Uudet hiilen lähteet ja päästötön sähkö helpottavat maankäytön muutospaineita

Maailma pyörii vielä toistaiseksi fossiilisen hiilen ja hiilivetyjen ympärillä. Öljy on vienyt ihmiskuntaa valtavin harppauksin eteenpäin ja muodostunut ennenäkemättömäksi tekijäksi globaalissa valtapelissä ja taloudessa. Sillä on merkittävä sidos lähes jokaiseen ihmiseen maapallollamme. Uusiutuvat raaka-aineet korvaavat öljyä ja samalla niillä on potentiaalia muuttaa näitä globaaleja valtarakenteita. Tietysti ne myös hillitsevät ilmastonmuutosta ja muita ihmisen aiheuttamia ympäristövaikutuksia.

Tähän mennessä fossiilisia hiilivetyjä ja muita öljystä peräisin olevia tuotteita on ajateltu korvattavan lähinnä bioperäisillä tuotteilla, mikä on aiheuttanut huomattavaa painetta bioresurssien maksimaaliselle käytölle. Joissain tapauksissa on nähtävissä jopa haitallisia vaikutuksia esimerkiksi maankäytön muutosten kautta.

Maankäytön muutoksista aiheutuvat ilmastovaikutukset ovat myös viimeisimmän hiljattain julkaistun hallitustenvälisen ilmastonmuutospaneelin IPCC:n erikoisraportin aiheena. IPCC totesi maankäytön olevan mahdollinen kasvihuonekaasupäästöjen lähde, mutta myös osa ratkaisua.

Maankäyttö on osa hyvin monimutkaista kokonaisuutta, jossa globaalin ruokahuollon tarvitsemien resurssien, fossiilisten resurssien korvaamisen ja luonnon vaikutuksen summana toivottaisiin maaperän ja kasvien hiilivaraston kasvavan samalla poistaen hiilidioksidia ilmakehästä. Nämä eri käyttömuodot voivat kilpailla keskenään ja pahimmassa tauksessa aiheuttaa esimerkiksi metsäkatoa, kun muun muassa peltoalaa raivataan ruoantuotantoon. Myös maaperän hiilivarastot köyhtyvät liian intensiivisten tai hiilivarastoa pienentävien käyttömuotojen takia. On kuitenkin tärkeää jättää jäljellä oleva fossiilinen hiili ja öljy maaperään.

Kestävä biomassan käyttö fossiilisten raaka-aineiden korvaamiseen on olennainen osa globaalia ilmastonmuutoksen hillintää. Voisivatko uudet, teollisten päästöjen ja ilmakehän hiilidioksidiin ja uusiutuvaan sähköön perustuvat ratkaisut helpottavat biomassan käytölle asetettuja odotuksia ja maakäytön muutoksiin kohdistuvaa painetta?

Päästöttömään sähköntuotantoon on monia menetelmiä. Aurinko- ja tuulivoima ovat merkittävästi kirineet kustannustasoissa, ja siten uusiutuva sähkö näyttäytyy houkuttelevampana tuotannontekijänä kuin aiemmin. Yhdistettynä talteenotetun hiilidioksidin hyödyntämiseen, se tarjoaa mahdollisuuden monipuolisempaan hyötykäyttöön kuin pelkässä päästöttömän sähkön suorassa kuluttajakäytössä esim. sähköautohin…

Tälle ratkaisulle ei näytä olevan yhtä nopeasti vastaan tulevia fyysisen maailman rajoitteita, kuin esimerkiksi rajallisilla biomassaresursseilla. Periaatteessa uusiutuvaa energiaa ja varsinkin ilmakehän hiilidioksidia on lähes rajattomasti. Ainoa rajoitus näyttäisi olevan kustannuskilpailukyky halpaan öljyyn tottuneessa maailmassa. Toki lisäksi esimerkiksi laitteistojen materiaalit, kuten aurinkopaneelien raaka-aineet, voivat tuoda haasteita.

Esimerkkejä päästöttömästä sähköstä ja hiilidioksidista valmistettavista tuotteista sekä niiden vaikutuksista maankäyttöön:

  • Yksinkertaisin tapa muuttaa päästötön sähköenergia kemialliseksi energiaksi on tuottaa vetyä hajottamalla vettä elektrolyyttisesti. Vetyä voidaan käyttää joko suoraan energian lähteenä liikenteessä ja teollisuudessa tai se voidaan yhdessä hiilidioksidin kanssa konvertoida kaasumaisiksi (metaani) tai nestemäisiksi hiilivetypolttoaineiksi, jotka soveltuvat vetyä paremmin mm. nykyiseen liikenneinfrastruktuuriin. Nämä ns. sähköpolttoaineet voivat osaltaan vähentää paineita metsäbiomassasta tuotettavien polttoaineiden hyödyntämiseen, jolloin metsiä voitaisiin jättää suunniteltua enemmän hiilinieluiksi.
  • Proteiinien valmistaminen hiilidioksidista ja päästöttömästä sähköstä on nykyään mahdollista. Kun osa ihmiskunnan tarvittavasta ruuasta tuotetaan bioreaktoreissa, vapautuu ruoantuotantoon käytettävää peltopinta-alaa esimerkiksi metsitykseen. VTT:n kehittämää hiilidioksidiin ja päästöttömään sähköön perustuvaa proteiinien valmistusmenetelmää pilotoidaan parhaillaan startup-yhtiö Solar Foodsissa.
  • Hiilidioksidista voidaan päästöttömän sähkön avulla tuottaa lähes kaikkia orgaanisia kemikaaleja ja polymeerejä, joita tällä hetkellä tuotetaan fossiilisista hiilivedyistä. Näiden tuotteiden kaupallistuminen voi olla helpompaa verrattuna polttoaineisiin niiden korkeamman hintatason takia. Vaikka kemikaalien volyymit eivät nouse samalle tasolle kuin polttoainetuotteiden, niin hiilidioksidiin ja sähköön perustuva tuotantomenetelmä voi vähentää metsäbiomassan tarvetta kemikaalien raaka-aineena.

Käsittelemme näitä hiilidioksidin hyödyntämiseen liittyviä aiheita elokuun lopulla julkaistavassa VTT:n discussion paperissa: ”The Carbon Reuse Economy – Transforming CO2 From a Pollutant into a Resource”.

Uskomme vahvasti VTT:llä päästöttömän sähkön ja talteenotetun hiilidioksidin hyödyntämisen olevan tärkeä keino ilmastonmuutoksen hillinnässä myös sen maankäyttöön liittyvien positiivisten vaikutusten takia.

Kehitämme VTT:llä erilaisia teknologioita hiilidioksidin hyödyntämiseksi (CCU) ja kemiallisten tuotteiden valmistamiseksi sähköstä (Power-to-X), ja kutsumme suomalaisen teollisuuden ja elinkeinoelämän mukaan kehitystyöhön.

IMG_8926
Tutkimusprofessori Juha Lehtonen
juha.lehtonen@vtt.fi, puh. 050 4071075

Antti_Arasto_0021
Tutkimuspäällikkö Antti Arasto
antti.arasto@vtt.fi, puh. 0400 159052

 

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.