top of page

Bio-, kierto- ja vetytalouden risteyskohdat

January 27, 2024

Mitä yhteistä on bio-, kierto- ja vetytaloudella? Mitä tiedämme siitä, miten ne tulevat jatkossa sovittumaan toisiinsa – ja mitä meidän tulisi tietää?


Vastaukset näihin kysymyksiin riippuvat vastaajan edustamasta tieteenalasta. Sen huomaa heti, kun keskustelu kemian, politiikan ja energia-alan tutkijan välillä alkaa. Pöydässä istuvat professori Ulla Lassi Oulun yliopistosta, tutkija Kalle Aro Luonnonvarakeskus LUKEsta ja apulaisprofessori Jouni Havukainen LUT-yliopistosta. 


Kaikilla on kytkös Strategisen tutkimuksen neuvoston rahoittamaan syksyllä alkaneeseen JUST ENERGY-ohjelmaan ja sen sisällä JustH2Transit-tutkimuskonsortioon, jossa aihetta bio-, kierto- ja vetytalouden risteyskohdista tullaan seuraavien vuosien aikana tutkimaan. Oulun yliopiston johtamassa konsortiossa ovat LUKEn ja LUT-yliopiston lisäksi mukana VTT ja Akordi.
 

Eri tieteenalat määrittävät tutkimuksen nykytilan eri tavoin


Jo tapa hahmottaa, mitä tällä hetkellä tiedämme, on eri tieteenaloilla erilainen. 
Kemian ja energiateknologioiden tutkimuksessa mietitään, mitkä teknologiat on vasta todennettu laboratoriossa, mitkä ovat jo kaupallisessa käytössä ja mitkä sillä välillä. Puhutaan teknologioiden valmiusasteesta (technology readiness level), jota voidaan arvioida yhdeksänportaisella asteikolla. 


Politiikan tutkimuksessa taas kypsyysaste tarkoittaa sen tunnistamista, millainen teorianmuodostus milloinkin nauttii tiedeyhteisön enemmistön tukea. 


Teknologiakehitys nivoo bio-, kierto- ja vetytaloutta yhteen


Lassi näkee bio-, kierto- ja vetytalouden risteävän esimerkiksi biopohjaisista materiaaleista tehtyjen akkumateriaalien kehitystyössä. Hänen näkemyksensä mukaan biomassapohjaiset materiaalit ollaan viemässä vihreisiin akkuihin. Esimerkiksi biopohjaisiin elektrolyytteihin ja uusiin anodimateriaaleihin liittyvä teknologiakehitys on jo onnistuttu validoimaan laboratoriotasolla, osin pilotoimallakin. 


Toisena esimerkkinä Lassi mainitsee biometaanin termokatalyyttisen hajottamisen, josta saadaan lopputuotteina vetyä ja arvokkaita kemikaaleja, kuten kiinteää hiiltä. Sitäkin voi käyttää esimerkiksi akkumateriaalien valmistukseen. 


Havukainen nostaa esimerkkinä energiateknologioiden kehityksestä esiin biologisen metanoinnin, jossa metaania tuotetaan talteen otetusta biopohjaisesta hiilidioksidista ja vedystä. Niiden yhdistämiseen käytetään biokatalyyttista prosessia. Teknologisen kypsyytensä näkökulmasta prosessi on jo kaupallisesti hyödynnettävällä tasolla. Myös lopputuotteen jakelulle on olemassa oleva infrastruktuuri, jolloin sillä on välitöntä potentiaalia vähentää esimerkiksi merenkulun päästöjä.


Lassi antaa lisää esimerkkejä paperiteollisuuden sivuvirtojen hyötykäytöstä. Tanniineista ja ligniinistä saadaan vaahdottamalla elektrodeja, joita voidaan käyttää mikrobiologiseen sähkökemialliseen synteesiin. Lisäämällä prosessiin sellutuotannon sivuvirtoja metanolia ja hiilidioksidia syntyy arvokkaita alustakemikaaleja, joita voidaan käyttää monissa teollisissa tuotantoprosesseissa. Lisäksi prosessista saadaan vetyä. Tällä hetkellä tosin vasta laboratoriossa.


