Uudella suomalaisteknologialla tuotetaan synteettistä biometaania jätteiden jalostuslaitoksen hiilidioksidista. Teknologia tarjoaa myös vaihtoehdon akuille sähkön varastoinnissa.
Kaikki alkoi kellarista.
Professori Erkki Aura rakensi kymmenisen vuotta sitten kellariinsa ensiversion reaktorista, jossa hän hyödynsi suosta eristettyä mikrobistoa synteettisen biometaanin valmistamiseen.
Kehitystyö lähti etenemään. Asiaa tutkittiin esimerkiksi Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskuksessa MTT:ssä, joka tätä nykyä on osa Luonnonvarakeskusta.
Muutama vuosi sitten keksinnöstä kiinnostui Ilkka Herlinin ja Saara Kankaanrinnan perustama Qvidja Kraft Oy.
Tutkimustyön pohjalta syntyi Q Power -niminen startup-yritys, joka on nyt patentoinut mikrobipohjaisen uusiutuvan energian varastointimenetelmän sekä tekniikan, jolla tehdään uusiutuvaa biopolttoainetta teollisuuden hiilidioksidipäästöistä, sivuvirroista ja jätteistä.
Työn tulos, ensimmäinen synteettistä polttoainetta tuottava pilottilaitos, julkistettiin Vantaalla Remeo Oy:n laitosalueella.
Lähtökohtana leipomojäte
Q Powerin kahdeksan kilowatin pilottilaitos hyödyntää hiilidioksidia, joka otetaan talteen viereisessä energiayhtiö St1:n Etanolix-biojalostamossa. Hiilidioksidia muodostuu, kun St1 tuottaa leipomojätteistä etanolia.
St1 valmistaa etanolia eri raaka-aineista, muun muassa leipomoiden jätteestä.
Juuri jätteen jalostamisessa syntyvä hiilidioksidi on ratkaiseva ainesosa Q Powerin kehittämässä biologisessa metanointiteknologiassa.
Prosessiin tarvitaan myös vetyä. Sitä Q Power tuottaa elektrolyysillä uusiutuvan aurinko- tai tuulivoiman avulla.
Mikrobit tuottavat ravinteista, vedystä ja hiilidioksidista synteettistä biometaania, jota voidaan hyödyntää esimerkiksi raskaan liikenteen tai laivaliikenteen uusiutuvana polttoaineena ja korvata sillä fossiilisia polttoaineita.
Koelaitokseen kuuluu myös tankkauspiste. Siellä tankataan prosessissa tuotettua biometaania pilottiin osallistuviin kaasuautoihin.
Metanointi tapahtuu konttimaisissa reaktoreissa, joita voidaan yhdistää toisiinsa.
Hyötysuhteen ykkönen
”Jos tätä teknologiaa vertaillaan muihin markkinoilla oleviin teknologioihin, voi sanoa, että teemme metanointia parhaalla hyötysuhteella maailmassa”, sanoo Q Powerin tuotekehitysjohtaja Anni Alitalo.
Anni Alitalon mukaan pilottimitasta voidaan pian edetä demokokoiseen laitokseen.
Prosessi on energia- ja kustannustehokas. Kiintoainebioreaktori ei tarvitse sekoitusta, paineistusta, jatkuvatoimista nesteiden pumppausta eikä jatkuvaa laboratorioseurantaa.
Prosessin lämpötila on vain noin 50–70 astetta, kun vaikkapa katalyysiteknologia edellyttää satojen asteiden lämpötiloja.
Kunhan olosuhteet ovat hyvät ja mikrobit saavat ravinteita, vetyä ja hiilidioksidia, metaania syntyy.
”Menetelmä on hyötysuhteeltaan erinomainen”, vahvistaa Q Powerin tekninen johtaja Marko Niskanen.
”Mikrobit pystyvät muuttamaan metaaniksi 83 prosenttia syötetyn vedyn energiasta. Kannattavuus verrattuna muihin metanointiteknologioihin on ylivertainen.”
Alitalo ja Niskanen kertovat, että pilottimittakaavasta voidaan piankin päästä 200 kilowatin demolaitokseen. Toimitusvalmius on jopa kahden megawatin laitoksille.
