Mitä tarkoittavat CCS ja CCU? Tästä on kyse hiilidioksidin kiertokulussa

Hiilidioksidin talteenotto ja varastointi (CCS) ja talteen otetun hiilidioksidin hyödyntäminen (CCU) ovat keinoja vähentää päästöjä. Molempia tarvitaan ilmastonmuutoksen vastaisessa taistelussa: hiilidioksidin hyödyntäminen on olennainen osa pitkän tähtäimen päästövähennyksiä, mutta myös varastointia tarvitaan, jotta päästöjä saadaan leikattua mahdollisimman nopeasti.

Käsitteet hiilidioksidin talteenotto ja varastointi (carbon capture and storage eli CCS) sekä talteenotto ja hyödyntäminen (carbon capture and utilization eli CCU) tekevät tuloaan energia-alalle. Tekniikoiden avulla voidaan luoda hiilineutraaleja tuotantoprosesseja tai jopa tuotteita, joiden päästöintensiteetti eli päästöjen kokonaismäärä on negatiivinen. Tällä hetkellä talteenotolla estetään vuosittain liki 40 miljoonaa tonnia hiilidioksidia päätymästä ilmakehään. Lisäksi kehitteillä tai jo käynnistymässä on satoja uusia projekteja hiilidioksidin talteen ottamiseksi.

YK:n tuore raportti linjaa, että Pariisin ilmastosopimuksen tavoitteisiin pääseminen vaatii yhteistyötä hiilidioksidipäästöjen vähentämiseksi. CCS ja CCU ovat tässä keskeisessä roolissa.
Kokosimme tietopaketin, joka valottaa tekniikoiden potentiaalia ja sitä, miksi niitä tarvitaan.

Mitä ovat CCS ja CCU, ja miten hiilidioksidia voi ottaa talteen?

CCS ja CCU viittaavat hiilidioksidin talteenottoon ja joko sen pysyvään varastointiin (CCS) tai hyödyntämiseen muuntamalla se arvokkaiksi tuotteiksi, kuten polttoaineiksi ja kemikaaleiksi (CCU). Sekä CCS että CCU perustuvat hiilidioksidin talteenottoon. Erona on, mitä talteenoton jälkeen tapahtuu.
 
Uusia talteenottoteknologioita kehittyy nyt nopeasti. Lisäksi markkinoilla on jo joukko valmiita menetelmiä, joita käytetään menestyksekkäästi hiilidioksidin talteenottoon eri lähteistä.

Talteenottoteknologiat voidaan jakaa kolmeen pääkategoriaan:
 

• Polton jälkeinen talteenotto (post-combustion) – Teollisuuden tai voimalaitosten polttoprosesseissa syntyvä savukaasu otetaan talteen ja siitä erotetaan hiilidioksidi.
• Polttoa edeltävä talteenotto (pre-combustion) – Polttoaineet esikäsitellään niin, että niistä erotellaan hiili ennen polttoa. Tämä tapahtuu esimerkiksi muuntamalla hiili ensin kaasutuksen avulla hiilidioksidin ja vedyn sekoitukseksi, josta vain vety poltetaan.
• Happipoltto (oxy-fuel combustion) – Kun polttoainetta poltetaan puhtaassa hapessa tavallisen ilman sijaan, hiilidioksidi muodostaa tavallista suuremman osan poistokaasusta. Näin hiilidioksidi on helpompi erotella ja varastoida tai hyödyntää.

Näiden lisäksi kehitteillä on teknologioita, jotka ottavat hiilidioksidia talteen suoraan ilmakehästä.

Joko teknologiat ovat käytössä, ja mitä talteen otetulla hiilidioksidilla voidaan tehdä?

Polton jälkeinen talteenotto on jo laajasti käytössä, ja hiilidioksidin varastointia kehitetään eri puolilla maailmaa, muun muassa Euroopassa ja Yhdysvalloissa. Hiilidioksidia voidaan varastoida esimerkiksi merenpohjan alla sijaitseviin geologisiin varastoihin, kuten vanhoihin öljy- ja kaasukenttiin.
 
Jotkin teollisuuden alat voivat hyödyntää talteenotettua hiilidioksidia suoraan. Ruokateollisuus käyttää hiilidioksidia juomien valmistukseen sekä hiilihappojäänä ruokien ja raaka-aineiden viilentämiseen kuljetusten aikana. Tällaiset käyttösovellukset eivät vähennä itse hiilipäästöjä mutta tarjoavat tapoja käyttää talteenotettua hiilidioksidia.
 
Talteenotto ja varastointi (CCS) voivat raivata tietä kohti hiilidioksidin hyödyntämistä (CCU), jos hiilidioksidia käytetään tulevaisuudessa uusien tuotteiden raaka-aineena. Kun talteenotettu hiilidioksidi yhdistetään uusiutuvaan vetyyn, se voidaan muuttaa esimerkiksi polttoaineiksi tai kemikaaleiksi. Tätä kutsutaan Power-to-X-ratkaisuksi, jonka avulla uusiutuva sähkövoima voidaan muuntaa polttoaineiksi, kemikaaleiksi ja materiaaleiksi. 
 
