Pitäisikö biogeeninen hiilidioksidi varastoida vai uusiokäyttää synteettisiin polttoaineisiin?
Pitäisikö biogeeninen hiilidioksidi varastoida vai uusiokäyttää synteettisiin polttoaineisiin?
Kansainvälisiin ilmastotavoitteisiin pääseminen edellyttää, että osa fossiilisista polttoaineista korvataan synteettisillä. Kannattaako synteettistä polttoainetta valmistaa biogeenisestä hiilidioksidista, vai olisiko biogeeninen hiilidioksidi parempi varastoida, jolloin sitä voitaisiin hyödyntää päästökompensaatioiden kautta fossiilisten polttoaineiden käytössä?
Ilmaston kannalta hiilidioksidi jakaantuu kahteen luokkaan: ”poistettavaan” ja ”kierrätettävään”. ”Poistettavaa” on fossiilisiin energialähteisiin perustuva hiilidioksidi. ”Kierrätettävää” on biomassoista lähtöisin oleva eli biogeeninen hiilidioksidi sekä ilmakehässä jo valmiiksi oleva hiilidioksidi, joiden oletetaan jatkavan luonnon kiertokulussa.
”Kierrätettävällä” hiilidioksidilla on mahdollista kompensoida fossiilisia hiilidioksidipäästöjä, jos ”kierrätettävä” hiilidioksidi otetaan talteen ja varastoidaan (nk. biogenic carbon capture and storage, BECCS ja direct air carbon capture and storage, DACCS). Toisaalta ”kierrätettävän” hiilidioksidin ja uusiutuvilla energialähteillä tuotetun vedyn avulla voitaisiin tuottaa kemianteollisuuden ja liikenteen tarvitsemia hiilivetyjä ja metanolia (nk. synteettiset polttoaineet) ja muita lopputuotteita, joihin edelleen tarvitaan hiilidioksidia (ks. kuva 1 alla).
Onko biogeenisen hiilidioksidin uusiokäyttö verrattain alhaisen hyötysuhteen synteettisissä polttoaineissa parempi ratkaisu kuin saman biogeenisen hiilidioksidin varastointi, joka mahdollistaa sen, että negatiivisilla päästöillä voidaan kompensoida fossiilisten polttoaineiden käyttöä liikenteessä suoraan? Hiilidioksidin varastoinnin avulla voidaan sallia rajoitetusti fossiilisten energialähteiden käyttöä myös jatkossa.
Tarvitaanko uusiutuvilla energialähteillä tuotetusta vedystä ja hiilidioksidista valmistettuja synteettisiä polttoaineita ja metanolia siis lainkaan? Kansainvälisten tutkimusten mukaan kyllä.
Investoinnit varastointikapasiteettiin pullonkaulana?
International Energy Agency (IEA) ja International Institute for Applied Systems Analysis (IIASA) ovat mallintaneet, millä teknisillä ratkaisuilla voitaisiin saavuttaa maailmanlaajuisesti nettonollapäästöt vuoteen 2050 mennessä[1]. Skenaariossa yli 95 % talteen otetusta hiilidioksidista varastoidaan, ja vain 5 % käytetään synteettisiin polttoaineisiin tai muihin hiilidioksidia vaativiin sovelluksiin. Synteettisten polttoaineiden tarvitsema hiilidioksidi on skenaarioissa peräisin joko ilmasta tai biogeenisistä lähteistä. Nykyinen kehitys on jo jäljessä ko. skenaarion oletuksista vuoden 2030 arvoista sekä hiilidioksidin varastointikapasiteetissa että synteettisten polttoaineiden osalta[2]. Hiilidioksidin varastointikapasiteetti voi muodostaa merkittävän rajoitteen varsinkin silloin, jos investointeja varastointikapasiteetin lisäämiseen ja uusiutuvien energialähteiden käyttöön tehdään liian hitaasti.
Emme yksinkertaisesti pääse kansainvälisiin ilmastotavoitteisiin ilman, että osa fossiilisista polttoaineista korvataan synteettisillä. Skenaario ei kuitenkaan vastaa kysymykseen, kannattaako biogeenisen hiilidioksidin varastointi mieluummin kuin sen käyttö synteettisiin polttoaineisiin. Skenaario ei myöskään vastaa, miten yksittäinen valtio omine resursseineen tekisi kustannusoptimaalisia ratkaisuja päästäkseen kansallisiin tavoitteisiinsa.
Biogeenista hiilidioksidia hyödynnettäväksi vain teollisista kohteista
EU-sääntely sallii fossiilisen hiilidioksidin hyötykäytön synteettisten polttoaineiden ja raaka-aineiden valmistukseen vuoden 2040 loppuun asti tietyin edellytyksin[3]. Tämän jälkeen käyvät ainoastaan biogeeninen tai ilmakehästä suoraan talteen otettu hiilidioksidi. Näistä jälkimmäinen teknologia ei ole toistaiseksi teknis-taloudellisesti kilpailukykyistä ns. piipun päästä talteen otettuun hiilidioksidiin verrattuna, mikä tuo epävarmuutta ”kierrätettävän” hiilidioksidin saatavuuteen synteettisiä polttoaineita varten. Tällä hetkellä biogeenisen hiilidioksidin uusiokäytön kovin kilpailija on siten fossiilinen hiilidioksidi, vaikka sen elinkaari jääkin lyhyeksi.
