Kaupallinen yhteistyö Fortum

Voisiko biomassasta löytyä vastaus maailmaa piinaavaan muovi- ja jätekriisiin?

Ehdottomasti, sanoo Fortumin teknologiajohtaja Heli Antila. Fortum haluaa olla johtavassa asemassa ajamassa kehitystä eteenpäin. Biomassaa voidaan hyödyntää resurssitehokkaasti biomuovien ja vaikka biovaatteidenkin valmistukseen. Haasteena on biomassan riittävyys.

Kaupallinen yhteistyö: Fortum
Fortumin teknologiajohtaja Heli Antila näkee Bio2X-hankkeissa disruptiivisia mahdollisuuksia. Kuva: Seppo Samuli / Lehtikuva

Lyhyesti: Voisiko biomassasta löytyä vastaus maailmaa piinaavaan muovi- ja jätekriisiin?

  • Uuden teknologian avulla biomassasta, kuten puusta ja oljesta, voidaan valmistaa korkean jalostusasteen arvotuotteita, esimerkiksi tekstiilejä ja luonnossa hajoavia muoveja. Niiden tuotanto pohjautuu tällä hetkellä fossiilisiin raaka-aineisiin tai pitkälti sellaisiin uusiutuviin raaka-aineisiin, joiden tuotanto on ongelmallista.
  • Arvotuotteet pärjäävät kaupallistumisen jälkeen markkinoilla myös ilman biotukia.
  • Kysymys kuuluu, riittääkö niiden valmistukseen biomassaa, jos samaa biomassaa havittelee raaka-aineekseen myös tuettu biopolttoainetuotanto.

Biowende. Sellainen sana on nyt ilmestynyt fortumlaisten puheisiin.

Biowende tarkoittaa biokäännettä ja polveutuu saksalaisesta termistä Energiewende. Se tarkoittaa käännettä fossiilisista energianlähteistä uusiutuviin. Biokäänteen ajatus on, että suuri osa fossiilisten raaka-aineiden hyödyntämisestä voidaan jossain vaiheessa lopettaa ja korvata uusiutuvalla biomassalla. Biomassalla voidaan korvata myös muita raaka-aineita, joiden tuotantoon liittyy ekologisia ongelmia. Tällainen raaka-aine on esimerkiksi puuvilla, jonka tuotanto vaatii paljon vettä.

Suomalaiseen käsitykseen biotaloudesta biokäännettä ei kannata sekoittaa, sillä suomalaisissa biotalousohjelmissa on pitkälti keskitytty biomassan käyttöön sähkön ja lämmön tuotannossa ja biopolttoaineissa. Fortum on energiayhtiö, mutta se haluaa tehdä biomassasta paljon muutakin. Toki on otettava huomioon, että osa biomassasta ei ainakaan vielä sovellu muuhun kuin energiakäyttöön.

Biomassa fraktioidaan kolmeen osaan

  • Perinteinen selluteollisuus hyödyntää biomassasta pääosin vain selluloosan, josta valmistetaan mm. kartonkia ja pahvia. Loppuosasta tuotetaan energiaa.
  • Fraktioimalla biomassasta saadaan eriteltyä erittäin puhtaina selluloosan lisäksi ligniini ja hemiselluloosa, joiden ominaisuudet sopivat uudenlaisten tuotteiden valmistamiseen.
  • Mitä puhtaammiksi fraktiot saadaan, sitä helpompi niitä on prosessoida jatkojalostuksessa.

Mutta iso osa sopii. Avain on fraktiointiteknologia, joka mahdollistaa biomassan pilkkomisen osiin eli fraktioihin. Niistä voidaan tehdä melkein mitä vain: lankaa tekstiileihin, muovia ja biokomposiitteja autonosiin. Näin syntyy tuotteita, jotka paitsi vähentävät tarvetta käyttää fossiilisia raaka-aineita ovat myös kierrätettäviä.

Resurssitehokkaasti käytettynä biomassasta voidaan myös hyödyntää isompi osuus fossiilisten tai muiden ongelmallisten raaka-aineiden korvaamiseen. Silloin sama biomassa voi tuottaa enemmän arvoa. Materiaalina toimivat muun muassa olki, bambu ja puu.

Biokäänteen ajatus on, että suuri osa fossiilisten raaka-aineiden hyödyntämisestä voidaan tulevaisuudessa lopettaa ja korvata uusiutuvalla biomassalla.

Terve taloudellinen pohja

Fortumin uusien biohankkeiden eli Bio2X-hankkeiden lähtökohtana on, että niiden pitäisi menestyä markkinaehtoisesti, toisin sanottuna ilman tukia sen jälkeen kun teknologian toimivuus on todennettu. Kaupallistamisen ensivaiheessa etsitään niin sanottuja arvotuotteita.

”Haetaan sitä, että tuote on vähintään yhtä hyvä kuin fossiilipohjainen, mutta siinä saisi mieluusti olla myös parempia ominaisuuksia”, sanoo Fortumin teknologiajohtaja Heli Antila.

