Artikkeli on julkaistu Yliopisto-lehdessä 8/2023.
Ratkaisu moniin ympäristöongelmiin on ollut iskeä suodatin tai pesuri tehtaanpiipun päähän. Miksei se toimisi ilmastonmuutoksenkin kohdalla?
Ilmasto lämpenee pääasiassa hiilidioksidipäästöjen takia. Niitä tulee muun muassa lämmityksestä, teollisuudesta ja liikenteestä. Jos laittaisimme voimalaitosten ja tehtaiden piippuihin hiilidioksidisiepparit, voisimme torpata suuren osan kasvihuonekaasupäästöistä.
Tekniikka on jo olemassa, ja hiilisiepparin asentaminen rikkisuodattimen perään savupiippuun on helppo juttu. Ongelmia ovat hinta, energiankulutus ja se, mitä hiilidioksidille talteenoton jälkeen tehdään. Etenkin energiankulutuksessa on vielä paljon työnsarkaa:
— On arvioitu, että jos yritettäisiin ottaa talteen hiilivoimalan hiilidioksidipäästöt, se veisi kolmanneksen voimalan tuottamasta energiasta, kemian professori Timo Repo sanoo.
Hiilidioksidi ei ole myrkky
Hiilidioksidi siepataan useimmiten ruiskuttamalla palokaasun päälle vesiliuosta, jossa on amiineja, typpeä sisältäviä yhdisteitä. Ne reagoivat hiilidioksidin kanssa ja sitovat sen karbonaattisuolaksi. Hiilidioksidin irrottaminen suolasta vaatii kuumennuksen.
Periaatteessa hiilen voisi säilyttää myös suolamuodossa, mutta amiinit ovat sen verran kalliita, että ne mieluummin irrotetaan ja käytetään uudelleen, vaikka irrottaminen vie energiaa.
Timo Repo on mukana hankkeessa, joka pyrkii vähentämään hiilensieppauksen energiankulutusta. Hän ei kuitenkaan pidä järkevänä ottaa kaikkea hiilidioksidia talteen.
— On huomattavasti kalliimpaa ottaa talteen kaikki kuin vain suurin osa. Hiilidioksidi ei ole myrkky vaan kasvien tarvitsema raaka-aine. On mietittävä, mikä on kustannustehokas määrä, johon kannattaa pyrkiä.
Mitä hiilidioksidille tehdään, kun se on irrotettu suolamuodosta? Jo kauan on puhuttu sen varastoimisesta tyhjentyneisiin öljy- tai kaasulähteisiin. Norjalla on jo tällaisia hiilidioksidivarastoja Pohjanmeren alueella.
Uudet lääkkeet
Tuoreempi idea on kierrättää hiilidioksidi uusiin tuotteisiin. Siitä voidaan valmistaa esimerkiksi synteettisiä polttoaineita yhdistämällä hiilidioksidi vetyyn. Tämäkin vie paljon energiaa, eikä se sido hiilidioksidia pysyvästi.
Muita ehdokkaita ovat esimerkiksi arvokkaammat kemikaalit, muovit, hiilivedyt ja sementti. Suomalainen Solar Foods yrittää valmistaa hiilidioksidista ravintoa ihmisille. Jo nyt hiilidioksidia käytetään esimerkiksi juomateollisuudessa.
Revon tutkimusryhmä yrittää ratkaista hiilidioksidin kierrättämiseen liittyviä ongelmia. He tutkivat myös esimerkiksi antibioottien valmistusta hiilidioksidin avulla.
Monien antibioottien valmistuksessa on yhä ainesosana fosgeeni, ensimmäisen maailmansodan aikainen vaarallinen taistelukaasu. Revon mallissa se on korvattu hiilidioksidilla.
— Lääkemolekyyli on sama, mutta sen valmistaminen on turvallisempaa. Menetelmä avaa mahdollisuuden tehdä helposti myös muita lääkemolekyylejä ja kehittää uusia yhdisteitä.
Metsä sitoo
Maailman hiilidioksidipäästöistä otetaan talteen ehkä vain tuhannesosa. Hallitustenvälinen ilmastonmuutospaneeli IPCC kuitenkin kaavailee erityisesti bioperäisen hiilidioksidin talteenotolle suurta roolia ilmastonmuutoksen torjunnassa.
Metsä sitoo kasvaessaan hiilidioksidia ilmakehästä. Kun puuta poltetaan, hiilidioksidi palaa ilmakehään. Jos metsäteollisuuden tai biovoimaloiden hiilidioksidipäästöt otetaan talteen, ne saadaan pysyvästi pois kierrosta ja ilmakehä puhdistuu.
Bioperäisen hiilidioksidin talteenotolla voi olla suuri taloudellinen merkitys Suomelle ja Ruotsille, metsäjäteille. Suomen teollisuuden hiilidioksidipäästöistä 60 prosenttia on biolähtöistä.
