Hiilidioksidin talteenottopilotointi on osa BIOSYKLI-projektia, jossa selvitetään teollisuuden suurimpia alueellisia hiilidioksidin tuottajia sekä talteen otetulle ja puhdistetulle hiilidioksidille alueellisia hyödyntäjiä. Kierrätyskonseptissa käytettävä hiilidioksidin talteenottojärjestelmä perustuu Kaakkois-Suomen ammattikorkeakoulun (XAMK) patentoimaan menetelmään. Kujalassa biokaasun jalostuksen yhteydessä vapautuva ja talteenotettu hiilidioksidi puhdistetaan ja hyödynnetään.

”Lahti on siinä mielessä mielenkiintoinen alue, että täällä on sekä hiilidioksidin tuottajia että hiilidioksidin käyttäjiä, esimerkiksi juomateollisuus. CO₂-talteenottopilotoinnin tavoitteena on saada riittävän hyvälaatuista hiilidioksidia, jota seudun eri yritykset voisivat hyödyntää”, selventää ympäristöasiantuntija ja liiketoimintakehittäjä Jukka Selin LADECista.

”Biokaasu koostuu pääosin metaanista ja hiilidioksidista. Metaani erotetaan liikennekäyttöön, kun taas hiilidioksidi ja muut pienet epäpuhtaudet jäävät toistaiseksi hyödyntämättä. Myös polttoprosesseissa syntyvä hiilidioksidi päätyy savukaasuna ilmaan ja jää käyttämättä. Nyt tuo hiilidioksidivirta otetaan talteen, puhdistetaan ja tutkitaan sen uusiokäyttömahdollisuuksia”, kertoo tutkija Sami Luste LABista.

Biogeenistä uusiutuvaa hiilidioksidia fossiilisen sijaan 

Kujalassa toteutettavalla kierrätyskonseptilla pyritään puhdistamaan hiilidioksidi jopa 99 prosenttiseksi, jolloin sitä olisi mahdollista hyödyntää monissa kohteissa ja useilla eri teollisuuden aloilla, kuten kasvihuoneilla, levänkasvatuksessa, muovinvalmistuksessa, energiatuotantoprosesseissa sekä elintarvike- ja virvoitusjuomateollisuudessa.

”Tällä hetkellä esimerkiksi virvoitusjuomien valmistajat, kasvihuoneet ja leipomot ostavat fossiilista hiilidioksidia, mutta samaan aikaan saatetaan lähiseudulla päästää uusiutuvaa biogeenista hiilidioksidia taivaalle”, kertoo professori Esa Vakkilainen LUTista.

Pilotoinnin liiketaloudellinen tavoite on muodostaa malli kannattavalle hiilidioksidin erotuskäsittelylle ja löytää paikalliset käyttäjät biohiilidioksidille, jonka puhtaus ei ole elintarviketasoa. Ympäristön kannalta merkittävin tekijä on tarjota yrityksille biogeenistä uusiutuvaa hiilidioksidia fossiilisen hiilidioksidin sijaan. Kohteesta riippuen konsepti voi toimia myös hiilinieluna, kun päästöhiilidioksidi sidotaan tuotteeseen eikä päästetä ilmaan.

Kujalassa parhaillaan toteutettavassa alueellisessa päästöhiilidioksidin kierrätyskonseptipilotoinnissa kaupallistaminen on seuraava askel, mikäli toimintamallin todetaan olevan pilotin jälkeen kannattavaa eri toimijoille. Puhdistetun, paineistetun ja pullotetun hiilidioksidin tonnihinta tulisi olemaan arviolta alle 100 euroa.

Hiilidioksidin monet mahdollisuudet biokaasulaitoksilla

Gasum tuottaa biokaasua useilla biokaasulaitoksilla Suomessa ja Ruotsissa. Jalostuksessa biokaasusta erotettua hiilidioksidia ei vielä hyödynnetä, mutta sitä ei lasketa päästöksi, koska esimerkiksi biojätteistä peräisin oleva hiilidioksidi vapautuisi ilmakehään lyhyellä aikavälillä joka tapauksessa – kyseessä on biogeeninen hiilidioksidi.