Biogeenisen hiilidioksidin saatavuus Euroopassa on rajallinen, koska biomassojen energiahyödyntämistä pyritään rajoittamaan. Tämän lisäksi teknisestä potentiaalista voidaan ottaa talteen ja hyödyntää vain murto-osa, koska biogeeninen hiilidioksidi syntyy kooltaan erilaisissa hajallaan sijaitsevissa lähteissä. Hyödynnettävä osuus rajautuu siten teollisiin kohteisiin: metsäteollisuuden toimipaikkoihin, biomassoja hyödyntäviin energialaitoksiin ja biokaasun jalostuslaitoksiin.
Hiilidioksidin talteenotto suoraan ilmakehästä ei ole paikkaan sidottua sen jälkeen, kun teknologia saadaan kilpailukykyiseksi. Biogeenisen hiilidioksidin nykyistä kustannusetua ja käyttövalmiutta kannattaisi siis hyödyntää mahdollisimman pian. Kustannushyötyjä saavutetaan erityisesti silloin, jos sekä biogeenisen hiilidioksidin lähde että loppukäyttö voidaan sijoittaa lähelle toisiaan, jolloin hiilidioksidia ei tarvitse kuljettaa toisin kuin esimerkiksi varastoinnin tapauksessa.
Vauhtia tukimekanismeista
Biogeenisen hiilidioksidin varastoinnin taloudellinen kannattavuus perustuu tällä hetkellä vahvasti mahdollisille hankkeille maksettaviin tukiin. Useissa Euroopan maissa on kehitteillä mm. hiilen hintaerosopimuksia (Carbon Contract for Difference, CCfD), joista toivotaan tukimekanismia sekä hiilidioksidin talteenottoa että uusiokäyttöä koskeviin projekteihin. Uudet tukimekanismit voivat kannustaa varastointiprojekteihin synteettisten polttoaineprojektien sijasta, jos ne suunnitellaan sellaisiksi.
Uusien tukimekanismien lisäksi EU:ssa on valmisteilla uutta lainsäädäntöä, jolla luotaisiin Euroopan laajuinen järjestelmä vapaaehtoisille päästökompensaatioille ja näin edistettäisiin nykyisen päästökompensaatioiden markkinan toimivuutta ja luotettavuutta (2022/0394 COD[4]). Hiilenpoistosertifikaatteja hankkimalla toimijat voivat halutessaan kompensoida joko omia, hankintaketjunsa tai asiakkaidensa päästöjä, jos kokevat siitä liiketoiminnalleen lisäarvoa.
Hiilenpoistosertifikaattien hinta voi vaihdella paljon, koska päästövähennysmenetelmiä on erilaisia, ja kysyntä ja toimijoiden halukkuus maksaa sertifikaateista riippuu toimijoiden kokemasta lisäarvosta. Jatkossa myös biogeenisen ja ilmakehästä talteen otettavan hiilidioksidin varastointi voisi tuottaa hiilenpoistosertifikaatteja, jotka voitaisiin myydä markkinoille sen sijaan, että hiilidioksidi uusiokäytettäisiin synteettisten polttoaineiden valmistukseen.
Biogeenista hiilidioksidia ei kannata ottaa talteen ja varastoida, jos (tukien jälkeen) hiilenpoistosertifikaatin hinnalla ei pystytä kattamaan talteenoton, kuljetuksen ja varastoinnin kustannuksia. Biogeenisen hiilidioksidin uusiokäytölle synteettisen polttoaineen valmistuksessa voisi tästä johdettuna asettaa siten hinnan, jota rajoittavat hiilenpoistosertifikaattien hinta, hiilidioksidin siirron ja varastoinnin kustannukset (tukien jälkeen) sekä ostajan mahdollisuudet hyödyntää hiilidioksidia vaihtoehtoisista lähteistä.
Tällä hetkellä synteettisten polttoaineprojektien maksukyky hiilidioksidista ei suoranaisesti kannusta asettamaan hiilidioksidille hintaa, jos ja kun projektien toteutuminen edellyttää päästökauppaa täydentäviä tukia ja pakottavaa lainsäädäntöä. Myös hyvin toimivaan kilpailtuun hiilenpoistosertifikaattien markkinaan on vuosia matkaa. Yksittäinen projekti voi silti muodostua kannattavaksi kumpaa reittiä tahansa, jos ja kun hankintaketjun osapuolet pääsevät kaikkia osapuolia tyydyttäviin sopimuksiin keskenään ja ohjausmekanismit tukevat riittävästi investointipäätöstä. Päätökseen vaikuttaa, miten tähän sisältyviä riskejä ja epävarmuuksia voidaan hallita.
Päästövähennystavoitteiden lisäksi punnittavana investoinnit ja työpaikat
Kansallisten päästötavoitteiden näkökulmasta ratkaistavaksi jää, onko tehokkainta valita biogeenisen hiilidioksidin varastointi vai hyödyntäminen synteettisten polttoaineiden valmistukseen. Ensimmäinen voi vaikuttaa helpoimmalta tieltä kansallisten päästötavoitteiden saavuttamiseen, kun taas synteettisten polttoaineiden valmistus vientimittakaavassa voisi tuoda kaivattuja investointeja ja työpaikkoja.
Investoijan kannalta epävarmuus politiikkatoimista pitkällä aikavälillä hidastaa investointien toteutumista tai johtaa investointien suuntaamiseen niihin maihin, joissa politiikka vaikuttaa varmimmalta. Isossa kuvassa on kuitenkin tärkeintä nopea fossiilisten hiilidioksidipäästöjen vähentäminen, vaikka tähän käytettävät keinot vaihtelevat maittain.
Autamme mielellämme monipuolisella ja kansainvälisellä osaamisellamme parhaiden vaihtoehtojen määrittämisessä.
Lähteet:
1 IEA, Global Energy and Climate Model, 2022
2 IEA, CO2 Capture and Utilisation, 2023
