Blogi: synteettinen metaani – miksi, miten ja mitä?

Suomen tavoitteena on hiilineutraalius vuoteen 2035 mennessä. Kunnianhimoisen tavoitteen saavuttaminen edellyttää ripeitä investointeja ja teknologisia askeleita. Sekä fossiilisten polttoaineiden korvaamisen että ilmakehän hiiidioksidin sitomisen kannalta keskeinen tekijä on synteettinen metaani, jonka tuotantoteknologiaan Q Power on erikoistunut.

Fossiilisen energian käyttöä pitää päästöjen pudottamiseksi vähentää ympäri maailman nopeasti. Kun samalla tavoitteena on pitää kodit lämpiminä, valot päällä ja autot liikkeessä, on keksittävä öljylle, maakaasulle ja hiilelle realistisia korvaajia. Voikin sanoa, että energiajärjestelmän on muututtava niin laajasti ja nopeasti, että käyttöön tarvitaan kaikki liikenevät teknologiset ratkaisut.

Energiajärjestelmän tasolla on uudistusta tehtäessä olennaisesti vastattava kahteen suureen kysymykseen:

  1. Miten tuotetaan riittävästi kestävää, päästötöntä energiaa?
  2. Miten hoidetaan kestävästi ja päästöttömästi tuotetun energian logistiikka: varastointi, siirto, jakelu ja käyttö?

Q Powerin missiona on edistää siirtymää kohti kestävää yhteiskuntaa tuottamalla konkreettisia ratkaisuja ilmastonmuutoksen vastaiseen taisteluun. Tämän kirjoituksen luettuasi ymmärrät, miksi vastaamme molempiin yllä esitetyistä kysymyksistä kehittämällä ja kaupallistamalla teknologiaa synteettisen metaanin tuotantoon.

Kohti päästötöntä energiajärjestelmää 

Päästöttömän energian tuottamisen kannalta keskeisessä asemassa on päästötön sähkö, jota voidaan tuottaa laajassa mittakaavassa tuuli-, vesi- ja aurinkovoimaloissa, ja vähäpäästöisesti ydinvoimaloissa. Nettopäästötöntä sähkö- ja lämpöenergiaa voidaan tuottaa myös uusiutuvasta biomassasta, jota on kuitenkin kullakin alueella kestävästi hyödynnettävissä vain rajallisesti. Biomassan käytön on nimittäin aina oltava koko elinkaaren osalta sellaista, että se ei heikennä, vaan mieluummin lisää maaperän hiilivarastoa ja luonnon monimuotoisuutta.

Sähköä tarvitaan paitsi koraavaamaan nykyisin fossiilisilla polttoaineilla tuotettua sähköä, myös uusiin käyttötarkoituksiin. Sähköllä voidaan tuottaa esimerkiksi vetyä, ja sähköistämällä voidaan vähentää suoraan monissa teollisissa prosesseissa syntyviä päästöjä.

Energiaan liittyvä logistiikka on kuitenkin aivan yhtä olennaista kuin energian tuotanto: eihän energian tuottamisesta ole mitään iloa, jos sitä ei voida käyttää. Logistiikka onkin yksi syistä, joiden vuoksi fossiilisista polttoaineista vieroittuminen on osoittautunut niin hankalaksi. Hiilivedyt (jollaisia ovat fossiiliset polttoaineetkin) ovat energiatiheitä energiankantajia, joita voidaan helposti varastoida, siirtää ja jaella esimerkiksi putkissa ja erilaisissa säiliöissä. Ne ovat fossiilisten polttoaineiden runsaan saatavuuden ohella helpon varastoitavuutensa ja energiatiheytensä puolesta olleet korvaamattomia monissa yhteiskunnan energiatarpeissa.

Koska öljyn ja maakaasun käyttö on ajettava alas mahdollisimman nopeasti ja hiilivetyjen käytöllä kuitenkin on kiistattomia etuja, on yhteiskunnan energiatalouden kannalta ratkaiseva asia, että päästöttömiä hiilivetyjä opitaan tuottamaan laajassa mittakaavassa ja kustannustehokkaasti. Käytännössä tarvitaan biopolttoaineita sekä synteettisiä polttoaineita.

Synteettinen metaani energiavarastona ja nettopäästöttömänä polttoaineena

Synteettisillä polttoaineilla tarkoitetaan yleensä hiilivetyjä, jotka on tuotettu hiilidioksidia ja vetyä erilaisissa kemiallisissa prosesseissa yhdistämällä. Q Power kehittää ja myy leipälajinaan tuotantoteknologiaa synteettiselle metaanille, jota kuvataan alla tarkemmin synteettisten polttoaineiden edustajana.

Synteettinen metaani on päästötön (tai jopa nettopäästöiltään negatiivinen) polttoaine, joka on kemiallisesti identtinen maakaasun kanssa. Metaanin päästöttömään tuotantoon tarvitaan hiilidioksidin ja vedyn lisäksi reaktori, joka yhdistää mahdollisimman tehokkaasti nämä raaka-aineet metaaniksi. Q Powerin erikoisuus ja kilpailuetu on juurikin yli 10 vuoden tuotekehitystyön tuotteena syntynyt, mikrobiologiseen prosessiin perustuva reaktori. Reaktorissamme metaania syntyy poikkeuksellisen korkealla hyötysuhteella, matalassa lämpötilassa, normaalipaineessa ja ilman katalyyttiä. Mikrobimme sietävät lisäksi hyvin tulokaasun epäpuhtauksia, ja yksinkertaisuutensa vuoksi järjestelmän käyttökustannukset ovat hyvin kilpailukykyisellä tasolla.

