valmistukseen käytetään nykyään öljyä. Yksi näistä on muovi. Melin kertoo, että hiilidioksidi- ja vetypohjaisen muovin valmistusta tutkitaan parhaillaan LUTin ja VTT:n yhteisessä Forest CUMP -projektissa.
Hankkeessa kaikkein yleisimpiä muovilaatuja, polyeteeniä ja polypropeenia, tuotetaan hiilidioksidista ja vedystä. Tuotantoon käytettävä hiilidioksidi otetaan metsäteollisuudesta, jonka bioperäiset hiilidioksidipäästöt vastaavat lähes puolta Suomen tämänhetkisistä päästöistä. LUTin rooli projektissa on tutkia metsäteollisuuden hiilidioksidipäästöjen puhdistamista ja hyödyntämistä.
”Hiilidioksidista tuotettu muovi on tulevaisuuden mahdollisuus. Tällä hetkellä se onnistuu teknisesti, mutta on vielä aika kallista. Maailman muovista ainakin 95 prosenttia tuotetaan vielä öljystä. Muovia tuotetaan kuitenkin myös kestävästi esimerkiksi biomassasta, mikä on jo arkipäivää”, Melin kertoo.
Myös Opetus- ja kulttuuriministeriön rahoittamassa CIMANET-tohtorikoulutuspilotissa on juuri alkanut hanke, jossa sellusta, hiilidioksidista ja vedystä valmistetaan biohajoavaa muovia korvamaan vanhoja öljypohjaisia muoveja muun muassa pakkauksissa. LUTin lisäksi CIMANETissa on mukana kahdeksan muuta suomalaisyliopistoa.
Tilaa Curious People -uutiskirje
Synteettisiä polttoaineita ilmasta ja sähköstä
P2X- eli Power-to-X- (P2X) teknologian avulla ilmasta eli vedystä ja hiilidioksidista tuotetaan uusiutuvan sähkön avulla kestävää, synteettistä polttoainetta, kuten e-metaania tai e-metanolia. Näistä kumpaakin voidaan käyttää polttoaineena tie- ja meriliikenteessä ja teollisuudessa, mikä vähentää hiilidioksidipäästöjä merkittävästi verrattuna fossiilisiin polttoaineisiin.
”P2X-teknologia on ollut viime aikoina paljon esillä, ja Suomessa on useita kaupallisiakin alan yrityksiä. P2X:n avulla uusiutuvan energian, esimerkiksi tuulivoiman, ylijäämäsähköä voidaan hyödyntää puhtaan vedyn ja edelleen hiilineutraalien polttoaineiden tuotantoon”, Melin kertoo.
Suomessa uusiutuvan energian tuotantopotentiaali on vuositasolla suurempi kuin maan kokonaisenergiantarve, joten Suomessa on P2X-teknologiaan perustuvaan tuotantoon hyvät edellytykset.
Ratkaisu kestävään lentoliikenteeseen?
Melinin mukaan yksi kiinnostavimmista P2X-teknologian mahdollisuuksista on lentopolttoaineen tuotanto. Se voisi avata uuden tien lentoliikenteen vihreälle siirtymälle.
Lentoliikenne tuottaa maailman vuosittaisista päästöistä yli kaksi prosenttia. Sen päästöt ovat ilmakehälle kuitenkin esimerkiksi tieliikennettä kuormittavampia, koska ne syntyvät maanpinnan sijaan yläilmakehässä. Lisäksi lentoliikenteen laajamittainen sähköistäminen ei tällä hetkellä ole mahdollista.
”P2X-teknologian avulla tuotetulla lentopolttoaineella lentoliikenteestä voisi saada periaatteessa päästötöntä. Tämä tietenkin vaatisi sen, että lentoliikenteessä käytettäisiin pelkästään P2X-polttoainetta. Teknisesti tämä on mahdollista jo nyt, mutta haasteina ovat tuotantolaitosten puute ja korkea hinta, joka on moninkertainen verrattuna lentokerosiiniin.”
Uuden ajan kestävä proteiini
Suomalaiskeksintö soleiini on proteiinipitoinen jauhe, jonka valmistuksessa hyödynnetään muun muassa sähköä ja hiilidioksidia. Soleiinin valmistusprosessi muistuttaa viinin valmistusta. Siinä tietylle mikrobille syötetään hiilidioksidia, vetyä ja happea sekä ravinteita. Soleiinia valmistavan Solar Foodsin mukaan hiilidioksidi on sähkön ohella soleiinin pääraaka-aine, eli sitä tarvitaan valmistusprosessiin merkittävä määrä.
”Hiilidioksidia ei aina hyödynnetä välttämättä kemiallisen reaktion avulla, vaan se sopii myös bioprosesseihin, kuten soleiinin tapauksessa”, Melin sanoo.
Soleiinilla voidaan korvata elintarvikkeissa proteiineja, kuten lihaa, kananmunaa tai maitopohjaisia raaka-aineita, kestävästi. Sen tuotanto ei ole riippuvainen maataloudesta, sääoloista tai ilmastosta, ja siitä onkin povattu jopa ruoantuotannon mullistajaa.
Myös soleiinin taustalta löytyy VTT:n ja LUTin yhteinen tutkimushanke, ja Solar Foodsin toimitusjohtaja Pasi Vainikka on LUTin energiatekniikan alumni.
Lisätietoja:
