Hiilidioksidin talteenotto, hyödyntäminen ja varastointi voivat vaikuttaa liian hyviltä ollakseen totta. Millainen rooli niillä on siirtymisessä kohti fossiilivapaata tulevaisuutta? Mitkä ovat niiden hyödyt ja haitat?
Kun ilmastokriisi pahenee ja haasteet moninkertaistuvat, kaikkien on suunnattava katseensa kohti fossiilivapaata tulevaisuutta ja vähentyneitä hiilidioksidipäästöjä. Päästöjen vähentäminen näyttäisi olevan selvä ja suoraviivainen askel eteenpäin. Liikenteen sähköistäminen, sähkönkäytön tehokkuuden parantaminen, riippuvuuden vähentäminen fossiilisilla polttoaineilla toimivasta lämmityksestä ja vedyntuotannon sekä -käytön lisääminen teollisissa sovelluksissa ovat joitakin toimenpiteitä, jotka on jo otettu käyttöön.
"Kun tarkastelemme hiilibudjettia, tavoitteena on vähentää päästöjä puoleen vuoteen 2030 mennessä ja edetä kohti nollapäästöjä vuoteen 2050 mennessä, jotta voimme välttää ilmastonmuutoksen vakavimmat seuraukset. Ja paine kasvaa jatkuvasti, mitä enemmän viivyttelemme. Samalla on syytä optimismiin, koska uusiutuvan sähkön kustannukset laskevat, mikä tekee uusiutuviin siirtymisestä paljon houkuttelevampaa," sanoo toimitusjohtaja Amandine Denis-Ryan, Institute for Energy Economics and Financial Analysis (IEEFA).
Potentiaalinen tie eteenpäin on hiilidioksidin talteenotto, käyttö ja varastointi (CCUS). Kyse on hiilidioksidin poistamisesta ilmakehästä ja joko sen käyttämisestä tai varastoimisesta. Siitä lähtien kun ensimmäinen suora ilman talteenotto-, hyödyntämis- ja varastointimenetelmä otettiin käyttöön Islannissa vuonna 2021, yhä useampia hankkeita on kehitetty. Denis-Ryanin mukaan on epäselvää, mikä vaikutus menetelmällä lopulta on.
"Luulen, että päästöjen vähentämisellä on suurempi rooli kuin hiilidioksidin talteenotolla ja varastoinnilla. CCUS:llä on todennäköisesti rooli joissakin erityissovelluksissa, mutta sen vaikutus päästöjen vähentämiseen on melko rajallinen, joten energiatehokkuudella, sähköistämisellä ja polttoaineen vaihdolla on todennäköisesti suurin merkitys," sanoo Denis-Ryan.
Lisäksi on huomattava, että CCUS:llä on edessään haasteita, sillä sen investointikustannukset ovat merkittävät eikä se ole vielä tuottanut odotettuja tuloksia, vaikka se on ollut käytössä jo jonkin aikaa.
Teknologia on kuitenkin edelleen suhteellisen uutta. Viimeisen kahden vuoden ajan tutkijat Placid Atongka Tchoffor Chalmersin teknillisestä yliopistosta Ruotsissa ja Jan Suchorzewski Gdańskin teknillisestä yliopistosta Puolassa ovat johtaneet yhtä Ruotsin ensimmäisistä CCUS-hankkeista. Tutkijat selvittävät mahdollisuuksia ja haasteita käyttää kaivosteollisuudesta peräisin olevia alkalipitoisia jäännösmateriaaleja hiilidioksidin talteenottoon siellä missä on mahdollista käyttää karbonaatiotuotteita erilaisissa sovelluksissa, kuten rakennusmateriaaleissa.
"CCUS on laaja termi, ja tarvittavan investoinnin määrä riippuu paljon käytetystä teknologiasta. Hankkeessamme aloitamme materiaaleilla, jotka sisältävät magnesiumia ja kalsiumia, joista molemmat voivat sitoa hiilidioksidia. Menetelmää kutsutaan karbonaatioksi, ja sitä voidaan käyttää normaalissa lämpötilassa ja paineessa. Jos nopeat tulokset eivät ole ensisijainen tavoite, voidaan käyttää passiivista karbonaatiota, joka periaatteessa ei vaadi mitään energiaa, mutta materiaalin annetaan seistä kuukausia vuosia ja se sitoo ilmakehän hiilidioksidia," Atongka Tchoffor selittää.
Hanke on yhteistyötä Ruotsin tutkimuslaitosten, RISEn, Chalmersin teknillisen yliopiston ja Turun yliopiston kesken. Hankkeen kokeet ovat osoittaneet, että on mahdollista luoda puhtaita tuotteita karbonaation kautta luodusta materiaalista. Atongka Tchoffor sanoo, että rakennus-, maali- ja selluteollisuus ovat aloja, joilla karbonaatiotuotteet voivat olla erityisen hyödyllisiä.
Denis-Ryan uskoo myös, että CCUS voisi olla elinkelpoinen. Ainakin pienemmässä mittakaavassa.
"Teollisuudessa on mahdollista sähköistää monia prosesseja tai korvata fossiiliset polttoaineet vihreällä vedyllä, mutta uskon myös, että CCUS voi näytellä pientä, mutta keskeistä roolia alueilla, joilla tällä hetkellä ei ole uusiutuvan energian ratkaisuja, esimerkiksi sementtiteollisuudessa."
Vaikka Denis-Ryan ja Atongka Tchoffor eivät ole täysin yksimielisiä CCUS:n potentiaalista, molemmat uskovat, että teknologioita tarvitaan ilmastonmuutoksen haasteisiin vastaamiseksi mahdollisimman integroidulla tavalla.
"Emme saavuta ilmastotavoitteita ilman hiilidioksidin talteenottoa ja varastointia (CCS) ja CCUS:ää. Meillä on öljyn- ja metallintuotantoa, paljon paperitehtaita ja energia-alan yrityksiä. Mitä meidän pitäisi tehdä kaikelle niiden päästämälle hiilidioksidille? Etenkin haastavien teollisuudenalojen päästöt? Tarvitsemme teknologioita talteenottoon, varastointiin tai prosessointiin," sanoo Atongka Tchoffor.
Onko tarpeeksi tilaa varastoida kaikki hiili?
"Se ei ole suuri ongelma juuri nyt. Hiilidioksidin varastoimiseen on runsaasti tilaa. Painavampi ongelma nyt on infrastruktuurin puute, joka tarvitaan hiilidioksidin keräämiseen, kuljettamiseen ja varastoimiseen. Siinä on haaste," sanoo Atongka Tchoffor.
Tämä on CCUS
Hiilidioksidin talteenotto, hyödyntäminen ja varastointi (CCUS) on menetelmä, jossa hiilidioksidia otetaan talteen, usein suurista päästölähteistä, kuten fossiilisia polttoaineita käyttävistä teollisuuslaitoksista ja/tai suoraan ilmakehästä. Hiilidioksidi voidaan sitten käyttää paikan päällä tai puristaa, kuljettaa ja varastoida syvissä geologisissa muodostelmissa. CO2:ta voidaan hyödyntää metanolin ja polymeerien tuotannossa, raaka-aineena hiilikuitujen tuotannossa sekä monissa muissa sovelluksissa.
Yllä olevassa kuvassa Climeworksin suora ilman talteenottolaitos Islannissa. Kuva: Climeworks.
