Tarvitseeko vihreä siirtymä hiilidioksidia tuottavaa teollisuutta ja polttamista?
21. Tammikuuta, 2025
Vierailimme Tampereen Hydrogen Summitissa 22.1.2025 kuuntelemassa, miten aukeaa tie puhtaaseen vetytalouteen. Vastaus vaikuttaa olevan synteettinen metaani nykyisten maakaasutarpeiden korvaajaksi, synteettinen metanoli liikennepolttoaineena, sekä synteettinen ammoniakki meriliikenteen ja lannoiteteollisuuden tarpeisiin. Tästä nousee kuitenkin kysymys, pystymmekö tekemään vihreää siirtymää vetytalouteen ilman hiiltä.
Teollinen toiminta on vihreän siirtymän alku ja lähde. 1950-luvulla Euroopassa kasvu nojautui hiileen ja teräkseen, joiden ympärille koko Euroopan Unioni alkujaan rakennettiin. Samalla luotiin hiilidioksidia ilmakehään suoltava teollisuus, jonka seurauksia yritämme hillitä ilmastopolitiikalla. Nyt 2020-luvulla meillä on pöydällämme puhtaan vetytalouden tarjoamat mahdollisuudet vihreään siirtymään ja hiilivapaaseen teollisuuteen ja yhteiskuntaan. Mutta pystymmekö tekemään siirtymää ilman hiiltä?
Puhdasta vetyä teollisuuteen, synteettisiä polttoaineita liikenteeseen
Ministeri Kai Mykkänen ehdotti puheessaan Tampereen Hydrogen Summit & Expo -tapahtumassa 22.1.2025, että vihreän siirtymän sijaan meidän pitäisi edistää hiilivapaan teollisuuden vahvistumista.
Puhtaasti vetyyn perustuvat markkinat rajautuvat tällä hetkellä olemassa olevaan eli teolliseen vetyraaka-aineen käyttöön. Jos vedyn käyttöä halutaan laajentaa teollisesta raaka-aineesta muihin käyttöihin, vety pitää jalostaa. Lupaava mahdollisuus on jalostaa vety synteettisiksi polttoaineiksi, täsmällisemmin synteettiseksi metaaniksi (CH4), synteettiseksi metanoliksi (CH3OH), tai uusiutuvalla energialla tuotetuksi hiilivapaaksi ammoniakiksi (NH3). Monissa Tampereen vetytapahtuman päälavan puheenvuoroissa tuli selväksi, että puhtaan vetytalouden kehittyminen tarvitsee hiilidioksidia.
Fossiilisten polttoaineiden korvaaminen sähköpolttoaineilla voisi alkaa kannattaa
Tällä hetkellä Suomeen ollaan rakentamassa Harjavallan teollisuuspuiston yhteyteen synteettisen metaanin (e-metaani) tekemistä mahdollistavaa elektrolyyseri- ja metanointilaitteistoa. Tampereen seudulla Ren-Gasin luotsaama ekosysteemi suunnittelee vastaavan laitoksen rakentamista Tarastenjärven jätteenkäsittelykeskuksen yhteyteen. Norjalainen Freija puolestaan miettii e-metaanin tuotantoa Nokialle. Freija ottaisi hiilidioksidin talteen Naistenlahden voimalaitoksesta, Ren-Gas Tarastenjärven jätteen polton voimalaitoksesta, ja Harjavallassa hiilidioksidi olisi teollisuuspuiston tuotetta. Hiilidioksidin lisäksi e-metaanin valmistamiseen tarvitaan raaka-aineina puhdasta vettä ja sähköä.
Edellä luotelluista kolmesta e-metaania tuottavista laitossuunnitelmista syntyvä e-metaani voitaisiin siirtää olemassa olevaa maakaasuputkistoa hyödyntäen joko kaasuna jopa Keski-Eurooppaan asti, tai kuljettaa satamaan ja laivata e-metaani nestemäisenä asiakkaille ympäri maapallon. E-metaanin valmistusprosessissa syntyvää lämpöä voitaisiin hyödyntää esimerkiksi kaukolämpönä. Ainoastaan Harjavallan vetylaitoksesta on olemassa investointipäätös ja laitos on rakenteilla.
E-metaani muuntaa vedyn turvallisempaan, hallittavampaan ja käytettävämpään muotoon kuin puhdas vety vetynä. Lisäksi sen avulla voitaisiin hyödyntää olemassa olevaa infrastruktuuria ja laajentaa asiakaskuntaa.
