Hiilidioksidin talteenotto ja varastointi – CCU/CCS-teknologiat ratkaisevassa roolissa hiilipäästöjen vähentämisessä

Julkaistu: 12. maaliskuuta 2024  

Hiilidioksidin talteenotto, hyödyntäminen ja varastointi (CCUS) on joukko teknologioita, jotka ovat nousseet ilmastokeskusteluissa ratkaisuiksi, joilla voidaan vähentää merkittävästi hiilidioksidipäästöjä (CO2) teollisuudessa. Hiilidioksidin talteenotolla ja varastoinnilla odotetaan olevan tärkeä rooli maailmanlaajuisten ilmastotavoitteiden saavuttamisessa, mutta haasteita on vielä ennen kuin näitä teknologioita voidaan ottaa laajamittaisesti käyttöön. 

”CCUS:n käyttöönotto helpottaa CO2-päästöjen vähentämistä aloilla, joilla päästöjä on vaikea vähentää, ja sillä on ratkaiseva rooli vihreän siirtymän perusteellisessa edistämisessä”, sanoo Swecon teollisuus ja energiatoimialan vanhempi asiantuntija Tomas Norrena.

Kuvassa Tomas Norrena. Kuva: Reijo Koirikivi / Studio P.S.V

Hiilidioksidin talteenotto ja varastointi auttavat teollisuuden päästöjen vähentämisessä 

Hiilidioksidin talteenotto ja varastointi (CCS) on ratkaisu, jolla otetaan talteen teollisista prosesseista tai sähköntuotannosta syntyvät hiilidioksidipäästöt ja varastoidaan ne maan alle geologisiin muodostumiin, jotta ne eivät pääse ilmakehään. CCS:ää voidaan soveltaa monilla eri aloilla, kuten sementissä, teräksessä, lannoitteissa, sähköntuotannossa ja maakaasun käsittelyssä. Useita tekniikoita hiilidioksidin talteenottoon pistelähteistä on jo käytössä, ja ne ovat myös kaupallisesti laajalti saatavilla. 

Global CCS Instituten mukaan maailmassa on tällä hetkellä 29 toimivaa laitosta, joiden yhteenlaskettu talteenottokapasiteetti on lähes 40 miljoonaa tonnia hiilidioksidia vuodessa, mikä vastaa lähes 8 miljoonan auton poistamista liikenteestä. Vaikka tällä hetkellä on yli 100 laitosta kaikissa kehitysvaiheissa ja useilla aloilla, haasteita on vielä ennen kuin CCS on valmis laajamittaiseen käyttöön pitkällä aikavälillä. 

”CCUS-hankkeisiin liittyy kannattavuushaasteita, mikä on yksi syy siihen, miksi kansallisilla ja EU-tason tuilla on edelleen tärkeä rooli markkinoilla”, Norrena sanoo. ”On tärkeää, että EU tukee riittävästi teollisuuden toimijoita, jotta eurooppalaiset yritykset pysyvät kilpailukykyisinä vihreässä siirtymässä. Käynnissä oleva sääntelyn kehittäminen vaikuttaa myös markkinoiden suuntautumiseen.” 

Toinen ongelma on se, että asianmukaiset varastointipaikat sijaitsevat usein huomattavan kaukana todellisista päästölähteistä. 

”Talteenotetun hiilidioksidin mahdollinen nesteytys ja kustannustehokas siirto CO2-siirtokeskuksiin tai suoraan satamaan on ratkaisevaa näiden hankkeiden toteutettavuuden kannalta. Kuljetuksiin liittyvien kustannusten lisäksi Swecon asiantuntijat arvioivat jatkuvasti teknisiä ratkaisuja hiilidioksidin kuljettamiseen kuorma-autolla, putkilinjalla tai rautateitse.” 

Hiilidioksidin talteenotto ja uudelleenkäyttö -teknologioiden taloudellinen potentiaali 

CCU tarkoittaa hiilidioksidin talteenottoa ja sen uudelleenkäyttöä muihin sovelluksiin – kuten polttoaineiden, kemikaalien tai rakennusmateriaalien luomiseen – muuttamalla talteenotetun hiilidioksidin tehokkaasti resurssiksi sen sijaan, että se vain varastoisi sitä. 

Esimerkiksi synteettisen metaanin tai metanolin tuotantoon on käytettävissä useita teknologiareittejä. Hiilidioksidin talteenotto muovintuotantoa varten tarjoaa myös lupaavia mahdollisuuksia, koska hiili sitoutuu materiaaliin pidemmäksi aikaa. 

Koska CCU:lla on useita tunnettuja käyttötarkoituksia, sillä on Norrenan mukaan potentiaalia luoda uusia liiketoimintamahdollisuuksia eri yrityksille, myös startup-yrityksille. 

”Hiilidioksidin hyödyntäminen bensiiniä korvaavien synteettisten sähköpolttoaineiden eli e-polttoaineiden tuotannossa vihreää vetyä käyttäen on tällä hetkellä erittäin aktiivinen kehityskohde Pohjoismaissa. Hiilidioksidia on mahdollista hyödyntää myös suoraan esimerkiksi elintarviketeollisuudessa tai kasvihuoneissa.” 

Sweco selvittää tapauskohtaisesti hiilidioksidin eri hyödyntämisreittien soveltuvuutta teollisuusasiakkaille.