Hemiselluloosasta on moneksi

Hemiselluloosa on lignoselluloosasta fraktioinnilla eristettävä uusi lupaava raaka-aine, joka muokattavien ominaisuuksiensa puolesta on potentiaalinen lähtöaine moneen eri sovellusalueeseen. Näistä esimerkkeinä voidaan mainita teollisten kemikaalien, elintarvikkeiden ja kosmetiikan rakenteen ja säilyvyyden parantaminen. Tähän asti hemiselluloosan saatavuus on ollut hyvin rajallinen, mikä on asettanut rajoitteita teollisen mittakaavan tuotekehitykselle.

 Ligniinin kannalta fraktiointi mahdollistaa puhtaan sekä reaktiivisen ligniinin tuottamisen fossiilisten kemikaalien korvaamiseen teollisissa kemikaaleissa, esimerkiksi fenoliformaldehydihartseissa fenolin korvaajana.

Vaikka ihmiset ovat yhä ympäristötietoisempia ja valmiimpia maksamaan vihreydestä, Fortumin uusien biohankkeiden kannattavuuslaskelmat on tehty korvattavien tuotteiden hintatason perusteella.

”Yritämme löytää sellaiset tuotteet, jotka eivät tarvitsisi mitään erityistä biopreemiota. Silloin biowende olisi taloudellisesti paljon terveemmällä pohjalla. Tähän tarvitaan tuotealueet, joissa biolla on jo nyt jotain etua. Ajan kanssa tietysti suuri osa fossiilisista tai muuten ympäristöä kuormittavista raaka-aineista pitäisi pystyä korvaamaan”, sanoo johtava teknologiapäällikkö Risto Sormunen.

”Voidaan puhua jopa disruptiivisista mahdollisuuksista”, toteaa Antila.

Tällaisena Antila pitää puuvillan korvaamista biomassalla tekstiilituotannossa.

Öljyn korvaaja

Ruokaa ja vaatteita samalta pellolta?

Puuvillan kasvatus on tällä hetkellä kestämättömällä pohjalla. Tuotanto tarvitsee torjunta-aineita ja erittäin paljon vettä, josta puuvillan viljelyalueilla on pulaa.

Fortum selvitytti, mitä tapahtuisi, jos puuvilla korvattaisiin vehnällä siten, että jyvät hyödynnettäisiin jauhoksi jauhettuna ja oljet biomassana, josta valmistetaan puuvillan vaatteissa korvaavaa lankaa.

Selvityksen mukaan 30 prosenttia vehnäpellosta kerätystä oljesta riittäisi siihen, että peltoalalta saataisiin yhtä paljon kuitua kuin saman peltoalan tuottamasta puuvillasta. Vettä kuluisi viidesosa puuvillan vaatimasta vesimäärästä. Torjunta-aineita ja lannoitteita tarvittaisiin vähemmän.

Tällä hetkellä tärkein tekstiilikuitujen raaka-aine on öljy, johon pohjautuu muun muassa polyesteri. Kaikista maailmassa tuotetuista vaatteista kaksi kolmasosaa on öljypohjaisia, mikä tarkoittaa sitä, että ne käyttäytyvät luonnossa ihan samalla tavalla kuin muovi. Fortum etsii yhteistyökumppaninsa Infinited Fiber Companyn kanssa ratkaisuja myös öljypohjaisten tekstiilien korvaamiseen.

”Pilottikokeilussa on myös sellaisten sekoitekuitujen valmistaminen, joissa käytetään puuvillapohjaista kierrätystekstiiliä ja meidän uusia biopohjaisia kuitujamme”, kertoo Sormunen.

Tutkimusta tehdään yhdessä vaatebrändien omistajien kanssa.

”Sen verran voi sanoa, että kiinnostus on ollut valtavaa. Todella odotetaan, että meillä olisi jotain konkreettista tarjolla”, sanoo Antila.

 

Fortumilla biomassan muuta kuin energiakäyttöä alettiin tutkia kehitysyksikössä tosissaan neljä vuotta sitten. Sitä ennen jo otettiin askel kohti nestemäisiä polttoaineita. Ensimmäinen syntynyt tuote oli metsähakkeesta valmistettava Otso-bioöljy, jota voidaan käyttää voimalaitoksissa raskaan polttoöljyn korvaajana.

Siinä Fortum toimii vielä tutulla kotikentällään, energiassa. Seuraava toteutusvaiheeseen asti edennyt Bio2X-hanke on yhteistyöhanke Chempoliksen ja Intian valtion öljy-yhtiön Numaligarh Refinery Limitedin kanssa Intian Assamissa. Rakennettava biotehdas valmistaa bambusta bioetanolia ja biokemikaaleja. Prosessissa syntyvä ligniini ja osa hemiselluloosasta hyödynnetään biohiilenä sähkön ja lämmön yhteistuotannossa.