— Suomesta ja Ruotsista tulee bioperäisen hiilen maita. Neste on jo julistanut lopettavansa öljynjalostuksen kymmenen vuoden sisällä ja aikoo keskittyä jalostamaan polttoaineita uusiutuvista raaka-aineista, Suomen ilmastopaneelin puheenjohtaja, tutkimusjohtaja Markku Ollikainen sanoo.
Ruotsi edellä, Riihimäellä kokeillaan
Ruotsi on hiilidioksidin hyödyntämisessä Suomea pidemmälle ja laskee osan ilmastotoimistaan sen varaan. Tukholman seudulla on alkamassa hiilidioksidin talteenotto jätteenpolttolaitoksella. Myös Riihimäellä on jo otettu hiilidioksidia talteen jätteenpolttolaitoksen savukaasuista.
Öljy on fossiilisista polttoaineista vaikeimmin syrjäytettävä, Ollikainen toteaa. Hiilidioksidista valmistettavat synteettiset polttoaineet ovat siksi siirtymäajan ratkaisuna hyödyllisiä. Jatkossa pitäisi valmistaa enemmän tuotteita, joissa hiili pysyy.
— Ne voisivat olla hiilivarastoja samassa mielessä kuin puutuotteet. Alalla on menossa hirmuinen myllerrys, ja paljon töitä tehdään uusien tuotteiden eteen.
Ollikainen arvioi, että 2030-luvulla Suomessa voitaisiin ehkä saada siepattua talteen 5–8 megatonnia bioperäistä hiilidioksidia vuodessa. Suomen kaikkien teollisuuslaitosten vuosittaiset päästöt ovat nyt 40 megatonnin luokkaa.
Ikimetsä rauhaan
Osa ympäristöjärjestöistä on suhtautunut nihkeästi hiilidioksidin talteenottoon. Sen on pelätty hidastavan siirtymää pois fossiilisista polttoaineista. Fossiilitalous aiheuttaa haittoja polttoaineiden hankintapaikoilla, vaikka päästöt eivät päätyisikään ilmakehään.
Myös bioperäisissä polttoaineissa on huonoja puolia. Inarissa on vaihdettu kaukolämpövoimalan turve puubiomassaan ja käytännössä päädytty polttamaan alueen metsiä. Eikö tällaisessa tapauksessa olisi parempi käyttää fossiilisia polttoaineita yhdistettynä hiilidioksidin talteenottoon?
— Miltei mikä tahansa vaihtoehto on parempi kuin ikimetsien hakkaaminen. Luonnon monimuotoisuuden suojeleminen vaatii itse asiassa suuremmat nielut kuin pelkkä ilmastopäästöjen hyvittäminen, Ollikainen muistuttaa.
Luonnonnieluilla ratkaiseva merkitys
Biovoimalaitokset käyttävät yleensä sahateollisuuden jäteainesta, mutta voimaloiden pesään päätyy myös kunnon puuta. Biomassan poltosta ei joudu maksamaan päästöoikeusmaksuja tai veroja, koska sen päästöt on luettu maankäyttösektorin päästöiksi. Politiikka on tehnyt puusta erittäin kannattavan polttoaineen.
Ollikaisen mukaan puun poltto on vaikuttanut hiilinielujen vähenemiseen Suomessa. Ilmastopaneeli onkin ehdottanut erityistä veroa suurten energialaitosten käyttämille puupolttoaineille.
Hiilidioksidisiepparit voisivat toimia metsänielujen tukena. Ne pienentäisivät myös hyönteis- ja luonnontuhojen riskiä metsissä. Erilaiset nielut eivät korvaa vaan täydentävät toisiaan, Ollikainen sanoo.
— Tarvitsemme molempia. Tarvitsemme keinoja vähentää hiilidioksidia ilmakehästä. Luonnonnieluilla on siinä suuri merkitys, mutta tarvitsemme myös teknisiä ratkaisuja.
Fossiilisten polttoaineiden käyttö ensin alas
Hiilidioksidi on uusiutuva hiilen lähde siinä missä biomassakin, Timo Repo muistuttaa. Sen tuotekehittelyyn ei liity ongelmia luonnon monimuotoisuuden kannalta.
— En näe hiilidioksidia ihmeidentekijänä, mutta joissain tapauksessa se voi olla järkevä raaka-aine. Mitään tuotteita ei kuitenkaan kannata tehdä vain hiilidioksidin varastoinnin vuoksi, vaan siksi, että niitä tarvitaan, Repo sanoo.
