Katseet polttoaineeseen 19.09.2022 Juha Kiiskinen

Polttomoottoreita pidetään osaltaan syypäinä ilmaston heikkenevään tilaan ja globaalin kasvihuoneilmiön etenemiseen. Moottoreiden sijasta katseet nyt suunnataan polttoaineeseen.

Hiilidioksidia pidetään syypäänä ilmaston lämpenemiseen

Hiilidioksidi (CO₂) on kasvihuonekaasu, jonka sanotaan edistävän ilmaston lämpenemistä.

Rikkipäästöt ja typpioksidit puolestaan saavat aikaan maaperän ja vesistöjen happamoitumista. Mikroskooppisen pienet pienhiukkaset, joita nopeasti yleistyneet suoraruiskutusmoottorit erityisesti kehittävät, huonontavat hengitysilmaa ja aiheuttavat terveysongelmia etenkin kaupunkialueilla.

Kehittyvän voimalaitetekniikan avuin on polttomoottorin tuottamiin haitallisiin pakokaasupäästöihin kehitetty erilaisia jälkikäsittelyjärjestelmiä, mutta hiilidioksidi on vaikeampi tapaus. Lähinnä tämä on seurausta hiilidioksidin käsittelyn aiheuttamista suurista kustannuksista ja loppusijoittamiseen liittyvistä ongelmista.

Maakaasu palaa puhtaasti

Fossiilisista polttoaineista maakaasu (CH₄) palaa varsin puhtaasti. Palaessaan se kehittää muita hiilivetyjä vähemmän hiilidioksidipäästöjä.

Maakaasun (CNG) jakelu perustuu putkiverkkoon, joten se on paikkasidonnaisempaa kuin polttonesteiden jakelu. Lisäksi olemme viime aikoina saaneet huomata, että varsinkin keskisessä Euroopassa suositusta maakaasusta on tullut tehokas poliittinen kiristysväline.

Nesteyttämisellä maakaasu tiivistyy 600-kertaisesti. Tämä mahdollistaa nesteytetyn maakaasun (LNG) toimitukset ilman siirtoputkia ja pumppuasemia. Suomeen ollaan hankkimassa niin sanottua LNG-terminaalilaivaa, jonka ilmoitetaan olevan nopein ratkaisu varmistaa maamme huoltovarmuus ja kaasun toimitusten jatkuvuus kaikissa eri skenaarioissa.

Fossiilisia polttoaineita on mahdollista korvata biopohjaisilla tai synteettisillä tuotteilla, joita käyttämällä liikenteen hiilidioksidipäästöjä saadaan tiputettua alaspäin. Toisaalta biokomponentteja on jo velvoitteen omaisesti sekoitettu fossiilisiin hiilivetyihin.

Millaisia vaihtoehtoja on tarjolla ja onko kotimaisilla liikenteen energialähteillä sijaa markkinoilla?

Polttokennot toimivat vedyllä

Synteettisesti tuotetuista polttoaineista vety (H) ja metanoli (CH₃OH) ovat suhteellisen helppoja valmistaa, mutta niiden käyttö ainakin toistaiseksi on sangen rajallista.

Vedylle on tarvetta polttokennotekniikalla varustetuissa ajoneuvoissa, mutta niiden määrä on hyvin marginaalinen. Maailmalla näitä autoja toki liikkuu. Osa näistä autoista on vielä koekäytössä.

Vedyn tuottaminen tapahtuu elektrolyysin – jossa vesimolekyylien happi- ja vetyatomit erotetaan toisistaan – avulla. Vedyn valmistuksen vaatima sähköenergia tulisi olla mahdollisimman ympäristöystävällisesti tuotettua. Polttokennon toiminnan sivutuotteena kehittyy vettä.

Synteettistä bensiiniä on mahdollista tuottaa metanolista-bensiiniksi -prosessin avulla, jossa lopputuote täyttäisi käytössä olevan polttoainestandardin DIN EN 228 vaatimukset.

