Polttamisessa syntyvä hiilidioksidi voidaan ottaa talteen savupiipun nokalta, puristaa nesteeksi ja survoa merenpohjan alle huokoisiin geologisiin muodostelmiin tai imeyttää maaperän mineraaleihin. Insinöörit ovat osanneet tämän jo pitkään. USA:ssa ensimmäinen Val Verden hiilidioksidin talteenottolaitos käynnistyi jo vuonna 1972. Laitos kykeni nesteyttämään tuolloin hiilidioksidia 1,3 miljoonaa tonnia vuosittain.

CCS-historian lasketaan kuitenkin alkavan vuodesta 1996, jolloin Norjassa käynnistyi Sleipner-niminen laitos. Hiilidioksidin nesteyttämisen lisäksi laitos kykeni myös varastoimaan nesteytettyä hiilidioksidia. Tällä hetkellä eri puolilla maailmaa toimii parisenkymmentä CCS-laitosta, jotka puristavat nesteeksi yhteensä vajaat 30 miljoonaa tonnia hiilidioksidia vuosittain. Vertailun vuoksi: Suomen vuotuiset hiilidioksidipäästöt ovat noin 40 miljoonaa tonnia.

Maailman ensimmäinen kaupallisesti toimiva hiilidioksidin talteenottolaitos valmistui Kanadaan vuonna 2014. Boundary Damin 110 megawatin tehoisen hiilivoimalaitoksen yhteyteen rakennettu talteenottolaitos nesteyttää vuosittain noin miljoona tonnia hiilidioksidia. Hiilikentän päälle rakennetun voimalaitoksen ympäristölupa peräti edellytti CCS-laitoksen rakentamista.

Nesteytettyä hiilidioksidia voidaan kuljettaa laivoilla ja säiliöautoilla tai putkia pitkin kohti sopivia loppusijoituspaikkoja, jos ne eivät sijaitse laitoksen välittömässä läheisyydessä.

CCS-hankkeita on Kanadan lisäksi toteutettu Algeriassa, Australiassa, Brasiliassa, Norjassa, Saudi-Arabiassa ja Yhdysvalloissa. Vielä 2010-luvun alussa Meri-Porin kivihiiltä käyttävän voimalaitoksen yhteyteen oli tarkoitus rakentaa hiilidioksidin talteenottolaitos. Sen hinnaksi laskettiin 500 miljoonaa euroa. Fortum oli ajatuksesta erityisen innostunut. Hankkeesta kuitenkin luovuttiin, koska Euroopan unioni ei ollut halukas tukemaan hanketta taloudellisesti.

Vattenfallin hiilidioksidin talteenottoprojekti ajautui vaikeuksiin Saksassa vuonna 2009, koska paikalliset asukkaat vastustivat sitä. Vattenfallin ajatuksena oli kuljettaa nesteytetty hiilidioksidi Puolaan ja varastoida se käytöstä poistetuille kaasukentille. Hollannissa öljy-yhtiö Shellillä oli samanlaisia suunnitelmia, mutta viranomaiset eivät myöntäneet hankkeelle lupaa.

Kallista tekniikkaa

CCS-laitteet ovat vielä kalliita ja hiilidioksidin puristaminen nesteeksi kuluttaa energiaa. Voimalaitoksen yhteyteen asennettu hiilidioksidin talteenottolaitteisto heikentää jonkin verran voimalaitoksen hyötysuhdetta ja syö osan laitoksen tuottamasta sähköstä.

VTT:n tutkimuspäällikkö Antti Arasto kertoo, että nykyaikaiset CCS-laitteet aiheuttavat parhaimmillaan vain muutaman prosenttiyksikön tappiot voimalaitoksen toiminnalle.

— Hiilidioksidin nesteyttämiseen voidaan käyttää voimalaitoksen tuottamaa sähköä tai nesteyttäminen voidaan tehdä myös höyryllä. Voimalaitoksen sähkösaaliin menetykset ovat pienentyneet huomattavasti kymmenen vuoden takaisesta, Arasto huomauttaa.

Kansainvälisen energiajärjestö IEA:n mukaan noin kuudesosa ihmisen aiheuttamista hiilidioksidipäästöistä voitaisiin ratkaista CCS-tekniikan avulla. Oleellista on kuitenkin se, mitä lysti maksaa verrattuna muihin päästövähennystoimenpiteisiin. Vuonna 2014 VTT arvioi CCS-tekniikan olevan kilpailukykyistä, kun päästöoikeus maksaa 60—70 euroa hiilidioksiditonnilta. Arasto toteaa, että suuruusluokka on yhä lähellä neljän vuoden takaista arviota — ehkä hieman alhaisempi.

Arasto kuitenkin muistuttaa, että sähkömarkkinat ovat muuttuneet nopeasti — samoin kansainvälisen ilmastopolitiikan toteuttamisen reunaehdot.

