Materiaaleista ja kemikaaleista ensimmäiset hiilen uusiotalouden tuotteet

Ilmastonmuutoksen hillitsemiseksi on ensiarvoisen tärkeää luopua fossiilisen hiilen käytöstä. Yksi keino on hiilidioksidin uusiokäyttö. Päästöttömän sähkön avulla hiilidioksidista voidaan tuottaa lähes kaikkia orgaanisia kemikaaleja ja polymeerejä, kuten muoveja, ja niiden kaupallistamiseen liittyy paljon potentiaalia. 

"Hiilidioksidin uusiokäytöllä voidaan helpottaa maailmanlaajuista riippuvuutta fossiilisista hiilivedyistä. Tämä mahdollistaa ilmastoneutraalin keinon tuottaa polttoaineita, kemikaaleja, materiaaleja ja ruokaa ja luoda uutta kestävän kehityksen mukaista liiketoimintaa", sanoo VTT:n tutkimusprofessori Juha Lehtonen.  

Hiilen uusiokäyttöön pohjautuvassa taloudessa on kyse siitä, että fossiilinen hiili jätetään maahan ja maanpäällinen eli ilmaan ja kasveihin sitoutunut hiili kiertää sitoutuneena erilaisiin tuotteisiin: polttoaineisiin, kemikaaleihin, materiaaleihin ja ruokaan. Metsien tehtävänä on toimia sekä hiilinieluina että tärkeänä uusiutuvan hiilen lähteenä, mutta lisäksi hiiltä voidaan ottaa talteen teollisuuspäästöistä ja teknologian kehityksen myötä lopulta myös ilmasta.

"Uusiutuvaa energiaa on tarjolla enemmän kuin koskaan ja ilmakehän hiilidioksidia voidaan ajatella olevan tulevaisuudessa saatavissa lähes rajattomasti toisin kuin fossiilisia raaka-aineita nykytaloudessa. Hiilidioksidin hyödyntämisen suurimpana esteenä on lähinnä vähähiilisen sähkön tarpeeseen ja hiilidioksidiin liittyvät korkeat tuotantokustannukset halpaan öljyyn tottuneessa maailmassa. Poliittisessa päätöksentekijöiden kunnianhimoa olisi syytä nostaa, sillä investointeja uusiutuvaan kapasiteettiin tarvitaan hurjasti lisää. Toimijoille täytyy luoda pitkäjänteinen toimintaympäristö, joka kannustaa puhtaisiin investointeihin", sanoo VTT:n tutkimuspäällikkö Antti Arasto.

Hiilen talteenotto ja hyödyntäminen ovat yksi tärkeimmistä työkaluista Pariisin ilmastosopimuksessa määriteltyjen ilmastomuutoksen lieventämistavoitteiden saavuttamiseksi. 

Hiilidioksidista materiaaleja, kemikaaleja, ruokaa ja polttoaineita

Hiilidioksidista voidaan päästöttömän sähkön avulla tuottaa lähes kaikkia orgaanisia kemikaaleja ja polymeerejä, joita tällä hetkellä tuotetaan fossiilisista hiilivedyistä. Polttoaineisiin verrattuna materiaalien ja kemikaalien kaupallistaminen voi olla helpompaa korkeamman hintatason takia. Vaikka kemikaalien tuotantovolyymit eivät nouse samalle tasolle kuin polttoaineiden, voi hiilidioksidiin ja sähköön perustuva tuotantomenetelmä vähentää metsäbiomassan tarvetta uusiutuvien kemikaalien raaka-aineena ja hiili sitoutuu pidemmäksi aikaa esimerkiksi materiaaleihin kuin polttaaineisiin.   

Ruokaproteiinin valmistaminen hiilidioksidista ja päästöttömästä sähköstä on jo nyt mahdollista. Kun osa ihmiskunnan tarvitsemasta ruoasta tuotetaan tulevaisuudessa bioreaktoreissa, vapautuu peltopinta-alaa muuhun käyttöön. VTT on kehittänyt hiilidioksidiin ja päästöttömään sähköön perustuvaa proteiinien valmistusmenetelmää, jota pilotoidaan parhaillaan startup-yhtiö Solar Foodsissa.

Kaksi reittiä hiilidioksidin muuntamiseen

Hiilidioksidia voidaan muuntaa erilaisiksi yhdisteiksi bioteknisin ja kemiallisin menetelmin. Biotekniset reitit tarjoavat mahdollisuuden korkeamman arvon tuotteiden, esimerkiksi elintarvikkeiden ainesosien, tuotantoon. Kemialliset reitit ovat tehokkaita esimerkiksi polttoaineiden ja peruskemikaalien suurtuotantoon.

VTT esittelee uudessa julkaisussaan The carbon reuse economy – Transforming CO2 from a pollutant into a resource näkemyksensä siitä, miten hiili voidaan muuntaa saasteesta resurssiksi, jolla on ilmastonmuutoksen kannalta suotuisat vaikutukset.