Teksti Ari Rytsy, kuva Meyer Turku
Laivojen piipuista karkaavat typenoksidit halutaan ottaa talteen lannoiteteollisuuden käyttöön. VTT:n koordinoima MERI-NEWS-hanke tutkii aiheen peruskemiaa ja mahdollisuuksia hyödyntää muitakin päästövirtoja. Ohjausryhmässä istuvalle Meyer Turulle kyse on poikkeuksellisen varhaisen vaiheen tutkimuksesta.
Merenkulussa on perinteisesti leikattu päästöjä puhdistamalla savukaasuja ja hajottamalla haitallisia yhdisteitä. MERI-NEWS-tutkimushankkeessa näkökulma käännetään toisinpäin: voisiko savukaasut ja orgaaniset jätteet nähdä kierrätettävinä raaka-aineina.
VTT:n arvioiden mukaan laivaliikenteen typenoksidipäästöistä voitaisiin tuottaa vuosittain jopa 12 miljoonaa tonnia typpipohjaista lannoitetta. Se vahvistaisi Euroopan lannoiteomavaraisuutta ja huoltovarmuutta. Nykyisin typpilannoitteiden pohjana olevaa ammoniakkia valmistetaan maakaasusta perinteisellä Haber–Bosch-menetelmällä, joka kuluttaa valtavasti energiaa ja on keskittynyt maantieteellisesti harvoihin maihin.
Katse tulevaisuuden läpimurroissa
Turun telakalla risteilylaivoja rakentava Meyer Turku on mukana hankkeen ohjausryhmässä. Kehityspäällikkö Jussi Blomberg toppuuttelee kuitenkin odotuksia nopeista tuloksista. Hanke edustaa niin sanotun matalan valmiustason perustutkimusta, jossa kartoitetaan ilmiön kemiallisia ja fysikaalisia reunaehtoja. Valmiita laiteasennuksia aluksille ei ole luvassa lähivuosina.
”Meille on jossain määrin epätyypillistä lähteä näin varhaiseen perustutkimukseen. Teema on kuitenkin niin kiinnostava, että halusimme päästä heti näkemään, miten lupaavia tuloksia päästöjen hyödyntämisestä saadaan”, sanoo Blomberg.
”Olemme valmiina reagoimaan, jos ala ottaa askeleita eteenpäin.”
Varhainen rooli ohjausryhmässä on telakalle strateginen valinta. Meyer Turku kehittää alusten energiatehokkuutta ja ympäristöystävällisyyttä tiiviisti yhdessä pitkäaikaisen pääasiakkaansa, risteilyjätti Royal Caribbean Groupin kanssa. Jos hankkeessa syntyy aitoja läpimurtoja, tieto kulkee nopeasti varustamon suuntaan.
”Olemme valmiina reagoimaan, jos ala ottaa askeleita eteenpäin ja asiakkaalta alkaa tulla toiveita uusista ratkaisuista”, Blomberg toteaa.
Typestä lannoitetta, kaasusta akkuraaka-ainetta
Noin kymmenen vuotta sitten raskasta polttoöljyä käyttävien alusten rikkipäästöjen leikkaaminen pesureilla oli kova juttu. Nykyisissä LNG- ja dieselkäyttöisissä laivoissa rikkioksidipäästöt jäävät riittävän alas ilman pesureitakin. Nyt typen talteenotto on kiinnostava kysymys, sillä siinä piilee potentiaalia lannoiteraaka-aineeksi.
Typenoksideja (NOx) syntyy moottoreissa korkeassa lämpötilassa, kun palamisilman typpi ja happi reagoivat keskenään. Hankkeessa tutkitaan katalyyttisiä reaktioita, joilla nämä päästöt saataisiin sidottua ja muunnettua uusilla synteesireiteillä ureaksi tai ammoniakiksi. Luonnonvarakeskus puolestaan selvittää urealannoitteiden peltovaikutuksia nurmiviljelyssä ja mahdollisuuksia hillitä maatalouden typpioksiduulipäästöjä.
Tutkimuksen toisessa, pienemmässä osassa tarkastellaan maakaasun ja biokaasun metaanin hajottamista vedyksi ja kiinteäksi hiileksi ilman polttamista. Nesteytettyä maakaasua (LNG) käytetään polttoaineena jo useissa nykyristeilylaivoissa. Tavoitteena on selvittää, syntyisikö reaktiossa akkuteollisuuden ja muiden toimialojen kaipaamaa synteettisen grafiitin raaka-ainetta.
Laivasuunnittelun ja logistiikan kovat reunaehdot
Vaikka reaktiot toimisivat laboratoriossa, idean vieminen aikanaan laivalle toisi eteen uudenlaisia haasteita. Järjestelmän edellyttämät laitteet ja syntyvien tuotteiden käsittely aluksella vaatisivat poikkeuksellisia järjestelyjä.
”Tuotekaasusta jopa noin 70-80 tilavuusprosenttia on vetyä, ja sekoittamalla sitä maakaasupolttoaineeseen voitaisiin vähentää kasvihuonekaasupäästöjä. Haittapuolena on LNG:n kulutuksen lisääntyminen, koska metaanissa olevaa hiiltä ei käytettäisi energiana, vaan se otettaisiin talteen”, kertoo Blomberg.
”Kaikille tuotteille täytyy löytyä toimiva markkina, muuten kokonaisuudessa ei ole järkeä.”
Haaste liittyisi myös kiinteään grafiitin varastointiin. Suuri jauhemassa veisi tilaa matkustajalaivasta, jossa jokainen neliömetri on tarkkaan mitoitettu.
”Laivalla tuotettua grafiittia varten tarvittaisiin varastoja, jotka vaikuttaisivat laivan suunnitteluun. Purku satamassa puolestaan vaatisi todennäköisesti erillisen huoltoaluksen, sillä aineen määrä voisi nousta jopa satoihin tonneihin”, Blomberg huomauttaa.
Lisäksi kiertotalousmallilta putoaa pohja, ellei syntyville aineille ole aitoa teollista kysyntää ja toimivia jatkojalostusketjuja.
”Grafiitti on hyödyke, jota pitää pystyä myymään eteenpäin eri käyttötarkoituksiin, kuten betoniseoksiin, kumiin ja akkuteollisuudelle. Kaikille tuotteille täytyy löytyä toimiva markkina, muuten kokonaisuudessa ei ole järkeä. Tätäkin aihealuetta tutkitaan MERI-NEWS -hankkeessa”, muistuttaa Blomberg.
MERI-NEWS-hanke
- Mitä tutkitaan: Perustason edellytyksiä laivojen typenoksidien (NOx) ja maakaasun hyödyntämiselle lannoitteiden, vedyn ja akkugrafiitin raaka-aineena.
- Aikataulu ja budjetti: Kolmivuotinen tutkimushanke, kokonaisbudjetti 1,46 miljoonaa euroa. Rahoittajana muun muassa Business Finland.
- Osapuolet: VTT (koordinaattori), Luonnonvarakeskus (Luke), Meyer Turku, Valio, Huoltovarmuuskeskus (HVK), ROTOBOOST, Green North Energy, Langh Tech ja FC Fertilizing.
