Metsäteollisuuden hiilidioksidin käyttö energiatuotteisiin ja kemikaaleihin

Abstract

Suomessa metsäteollisuuden pistelähteissä syntyy vuosittain noin 20,5 Mt bioperäisiä hiilidioksidipäästöjä ja 1,2 Mt fossiilisia hiilidioksidipäästöjä. Pariisin sopimuksen mukaan vuoteen 2030 mennessä päästöjä on vähennettävä 55 % vuoden 2010 tasosta ja päästöjen on oltava nolla vuoteen 2050 mennessä. Tämä tarkoittaa melkein 12 Mt päästövähennyksiä metsäteollisuudessa vuoteen 2030 mennessä. Työn tavoitteena on selvittää hiilidioksidin talteenottomenetelmiä ja soveltuvuutta metsäteollisuuteen. Aineistojen perusteella päätellään, että polton jälkeiset talteenottomenetelmät ovat soveltuvimpia metsäteollisuuden integraatteihin, sillä ne ovat helppoja liittää prosessiin niin kutsuttuna retrofittinä. Muita talteenottomenetelmiä on happipoltto sekä talteenotto ennen energiantuotantoa. Ne vaativat suuria muutoksia prosessiin ja kokonaan uusia komponentteja. Työssä selvitetään, mitä erilaisia tuotteita hiilidioksidista pystytään jatkojalostamaan ja miten niitä pystytään jalostamaan. Fischer–Tropsch-menetelmän avulla pystytään jalostamaan erilaisia lentopolttoaineita, merenkulun polttoaineita, bensiiniä ja dieseliä sekä polymeerejä. Sabatier-reaktiolla hiilidioksidista jalostetaan metaania, jota käytetään maakaasun tavoin. Hiilidioksidia tarvitaan myös urean valmistamiseen, jota käytetään esimerkiksi lannoiteteollisuudessa sekä kosmetiikassa. Metsäteollisuudessa voidaan käyttää hiilidioksidia monessa eri prosessin vaiheessa, kuten ruskean massan pesussa sekä jäteveden puhdistamisessa. Teknistaloudellisessa katsauksessa etsitään ratkaisuja, joilla hiilidioksidin talteenottaminen ja jalostaminen on taloudellisesti kannattavaa. Aineistojen perusteella selvitettiin, että EU-politiikan on muututtava laajamittaisen ketjun luomiseksi. Talteenoton vähennyspotentiaali on vielä liian pieni, mutta sitä voidaan nostaa pienentämällä hiilidioksidin talteenoton ja jalostamisen elinkaaren päästöjä sekä pidentämällä sen varastointiaikaa. Vedyntuotannon on kehityttävä samassa suhteessa, sillä sitä tarvitaan hiilidioksidin jalostamisessa. Liiketoimintamallit eivät vielä ole vakiintuneita, joka huonontaa ketjun eri osien toimimista ja investointihalukkuutta. Markkinoiden ajureita voidaan parantaa lisäämällä kuluttajien tietoisuutta ja kehittämällä teknologiaa. Talteenoton kustannukset ovat sellutehtaalla 58 M€ vuodessa. Talteenotosta aiheutuu tiivistetyillä kaasuvirroilla 40–75 € ja laimeammilla virroilla 75–150 € lisäkustannukset sellutonnille. Sellutonnin hinta on noin 1500 €, jolloin noin 2–10 % siitä menee suoraan talteenoton kustannusten kattamiseen. Polykarbonaattipolyolien jalostamisen kustannukset ovat 2500 €/t. Valmiin tuotteen hinta markkinoilla on 2000–6000 € välillä. Kun investointikustannukset laskevat ja tuotteiden laatu paranee, taloudellinen kannattavuus nousee. Suomessa on meneillään useita eri hankkeita, joissa selvitetään talteenoton mahdollisuuksia. Osa laitoksista on jo käyttöönotettu, mutta suurin osa valmistuu suunnitelmien mukaan vuosien 2027 ja 2028 aikana. Vuodesta 2025 alkaen jalostamisen määrä kasvaa suurella nopeudella ja globaalisti lentopolttoaineita tuotetaan eniten. 2040-luvulla hiilidioksidin talteenottaminen ja jalostaminen tulee todennäköisesti olemaan taloudellisesti kannattavaa Suomessa. Tämä kandidaatintyö on toteutettu kirjallisuuskatsauksena. Käytetyt aineistot ovat erilaisia artikkeleita, opinnäytetöitä sekä oppikirjoja ja raportteja.