10.9.2014
Biokaasuteknologian nykytila ja kehitystrendit Suomessa
Kirjoittanut: Jarno Laitinen, DI, Varatoimitusjohtaja @ Doranova Oy
Biokaasuteknologian kehitys ei ole intensiivistä tai nopeatempoista. Itse mikrobiologia (Archaea) on vanha kuin luonto itse, noin kolme miljardia vuotta, ja biokaasua on todistetusti löydetty tutkijoiden toimesta jo 1600 – luvulla. Ensimmäiset teolliset biokaasureaktorit sekä kaasukäyttöiset autot otettiin käyttöön 1900 – luvun taitteessa ja nykypäivänäkin tuntemamme uudet innovaatiot, kuten LBG, kryotekniikka, polttokennot sekä kuivamädätys on otettu käyttöön laajalti jo 1950 – 1970 -luvuilla. Biokaasuteknologia on pohjimmiltaan orgaanisen, epähomogeenisen, massan stabiloimista ja homogenisoimista, samalla tuottaen kemiallista energiaa – eli yksinkertaistaen jätteen muuttamista lietteeksi/kompostiksi sekä prosessissa syntyvän biokaasun talteenottoa. Ideologisesti biokaasu on kiertotalouden ytimessä toimien katalyyttinä, joka mahdollistaa humuksen, ravinteiden ja energian säilymisen kierrossa jo jalostetussa muodossa.
Yleisesti käsittämämme biokaasuteknologia koostuu tänä päivänä hyvin laajasta kokonaisuudesta soveltavia teknologioita, joita on lainattu enemmän tai vähemmän koetelluista sovelluksista, kuten jätteen- ja jätevedenkäsittelystä, maataloudesta, energiatekniikasta sekä autotekniikasta. Toki teknologioiden soveltamiseen vaikuttaa muukin kuin tekniset ominaisuudet, muun muassa voimassaoleva regulaatio. Biokaasuteknologian nykytilaa ja kehitystrendejä voidaan kuvata oheisen taulukon muodossa, jossa biokaasuntuotanto on jaettu sosio-teknisesti regulaatioon ja prosessivaiheisiin sekä ajallisesti nykytilaan, nyky-trendeihin sekä horisontissa oleviin kehitysmahdollisuuksiin.
Taulukko 1. Biokaasuteknologian nykytila ja kehitystrendit
Trendien mukaisia, uusia laitos- ja liiketoimintaratkaisuita, sovelletaan Suomessa yhä kiihtyvällä tahdilla. Jätelainsäädännön ja kierrätysvelvoitteiden uudistuminen on saanut muun muassa pääomarahastot kiinnostumaan biokaasu ja jätteestä energiaksi -liiketoiminnasta, kuten maailmalla jo 2000 –luvun alussa. Myös Suomessa tämä trendi on yleistynyt ja kotimaiset sekä kansainväliset sijoittajat osallistuvat ja etsivät kehitettäviä projektikokonaisuuksia. Positiivista suomalaiselle biokaasutoimialalle on, että yhä useammat yhtiöt ja julkiset toimijat kehittävät biokaasusta uutta liiketoimintaa nykyisten trendien pohjalta. Uudet laitoshankkeet perustavat toimintansa tehokkaille uusille teknologioille ja liiketoimintansa raaka-aineiden ja kaasun symbioottiselle hyödyntämiselle osana teollisia ekosysteemejä. Löytyypä Suomesta jo niitäkin rohkeita, joiden liiketoiminta perustuu puhtaasti liikennebiokaasun tuotantoon.
Suomessa kaupallisessa käytössä olevan teknologian nykytilaa kuvaa trendien mukaisten laitos- ja liiketoimintaratkaisuiden lisääntyminen. Merkittävä osa nykyisin toiminnassa olevista laitoksista on yhteismädätykseen perustuvia mesofiilisiä märkämädätyslaitoksia, joiden kannattavuus perustuu investointitukiin sekä raaka-aineen käsittelystä saataviin porttimaksuihin. Useat näistä laitoksista ovat tehostaneet toimintaansa kuluneina vuosina investoiden prosessinsa esikäsittelyyn tai laajentaen lopputuotteiden hyödyntämistä liikennekäyttöön tai ravinteiden rikastamiseen.
Mitä siintää biokaasuteknologian horisontissa? Merkittävä ohjaava vaikutus niin teknologian kuin toimialan kehitykseen on luonnollisesti regulaatiolla. Näkisin tulevaisuudessa merkittävämmässä osassa olevan koko tuotantoketjun elinkaariajattelun ja erityisesti lannoitetuotannon tukemisen. Mielenkiintoinen mahdollisuus on myös päästöoikeuksien allokoiminen biokaasulaitoksille. Teknologian kehityksen osalta uusien selluloosapohjaisten raaka-aineiden käytön mahdollistuminen tarjoasisi erityisesti Suomessa merkittäviä uusia mahdollisuuksia kehittää pieniä, korkean kuormituksen, reaktoreita yksittäisille syötejakeille ja tulevaisuudessa nämä biokaasureaktorit saattavat tuottaa metaanin sijasta myös vetykaasua. Hyödyntämisen osalta nykyisten kaasumoottoreiden hyötysuhteet ovat 40 % ja 50 % luokkaa sähkön ja lämmöntuotannon osalta, kun suoraan biokaasulla toimivat SOFC polttokennot saavuttavat tänä päivänä vastaavasti 50 % ja 40 % hyötysuhteet ja kehityksessä olevat mallit jopa yli 70 % hötysuhteen sähköntuotannolle. Myös nykyinen sähkön ja lämmön yhteistuotanto tulee saamaan rinnalleen sähkön, lämmön ja kylmän tai sähkön, lämmön ja vedyn yhteistuotantolaitoksia. Tulevaisuudessa sähkö- ja kaasuautojen yleistyessä myös polttokennojen käyttö autoissa tulee lisääntymään. Raaka biokaasu ei tällöin ole tehokkain mahdollinen energiansitoja, mutta biokaasun sisältämä metaani ja vety tulevat näyttelemään tulevaisuuden liikennekäytössä merkittävää roolia, paineistettuina tai nesteytettyinä.
Minusta mikään yksittäinen teknologia ei ole toistansa parempi vaan kaikki nykyiset ja tulevat teknologiat puolustavat vielä paikkaansa oikein valituissa sovelluskohteissa. Vaikkakin uudet teknologiat ovat mahdollisesti tehokkaampia kuin laajalti sovelletut nykyiset teknologiat, kannattaa vaihtoehtojen ja trendien kartoittaminen ja evaluoiminen. Useasti hyvä idea saattaa jäädä toteutumatta tai tulla kannattamattomaksi, koska suunnitelmat tuottaa tai hyödyntää biokaasua hyvinkin trendin mukaisilla ratkaisuilla osoittautuvat kannattamattomiksi. Perinteinen mesofiilinen märkämädätys yhdistetyllä sähkön- ja lämmöntuotannolla on edelleenkin yhtä varteenotettava vaihtoehto kuin harvinaisempi paineistetun liikennebiometaanin tuotanto termofiilisella kuivamädätyksellä. Voi olla, että minäkin muutan mielipidettäni siinä vaiheessa, kun saan ostaa kotiini biojäteastiaan sijoitettavan mikromädättämön, joka tuottaa vetykaasun suoraan asuntoani sähköistävälle mikropolttokennolle.
Julkaistu Biokaasu-lehdessä 2/2014