Biotukien sijaan kaupallistamisen tukia

Bioetanolia Intiassa

Fortum rakentaa biotehdasta Intian Assamiin yhdessä NRL:n ja Chempoliksen kansa. Tehtaassa bambusta valmistetaan Chempoliksen kehittämää fraktiointiteknologiaa hyväksikäyttäen biokemikaalien lisäksi bioetanolia, jota lisätään bensiinin joukkoon. Näin vähennetään liikenteestä syntyviä päästöjä.

Bambu on nopeasti kasvava ruoho, jota tällä hetkellä hyödynnetään vähemmän kuin sitä olisi tarjolla. Sen kerääminen on hyvin työvoimavaltaista. Laitos tulee työllistämään tuhansia ihmisiä Assamissa, kun laskuihin otetaan mukaan koko arvoketju bambun korjuusta lähtien.

Vaikka Fortumin uudet Bio2X-hankkeet tähtäävät markkinaehtoisuuteen, Assamin hankkeessa Intian valtion maksamalla bioetanolin tuella on vielä rooli.

Sen sijaan biomassan kaupallistamiseen uusissa käyttäkohteissa tarvitaan niin sanottuja first-of-kind-kaupallistamistukia. Hankkeiden kaupallistamisen alkuvaiheessa, kun teollisen luokan tuotantoa vasta aloitetaan, puhutaan satojen miljoonien eurojen investoinneista. Niiden tukeminen ei sovi nykyiseen biotukien malliin, joka keskittyy uusiutuvaan energiaan.

”First-of-kind-hankkeiden haaste on, että teknologian kaupallistamisen tukien suhteen ne putoavat tyhjiöön”, Antila sanoo.

Fraktiointiteknologoita on kehitetty itse asiassa jo kymmeniä vuosia, mutta aika niiden kaupallistamiselle ei ole ollut kypsä.

”Aikaikkuna tälle on nyt. Kun lähdimme investoimaan Chempolikseen, katsoimme ensin näitä etanoliteknologioita, mutta sitten näimme muut mahdollisuudet merkittävämpinä”, Antila kertoo.

Riittääkö biomassa?

Antilaan huolestuttaa biomassan riittävyys, sillä biomassalle riittää ottajia. Kilpailutilanne raaka-aineesta on myös epätasapainossa, kun joitain biomassan käyttökohteita tuetaan voimakkaasti sekä investointituilla että kulutuksen tuilla.

Tuilla on hyvä tarkoitus. Niillä pyritään muun muassa vauhdittamaan biopolttoaineiden käyttöä ennen kaikkea liikenteessä kasvihuonekaasupäästöjen vähentämiseksi. EU on asettanut kovat tavoitteet nestemäisille biopolttoaineille. Teknologia niiden tuottamiseen kannattavasti ilman tukia kuitenkin puuttuu.

”Kyse on siitä, kuka pystyy rakentamaan raaka-aineportfolion, jonka pohjalle voi rakentaa tällaisen biotehtaan. Olemme huolissamme biopolttoainepuolen voimakkaasta tukemisesta, sillä se tarkoittaa, että biopolttoaineteollisuuden kyky maksaa raaka-aineesta on parempi, vaikka biomassaa voitaisiin hyödyntää resurssitehokkaammin valmistamalla siitä korkeamman jalostusasteen tuotteita”, sanoo Antila.

Biomassakysymyksiin liittyvä päätöksenteko on tällä hetkellä myös hyvin hajallaan eri ministeriöissä ja EU:n pääosastoilla. Kenttää ei katsota kokonaisuutena vaan erilaisten, osin risteävien tavoitteiden näkökulmasta. Markkinaehtoiset hankkeet voivat näin jäädä tuettujen jalkoihin.

Jalostusarvo korkealle

Fortumin hankkeissa pyritään vientituotteiden mahdollisimman korkeaan jalostusarvoon. Se nousee, jos biotehtaan vieressä on laitos, joka tuottaa fraktioista esimerkiksi maalipigmenttiä tai tekstiiliä. Kun digitalisaatio laskee valmistuskuluja, korkeiden työvoimakustannusten Suomessakin voitaisiin valmistaa kilpailukykyisesti esimerkiksi biohajoavia muoveja.

Sormunen laskee, että Suomessa riittäisi biomassaa muutamille kymmenille biotehtaille. Tällöin puhutaan pienemmistä investoinneista kuin metsäteollisuuden viimeaikaiset miljardi-investoinnit, mutta alkuvaiheessa kuitenkin satojen miljoonien eurojen investoinneista.

”Suomen kansantalouden kannalta meidän pitäisi ajatella, miten saisimme Suomen kestävästi käytettävissä olevista biomassoista mahdollisimman suuren arvon pitkällä aikajänteellä”, Antila sanoo.

Artikkelin on kirjoittanut MustReadin kaupallinen johtaja Merja Mähkä