Jos biomassan polttamisessa muodostuva hiilidioksidi otetaan talteen ja varastoidaan pysyvästi kallioperään, vähenee hiilidioksidin määrä ilmakehässä. Biomassan polttaminen voimalaitoksessa yhdistettynä hiilidioksidin talteenottoon aiheuttaisi "negatiiviset kasvihuonekaasupäästöt".

Suomessa kehitetään uudenlaista hiilidioksidin talteenottomenetelmää. Sen kohteena on erityisesti biopolttoaineita käyttävät voimalaitokset. Taloudellisesti kannattavan hiilidioksidin talteenottoteknologian kehittäminen mullistaa dramaattisesti biopolttoaineisiin perustuvien voimalaitosten hiilitaseet.

VTT käyttää projektissaan uutta CLC-polttotekniikkaa (Chemical Looping Combustion), jota kuvataan lupaavaksi uusiin laitoksiin soveltuvaksi teknologiaksi. Menetelmän tuottama savukaasu sisältää vain hiilidioksidia ja vettä. Siksi hiilidioksidi ja muut epäpuhtaudet on helppo erottaa kaasusta ja ottaa talteen. Yleisemmin käytetyn CCS-menetelmän (Carbon Capture and Storage) tuottama savukaasu sisältää myös typpeä, mikä tekee hiilidioksidin erottaminen vaikeammaksi — samalla prosessi kuluttaa suuren määrän energiaa.

CLC-menetelmä perustuu happipolttoon. Tavallisesti palamisprosessissa tarvittava happi otetaan ilmasta, jolloin mukaan lipsahtaa myös ei-toivottua typpeä. Happipoltossa pelkkää happea tuodaan prosessiin kantaja-aineen avulla. Kantaja-aine voi olla kiinteä metallioksidi. Happi irtoaa poltettaessa metallioksidista, jonka jälkeen hapenkantaja palautuu erilliseen reaktoriin. Siellä se reagoi ilman kanssa sitoen itseensä uutta happea, jonka jälkeen kanta-ainetta voidaan taas käyttää kattilassa.

Perinteisiä polttotekniikoita käytettäessä biomassan sisältämät klooriyhdisteet syövyttävät voimalaitoksen kattilapintoja. Tästä syystä perinteisiä polttotekniikoita käytettäessä höyryn lämpötila pidetään alhaisena. Tämä kuitenkin heikentää laitoksen hyötysuhdetta — energiaa syntyy vähemmän. CLC-tekniikka mahdollistaa kuitenkin korkeiden lämpötilojen käytön ilman korroosioriskiä. Tämä parantaa laitoksen hyötysuhdetta.

Hiilidioksidin erotteleminen savukaasuista CLC-tekniikalla kuluttaa huomattavasti vähemmän energiaa kuin CCS-menetelmää käytettäessä. Tämä taas parantaa laitoksen taloudellista kannattavuutta.

CLC-tekniikan toimivuutta on jo kokeiltu Bioruukissa 20 kilowatin tehoisessa laitoksessa. Kokeilulaitoksessa poltettiin käsittelemätöntä ja lämpökäsiteltyä puupellettiä. Hapenkantajana käytettiin ilmeniittiä, joka on luonnonmineraali. Korkeiden lämpötilojen käyttö ei aiheuttanut korroosioriskiä, mutta VTT:n mukaan asiaa on vielä syytä tutkia tarkemmin.

Päästökauppa ei tunnista

Euroopan unionin päästökauppajärjestelmä ei tällä hetkellä tunnista biopolttolaitoksiin sovitettua hiilidioksidin talteenottoa. Tämä tarkoittaa sitä, että CLC-laitoksen omistaja ei saa päästökaupassa mitään hyötyjä hiilidioksidin talteenotosta.

VTT:n mielestä biopolttolaitoksiin asennettujen hiilidioksidin talteenottojärjestelmien tuottamat päästövähennykset pitäisi hyvittää kauppajärjestelmässä samalla tavalla kuin ne hyvitetään fossiilisia polttoaineita käyttävien laitosten osalta. Muuten biomassoja käyttäviin laitoksiin ei kannata rakentaa hiilidioksidin talteenottoa. VTT huomauttaa, että päästökauppalainsäädännön puute ei ole toistaiseksi ongelma, koska biopolttolaitoksiin sopivia hiilidioksidin talteenottojärjestelmiä ollaan vasta kehittämässä. Lainsäädännön puute kuitenkin hidastaa uuden teknologian läpimurtoa. Siksi VTT on laatimassa ehdotusta bioperäisen hiilidioksidin talteenoton hyvittämisestä päästökaupassa.

VTT:n laskelmien mukaan hiilidioksidin talteenotolla ja varastoinnilla voidaan kannattavasti kattaa kolmannes Suomen kasvihuonekaasupäästöjen vähennyksistä vuoteen 2050 mennessä. Hiilidioksidin talteenotosta vähintään 80 prosenttia kohdistuisi biomassan polttamiseen tai jalostukseen — loput kohdistuisivat kivihiiltä käyttävään teollisuuteen.

Biomassa on uusiutuva polttoaine. Biomassat sitovat kasvuunsa ilmakehästä hiilidioksidia. Jos biomassan polttamisessa muodostuva hiilidioksidi otetaan talteen ja varastoidaan pysyvästi kallioperään, vähenee hiilidioksidin määrä ilmakehässä. Biomassan polttaminen voimalaitoksessa yhdistettynä hiilidioksidin talteenottoon aiheuttaisi siis negatiiviset kasvihuonekaasupäästöt.

VTT:n polttokokeet toteutettiin CLIC Innovation Oy:n koordinoimassa CCSP-tutkimusohjelmassa (Carbon Capture and Storage Program), jota rahoittavat Tekes, Fortum Oyj, Helen Oy ja Amec Foster Wheeler Energia Oy. Projektin yhteistyökumppanina oli Nordic Energy Research’in rahoittama Negative CO2-projekti. Menetelmän jatkokehitys, polttokokeet ja kaupallistaminen etenevät yhteispohjoismaisessa Nordic Energy Research -kärkihankkeessa, jossa VTT on mukana.

Kuva Scanstockphoto