Dieselmoottoreihin sopivaa polttoainetta voidaan puolestaan valmistaa käyttämällä jo 1920-luvulla kehitettyä Ficsher-Tropsch -menetelmää, jossa hiilimonoksidia (CO) ja vetyä muunnetaan nestemäisiksi hiilivedyiksi. Tätä hiilineutraalia polttonestettä voitaisiin käyttää myös ilmailuliikenteessä.

Synteettiset polttoaineet mieluiten nestemäisinä

Asiantuntijoiden näkemyksen mukaan näiden synteettisten polttoaineiden tulisi ensisijaisesti olla nestemäisessä olomuodossa. Tällä tavoin ne voitaisiin myydä käyttämällä olemassa olevaa jakeluverkkoa eli huoltoasemia. Lisäksi näitä polttonesteitä voitaisiin sellaisenaan tai vähäisin muutoksin käyttää nykyisissä ajoneuvoissa.

Merkittävä heikkous kaasumaisten ja kiinteiden hiiliolomuotojen nesteyttämisessä on prosessin kehno kokonaishyötysuhde ja ongelmaksi muodostuvat suuret hiilidioksidipäästöt. Eräänä vaihtoehtona onkin nähty aurinko- ja tuulienergian avulla tapahtuva tuottaminen alueilla, joissa molempia energiamuotoja olisi runsaasti ja ympäri vuoden saatavilla.

Kotimaista uusiutuvaa energia

Uusiutuvan energian käyttöä halutaan energia- ja ilmastostrategian mukaisesti lisäämään. Vaikka Suomen sanotaan olevan EU:n kärkimaita bioenergian käytössä, myös liikenteen sektoreilla olisi kehittämisen varaa. Kotimaisten, uusiutuvien energialähteiden käyttämistä tehostamalla hiilijälkeä voidaan pienentää ja samalla vähentää riippuvuutta tuontienergiasta. Nykyisessä maailmantilanteessa tämän luulisi olevan tavoittelemisen arvoista ja antavan lisäbuustia vihreälle siirtymälle.

Runsaista metsävarannoista johtuen Suomessa uusiutuvan energian huomio on puussa sekä toisaalta bioperäisessä polttoaineiden kiertotaloudessa. Tästä esimerkkinä biokaasu, jota puhdistettuna ja jalostettuna voidaan käyttää tuontimaakaasun sijasta.

Biopolttoaineita tuotetaan kotimaassa ja niitä käytetäänkin, ja niiden käytön kasvun haluttaisiin jatkuvan. Biokomponenttien ja -polttoaineiden osuus tieliikenteen polttoaineista tulee vuonna 2030 olla 30 %.

Myös biokaasu on metaania, ja sitä kehittyy hapettomassa mädätysprosessissa. Biokaasun raaka-aineeksi kelpaavat biojätteet, lanta tai liete. Liikennekäyttöön jalostaminen tapahtuu puhdistamalla biokaasusta vesi ja rikkivety sekä muut epäpuhtaudet.

Mäntyöljystä dieseliä

Biomassasta valmistetun, uusiutuvan Neste MY-dieselin lisäksi dieselpolttonestettä voidaan kotimaisin voimin valmistaa mäntyöljystä. Mäntyöljyä saadaan sellutuotannon sivutuotteena.

UPM:n kehittämän vetykäsittelyprosessin avulla, jossa mäntyöljy ensin puhdistetaan ja sen kemiallista rakennetta muokataan vetykäsittelyn avulla. Tämän jälkeen rikkivety ja lauhtumattomat kaasut poistetaan. Jäljelle jäävä neste vielä tislataan uusiutuvan dieselpolttonesteen erottamiseksi.

UPM ilmoittaa BioVerno-dieselinsä toimivan kaikissa dieselmoottoreissa tavallisen dieselöljyn tapaan. Lisäksi sen kerrotaan olevan kaikin puolin yhteensopivaa myös polttoaineen jakeluverkon kannalta.

UPM:n mukaan BioVerno-dieselin käyttö vähentää kasvihuonekaasujen päästöjä luokkaa 80 %. Myös pakokaasujen pienhiukkaspäästöjen ilmoitetaan olevan vähäisemmät. BioVerno-dieselin raaka-aineena käytetään kotimaista havupuuta, summaa UPM.