Yhtiön biokaasulaitoksissa mm. Oulussa, Huittisissa, Turussa ja pian valmistuvassa Lohjan biokaasulaitoksessa saadaan suoraan tuotettua puhdas hiilidioksidijae. Hiilidioksidista voi tulla biokaasulaitoksilla tulevaisuudessa uusi tuote, sillä sen ympärillä on tällä hetkellä aktiivista tutkimus- ja kehitystoimintaa todella monella rintamalla. Hiilidioksidia voidaan käyttää kasvihuoneiden ravinteena tai teollisuudessa, jolloin se parhaassa tapauksessa sitoutuu tuotteisiin pitkäksi aikaa – tällöin biokaasun jo ennestään pieni hiilijalanjälki voisi kääntyä jopa negatiiviseksi.

”BIOSYKLI-projekti tuo arvokasta lisätietoa hiilidioksidin hyödyntämisestä ja Gasum on kiinnostunut löytämään yhteistyökumppaneita luomaan arvoa biokaasulaitosten hiilidioksidijakeelle. Hiilidioksidin talteenottoa ja varastointia (CCS) sekä hiilidioksidin talteenottoa ja hyötykäyttöä (CCU) tutkitaan maailmanlaajuisesti kasvihuonekaasujen jatkuvasti lisääntyessä,” kertoo Gasumilta Viljami Kinnunen, Senior Development Engineer.

Hiilidioksidi on myös oleellisessa osassa power–to–X (P2X) ratkaisuissa, sillä yhdessä sähköllä tuotetun vedyn kanssa hiilidioksidi voidaan syntetisoida esimerkiksi metaaniksi tai nestemäisiksi polttoaineiksi. Toisaalta Suomessakin kehitetään menetelmiä, joiden avulla mm. hiilidioksidista ja vedystä tuotetaan syötävää proteiinia. Hiilidioksidi on huomattavasti helpompi napata biokaasulaitoksen virrasta kuin esimerkiksi ilmasta tai tehtaiden savukaasuista.

Postin Rahtipalvelut on hankkinut kymmenen uutta nesteytettyä biokaasua eli LBG:tä käyttävää rekkaa. Investointi on osa Postin tavoitetta päästä omien päästöjensä osalta nollaan vuoteen 2030 mennessä. Yhteistyö energiayhtiö Gasumin kanssa edistää merkittävästi kuljetusten päästöjen vähentämistä.

Postilla on jo entuudestaan käytössään kuusi nesteytettyä maakaasua eli LNG:tä käyttävää rekkaa. Uusi kymmenen rekan joukko on Suomen suurin samalla liikennöitsijällä käytössä oleva biokaasua käyttävä kalusto. Lisäksi 16 rekan kokonaisuus on Suomen suurin kaasukäyttöisten rekkojen kalusto.

”Posti on kuljettamisen suunnannäyttäjä valitsemalla uusiutuvan biokaasun runkoliikenteen polttoaineeksi. Pilotoinneista siirrytään nyt laajasti käyttämään toimiviksi havaittuja vähäpäästöisiä polttoaineratkaisuja. Biokaasun liikennekäyttö on tehokas keino torjua ilmastonmuutosta, ja se vähentää polttoaineen elinkaarenaikaisia kasvihuonekaasupäästöjä jopa 90 prosenttia. Myös nesteytetty maakaasu (LNG) on biokaasun rinnalla mukana ratkaisupaletissa, kun halutaan leikata logistiikan päästöjä. Nesteytetyllä kaasulla kulkeva kalusto mahdollistaa joustavan siirtymän maakaasusta biokaasuun ilman, että kalustoa tarvitsee uusia”, Gasumin raskaan liikenteen myyntipäällikkö Juha-Matti Koskinen sanoo.

Kymmenen rekan päästövähennykset merkittävät

Biokaasukaluston ensimmäiset rekat on jo otettu käyttöön, ja koko kalusto on käytössä vuoden loppuun mennessä. Yhteensä biokaasukäyttöiset rekat vähentävät Postin kuljetusten hiilidioksidipäästöjä 1 620 tonnilla vuodessa, mikä tarkoittaa lähes 8,6 miljoonan kilometrin ajoa henkilöautolla. Matka vastaa 215 kierrosta maapallon ympäri.

