Biopolttoaineita Euroopan metsistä?
EU on hiljalleen heräilemässä siihen totuuteen, että ruokaperäiset biopolttoaineet eivät välttämättä ole paras mahdollinen idea. Joskin tämä herääminen on tyypillisesti melko hidasta ja valikoivaa.
Koska ruokapohjaiset biopolttoaineet ovat ideana huono, niin lienee syytä tarkastella vaihtoehtoja. Seuraavana vuorossa teknologisessa kehityksessä on Fischer-Tropsch –synteesin käyttäminen biopolttonesteiden syntetisoimiseen. Prosessi ei sinänsä ole kovin uusi (Natsi-Saksa käytti sitä turvatakseen kalustonsa polttoaineiden saannin nesteyttämällä kivihiiltä, ja saman teki sittemmin Apartheidin aikoihin Etelä-Afrikka kärsiessään kauppasaarrosta), mutta on se toki uudempi kuin sokereiden käyttäminen alkoholiksi tai öljykasvien öljyn hyödyntäminen.
Esimerkkilaitoksena käytämme UPM:n taannoin Suomeen suunnittelemaan yhteistuotantolaitosta (näissä on parempi hyötysuhde kuin erillislaitoksissa, jollaiseen VAPO sittemmin sai rahoituksen Euroopan NER-tuista). Otetaan vaaditut raaka-aineet ja syötteet kirjastamme Suomi öljyn jälkeen:
Suomeen suunnitteilla ollut jalostamo käyttäisi arviolta 1,5 – 2 miljoonaa kiintokuutiota (noin 3–4 TWh) energiapuuta ja hakkuutähteitä vuodessa. Lisäksi se kuluttaisi noin 0,4 TWh sähköä ja 5 000 tonnia vetyä. Muita raaka-aineita ovat esimerkiksi typpi, happi (noin 400 000 tonnia vuodessa), kuivauslämpö, höyry, jäähdytysvesi ja makea vesi [1].
Mitä nämä numerot tarkoittavat Euroopan näkökulmasta?
EU käyttää noin 13 miljoonaa tynnyriä öljyä päivässä. Laskennallisesti tämän korvaaminen yllämainitun kaltaisilla laitoksilla on kohtalainen urakka – niitä tarvitaan noin 2 200, ja ne maksavat noin puoli miljardia euroa per laitos.
Jalostamot vaatisivat vuosittain noin 880 TWh sähköä, joka vastaa Saksan ja Britannian yhdistettyä vuotuista sähkönkulutusta, tai reilua neljännestä koko EU:n sähkönkulutuksesta [2].
Raaka-aineena käytettyä puuta kuluisi noin 4 000 miljoonaa kiintokuutiota vuodessa. Tämä on yli kuusinkertainen määrä Euroopan vuotuiseen metsien kasvuun verrattuna, ja yli kymmenkertainen määrä vuotuisiin hakkuisiin nähden. Koko Euroopan metsät olisivat puuttomia noin kuudessa vuodessa [3]. Epäilemättä EU:n metsäteollisuuden suhteellisen vaatimaton 1,3 prosentin osuus kansantuotteesta nousisi ainakin hetkeksi uuteen kukoistukseen [4].
Pelkän tehdaskompleksin lisäksi on tarpeen laajentaa näkemystä muualle tuotantoketjuun. Mikäli prosessin vaatima sähkö tuotetaan biomassaa polttamalla, lisääntyy energiapuun kuljetusten tarve noin viidenneksellä. Energiapuun kuljetukseen ja korjuuseen kuluu noin viisi prosenttia puun energiasisällöstä polttoaineina, jotka tällä hetkellä ovat fossiilisia. Vety irrotetaan esimerkiksi maakaasusta, joka on pääosin tuontitavaraa. Ja niin edelleen.
No, ei kai kukaan ole korvaamassakaan koko öljynkäyttöä biopolttoaineilla? Mutta numeroiden pyörittäminen on silti välillä ihan terveellistä. Jos oletamme että Eurooppalaiset käyttävät öljystään noin puolet liikenteessä, vastaisi sen korvaaminen biodieselillä vain viisi kertaa nykyisiä vuotuisia hakkuita. Eli nesteyttämällä koko nykyinen hakkuumäärä saataisiin 20 prosenttia liikennepolttoaineista bio-peräisiksi. Tähän riittäisi huomattavasti pienempi määrä yhteistuotantolaitoksiakin. Mutta tosiaan, eihän niihin yhteistuotantolaitoksiin jäisi mitään yhteistuotettavaa, kun kaikki vedettäisiin biodieseliksi… Hitto.
Lähteet:
[1] http://www.ymparisto.fi/download.asp?contentid=99476&lan=fi
[2] http://www.energy.eu/stats/energy-electricity-consumption.html
[3] http://www.kagirahsap.com/06-kuresel-climate/climate-change/2%20Europe’s_Forest.pdf
[4] http://epp.eurostat.ec.europa.eu/cache/ITY_OFFPUB/KS-FK-12-001/EN/KS-FK-12-001-EN.PDF
Kaikenhuipun blogi 
Sähkön kulutukseen en osaa ottaa kantaa. Mutta vetyä tuskin maakaasusta otetaan näissä laitoksissa. Ideanahan on kaasuttaa biomassa ja puljata kaasun H/CO-suhde sopivaksi. Vety on tarkoitus ottaa siis puusta, missä sitä kyllä on.
