Uutta kestävää liiketoimintaa bioperäisestä hiilidioksidista

VTT:n vetämässä Bio-CO2 hankkeessa selvitettiin liiketoimintamahdollisuuksia, jotka pohjautuvat bioperäisen hiilidioksidin hyödyntämiseen. Bioperäisiä raaka-aineita käyttävistä teollisuuslähteistä talteenotettu hiilidioksidi voidaan hyödyntää esimerkiksi nestemäisten ja kaasumaisten polttoaineiden tuotannossa tai kemikaalien raaka-aineena (Kuva 1). Lokakuussa 2016 alkanut lähes kaksivuotinen hanke tarkasteli sekä hiilidioksidin talteenoton että hyödyntämisen arvoketjuja. Tavoitteena oli selvittää bioperäisestä hiilidioksidista valmistettujen tuotteiden taloudellista kannattavuutta ja luoda valmiuksia kestävien ratkaisuiden soveltamiseksi erityisesti Keski-Suomessa.

 Kuva 1. Hiilidioksidin uudet päähyödyntämisreitit ja lupaavimmat käyttökohteet.

Löytyykö kannattavuutta?

Keski-Suomen kilpailukyvyn kannalta avainasemassa on ratkaisujen löytäminen kestävän kehityksen mukaisille uusille vientituotteille. VTT:n selvityksessä haettiin ratkaisuja erityisesti metsäteollisuuteen, biomassaa käyttävään yhdistettyyn lämmön- ja sähköntuotantoon sekä biokaasun tuotantoon. Lisäksi mukaan otettiin tapaustarkasteluja kemianteollisuudesta ja rakennusalalta, koska maailmalla tehty tutkimus osoittaa, että hiilidioksidin hyödyntämisteknologia näillä aloilla on jo lähellä kaupallistamista.

Hankkeessa etsittiin sopivien tuotantoprosessien ja -ympäristöjen yhdistelmiä teknistaloudellisilla tapaustarkasteluilla eri sovelluskohteisiin. Näin voitiin löytää sovelluskohteita, joissa hiilidioksidin hyötykäyttö ja muu tuotanto tukevat toinen toistaan sivutuotteiden ja energiavirtojen avulla. Hankkeessa tarkasteltiin esim. biokaasun tuotannon tehostamista biojätelaitoksen ja jätevedenpuhdistamon yhteydessä sekä synteettisen metaanin, metanolin ja muurahaishapon tuotantoa levyteollisuus- ja sellutehdasympäristöissä.

Alustavien laskelmien perusteella muurahaishapon valmistaminen vaikuttaisi kiinnostavimmalta vaihtoehdolta nykymarkkinatilanteessa, joskin prosessi on monimutkaisempi ja teknologia on vähemmän kehittynyt verrattuna muihin tarkasteltuihin tapauksiin. Biokaasun tuotannon tehostaminen hiilidioksidia hyödyntäen ei VTT:n laskelmien mukaan ole tällä hetkellä täysin kannattavaa. Hiilidioksidin hyötykäyttö polyolien valmistuksessa vaikuttaa kannattavammalta kuin metaanin tai metanolin valmistuksessa. Myös hiilidioksidin hyötykäyttö betonin valmistuksessa tarjoaa mielenkiintoisia kehityspolkuja. Tulevaisuudessa uusia taloudellisesti kannattavia mahdollisuuksia voi avautua energiajärjestelmien uudistuessa esimerkiksi energian varastoinnin ja järjestelmien joustavuuden kautta.

Mielenkiinto uusia ratkaisuita kohtaan kasvaa

Hankkeessa tehdyn taustatutkimuksen perusteella orastavaa aihepiirin liiketoimintaa löytyy maailmalta esimerkiksi hiilidioksidin käytöstä polttoaineiden, rakennustuotteiden, muovien ja kemikaalien valmistuksessa. Mielenkiinto uusia hiilidioksidin hyödyntämisen ratkaisuja kohtaan on kasvanut maailmalla sekä Suomessa viime vuosina merkittävästi. Tämä näkyi konkreettisesti myös 30. elokuuta 2018 järjestetyssä projektin päätösseminaarissa, johon osallistui yli 50 eri alojen edustajaa.

Projektin tulokset herättivät kiinnostusta myös hiilidioksidin hyötykäytön kansainvälisessä huippukonferenssissa Rio de Janeirossa (16th International Conference on Carbon Dioxide Utilization). Osallistujat olivat kaivanneet esittämäämme yritysläheistä näkökulmaa lähentämään tutkimusta ja teollisuutta. Seuraavaksi tuloksia esitellään lokakuussa Melbournessa alan suurimmassa konferenssissa Greenhouse Gas Control Technologies (GHGT-14).

Työpöytätutkimuksesta kohti pilotointia

VTT ja St1 toteuttavat tänä syksynä bioetanolitehtaalla Jokioisissa kokeita, joiden tavoitteena on osoittaa, miten nestemäisiä ja kiinteitä hiilivetyjä tuotetaan ilmastoystävällisesti käyttämällä hyväksi bioetanoliprosessista erotettua bioperäistä hiilidioksidia ja vedestä sähköenergialla tuotettua vetyä.

Pilot-laitteisto koostuu siirrettävistä konttikokoluokan yksiköistä, joilla hiilidioksidista ja vedystä valmistetaan hiilivetyjä, joista voidaan myöhemmin jalostaa esimerkiksi bensiiniä, dieseliä tai kemikaaleja. Kokonaisuuden uusin yksikkö on VTT:n elektrolyysilaitteisto vedyntuotantoon.

Pilotointi on osa kaksivuotista Bioeconomy+-hanketta, jossa tehdään pilotointien lisäksi myös teknis-taloudellisia laskelmia erilaisten hiilidioksidia hyödyntävien tuotteiden kannattavuudesta.

Lisätietoa: Erikoistutkija Janne Kärki, VTT Oy, janne.karki@vtt.fi