Hiilitalous ja vetytalous samassa sopassa

Päästöt rahaksi?

17.06.2024, kello 16:39

Teksti Petri Sallinen | Kuva Scanstockphoto

Hiilidioksidin kerääminen talteen voi auttaa vähentämään päästöjä Euroopassa. Asia on päätynyt myös Suomen hallituksen ohjelmaan nimellä ”tekniset hiilinielut”. VTT:n ja luonnonvarakeskus Luken tuore selvitys arvioi hiilidioksiditalouden arvonlisää.

Hiilidioksidin talteenotto teollisuuslaitoksen tai voimalaitoksen piipun nokalta on ikivanha tekniikka. Hiilidioksidia osattiin kaapata talteen jo 1970-luvulla. Kaasu puristettiin nesteeksi, joka pumpattiin maanlaisiin varastoihin tai imeytettiin mineraaleihin.

Erittäin paljon sähköä kuluttavaa tekniikkaa ei aikoinaan käytetty ilmastosyistä. Esimerkiksi Norjassa öljyteollisuus oli oivaltanut, että nesteytetyn hiilidioksidin avulla merenpohjassa sijaitsevista taskumaisista öljyesiintymistä saatiin puristettua enemmän öljyä kuin paineistetun veden avulla. Nesteytetty hiilidioksidi ei sotkenut öljyä samalla tavalla kuin vesi.

Nörtit ja propellipäät ovat vuosikymmenten aikana nostaneet hiilidioksidin talteenottotekniikoita yleiseen keskusteluun aika ajoin. Kallis tekniikka on yhä kallista, mutta nykyisin se kustannustehokkaampaa kuin aikaisemmin: prosessi kuluttaa selvästi vähemmän sähköä. Menetelmän kilpailukyky paranee, kun päästövähennystoimien hinta nousee ja kun hiilidioksidia imuroidaan talteen yhä suurempia määriä.

Suomessa erityisesti VTT on osannut muistuttaa hiilidioksidin talteen ottamisesta. VTT nosti sen omiin visioihin jo vuonna 2014.

Viimeksi hiilidioksidin talteenottotekniikat putkahtivat Suomessa laajempaan poliittiseen keskusteluun vuonna 2019 valtioneuvoston teettämän pitkän aikavälin vähäpäästöisyysstrategian (PITKO) taustaselvityksien yhteydessä. Lähes kaikki PITKOn sisältämät skenaariot olettivat, että hiilidioksidin talteenotto on käytössä tulevaisuuden Suomessa ja että sen avulla hiilineutraali Suomi toteutuu etuajassa EU:n asettamiin tavoitteisiin verrattuna.

Myös kansainvälinen ilmastopaneeli IPCC vannoo hiilidioksidin talteenoton pelastavaan voimaan. IPCC:n raportit vuosilta 2018 ja 2014 hehkuttivat hiilidioksidin talteenottotekniikoiden mahdollisuuksia keinona vähentää hiilidioksidipäästöjä.

Kansainvälinen energiajärjestö IEA taas laski vuonna 2019, että kuudesosa ihmiskunnan aiheuttamista hiilidioksidipäästöistä voitaisiin globaalisti ratkaista teknisten hiilinielujen avulla — tosin ”tekninen hiilinielu” -ilmaisu on otettu käyttöön vasta viime aikoina.

Jenkit sen aloittivat

Maailman ensimmäinen hiilidioksidin talteenottolaitos käynnistyi USA:n Val Verdessä vuonna 1972. Laitos kykeni ottamaan talteen 1,3 miljoonaa tonnia hiilidioksidia vuodessa.

Ensimmäinen kaupallisesti toimiva hiilidioksidin talteenottolaitos valmistui Kanadaan kuitenkin vasta vuonna 2014. Boundary Damin 110 megawatin tehoisen hiilivoimalaitoksen yhteyteen rakennettu talteenottolaitos nesteyttää vuosittain noin miljoona tonnia hiilidioksidia. Hiilikentän päälle rakennetun voimalaitoksen ympäristölupa peräti edellytti hiilidioksidin talteenottolaitteiston asentamista.