Toinen mahdollisuus on tuottaa vedystä ja hiilidioksidista e-metanolia, jota voitaisiin hyödyntää liikenteen polttoaineina polttomoottoreissa niin ikään olemassa olevaa infraa ja laitteistoja hyödyntäen. Niin kuin useiden vetytalouden mahdollisuuksien, myös e-metanolin tuotannon ympärillä on useita investointipäätöksiä odottamassa toteutumista. E-metanolin valmistuslaitosta suunnitellaan esimerkiksi Naantaliin. Synteettisen ammoniakin osalta valmistuksen aloittamista suunnitellaan esimerkiksi Naantaliin, Poriin tai Kemiin.
Millainen teollinen kokonaisuus meille on syntymässä, mikäli siirtymä alkaa harmaata vetyä käyttävän teollisuuden puhdistamisesta puhtaalla vedyllä ja maakaasun, metanolin ja ammoniakin korvaamisesta synteettisillä vetyjohdannaisilla?
Synteettisen metaanin osalta hiilidioksidi ja sen saatavuus ovat avainasemassa. Jatkossakin tarvitsee siis tuottaa hiilidioksidia, polttaa jotain, mutta kaapata hiilidioksidi talteen ja käyttää puhtaassa vetytaloudessa hyödyksi. Hiilidioksidin välttämisen sijaan meidän tulisikin ehkä kysyä, miten turvata sen saatavuus tulevaisuuden yhteiskunnassa, jos haluamme edistää puhtaan vetytalouden syntymistä.
Muutama muu muuttuja ratkaistavaksi
Kaikki ei kuitenkaan ole näin kaunista ja yksinkertaista. Puhtaan vedyn tuottamiseen tarvitsemme puhdasta vettä ja suuret määrät puhdasta sähköä. Näiden ympärille muodostuu monia oikeudenmukaisuuteen liittyviä kysymyksiä. Makea ja puhdas vesi on meillä Suomessa rikas raaka-aine, mutta senkin saatavuudessa voidaan törmätä tilanteisiin, joissa sen käytöstä kilpaillaan. Puhtaan sähkön tuottamisessa maankäyttökonfliktit ovat mahdollisia. Ydinvoima nostattaa tunteita, samoin tuuli- ja aurinkovoima. Vesivoimaan ei oikein näytä olevan realistisia lisäämismahdollisuuksia.
Entä teollisuus ja polttaminen, jonka kautta hiilidioksidia olisi mahdollista kaapata orastavan puhtaan vetytalouden tarpeisiin? Suomen hyvinvoinnin peruskiven, metsäteollisuuden raaka-aineen hankinta jäytää, koska suuret metsien hakkuumäärät syövät hiilinielujamme. Olemme siis saaneet synnytettyä valtavan jännitteen hiilineutraaliuden ja ilmastonmuutoksen hillinnän keinoihin. Jos vihreää siirtymää haluttaisiin edistää puhtaan vetytalouden keinoin, tarvitsemme hiilidioksidia, jota saamme metsäteollisuudesta ja orgaanisen aineen poltosta. Toisaalta tarvitsemme hakkuiden pienentämistä ja polton vähentämistä ilmastonmuutoksen ja hiilinielujen hallinnan keinoina. Miten tämä jännite puretaan?
Puhdas vety pidemmän tähtäimen ratkaisuna
Vastaus voi ehkä tulevaisuudessa olla vedyn käyttäminen sellaisenaan polttoaineena, jolloin hiilidioksidia ei tarvittaisi. Siihen on kuitenkin vielä pitkä tie. Pienimolekyylinen vety on vaikeasti hallittava, helposti karkaava, mahdollisesti putkistoja ja muita laitteistoja syövyttävä ja räjähdysvaaraa aiheuttava aine. Puhtaan vedyn käytön laajentaminen teollisen infran ulkopuolelle vaatisi myös mittavia investointeja esimerkiksi vedyn siirtoputkistoon.
Tampereen vetytapahtumassa investorit olivat vahvasti sitä mieltä, että puhdasta vetytaloutta on rakennettava pääosin olemassa olevan infrastruktuurin varaan, eli esimerkiksi olemassa olevan maakaasuputkiston antamia mahdollisuuksia hyödyntäen. Tähän vetyjohdannaiset e-metaani ja e-metanoli tarjoavat ratkaisun, mutta hiilidioksidin kanssa. Voimme kysyä, olisivatko e-metaani ja e-metanoli tuotteita, joiden avulla saamme kasvatettua vetytalouteen liittyvää vientiä jo nyt, puhtaan vetytalouden alkumetreillä, ilman investointeja vetyputkistoon?
Nina Wessberg
VTT

P2X Solutions, founded and managed by Herkko Plit (right), is building a green hydrogen production plant in Harjavalta and is planning subsequent plants in Joensuu and Oulu.

JustH2Transit researcher Essi Laitinen (right) moderated the Tampere Hydrogen Summit. This interview is with materials scientist Elina Huttunen-Saarivirta, who is leading JustH2Transit's third work package to develop breakthrough solutions to bottlenecks in the future energy system.