Haastaja sähköakuille
Puhtaan vetykaasun tuottaminen elektrolyysillä on juuri nyt kuuma tutkimusaihe. Se avaa uusia mahdollisuuksia energian kausivarastoinnille.
Suomessa Power2x-teknologioita tutkivat myös esimerkiksi Lappeenrannan-Lahden teknillinen yliopisto LUT ja energiayhtiö Fortum.
Energian varastoinnissa metanointi voisi päihittää akut, joiden valmistus vaatii arvomineraaleja.
”Menetelmämme ansiosta pystymme varastoimaan sähköä tehokkaammin kuin akkuteknologialla. Metaani toimii kaasuvarastona, josta energiaa voidaan syöttää generaattorilla takaisin sähköverkkoon”, Anni Alitalo kertoo.
”Olemme identifioineet ongelmaksi uusiutuvan energian varastoinnin, ja siihen meillä on nyt ratkaisu”, Q Powerin ja Qvidja Kraftin pääomistaja Ilkka Herlin kiteyttää.
Tavoitteena on myös luoda hallittuja teollisia hiilenkiertoja.
”Jos haluamme korvata fossiiliset polttoaineet, meidän on pakko ottaa polttoainekäyttöön paitsi hiiltä sisältävät jätteet myös ilmakehässä jo oleva hiilidioksidi, ja käyttää polttoaineita niin, että hiili pysyy hallitussa kierrossa.”
Pilotista eteenpäin
St1 näkee, että sen öljyn- ja biojalostamoiden hiilidioksidivirrat voitaisiin hyödyntää kestävinä polttoaineina.
”Nyt on saatu pilottilaitos, mutta se on vasta alkulaukaus. Toivon, että suomalaisosaamisen avulla saamme vietyä tätä teolliseen mittakaavaan. Silloin St1 voi tarjota jakelukanavan”, sanoo St1 Nordicin hallituksen puheenjohtaja Mika Anttonen.
Sekä Herlin että Anttonen toivovat, että hiilen ilmakehään päästämisestä tehtäisiin lainsäädännön tuella nykyistä paljon kalliimpaa. Näin ilmaston lämpenemistä hidastavista ratkaisuista tulisi kannattavaa liiketoimintaa.
Teksti ja kuvat Elina Saarinen
Raaka-aineeksi käy myös biokaasu
Q Powerin ja St1:n yhteistyössä saadaan kierrätykseen hiilidioksidi, joka otetaan talteen jätejalostuksen prosessista. Tällainen hiilidioksidi soveltuu metanointiin hyvin, sillä se on puhdasta. Myös biokaasulaitoksissa syntyvää kaasua voitaisiin hyödyntää.
”Olemme testanneet biokaasulaitoksen raakakaasua. Jos siinä on hiilidioksidia noin 40–50 prosenttia, se on mahdollista erottaa, ottaa talteen ja syöttää meidän prosessiimme”, Q Powerin tuotekehitysjohtaja Anni Alitalo kertoo.
Perinteisesti biokaasureaktorissa mädättämällä tuotetussa biokaasussa on noin 40 prosenttia hiilidioksidia. Liikennepolttoaineeksi jalostettavasta biokaasusta hiilidioksidi yleensä poistetaan esimerkiksi päästämällä se ilmaan.
Q Powerin mallissa hiilidioksidi otetaan talteen ja syötetään metanointiprosessiin, jolloin siitäkin saadaan tuotettua hyödynnettävää metaania. Päästöjen sijasta syntyy polttoainetta.
Alitalon mukaan biokaasulaitostoimijat ovat olleet kiinnostuneita menetelmästä.
Hiilidioksidia voidaan ottaa myös vaikkapa puunkaasutuksesta tai jopa savukaasuista. Pilottikontti siirretään seuraavaksi Salon kiertotalouspuistoon, jossa testataan, pystytäänkö prosessissa hyödyntämään myös kaatopaikkakaasuja.
Elina Saarinen
Myös Wärtsilä on aloittanut yhteistyön Q Powerin kanssa. Lue lisää täältä.