Power-to-X:ää pidetään yhtenä avainteknologioista hiilineutraalin liikenteen ja materiaalien kehittämisessä. CCU-menetelmien tärkein päämäärä on korvata talteenotetulla hiilidioksidilla fossiilisia raaka-aineita polttoaineiden, kemikaalien ja materiaalien valmistuksessa.
 
“Kiinnostavimpia hiilidioksidia hyödyntäviä Power-to-X-sovelluksia löytyy aloilta, jotka tulevat tarvitsemaan pitkälläkin tähtäimellä nestemäisiä polttoaineita. Hiilidioksidia hyödyntävä Power-to-X tarjoaa myös kiinnostavia mahdollisuuksia sitoa hiili kestäviksi ja kierrätettäviksi materiaaleiksi”, sanoo Business Development Manager Suvi Kurkijärvi Nesteeltä.

"Hiilidioksidia hyödyntävä Power-to-X tarjoaa myös kiinnostavia mahdollisuuksia sitoa hiili kestäviksi ja kierrätettäviksi materiaaleiksi”

Lentoala on hyvä esimerkki toimialasta, jossa uusiutuvaa sähköä on vaikea käyttää sellaisenaan. Siksi lentoliikenteessä tullaan tarvitsemaan nestemäisiä polttoaineita pitkään. Power-to-X:n avulla lentopolttoaineita voidaan valmistaa uusiutuvasta sähköstä ja hiilidioksidista. Tämä tarjoaa ilmailualalle kiinnostavan ratkaisun noin 10–15 vuoden aikajänteellä. Muita mielenkiintoisia sovelluksia löytyy muoviteollisuudesta, jossa talteenotettu hiilidioksidi voidaan muuttaa materiaaleiksi.

Miksi yritykset ja sijoittajat ovat kiinnostuneita hiilidioksidin talteenotosta?

Yksittäisessä laitoksessa syntyvän hiilidioksidin erottaminen ja kerääminen on tällä hetkellä yleisin tapa ottaa hiilidioksidia talteen. Tällaisia järjestelmiä on jo käytössä ympäri maailmaa. Koska teollisuuden energiankulutus aiheuttaa neljänneksen globaaleista kasvihuonekaasupäästöistä, hiilidioksidin talteenotto on avainasemassa muun muassa EU:n ilmastotavoitteiden saavuttamisessa.
 
Hiilidioksidin talteenoton ja varastoinnin katsotaan tarjoavan skaalautuvia keinoja saavuttaa mittavia päästövähennyksiä sellaisilla sektoreilla, joiden olisi muuten vaikeaa päästä tavoitteisiin riittävän nopeasti. Esimerkiksi nestemäisiä polttoaineita, lannoitteita ja muoveja tarvitaan jatkuvasti, ja niiden tuotantoprosessien kehittäminen vähäpäästöisemmiksi voi viedä vuosikymmeniä. Ennen kuin tähän päästään, hiilidioksidipäästöjen talteenotto ja varastointi voivat tarjota saavutettavan, skaalautuvan vaihtoehdon päästöjen vähentämiseen.
 
Nesteellä tehdään jo suunnitelmia olla mukana CCU-taloudessa.
 
”Kehitämme aktiivisesti yhteistyökumppaniemme kanssa CCU:sta uutta kasvuliiketoimintaa tulevaisuuteen”, Kurkijärvi kertoo.

Miksei hiilidioksidin talteenottoa hyödynnetä vielä laajasti?

Hyvä uutinen on se, että olemassa on jo teknologiat, jolla hiilidioksidi voidaan ottaa talteen, varastoida pysyvästi tai muuttaa uusiksi materiaaleiksi. Haasteena on tehdä siitä taloudellisesti kannattavaa.
 
”Yksi este teknologian laajemmalle käyttöönotolle ovat sen korkeat kustannukset”, Kurkijärvi sanoo.
 
Toiminnan kasvattamiseksi tarvittaisiin sääntelyä, joka tukee alan rahoitusta ja tarjoaa kannustimia, tai vaihtoehtoisesti lisää hiilidioksidipäästöjä aiheuttavien ratkaisujen hintaa.
 
“Demo- ja pilottihankkeet ovat tärkeitä, jotta teollisuus ja päätöksentekijät saavat käsityksen siitä, mitä hiilidioksidin talteenotolla voidaan tehdä. Tämä voi sitten viedä sääntelyä eteenpäin”, Kurkijärvi lisää.

Miltä hiilidioksidin talteenoton tulevaisuus näyttää?

Neste on sitoutunut hiilineutraaliin tuotantoon vuoteen 2035 mennessä. Tavoitteen saavuttaminen edellyttää, että yritys vähentää merkittävästi päästöjä tuotannostaan. Tämä tarkoittaa myös mittavia toimia hiilidioksidin talteenotossa.
 
Nesteen asiantuntijoiden mukaan varastointi on ajallisesti ensimmäinen etappi talteen otetun hiilidioksidin käsittelyssä. Neste tutkii myös sovellutuksia, joissa talteen otetulla hiilidioksidilla on arvoa ja se saadaan kiertämään. Tämä on yksi tehtävistä, joihin Nesteen innovaatioyksikkö on tarttunut yhdessä yhteistyökumppanien kanssa.
 
”Uudet kumppanit ovat erittäin tervetulleita liittymään mukaan työhön”, Suvi Kurkijärvi sanoo.