Teksti Anni Turpeinen, kuvat Ulla Nisonen
Kokkolalainen Hycamite vähähiilistää teollisuuden kehittämällä teknologiaa, jolla maakaasun polttamisesta voidaan siirtyä vedyn käyttöön. Prosessin sivutuotteena syntyvä kiinteä hiili otetaan talteen ja sidotaan eri sovelluskohteisiin, kuten akkuihin.
Hycamiten tutkimus- ja tuotekehitysjohtaja Samuli Räsänen nostaa nähtäville koeputken, joka on täynnä sysimustaa papanaa.
”Tätä tulee prosessissa kolme kertaa enemmän kuin vetyä”, hän tokaisee.
”Jos emme kehittäisi sitä uusiokäytettäväksi, naapuriimme kohoaisi pian aika synkänoloinen laskettelumäki.”
Hycamiten Kokkolan pilottituotantolaitoksessa metaanista valmistetaan vetyä ja hiiltä pyrolyysilla, tai oikeammin termokatalyysilla. Tekniikka on vanhaa, mutta prosessissa on myös uutta.
”Prosessissa käytettävä katalyytti on innovaatiomme. Lisäksi olemme kiinnostuneet molemmista prosessissa syntyvistä aineista eli vedystä ja hiilestä. Nämä asiat erottavat meidät kilpailijoista.”
Maailmalla on yrityksiä, jotka haluavat Hycamiten tapaan valmistaa maakaasusta puhdasta vetyä.
”Osa näistä yrityksistä ei käytä sivutuotteena tulevaa hiiltä mihinkään. Osa yrityksistä on sen sijaan kiinnostuneita ainoastaan hiilestä. Hycamite haluaa prosessissaan optimoida sekä vedyn tuotannon että sivutuotteena syntyvän hiilen.”
Kilo vetyä ja kolme kiloa hiiltä
Hycamiten tuotantolaitoksessa näyttää siltä kuin VR:n entiset tallirakennukset olisivat nielaisseet sisälleen aimo annoksen nykyaikaa: hallissa sinipukuiset operaattorit käyskentelevät kiiltävien terässammioiden ja putkiviidakon ympärillä ja tarkastelevat prosessin sujuvuutta.
Käytännössä prosessi ei kuitenkaan näytä juuri miltään, sillä reaktoreiden sisään ei näe.
”Biometaania syötetään prosessiin, ja se hajotetaan lämmön ja katalyytin avulla vedyksi ja hiileksi. Neljästä kilosta metaania syntyy kilo vetyä ja kolme kiloa hiiltä”, Räsänen selittää.
Hycamiten kehittämistä katalyytti-innovaatioista valitaan sopiva sen mukaan, millaista hiiltä prosessista halutaan.
”Tuotetun vedyn määrä optimoidaan tietenkin aina mahdollisimman korkeaksi”, Räsänen painottaa.
Vetylaitos rakennetaan tarpeen äärelle
Yhtiön visiona on vähähiilistää teollisuus. Se tapahtuu, kun maakaasua energiakseen polttavat tuotantolaitokset siirtyvät vedyn käyttöön. Koska vetyä on vaikea varastoida ja kuljettaa, Hycamiten ideana on rakentaa vedyn tuotantolaitos tarpeen äärelle eli maakaasua käyttävien tuotantolaitosten kylkeen.
”Ratkaisu on ennen kaikkea kustannustehokas, kun vedyn kuljettamiseen tarvittava infrastruktuurin rakentaminen jää pois”, Hycamiten toimitusjohtaja Laura Rahikka kertoo.
Rahikalta kysytään joskus, miten fossiilisen maakaasun käyttäminen raaka-aineena voi olla ympäristön kannalta kestävää.
”Tuottamamme puhtaan vedyn avulla tuotantolaitos, joka aiemmin on tupruttanut energiaksi poltetun maakaasunsa hiilidioksidina ilmaan, on jatkossa hiilineutraali. Se ottaa hiilen kiinteässä olomuodossa talteen eikä hiili pääse enää ilmakehään. Tuotantolaitoksen käyttämä energia on siis muutoksen jälkeen päästöiltään nolla”, Rahikka vastaa.
Kun tämän lisäksi tarkastellaan koko elinkaaren päästöjä, ne jäävät tällä menetelmällä pienemmäksi kuin Suomen verkkosähköllä tuotetun elektrolyysivedyn.
