Metaania vedystä – Miksi vihreän vedyn metanointi kannattaa

Gasum on strategiassaan asettanut tavoitteekseen toimittaa vuoteen 2027 mennessä markkinoille vuosittain seitsemän terawattituntia (TWh) uusiutuvaa kaasua. Tavoite on kunnianhimoinen ja suuri osa lisäyksestä tulee investoinneista uusiin biokaasulaitoksiin sekä ostoina luotetuilta tuottajilta Euroopassa.

Biokaasua vieläkin suurempi potentiaali piilee kuitenkin uusiutuvassa synteettisessä metaanissa, eli e-metaanissa, joka kytkeytyy juuri nyt kehittymässä olevaan vetytalouteen.

Vihreää vetyä tuotetaan elektrolyysillä uusiutuvasta sähköstä ja vedestä. Tätä prosessia kutsutaan P2G-ratkaisuksi (Power-to-Gas). Molekyylinä vety on kuitenkin haastava. Sitä on vaikea varastoida ja kuljettaa, eikä sitä varten ole olemassa infrastruktuuria.

Vihreä vety voidaankin prosessoida edelleen e-metaaniksi katalyyttisen ja biologisen metanoinnin avulla eli yhdistämällä vety talteen otettuun hiilidioksidiin.

”Tätä synteettistä ja täysin uusiutuvaa e-metaania voidaan hyödyntää helposti teollisuuden, laivaliikenteen ja maantieliikenteen vihreässä siirtymässä. Se on teknisesti vaihtokelpoista maakaasun ja biokaasun kanssa eli sen siirtämiseen ja käyttöön on jo olemassa sekä kokonainen infrastruktuuri että teknologia”, Gasumin liiketoiminnan kehitysjohtaja Mikko Syrjänen kertoo.

E-metaanin tuotantopotentiaali uusiutuvista hiilidioksidilähteistä Suomessa, Ruotsissa ja Norjassa on jopa 207 TWh vuodessa. Uusiutuvaa hiilidioksidia voidaan ottaa talteen esimerkiksi metsäteollisuudesta, voimalaitosten jätteen poltosta tai biokaasulaitosten sivuvirroista, jolloin se on jo valmiiksi kierrossa olevaa hiilidioksidia.

Metaanille on tarvetta liikenteessä

Vihreä siirtymä ja sitä edistävä regulaatio edellyttävät siirtymistä pois fossiilisista energianlähteistä. Tämän takia esimerkiksi henkilöautojen pääasialliseksi voimanlähteeksi kaavaillaan sähköä.

Sähkö ei kuitenkaan sovi käyttövoimaksi kaikkialle. Esimerkiksi raskaiden tieliikennekuljetuksien sähköistäminen on edelleen hyvin rajallista, eikä se sovi kaikkeen teollisuuteen.

”Yksi ilmeisimmistä käyttökohteista juuri metaanille on laivaliikenne, johon EU on tuonut päästöjen vähentämiseen velvoittavat säädökset ensimmäistä kertaa. Laivaliikenteen sähköistäminen sen suuren energiantarpeen takia ei ole nykyisellä teknologialla mahdollista. Laivoille ei yksinkertaisesti mahdu tarpeeksi suuria akkuja”, Mikko Syrjänen toteaa.

Vetyä voidaan käyttää myös metanolin tai ammoniakin tuotannossa, mutta näihin molempiin liittyy omat rajoitteensa. Ammoniakki on aineena hyvin myrkyllinen, eikä sen käyttämiseen energialähteenä ole olemassa laajassa mittakaavassa hyödynnettävissä olevaa teknologiaa. Metanoli on ominaisuuksiltaan ammoniakkia helppokäyttöisempi, mutta myös sen käyttöön tieliikenteessä tai teollisuudessa teknologiset ratkaisut vielä puuttuvat.

Metanointi on tapa varastoida ja siirtää suuria määriä uusiutuvaa energiaa

Uusiutuvan sähkön muuttaminen polttoaineeksi, kuten e-metaaniksi, mahdollistaa energian varastoimisen ja siirtämisen suuressa mittakaavassa. Metanoinnilla polttoainetta voidaan tuottaa siellä, missä on saatavilla suuria määriä uusiutuvaa sähköä ja siirtää siten puhdasta energiaa käyttökohteisiin, jossa suora sähköistäminen ei ole mahdollista, tai paikkoihin, joissa ei ole riittävää paikallista uusiutuvan energian tuotantokapasiteettia.

”E-metaania ja muita sähköpolttoaineita tuotettaessa syntyy energiahukkaa, mutta niiden etu on sellaisten suurten energiamäärien varastointi ja liikuttelu, joiden säilyttäminen ja siirtäminen sähkönä ei olisi käytännöllistä eikä kannattavaa”, Syrjänen sanoo.

Erityisen kannattavaa e-metaanin tuotanto on uusiutuvan sähkön tuotannon vaihtelevuuden takia. Olosuhteiden ollessa otolliset syntyy sähkön ylijäämää, joka on hyvä saada varastoitua ja käyttöön.

”Ylijäämä vaikuttaa myös sähkön hintaan painaen sen negatiiviseksi. Tällöin sähköstä voi olla kannattavaa tuottaa vetyä ja edelleen metaania”, Tampereen yliopiston tutkija Marika Kokko kertoo.

Kokko tutkii biologista metanointia Business Finlandin rahoittamassa HYGCEL-hankkeessa. HYGCEL keskittyy tunnistamaan ja kehittämään sähköpolttoaine- eli P2X-markkinan (Power-to-X) vedyn ja hiilen arvoketjuja, joihin P2G-ratkaisun arvoketjut kuuluvat. Myös Gasum on mukana hankkeessa.

Sähköpolttoaineita kehitetään etenkin Euroopassa

Suomi ja muut Pohjoismaat ovat vedyn tuotannolle erityisen otollisia alueita, sillä tänne on suunnitteilla paljon uusiutuvan sähkön tuotantoa.

Vihreän vedyn tuotannon ja metanoinnin kannalta tärkeintä on rakentaa kannattava ja sujuva arvoketju, jossa prosessin eri palaset kohtaavat oikeissa paikoissa. Tämä tuottaa suurimman hyödyn metaanin loppukäyttäjälle.

”On oleellista esimerkiksi miettiä, missä vihreään metaaniin tarvittavat uusiutuva sähkö ja hiilidioksidi tuotetaan ja kohtautetaan. Metanointi alana kehittyy tällä hetkellä kovaa vauhtia, ja Eurooppa on tässä edelläkävijä”, Marika Kokko sanoo.

Myös metaanin hyödyntämiseen käytettävän teknologian jatkuva kehittäminen on välttämätöntä metaanin kestävän käytön kannalta. Esimerkiksi metaanin hajapäästöjen eli metaanislippien ehkäiseminen koko arvoketjussa on ensiarvoisen tärkeää.

”EU on määritellyt vastikään tarkat säädökset sille, mitkä sähköpolttoaineet katsotaan uusiutuviksi. Nyt kun pelisäännöt ovat selvillä, voimme työskennellä konkreettisesti kestävän ja uusiutuvan e-metaanin tuomiseksi markkinoille”, Gasumin Mikko Syrjänen toteaa.

"E-metaania voidaan hyödyntää helposti teollisuuden, laivaliikenteen ja maantieliikenteen vihreässä siirtymässä. Sen siirtämiseen ja käyttöön on jo olemassa sekä kokonainen infrastruktuuri että teknologia."

Mikko Syrjänen, Gasumin liiketoiminnan kehitysjohtaja