"Alan edelläkävijänä meillä on tärkeä rooli energiatehokkaiden ja kestävien kuljetusratkaisujen kehittäjänä sekä käyttöönottajana. Olemme jo pitkään tehneet kehitystyötä rahtikuljetuksista syntyvien päästöjen vähentämiseksi. Kaasukäyttöisen kaluston ja vaihtoehtoisten polttoaineiden lisäsi vaikutamme ympäristöömme tavoitteellisella reittisuunnittelulla, joka kehittyy nopeasti uuden teknologian ja toimintatapojen muutosten ansiosta. Vähennämme ympäristövaikutuksia myös ajotavan aktiivisella seurannalla ja palvelulupausten muutoksilla", listaa Rahtipalveluiden johtaja Antti Wikström.

Kaasun suosio logistiikan ja raskaan liikenteen polttoaineena on kasvanut selvästi viime vuosina. Gasum vastaa kysynnän kasvuun kehittämällä jatkuvasti kaasun tankkausasemaverkostoaan Pohjoismaissa. Kaikkiaan yhtiöllä on tällä hetkellä Pohjoismaissa 26 raskasta liikennettä palvelevaa tankkausasemaa.

Jätevedet sisältävät suuria määriä typpeä ja fosforia, jotka ovat arvokkaita ravinteita. Aalto-yliopiston tutkijoiden kehittämän NPHarvest-prosessin avulla nämä ravinteet voidaan ottaa talteen siten, että syntyy lannoitteeksi soveltuvaa puhdasta ammoniumsulfaattiliuosta sekä fosfori- ja kalsiumpitoista sakkaa. Prosessin avulla saadaan tuotettua kierrätyslannoitetta ja samalla säästää energiaa ja luonnonvaroja, sillä jätevesien ravinteiden kierrätys vähentää ravinnepäästöjä vesistöihin sekä ilmastusenergian ja kemikaalien käyttöä jätevedenpuhdistusprosessissa.

Prosessi toimii siten, että ensin jätevesi saostetaan kemiallisesti käyttämällä kalkkisuodinpölyä, jota syntyy teollisuuden sivuvirtana. Saostuksessa saadaan jäteveden fosfori talteen. Typen erottaminen ammoniummuodossa perustuu kaasua läpäisevän kalvon hyödyntämiseen. Prosessia voivat hyödyntää esimerkiksi biokaasulaitokset, jotka saavuttavat säästöjä käsittelemällä jätevetensä paikan päällä lannoitteeksi sen sijaan, että johtaisivat ne jätevedenpuhdistamolle ja maksaisivat korotettua jätevesimaksua.

”Kalvojen kestävyyteen ja pestävyyteen liittyi epäilyksiä vielä keväällä, koska takana oli vain lyhytaikaisia kokeita. Kesällä pääsimme testaamaan prosessia usean kuukauden ajan ja samalla varmistui kalvojen käytettävyys. Tiedämme nyt, että prosessi toimiin haastavissakin ympäristöissä, kuten mädättämön kiertovesien ja kaatopaikalta suodattuneiden vesien käsittelyssä”, kertoo työelämäprofessori Anna Mikola Aalto-yliopistosta.

Prosessikemikaalit edistävät kiertotaloutta – Yhden jäte on toisen raaka-aine

Prosessin vahvuus on siinä, että jätevedestä voidaan tuottaa erilaisia lopputuotteita tarpeen mukaan. Typen osalta esimerkiksi ammoniumfosfaatti sopii lannoitteeksi yleisesti ja ammoniumnitraatilla on käyttöä teollisuuskemikaalina. Fosforin talteenotossa voidaan hyödyntää erilaisia orgaanisia polymeerejä, kuten tärkkelystä, joka toimii perinteisten saostuskemikaalien tavoin.

”Kierrätyslannoitteiden käyttäminen on ympäristöteko, kun kertaalleen käytetyt ravinteet hyödynnetään uudelleen. Se on myös konkreettinen tapa edistää kiertotaloutta. Tutkimme ja kehitämme koko ajan uusia ratkaisuja siihen, miten saisimme ravinteet vielä paremmin kierrätettävään muotoon,” kertoo Gasumilta Viljami Kinnunen, Senior Development Engineer.