Vuosien varrella eri puolille maailmaa on rakennettu yli 20 hiilidioksidin talteenottolaitosta. Kanadan lisäksi hankkeita on toteutettu Algeriassa, Australiassa, Brasiliassa, Norjassa, Saudi-Arabiassa ja Yhdysvalloissa.

Vielä 2010-luvun alussa Meri-Porin kivihiiltä käyttävän voimalaitoksen yhteyteen oli tarkoitus rakentaa hiilidioksidin talteenottolaitos. Sen hinnaksi laskettiin 500 miljoonaa euroa. Fortum oli ajatuksesta erityisen innostunut. Hankkeesta kuitenkin luovuttiin, koska Euroopan unioni ei ollut halukas tukemaan hanketta taloudellisesti.

Vattenfallin hiilidioksidin talteenottoprojekti ajautui vaikeuksiin Saksassa vuonna 2009, koska paikalliset asukkaat vastustivat sitä. Vattenfallin ajatuksena oli kuljettaa nesteytetty hiilidioksidi Puolaan ja varastoida se käytöstä poistetuille kaasukentille. Hollannissa öljy-yhtiö Shellillä oli samanlaisia suunnitelmia, mutta viranomaiset eivät myöntäneet hankkeelle lupaa.

Liian helppo tapa?

Ilmastopolitiikan alkuvuosina hiilidioksidin talteenottoon suhtauduttiin nihkeästi. Hiilidioksidin talteenoton pelättiin antavan mahdollisuuden jatkaa kivihiilen, ruskohiilen, turpeen ja palavan kiven kaltaisten fossiilisten polttoaineiden surutonta käyttöä teollisuudessa ja energiantuotannossa.

Hiilidioksidin talteenottolaitteet olisivat tehneet kivihiiltä, maakaasua tai turvetta polttavista voimalaitoksista ilmaston kannalta päästöttömiä. Vuonna 2024 hiilidioksidin talteenottotekniikoiden uusi tuleminen teknisten hiilinielujen muodossa keskittyy kuitenkin vain biomassoja polttavien laitosten piippujen tulppaamiseen. Fossiilisten polttoaineiden käyttöä ei haluta enää jatkaa — sitä paitsi Suomessa kivihiilen kieltolaki lopettaa joka tapauksessa hiilen käytön energiantuotannossa.

Nihkeys teknisten hiilinielujen ympäriltä ei ole vieläkään täysin kadonnut, vaikka hiilidioksidin talteenotto on saanut vahvan aseman Petteri Orpon hallituksen ohjelmassa. VTT:n ja luonnonvarakeskus Luken Hiilidioksiditaloudella arvonlisää Suomen metsäsektorille -selvityksen julkistamisen yhteydessä jaksettiin muistuttaa siitä, että teknisten hiilinielujen käyttö hiilidioksidipäästöjen vähentämiseen ei saa johtaa velttoiluun maankäyttösektorilla. Hiilidioksidin talteenotto ei myöskään saisi lisätä metsien käyttöä.

— Nyt ei saa keskittyä pelkästään teknisiin nieluihin, vaan kaikenlaisten päästöjen vähentämineen. Lievänä vaarana on, että hiilidioksidin talteenottotekniikoilla pyritään kompensoimaan maankäyttösektorin päästöjen vähentämistä, toteaa ympäristöministeriön neuvotteleva virkamies Tuomo Kalliokoski.

Mitä kaikkea hiilidioksidista voi valmistaa. Kuva: Hiilidioksiditaloudella arvonlisää Suomen metsäsektorille -selvitys.

45 miljoonaa tonnia bioperäisiä päästöjä

Suomi päästelee ilmaan vuosittain 45 miljoonaa tonnia bioperäistä hiilidioksidia. Sitä syntyy, kun bioperäisiä jakeita poltetaan. Ilmastopolitiikan kannalta bioperäiset hiilidioksidipäästöt eivät ole ongelma, koska biomassojen polttaminen ilmastopoliittisena keinona on hyväksytty. Biomassoilla korvataan joka tapauksessa fossiilisten polttoaineiden käyttöä.