Prosessin raaka-aineena voidaan käyttää fossiilisen maakaasun sijaan myös biometaania, e-metaania ja teollisuuden metaanipitoisia sivuvirtoja.
”Jos käytämme raaka-aineena biometaania, valmistamamme vety ja hiili voivat olla hiilinegatiivisia. Eli periaatteessa tuotantomme on tällöin hiilinielu, kun tarkastelemme koko elinkaaren päästöjä”, Rahikka sanoo.
Hycamiten tarina alkoi, koska kesällä satoi
Nelisen vuotta sitten Hycamiten hallituksen puheenjohtaja Matti Malkamäki osallistui kotipaikkakunnallaan Saksassa paikallisen maakaasuyhdistyksen vuosipäiville. Siellä esiteltiin idea, jossa katalyytin avulla metaania kyettiin pilkkomaan vedyksi ja kiinteäksi hiileksi. Katalyyttina käytettiin sulaa tinaa, johon kiinteä hiili tarttui.
Malkamäen mieleen jäi kummittelemaan ajatus, voisikohan reaktiotyypissä kyteä siemen mullistavaan liiketoimintaideaan.
”Latasin muutamia teknisiä artikkeleita kevyeksi kesälukemiseksi sadepäiviä varten. Suomen kesä varmisti, että artikkelit tulivat luettua”, Malkamäki hymähtää.
”Saamamme 25 miljoonan euron rahoituksen turvin rakenteilla on teollisen mittakaavan tuotantolaitos.”
Sarjayrittäjäksikin kutsuttu Malkamäki otti yhteyttä Rahikkaan, joka puolestaan kääntyi maineikkaan katalyysikemian professorin Ulla Lassin puoleen.
”Nopeasti kävi ilmi, että Hycamiten tarina oli alkanut”, Malkamäki hymyilee.
Pian Oulun yliopistossa huhkittiin sopivien katalyyttien kehityksen parissa ja Rahikka astui Hycamiten johtoon.
”Valmistimme esipilotin, joka onnistui. Seuraavaksi rakensimme nykyisen pilottituotantolaitoksen, ja vastikään saamamme 25 miljoonan euron rahoituksen turvin rakenteilla on teollisen mittakaavan tuotantolaitos”, Rahikka iloitsee.
Uutta tuotantolaitosta ei Kokkolan teollisuusalueella vielä näy, mutta lanattu hiekkakenttä ennustaa pian alkavan tapahtua.
Uusi demotuotantolaitos on toimintavalmis jo ensi kesänä ja sen kapasiteetti tulee olemaan kaksi kilotonnia vetyä ja kuusi kilotonnia hiiltä. Laitoksella todennetaan teollisen mittakaavan toimintakyky.
Sivutuote hiili akkujen raaka-aineeksi
Kiinteää hiiltä syntyy siis moninkertaisesti tuotettuun vetyyn nähden. Kokkolan pilottilaitoksen vierailijoilla on usein etukäteen käsitys, että tuotanto muistuttaa lähinnä hiililuolaa ja sen työntekijät enemmän nokikolareita kuin uuden teknologian uranuurtajia.
Nokea eli hiilipölyä ei kuitenkaan näy missään.
”Käyttämämme katalyytin takia emme tarvitse yhtä korkeita lämpötiloja kuin pyrolyysireaktiossa, joten hiilemme ei pölyä – se ei ole hiilimustaa. Hiilen käsiteltävyys ja uudelleen käytettävyys on ollut alusta asti prosessikehityksen tietoinen tavoite”, hiilitutkija Sara Mesceriakove sanoo.
Hycamiten valmistamalle hiilelle on totisesti tarve. Tämänhetkisten ennusteiden mukaan hiilen kysyntä ylittää pian tarjonnan, kun muun muassa liikenteen sähköistyminen tulee räjäyttämään akkujen ja muiden energianvarastointivaihtoehtojen tarpeen.
”Tutkimme hiilen mahdollisuuksia synteettisenä grafiittina energianvarastoinnissa.”
Luonnon grafiitti on jo lisätty EU:n ja USA:n kriittisten materiaalien joukkoon. Hiiltä tarvitaan esimerkiksi akkujen anodeissa, superkondensaattoreissa, elektroniikassa, polymeerien ja komposiittimateriaalien lisäaineissa ja esimerkiksi betonin valmistamisessa.
