Liikennepolttoaineita kehitetään uudella tavalla

VTT ja yritykset ovat kehittäneet uuteen kaasutustekniikkaan perustuvan menetelmän liikenteen polttoaineiden ja kemikaalien valmistamiseen. Raaka-aineena ovat metsätalouden sivuvirrat eli kuoret, puru ja metsätähteet. Kustannustehokkaaksi sanotulla ratkaisulla saavutetaan noin 90 prosentin hiilidioksidipäästöjen lasku fossiilisiin polttoaineisiin verrattuna.

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 tiedotti asiasta 151.

VTT kehitti ja pilotoi kaasutusprosessiaan BTL2030-projektissa vuosina 2016 - 2018.

Projektissa kehitetty hajautettu tuotanto hyödyntää biomassatähteiden energiasisällön tehokkaasti: Noin 55 prosenttia energiasisällöstä muutetaan liikennepolttoaineeksi ja lisäksi 20–25 prosenttia hyödynnetään yhdyskuntien kaukolämpönä tai teollisuuden prosessihöyrynä.

Bioenergian osuus kasvaa

Kansainvälisen energiajärjestö IEA:n mukaan nykyaikaisella bioenergialla on keskeinen rooli rakennettaessa puhtaampaa ja kestävämpää energiajärjestelmää. Bioenergian osuus maailman uusiutuvan energian kulutuksesta on jo noin 50 prosenttia ja IEA:n mukaan se on nopeimmin kasvava uusiutuvan energian muoto vuosina 2018–2023. IEA:n mukaan bioenergian osuus maailman energiankulutuksesta lähes nelinkertaistuu nykyisestä 4,5 prosentista noin 17 prosenttiin 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-ainehankinnan tai ruuan tuotannon kanssa.

Sivutuotteista lämpöä

Menetelmä perustuu VTT:n kehittämään matalassa paineessa ja alhaisessa lämpötilassa toimivaan vesihöyrykaasutukseen, yksinkertaistettuun kaasun puhdistukseen sekä pienempään kokoluokkaan soveltuvien teollisten synteesien hyödyntämiseen. Samalla 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 eikä raaka-ainetarvetta olisi voitu tyydyttää paikallisilla tähteillä. Suurten laitosten sivutuote-energiaa ei myöskään pystytä hyödyntämään kokonaan ja siksi laitosten energiahyötysuhde jää helposti alle 60 prosentin.

”Yhtäkään Eurooppaan suunnitelluista suurista yli 300 MW:n kaasutuslaitoksista ei ole toteutettu. Tarvittava lähes miljardin euron investointi yhdessä uuden teknologian riskien kanssa on osoittautunut esteeksi. Pienemmän kokoluokan ansiosta uuteen teknologiaan perustuvan laitoksen tarvitsema rahoitus on helpompi järjestää”, sanoo tiedotteessa 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 kilpailevien teknologioiden raaka-ainekustannusten nousun myötä ja olevan erittäin kilpailukykyistä viimeistään vuoden 2030 jälkeen.

Valtava vientipotentiaali

Vuonna 2030 Suomessa arvioidaan tarvittavan muiden liikenteen toimenpiteiden ohella kestäviä biopolttoaineita 30 prosenttia 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 prosentin 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.

Kaasutusteknologian kehittäminen jatkuu kahdessa VTT:n koordinoimassa EU:n Horizon 2020 -ohjelman 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 ovat 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.