Jos biomassojen polttamisesta vapautuva hiilidioksidi otetaan talteen, lasketaan tämä Suomen hyväksi päästövähennyslaskennassa. Suomen kaltaiselle paljon biomassoja polttavalle maalle biomassojen sisältämä hiilidioksidi tarjoaa mittavan päästövähennyspotentiaalin — biomassoja palaa joka tapauksessa, vaikka päästöjä ei otettaisi talteen.

VTT:n selvitys keskittyy vain metsäteollisuuden bioperäisten hiilidioksidipäästöjen hyödyntämiseen ja talteen ottamiseen. Tällaisia päästöjä syntyy vuosittain 20 miljoonaa tonnia. Suurten metsäteollisuuslaitosten päästöjen kerääminen talteen on taloudellisesti kannattavampaa kuin pienten kohteiden.

Piippujen nokalta kerätty tai suoraan ilmasta imuroitu hiilidioksidi voidaan poistaa pysyvästi kierrosta, kun hiilidioksidi varastoidaan maaperään tai kun se imeytetään mineraaleihin. Toinen tapa on käyttää hiilidioksidia teollisuustuotteiden raaka-aineena. Ilmastopolitiikan kannalta parasta olisi valmistaa sellaisia tuotteita, joissa hiilidioksidi säilyy piilossa mahdollisimman pitkään. Jos hiilidioksidia käytetään esimerkiksi sementin valmistukeen, on hiilidioksidi vangittuna vuosikymmeniä betonirakenteissa.

Puhtaasta vedystä ja hiilidioksidista voi valmistaa meriliikenteen ja lentoliikenteen ”sähköpolttoaineita”. Sähköpolttoaineet korvaavat fossiilisia polttoaineita, mutta sähköpolttoaineisiin vangittu hiilidioksidi vapautuu ilmakehään välittömästi, kun lentokone tai laiva käynnistää koneensa. Sähköpolttoaine ei ole pitkäikäinen varastointimuoto hiilidioksidille.

VTT:n selvitys ennustaa kuitenkin markkinoiden avautuvan sähköpolttoaineille. Sähköpolttoaineet ovat vielä kalliita, mutta Euroopan unionin regulaatio voi parhaimmillaan nopeuttaa markkinoiden syntymistä.

— Suomesta voi tulla merkittävä e-kerosiinin viejä, koska Suomessa on tarjolla suuria määriä bioperäistä hiilidioksidia, VTT:n selvitys toteaa.

Uutta taloudellista toimeliaisuutta?

Millaisia taloudellisia vaikutuksia metsäteollisuuden bioperäisen hiilidioksidin hyödyntämisellä voidaan saavuttaa Suomessa? Taloudelliset vaikutukset riippuvat siitä, mitä hiilidioksidilla tehdään.

VTT arvioi hiilidioksiditalouden vaikutuksia — eli arvonlisäystä — neljän skenaarion avulla. Skenaariotarkastelu käsittää vuodet 2030, 2035 ja 2040.

Vuonna 2030 muodostuva arvonlisä vaihtelee valitun skenaarion mukaan 0,4 miljardista 1,6 miljardiin euroon. Vuonna 2035 vaihteluväli on 0,8–1,8 miljardia euroa. Vuonna 2040 vuotuinen arvonlisä olisi heikoimmillaan 1,5 miljardia euroa ja parhaimmillaan 2,5 miljardia euroa.

Skenaarioissa on runsaasti olettamuksia. Skenaarioiden väliset erot syntyvät hiilidioksidin käyttötarkoitusten eroista: kuinka paljon kaasuja varastoidaan ja kuinka paljon kaasuista valmistetaan uusia tuotteita.

Myös vangitun hiilidioksidin määrä vaihtelee skenaarioiden välillä. Parhaimmillaan vuoden aikana kaapataan talteen kaikki 20 miljoonaa tonnia, joita metsäteollisuus päästää ilmaan. Alimmillaan kaasuja kerätään vain viisi miljoonaa tonnia vuodessa.