Lämpöenergiaa ja sähköä voidaan tuottaa myös samassa integraatissa niin kuin nykyäänkin. Soodakattilat ovat jo vanhaa teknologiaa. Kuori ynnä hakkuilta tuleva muu tähde menisivät biodieselin valmistukseen.
Ymmärrä kyllä pointin. Olen suurista linjoista täysin samaa mieltä. Biopolttoaineilla ei fossiilisia polttonesteitä korvata kuin pieneltä osin. Biopolttonesteet, sikäli kun niitä aletaan valmistaa, kannattaa ohjata raskaalle liikenteelle. Metsäisen Suomen olosuhteisiin suunniteltuja laitoksia ei ympäri Eurooppaa voi pystyttää.
Nuo raaka-aineet (vety mukaan lukien) on otettu UPM:n omasta suunnitelmasta. Ilmeisesti kaasutuksen yhteydessä tarvitaan lisävetyä jotta vedyn ja häkän suhde saadaan sopiviksi (jos en väärin muista). Samaten sähkönkulutus on UPM:n dokumentista (YVA).
Yhteistuotannossa on niemenomaan noita mainitsemiasi hyviä puolia, joilla koko prosessin hyötysuhdetta saadaan nostettua varsin merkittävästi ja jätteetkin hyötykäyttöön. Ongelmana puolestaan se, että laitosten standardointi on vaikeampaa kun jokainen integraatti on usein erilainen tontista lähtien (Vapon hankkeen hyvä puoli on hyvä standardoitavuus koska se on yksittäislaitos).
Ja joo, nimenomaan tässä oli vaan tuoda tuollaisia teoreettisia lukuja pöytään, että saadaan asioiden kokoluokka selville 🙂
Niinpä onkin UPM:n YVA:ssa sanottu. Forest BTL:ää olen seurannut enemmän ja siellä vety otetaan synteesikaasusta. Jos UPM:n prosessissa käytetään fossiilista vetyä, se on ainakin siltä osin huonompi kuin Forest BTL:n. Tosin nämä pikku yksityiskohdat ei isoa kuvaa muuta.
Joo ei se vedyn osuus sörsselin kokonaisenergiansyötteestä ole muistaakseni hirveän iso.
Terve!
Sekä prosessin vaatima sähkö että vety voidaan niin haluttaessa tuottaa myös biojalostamolla. Kyseinen tuotantotekniikka on pyritty kuvaamaan yksityiskohtaisesti VTT:n uudessa raportissa: ”Liquid transportation fuels via large-scale fluidised-bed gasification of lignocellulosic biomass”
Raportin voi ladata osoitteesta: http://bit.ly/192Vl3G
Kiitos kommentista ja linkistä Ilkka.
Täytyy lukea raportti, vaikuttaa mielenkiintoiselta.
Osaatko sanoa vaikuttaako (vai selviääkö nämä raportista) vedyn ja sähkön tuottaminen biojalostamolla miten raaka-aineen kulutukseen, investoinnin kokoon ja ylipäätään prosessin hyötysuhteeseen? Eli miten paljon selvitään jätteillä ja yhteistuotannon hyödyillä, ja miten paljon prosessiin tarvitsee syöttää lisää uutta raaka-ainetta? (se vedyn ja sähkön tarve kun kuitenkin on olemassa siitä huolimatta missä/miten se tuotetaan).
Periaatteessa kaikki vaihtoehdot ovat käytettävissä ja tapauskohtaisesti riippuu missä taloudellinen optimi sijaitsee. Tuossa raportissa on kuvattu tilanne jossa rakennetaan niin sanottu stand-alone-laitos joka ei tukeudu olemassa oleviin prosesseihin ja joka on omavarainen lähes kaikkien tarvitsemiensa tuotteiden osalta: lämmöt ja höyryt tuotetaan itse, kun taas sähkötase on yli- tai alijäämäinen riippuen höyrypiirin ja lämmön talteenottojen suunnittelussa tehdyistä valinnoista.
Lopputuotteita vertailtaessa huomataan, että metanolin ja dimetyylieetterin valmistaminen ei vaadi vetykäsittelyä. Synteettisen bensiinin valmistuksessa syntyvän dureenin poistamisessa kuluu vetyä, mutta hyvin pieniä määriä. FT-vahan jatkojalostuksessa vedyn tarve on tarkastelluista vaihtoehdoista suurin, tosin sekin vain noin kuudesosa maaöljyn jalostuksen vetytarpeesta. Taloudelisin tapa on varmaankin tuottaa se maakaasusta, mutta raporttia varten tarkasteltiin kuitenkin tapaus jossa vety tuotetaan synteesikaasusta itsestään. Se alentaa kokonaishyötysuhdetta FT-vahaksi noin 3 prosentin verran.
Raportissa tarkasteltiin stand-alone-laitoksia siksi, että prosessin aine- ja energiavirtoja on siten helpompi seurata, ts. läpinäkyvyys lisääntyy. Käytännössä laitokset kannattanee kuitenkin integroida läheisesti (puunjalostus)teollisuuden kanssa. Tällöin ei välttämättä tarvitsisi investoida esimerkiksi omaan apukattilaan, höyryturbiiniin, jätevedenkäsittelyyn yms. ja näin investoinnin pääomajalanjälki voisi alentua noin 15 – 20 % verran stand-aloneen verrattuna.