Yhteiskuntatutkimus analysoi mennyttä tunnistaakseen tulevaa 


Arokin ottaisi mielellään politiikan tutkimukseen jonkin laboratorion. Yhteiskunnallisessa siirtymätutkimuksessa on kuitenkin arvioitava menneiden siirtymien pohjalta, mihin käynnissä olevat kehityskulut saattavat johtaa. Oikeat lopputulokset nähdään vasta siirtymien tapahduttua.


Tällä hetkellä johtava siirtymäteoria on englanniksi nimeltään ”Multi-level perspective on socio-technical transitions (MLP)”. Se pyrkii selittämään sosioteknisiä siirtymiä ilmiöinä, mutta myös analysoimaan ilmiön muodostavia osakokonaisuuksia, niiden välistä liikettä ja järjestelmän sisäistä dynamiikkaa.


Aro kertoo tutkimustuloksista, joiden tiedetään haastavan niin bio-, kierto- kuin vetytalouttakin. 


Biotalouden suhteen tällainen tieto on se, että lisääntynyt uusiutuvien materiaalien käyttö ei näytä aina vähentävän neitseellisten materiaalien kulutusta. Kiertotalouden haaste on Aron mukaan, etteivät siinä käytetyt materiaalit ole aina uusiutuvia, eikä kierrätysmateriaaleja ole tarpeeksi – järjestelmään tarvitaan joka tapauksessa lisää neitseellisiä materiaaleja. 
 

Vetytalouden tämänhetkiseksi haasteeksi Aro näkee, että mahdollisia kehityssuuntia on niin monta. Vasta jälkikäteen nähdään, mitkä maat ja yritykset onnistuivat ennakoimaan, miten vetyä tulevaisuudessa käytetään, ja muotoilemaan markkinaa sitä tukevaan suuntaan regulaation ja liiketoimintakehityksen kautta.


Mitä meidän tulisi tietää bio-, kierto- ja vetytalouden risteyskohdista?


Aron kollega LUKEssa, johtava tutkija Saija Rasi, vetää JustH2Transit-projektissa työpakettia, jonka sisällä kysymykseen bio-, kierto- ja vetytalouden risteyskohdista erityisesti tullaan pureutumaan. Hänen mukaansa meidän tulisi tietää, miten fossiilisen hiilen korvaajaksi toivottua biopohjaista hiiltä parhaiten käytetään uusiutuvissa tai puhtaaseen vetyyn pohjautuvissa tuotteissa. Sen pohjalta pitäisi pystyä määrittämään, missä tuotantolaitosten kannattaa sijaita ja mitä raaka-aineita kannattaa kuljettaa paikasta toiseen.


Havukaisen on helppo yhtyä keskusteluun tuotantolaitosten paikoista ja siirtolinjojen suunnittelusta sähkölle, vedylle ja mahdollisesti hiilidioksidille. Itä- ja kaakkois-Suomessa, jossa Havukaisenkin tutkijankammio sijaitsee, tuotetaan puolet Suomen bioperäisestä hiilidioksidista. Sitä tarvitaan monissa päästöttömän sähkön avulla tuotetuissa uusissa lopputuotteissa (P2X-tuotteet).  Hiilidioksidin käyttö P2X-tuotannossa Itä-Suomessa edellyttää hyviä siirtoyhteyksiä joko vedylle tai sähkölle, koska tuulivoimaan perustuvan uuden sähköntuotannon rakentamista alueelle rajoittavat Puolustusvoimien tutkakysymykset. 


Länsi-Suomen tuulivoimarakentamista puolestaan alkaa jo hidastaa sähkön kysynnän puute. Hiilidioksidin siirrosta idästä länteen P2X-tuotannon mahdollistamiseksi ja puhtaan sähkön kysynnän kasvattamiseksi on toistaiseksi vähemmän keskusteltu. Rasi huomauttaakin, että biopohjaisen hiilen käyttöä vaikeuttaa sen lähteiden tyypillisesti pieni koko ja hajautuminen ympäri Suomea.
 