— Uuden ilmastomuutosta hidastavan tekniikan hintaa ei enää kauhistella samalla tavalla kuin aikaisemmin. Tämän on osoittanut myös uusiutuvan energian tuotantoteknologian yleistyminen ja voimakas käyttöönotto.

Araston mielestä ilmaston lämpenemistä ei voida pysäyttää ilman CCS-tekniikan hyödyntämistä. Saman ovat todenneet myös IEA ja IPCC. Vaikka hiilidioksidin talteenottoon ja varastointiin liittyvä keskustelu on ollut pitkään alavireistä, näyttää mielenkiinto CCS-tekniikkaa kohtaan piristyneen viime aikoina.

— Esimerkiksi Hollanti on jo sisällyttänyt CCS:n kansalliseen ilmasto- ja energiastrategiaansa. Norjassa taas Fortum on omistajana jätteenpolttolaitoksessa, jonka yhteyteen rakennetaan hiilidioksidin talteenottolaitos.

Tuotetaanko myös jotain hyödyllistä?

Hiilidioksidia voidaan ottaa talteen voimalaitosten ja tehtaiden piippujen nokasta, mutta sitä voidaan imeä myös ilmakehästä maaperään tai mineraaleihin. Araston mielestä parempi olisi tuottaa hyödyllisiä tuotteita samalla, kun hiilidioksidi kerätään talteen.

— Hiilidioksidin imeminen ilmasta maahan on selvästi kalliimpaa kuin sen nesteyttäminen voimalaitoksen tai teollisuuslaitoksen piipun nokasta. Kannattavuus on parempi, kun samalla tuotetaan sähköä, kaukolämpöä tai teollisuustuotteita. Ilmastonmuutoksen hillinnän kannalta tarvittavat skaalat ovat myös todella massiivisia. Lisäksi suuruuden ekonomia on CCS-toiminnassa merkittävä tekijä.

KAINALOSSA

Poliittinen hyväksyntä puuttuu

Puuta ja biomassaa polttavaan voimalaitokseen voidaan myös asentaa hiilidioksidin talteenottolaitteisto, eli "bio-CCS". Periaatteessa tällainen investointi on turha, koska kansainvälisessä ilmastopolitiikassa on sovittu, että puun ja biomassojen polttaminen eivät aiheuta hiilidioksidipäästöjä. Niiden lasketaan aina sitoutuvan uuden metsän kasvuun, kunhan metsän kasvusta pidetään huolta.

"Bio-CCS" saattaisi olla kuitenkin Suomen kaltaiselle paljon puuta ja biomassaa energialähteenä käyttävälle maalle melkoinen juttu. Jos puuta polttavan laitoksen piipun nokalta otetaan hiilidioksidi talteen, syntyy "negatiivisia päästöjä". Eikä tässä vielä kaikki. Jokainen tällä tavalla talteen otettu hiilidioksiditonni voidaan myydä päästöoikeutena maailmalle. Tämä parantaisi puuta ja biomassa käyttävien laitosten kannattavuutta. Suurena biopolttoaineiden käyttäjänä Suomesta voisi tulla peräti päästöoikeuksien viejä. Näin visioi VTT:n skenaario vuodelta 2014.

Kansainvälinen ilmastopolitiikka, päästökauppa tai lainsäädäntö eivät kuitenkaan tunnista negatiivisia päästöjä. Tässä olisi vaikuttamisen paikka koko Suomelle, toteaa VTT:n tutkimuspäällikkö Antti Arasto.

— Negatiivisten päästöjen hyväksyminen päästökauppajärjestelmän osaksi olisi tosi kova juttu Suomelle. Tästä voisi muodostua monelle toimijalle myös taloudellinen kannuste. Samalla Suomen päästövähennystavoitteiden toteutuminen olisi taas pari pykälää lähempänä.

Kansainväliset poliittiset päätökset vahvistaisivat CCS-teknologian yleistymistä ja kaupallistumista. Niistä tärkein on kansainvälinen ilmastosopimus, joka voisi määritellä hiilidioksidin talteenoton reunaehdot ja periaatteet. Samalla epäonnistumisen riski uuden teknologian käyttöönotossa pienenee, kun sen taustalla on kansainvälinen yhteisymmärrys.

Kivihiilen, maakaasun ja turpeen asema saattaisivat nekin vielä kertaalleen muuttua, mikäli hiilidioksidin talteenotto ja varastointi yleistyisivät — CCS tekisi fossiilisten polttoaineiden käytöstä päästötöntä. Oleellistahan on saada maapallon ilmakehän lämpenemistä edistävän hiilidioksidin päästely loppumaan. Ei kai silloin ole enää väliä mitä poltetaan, kunhan polttaminen ei aiheuta hiilidioksidipäästöjä.

teksti Petri Sallinen / kuva Scanstockphoto