E-polttoaineiden tuotannossa keskeisiä tekijöitä ovat: 

• Polttoaineen kulutus kohdealueella ja kysyntäennuste 
• Olemassa oleva polttoaineen jakelu- ja varastointi-infrastruktuuri 
• Asiakkaan nykyinen tuotevalikoima ja liiketoimintastrategia 
• Sopivat investointituet 

Swecon CCUS-portfolio: Kurkistus viimeaikaisiin hiilidioksidin talteenotto- ja varastointihankkeisiin 

Swecon asiantuntijat ovat avustaneet asiakkaita CCUS-teknologioihin liittyvissä projekteissa pitkäjänteisesti useiden vuosien ajan, ja tällä hetkellä käynnissä on useita hankkeita eri toimialoilta. Alla on valikoima viimeaikaisia CCUS-projekteja, joissa asiantuntijamme ovat työskennelleet. 

Teollisen mittakaavan CCS:n edelläkävijä sementintuotannossa 

Sweco auttaa Heidelberg Materialsin sementtitehdasta, Brevik Sementfabrikk, Norjan Porsgrunnissa saavuttamaan nettonollatason vuoteen 2030 mennessä hiilidioksidin talteenottolaitoksella, jonka on määrä olla toiminnassa vuoden 2024 aikana. 

Brevikin hiilidioksidin talteenotto on osa CCS-projektia ”Langskip”, ja kuljetus- ja varastointiosan toteuttaa Northern Lights, jonka varastointipaikat sijaitsevat Pohjanmerellä.

Kuvassa Kristina Jakobsen, Sweco Norway

”Brevik CCS:n avulla Heidelberg Materialsin Brevikin tehtaasta voi tulla maailman ensimmäinen sementtitehdas, jossa on hiilidioksidin talteenottolaitos, jonka arvioitu vuotuinen talteenotto on noin 400 000 tonnia hiilidioksidia. Brevikin tehdas on siten sementtiteollisuudelle johtava esimerkki kestävämpään suuntaan ja edistää merkittävästi maailmanlaajuisten päästöjen vähentämistä”, sanoo Kristina Jakobsen, Brevik CCS rakennuttajapäällikkö Swecolta Norjasta. 

Swecon rooli hankkeessa: 

• Asiakasta edustava projektipäällikkö 
• Rakennuttajapäällikkö kaikissa FLS:n ja Akerin alaisissa rakennusurakoissa sekä mekaanisissa sopimuksissa 
• Hankkeen terveys- ja turvallisuuskoordinaattori 
• Heidelberg Materialsin HSE-päällikkö ja työmaapäällikkö 
• Työmaasuunnittelu ja rakentamisen koordinointi 
• CSR (vastuullisuusjohtaminen) 
• Riippumaton valvonta rakenne- ja geotekniikan teknisten määräysten mukaisesti 
• Johtaa urakoitsijoiden ja yrityksen edustajien välisiä koordinointikokouksia 

”Olemme koonneet tähän projektiin kokeneita asiantuntijoita ja projektipäälliköitä, joilla on monen vuoden kokemus alueen teollisuusprojekteista. Tämä varmistaa tilaajalle projektin hyvän toteutuksen ja hallinnan”, sanoo Arild Hauge, Senior Industry Advisor Swecolta Norjasta. 

Heidelberg Materialsin Ruotsin CCS-laitoshanke 

Heidelberg Materials valitsi Swecon avustamaan CCS-laitoksen lupahakemuksessa Gotlannin Slitessä. Aloite on merkittävä askel kohti ilmastonmuutokseen sopeutumista Ruotsissa. Swecon rooliin kuuluvat ympäristövaikutusten arviointi ja laitoksen kannattavuusselvitykseen osallistuminen. 

CCS-laitoksen tavoitteena on ottaa talteen ja varastoida vuosittain noin 1,8 miljoonaa tonnia hiilidioksidia vuodessa vuoteen 2030 mennessä, mikä voisi auttaa vähentämään kansallisia päästöjä. Tämä hanke on osa laajempaa Ruotsissa tehtävää työtä rakennusalan ilmastotavoitteiden saavuttamiseksi vuoteen 2030 mennessä ja yksi Ruotsin kattavimmista ilmastonmuutokseen sopeutumisen aloitteista. 

Power-to-Methanol -laitoksen esisuunnittelu Lappeenrannassa 

Energiayhtiö St1 suunnittelee Suomen ensimmäisen kaupallisen mittakaavan synteettisen metanolin tuotantolaitoksen rakentamista Lappeenrantaan. Tässä konseptissa hiilidioksidi otettaisiin talteen läheiseltä tehtaalta, jota operoi Suomen suurin sementinvalmistaja Finnsementti. 

Sweco toteutti Power-to-X (P2X) -laitoksen esisuunnittelun vuoden 2023 aikana. Laitos tuottaa valmistuessaan noin 25 000 tonnia synteettistä metanolia vuodessa. 

P2X- ja CCU-tutkimus Pohjois-Pohjanmaalla 

Sweco toteutti tutkimuksen P2X-konsepteista Raahessa osana ”R4H2 – REACTions for Hydrogen” -hanketta, jonka tavoitteena on vauhdittaa vetytaloutta Pohjois-Pohjanmaalla. 

Keväällä 2023 käynnistyneessä selvityksessä selvitettiin CCU:n mahdollisuuksia keskittyen päästövähennyksiin ja uusiin liiketoimintanäkymiin. Talteen otettua hiilidioksidia ja vihreää vetyä hyödyntämällä voidaan syntetisoida kestäviä vihreitä polttoaineita ja kemikaaleja, ja Sweco arvioi toimivimmat P2X-prosessit.

Lisätietoja: Tomas Norrena, Hydrogen Business Lead, Teollisuus ja energia,  Sweco, tomas.norrena@sweco.fi

Kuva: GettyImages/cagkansayin