Hiilidioksidin mittakaavaongelma ei ratkea ennen kuin fossiilisten polttoaineiden käyttö vähenee. Maailman kasvihuonekaasupäästöt vuonna 2019 olivat 58 100 megatonnia hiilidioksidiekvivalenttia. Revon arvion mukaan koko maailman kemikaaleihin saisi uppoamaan hiilidioksidia enintään 300 megatonnia vuodessa.
— Nykyisellään päästöt ovat valtavat, eivätkä käytössä olevat menetelmät riitä sitomaan sellaista määrää hiilidioksidia. Siksi toimia päästöjen vähentämiseksi tulee tehostaa. Myös uusia keinoja sitoa ja hyödyntää hiilidioksidia kannattaa kehittää.
Yliopisto-lehti on Helsingin yliopiston tiedeaikakauslehti, joka on sitoutunut Journalistin ohjeisiin.
EU-komission mukaan päästötavoitteisiin ei enää päästä pelkällä päästöjen vähentämisellä. Tarvitaan myös hiilidioksidin poistamista ilmakehästä.
Tällä hetkellä ei ole yhtä yksittäistä lakia, joka sääntelisi hiilidioksidin teknistä talteenottoa ja käyttöä. Se sijoittuu monen eri lain ja politiikan lohkon alle. Suurin osa sääntelystä on luotu ennen kuin teknologiat ovat alkaneet yleistyä.
Hiilidioksidin käytön oikeuskysymyksiin paneutuu Bio CCU -hanke: tutkijat selvittävät, millaisia puutteita sääntelyssä on ja millaiset kannustimet vaikuttaisivat hiilidioksidin talteenottoon.
— Jo epävarmuus voi olla este teknologian käyttöönotolle. Jos on epäselvyyttä siitä, tuleeko vastaan oikeudellisia ongelmia, voi olla kannattavampaa jatkaa vanhalla tavalla, tutkijatohtori, oikeustieteilijä Tiina Paloniitty sanoo.
Hiilidioksidin talteenoton ja käytön sääntelyssä yhdistyvät ilmasto, ympäristö ja energia. Tavoitteet eivät ole aina yhdensuuntaiset eikä ilmaston etu aina monimuotoisuuden etu.
Hiilidioksidipäästöjä on vähennettävä samalla, kun huolehditaan siitä, että hiilidioksidia riittää välttämättömiin tarpeisiin.
— Kaikki hiilidioksidin käyttö ei ole yhtä hyvää ilmaston ja ympäristön kannalta. Sääntelyllä pyritään ohjaamaan sitä oikeaan suuntaan, oikeustieteen väitöskirjatutkija Emilie Yliheljo toteaa.
Tutkijat pohtivat nyt, miten menetelmää voisi ohjata tuottamaan hyötyjä mahdollisimman vähäisin haittavaikutuksin.
EU sääntelee hiilidioksidia eri tavoin kuin muita päästöjä. Perinteinen sääntely perustuu lupiin ja raja-arvoihin. Hiilidioksidipäästöjen vähentämiseksi luotiin 20 vuotta sitten markkinaehtoinen päästökauppajärjestelmä.
Päästökauppajärjestelmän piirissä on yli 10 000 energiantuotanto- ja teollisuuslaitosta. Niiden on hankittava päästöoikeus jokaista ilmaan päästämäänsä hiilidioksiditonnia kohden. Hinta määräytyy jälkimarkkinalla kysynnän ja tarjonnan mukaan.
EU:n päästökaupan ajatuksena on, että päästöjä vähennetään siellä, missä se on halvinta toteuttaa. Järjestelmään kuuluvien sektoreiden hiilidioksidipäästöt ovatkin vähentyneet.
Hiilidioksidin sieppaus ja jalostus on ollut suhteellisen kallista, eikä se ole kannattanut, koska hiilidioksidin päästöoikeuden hinta ei ole ollut tarpeeksi korkea. EU:n päästökauppauudistus kuitenkin kiristää oikeuksia ja nostaa niiden hintaa. Uudistuksessa on huomioitu joissain tapauksissa myös fossiiliperäisen hiilidioksidin talteenotto ja käyttö.
Biopohjainen hiilidioksidi ei ole mukana päästökaupassa, eikä edes meneillään oleva uudistus korjaa tilannetta. Voi käydä niin, että Suomen uusia sellutehtaita ei lueta jatkossa päästökaupan piiriin, koska ne käyttävät energianaan pääasiassa biomassaa.
Tutkimusjohtaja Markku Ollikaisen mukaan Suomen pitäisi luoda myös bioperäisen hiilidioksidin talteenotolle tavoitteet ja kannusteet sekä selkeä sääntely. Hän edellyttäisi isommilta laitoksilta hiilidioksidin talteenottoa.
— Laitehankintaan voisi myöntää investointitukea. Lisäksi pitäisi maksaa korvausta talteen otetuista hiilidioksidiyksiköistä.