Monia muitakin asioita selvitys olettaa. Valistuneita arvauksia tehdään sähkön hinnasta tai saatavilla olevan vedyn määrästä ja hinnasta. Skenaarioissa oletetaan, että tuotteille ja negatiivisille päästöille on olemassa markkinat eikä markkinoiden koko rajoita skenaarioiden toteutumista.

— Sähkön hinta, pääomakustannukset, liiketoiminnan kate ja hiilidioksidin varastoinnista maksettava korvaus ovat herkkyystarkastelujen tärkeimmät tekijät, selvitys huomauttaa.

Mitä painotetaan?

VTT:n selvitys toteaa, että bioperäisen hiilidioksidin kerääminen parantaa suomalaisen metsäteollisuuden resurssitehokkuutta. Arvonlisä kasvaa sitä mukaa, mitä enemmän hiilidioksidia otetaan talteen.

Lopputulokseen vaikuttavat kuitenkin painotukset: mitä arvostetaan ja mitkä seikat ohjaavat tekemistä. Painotetaanko toiminnasta saatavaa arvonlisää ja investointeja vai onko tavoitteena minimoida sähkönkulutus? Skenaarioiden painostukset ovat erilaiset.

VTT muistuttaa, että kaiken toiminnan on oltava yrityksille kannattavaa. Toistaiseksi rahallista kannustinta bioperäisen hiilidioksidin varastoinnille ei Euroopan unionissa ole — tosin tämäntapaisia mekanismeja on jo rakenteilla.

Bioperäisen hiilidioksidin hyödyntäminen edellyttää suomalaisen sähköntuotannon kaksin- tai kolminkertaistamista vuoteen 2040 mennessä. Tästä osansa haukkaa hiilidioksiditalouden rinnalle kömpivä vetytalous. Sähköntuotannon reipas lisääminen ei ole selvityksen mukaan mahdotonta, mutta lisäinvestoinnit edellyttävät sitoumuksia monilla osa-alueilla.

Rahaa investointeihin tarvitaan 13–36 miljardia euroa vuoteen 2040 mennessä sen mukaan, mikä skenaario valitaan. Investoinnit kohdistuvat hiilidioksidin talteenottolaitteistoihin, kuljetuksiin, vetyä valmistaviin laitoksiin ja sähköpolttoaineita tuottaviin tehtaisiin.

Ilmastopolitiikasta vastaavat ovat innostuneita. Hiilidioksidin talteenotto helpottaa Suomen päästövähennystavoitteiden toteutumista ja parhaimmillaan tekniset nielut tuottaisivat vuosittain kymmenen miljoonan hiilidioksiditonnin päästövähenemän. Tämä on neljännes Suomen vuotuisista fossiilisista hiilidioksidipäästöistä.

Varastointi vie vähiten euroja

VTT:n laskelmien mukaan bioperäisen hiilidioksidin varastointi vaatii vähiten investointeja ja sähköä kaapattua hiilidioksiditonnia kohti. Talteenotto, varastointi ja jatkojalostukseen käytetyt teknologiat ovat kuitenkin vielä kehitysvaiheessa. Tekniikat ovat kalliita ja ne kuluttavat paljon energiaa. Näillä näkymin hiilidioksidin talteenotto savukaasuista on halvempaa kuin kaasujen imurointi suoraan ilmasta.

Miten bioperäisen hiilidioksidin talteenottoa ja varastointia koskeva säätely kehittyy Euroopan unionissa? Säätelyn tarpeeseen vaikuttaa varastoitavan hiilidioksidin hinta — poliittisella ohjauksella ja säätelyllä voidaan vaikuttaa hintaan.

Selvitys muistuttaa, että hiilidioksiditalous perustuu lähes kokonaan uuden teknologian käyttöön.

— Jos Suomessa onnistutaan kehittämään teknologioita ja palveluita globaalin murroksen tarpeisiin, kasvaa niistä saatava kansantaloudellinen hyöty.

Päästäjästä tuottajaksi — Hiilidioksiditaloudella arvonlisää Suomen metsäsektorille -selvityksen voi ladata omalle koneelle täältä.