Lassi ehdottaa, että Itä-Suomessa katsottaisiin synteettisten polttoaineiden lisäksi mahdollisuuksia tuottaa selluteollisuuden sivuvirroista vihreissä akuissa tarvittavia kemikaaleja ja muita hiilipohjaisia tuotteita. 


Tutkimuksen avulla reagoinnista ennakointiin


Aron käsityksen mukaan meidän tulisi tietää, mitkä ovat bio-, kierto- ja vetytalouden väliset kipupisteet ja hankauskohdat. Meidän tulisi myös pyrkiä ennakoimaan jo ennen tuotantolaitosten pystyttämistä, mitä vaikutuksia niistä syntyy ympäristölle, taloudelle ja energiajärjestelmälle.
 

Tällä hetkellä näyttää Aron mukaan siltä, että biotalouden nauttima tuki jatkuu myös tukena vetytaloudelle. Sen nähdään tuovan lisää hyvää samaan jatkumoon. Jossain vaiheessa risteäviä intressejä saattaa kuitenkin syntyä. Mitä varhaisemmassa vaiheessa niiden ilmeneminen havaitaan, sitä nopeammin niitä päästään sovittamaan yhteen. Tässä työssä tutkijoiden on Aron mukaan kuitenkin syytä pysyä tietoisina myös omien skenaariotyöskentelyidensä ja julkisten puheenvuorojensa vaikutuksista tutkimaansa kehitykseen.


Suomen pitäisi osata kaupallistaa tutkimustuloksensa paremmin


Lassi ei näe, että meiltä puuttuisi Suomessa tieteellistä osaamista suhteessa käynnissä oleviin kehityskulkuihin. Se, mitä meidän tulisi hänen mukaansa paremmin osata, on tutkimustulosten kaupallinen hyödyntäminen. 


Innovaatiot syntyvät eri tieteenalojen ja teollisuuden rajapinnoilla. Meiltä puuttuu Lassin mukaan niiden kaupallistamiseen tarvittavia alustoja, prosesseja ja rahoitusta. 


Samalla jää puuttumaan syöte kaupallistamisessa opituista asioista takaisin tieteeseen: mikä tieto vahvistuu käytännössä kestäväksi ja mitä seuraavaksi tulisi tutkia? Tämä tarkoittaa mahdollisuutta synnyttää uusia työpaikkoja sekä kehittyviin yrityksiin että niiden kanssa yhteistyötä tekeviin tutkimuslaitoksiin.


Miten JustH2Transit voi auttaa bio-, kierto- ja vetytalouden yhteensovittamisessa? 


JustH2Transit-hankkeessa tutkitaan vetytalouden, biotalouden ja kiertotalouden välisiä yhtymäkohtia, kartoitetaan sidosryhmiä ja mahdollisia "mahdollistajia ja haasteita" sekä pohditaan tapoja hyödyntää hajautettuja resursseja paremmin. Hankkeessa etsitään myös vastauksia siihen, miten uusista lähestymistavoista ja prosesseista tehdään oikeudenmukaisia ja tuotteista sosiaalisesti,  teknologisesti ja ympäristön kannalta kestäviä.


Keskustelijat summaavat, että onnistuessaan JustH2Transit-hanke kartoittaa bio-, kierto- ja vetytaloudelle relevantit materiaalivirrat koko arvoketjujen mitalta, korkeimman arvon lopputuotteisiin asti. Se luetteloi tiedossa olevat tekniset resurssit, luonnonvarat, taloudelliset ja poliittiset tekijät ja rakentaa niiden pohjalta mahdollisia tulevaisuudenkuvia. Se myös selvittää eri visioiden vaikutuksen toisiinsa materiaalien käytön näkökulmasta, jotta "ei kaadeta samaa puuta useaan kertaan".


Viime kädessä hankkeen tutkijat haluavat auttaa Suomea navigoimaan monimutkaisessa tulevaisuuden järjestelmässä niihin suuntiin, joihin haluamme mennä, sen sijaan, että ajaudumme suuntiin, joihin emme toivo joutuvamme.

bottom of page