”Räätälöimme hiilen allotropiaa eli kemiallista rakennetta katalyyttiemme avulla. Tällä hetkellä valmistamme muun muassa grafiittista hiiltä sekä hiilinanokuituja. Parhaillaan tutkimme hiilen mahdollisuuksia synteettisenä grafiittina energianvarastoinnissa. Toinen tärkeä tutkimuskohde ovat polymeerikomposiittirakenteet”, Mesceriakove kertoo.
Vähän erilainen start-up-yritys
Maanantaisin kaikki neljäkymmentä hycamatesia ahtautuu samaan pieneen kahvihuoneeseen, jossa tarjolla on aina kahvia ja vähän väliä kuohujuomaa milloin minkäkin onnistumisen merkiksi.
”Kippistämme myös mokille, sillä niistä oppii. Tänään tarjolla on kuitenkin vain kahvia”, Rahikka huikkaa ja siemaisee vaaleanpunaisesta mukistaan, jonka tekstissä vilahtaa pari kaunokirjoitettua kirosanaa.
”Arjessa pitää olla kimallusta, aitoutta ja uskallusta. Täällä ei kenenkään tarvitse olla turhantärkeä tai yrittää olla jotain muuta kuin on. Haluamme, että meillä asioista puhutaan reilusti ääneen ja kaikilla on hyvä olla.”
Hycamatesien määrä on kasvanut viimeisen vuoden aikana yli puolella. Tällä hetkellä TKI:ssä työskentelee tutkijoita, laborantteja, tutkimusinsinöörejä ja operaattoreita kaikkiaan 16 henkeä. Joukossa on seitsemän tohtoriksi väitellyttä.
”Uudet työntekijät otetaan lämpimästi vastaan. Työllämme on vahva ja selkeä tarkoitus ja voimakas eteenpäin menemisen tunne vetää mukaansa”, sanoo katalyyttitutkijana työskentelevä Lasse Yli-Varo.
Yli-Varo kuvaa Hycamitea tutkijoiden kodiksi, jossa kehittäminen ei lopu. Moni yllättyykin kuinka mielenkiintoista tutkimustyötä yksinkertaisen metaanimolekyylin ympärillä voi olla. Hycamitella nähdään joka päivä, että hiili ei ole todellakaan vain mustaa tai vety vain kaasua. Vain syvemmälle katsomalla näkee, mihin niistä on.
Kymmenen vuoden päästä kaikilla mantereilla
Hycamiten asiakkaat ovat pääosin ulkomailla, sillä Suomessa tuotantolaitokset, joiden kylkeen vetylaitoksen rakentaminen olisi mahdollista, ovat laskettavissa yhden käden sormilla. Yhdysvalloissa tilanne on toinen. Siellä vähähiilistäminen on kovassa vauhdissa ja yhtiöt hakevat ratkaisuja oman toimintansa hiilijalanjäljen pienentämiseen. Tästä uusin esimerkki on Hycamiten lokakuussa solmima aiesopimus tekniikan toimittamisesta Oregonin suurimmalle kaasuyhtiölle NW Naturalille.
Kun demolaitos on toiminnassa vuoden 2024 loppuun mennessä, Hycamite on kasvanut noin 70 henkilön yritykseksi. Visiona on, että 10 vuoden kuluttua Hycamite on kansainvälisesti tunnettu puhtaan vedyn ja hiilituotteiden valmistaja maailmalla, jolla on toimintoja kaikilla mantereilla.
Hycamite
- Perustettu vuonna 2020 ja työllistää 43 ihmistä. Yritys toimii Kokkolassa.
- Tuottaa puhdasta vetyä ja teollisuuslaatuista kiinteää hiiltä pilkkomalla metaania innovatiivisella nollapäästöteknologialla.
- Teknologia perustuu metaanimolekyylien termokatalyyttiseen hajoamiseen (TCD), jossa metaani hajotetaan lämmön ja Hycamiten kehittämän katalyytin avulla.
- Hycamiten tuottama vety on ns. turkoosia vetyä. Se on vetyä, joka tuotetaan pilkkomalla metaania lämmön tai lämmön ja katalyytin avulla puhtaaksi vedyksi ja kiinteäksi hiileksi. Turkoosia vetyä voidaan kutsua myös pyrolyysivedyksi.
- Teknologia ei tuota päästöjä ja energiaa kuluu vain 13 prosenttia elektrolyysereiden tarvitsemasta sähköstä. Elektrolyysi ja höyryreformointi ovat muita tunnettuja vedyn tuotantotapoja.