Metaanintuotannossa tarvittava hiilidioksidi voidaan ottaa monenlaisista eri lähteistä. Yksinkertaisimmillaan reaktoriin voidaan ajaa esimerkiksi bioetanolilaitoksella tai panimolla syntyvä konsentroitunut hiilidioksidivirta sellaisenaan. Myös biokaasulaitoksen raakakaasu tai kaatopaikalla syntyvä penkkakaasu voidaan ajaa sellaisenaan reaktoriin. Laitoskokeissa olemme itsekin hämmästelleet, että mikrobimme näyttäisivät pystyvän hajottamaan raakakaasusta jopa siloksaanit, jotka yleensä ovat bio- ja kaatopaikkakaasun hyödyntämisen kannalta haitallisia, piipitoisia yhdisteitä.

Raaka-aineena hyödynnettävä vety puolestaan tuotetaan tyypillisesti puhtaasta vedestä elektrolyysillä, uusiutuvaa sähköä hyödyntäen. Ideaalitilanteessa vetyä tuotetaan, kun sähköä syntyy markkinoilla kysyntään nähden reilusti, jolloin energian hinta putoaa. 

Metaania voidaan hyödyntää lukuisten yhteiskunnan eri energiatarpeiden tyydyttämisessä. Yksinkertaisimmillaan päästöttömällä kaasulla voidaan korvata sellaisenaan maakaasun käyttöä energiajärjestelmässä. Esimerkiksi kaasuautot ja muut kaasukäyttöiset maa- ja meriliikennevälineet kulkevat synteettisellä metaanilla siinä missä bio- tai maakaasullakin. Metaani voidaan tietenkin polttaa niin haluttaessa myös esimerkiksi erilaisten teollisuuslaitosten kattiloissa.

Tulevaisuuden energiajärjestelmän kannalta näemme synteettisellä metaanilla olevan erityisen keskeinen rooli energiavarastona ja sähköverkon kapasiteettireservin mahdollistajana. Kun vaihtelevatehoista tuuli- ja aurinkosähköntuotantoa lisätään, tarvitaan sähköverkkoon reservejä, joilla voidaan palvella sähkönkysynnän huipputunteja silloinkin, kun tuotanto ei reaaliajassa vastaa tehontarvetta. Vedyn tuotanto elektrolyysillä ja jalostaminen edelleen metaaniksi muodostaa verkkoon tällaisen reservin. Vety voidaan nimittäin metanoituna varastoida helposti esimerkiksi kaasuverkkoon, josta sitä voidaan tehoa tarvittaessa jälleen purkaa sähköverkkoon generaattorilla tai polttokennolla. Tällöin sähköntuottaja saa käytännössä hankalissakin kysyntäolosuhteissa tuottamalleen sähkölle kaasumarkkinoilla muodostuvan takuuhinnan. Kaasu voidaan toki niin haluttaessa myös varastoida ja käyttää esimerkiksi sähköntuottajan lähialueen teollisuuslaitoksissa.

Synteettinen metaani on hyvin monikäyttöinen polttoaine, jolla on verkkotason käytön lisäksi lukuisia muitakin sovelluksia. Kaasu toimii loistavasti liikennepolttoaineena yhtä lailla henkilöautoissa ja raskaassa tieliikenteessä kuin meriliikenteessäkin. Erityisesti raskaan ja meriliikenteen energiatarpeiden kannalta energiatiheä metaani on ylivertainen energiasäilö akkuteknologioihin verrattuna. Puhtaasti palavaa metaania voidaan hyödyntää toisaalta myös lämmön ja sähkön tuotannossa yhdyskunta- ja teollisuuskäytössä. Metaanin poltossa syntyvä hiilidioksidi on myös sellaisenaan käyttökelpoista talteenottoon ja uudelleen metanointiin. Kuten yllä todettua, hiilivetyihin perustuvassa yhteiskunnassa päästöttömille hiilivedyille ei ole vaikeaa keksiä käyttöä.

Rohkein askelin eteenpäin

Nopeasti etenevän ilmastonmuutoksen asettama haaste maailman energiajärjestelmille on valtava. Haasteen mittakaava ei saa kuitenkaan lamaannuttaa ja hidastaa toimeen tarttumista, vaan 2020-luvulla on päästävä oikealle polulle kohti fossiilitonta, nettonegatiivisia päästöjä tuottavaa yhteiskuntaa. Suunnan muuttaminen edellyttää ripeää innovaatiotoimintaaa ja rohkeita investointipäätöksiä.

Me uskomme vakaasti synteettiseen metaaniin perustuvilla energiaratkaisuille olevan huomattava rooli oikean polun viitoittamisessa. Jos kiinnostuit metaanin mahdollisuuksista, otathan yhteyttä!

Heikki Koponen

Viestintä- ja yhteiskuntasuhdejohtaja
Q Power Oy
050 517 2674
etu.suku (a) qpower.fi

Kategoriat: