Sano MOF, jos haluat fossiilivoimalan?


Hiilidioksidin poisto polttoaineita käyttävän voimalan palokaasuista ei ole mitenkään vaikeaa periaatteessa. Johdetaan poistokaasut kalkkisuodattimen tai -pesurin läpi ja hiilidioksidi on sitoutunut kalsiumkarbonaatiksi, joka on kemiallisesti kalkkikiveä vastaavaa ainetta. Vaan kun se poltettu kalkki on alunperin valmistettu kalkkikivestä, niin eihän tässä olisi vielä ollenkaan järkeä, jos tavoitteena olisi estää hiilidioksidin pääsy ilmakehään. No, voisihan tuon kalkin polton järjestää siihen voimalaan, niin että kalsium kiertäisi ja hiilidioksdi tulisi kalkin poltosta talteenotettavaksi. Nyt kuitenkin jouduttaisiin menemään sinne voimalan tulipesään tekemään muutoksia. Helposti siinä vanha voimala tulisi kalliimmaksi uudistaa kuin rakentaa kokonaan uusi. Edelleen jäisi ongelmaksi se, mihin se kaasumainen CO2 sijoitettaisiin. Tähän toki on joitakin vaihtoehtoja olemassa.

Kalkin käyttö ei siis ole kaupallisesti kilpailukykyinen ratkaisu hiilidioksidin poistoon. En tässä puutu menetelmän mahdollisiin teknisiin ongelmiin.

Orgaanisia emäksiä on oikeastikin käytetty hiilidioksidin poistamiseen palokaasuista (Linkki). Nyt sitten tästä on kehitteillä seuraava tekninen sukupolvi (Linkki), johon mystinen lyhenne MOF liittyy. Se tulee sanoista metal-organic framework, josta näytetään käytettävän suomeksi nimitystä metalli-orgaaninen runkorakenne. Kyse on pitkähköjen orgaanisten emäksien anionien ja metallikationien suoloista, joiden kiderakenne on verkkomainen ja vielä siten, että verkon silmäkoko sopii haluttuun reaktioon.

Kimin ja kumppaneiden tutkielman tiivistelmä löytyy netistä (Linkki). Ainakin kuvituksensa osalta Berkeleyn lehdistötiedote on katsomisen arvoinen asiasta kiinnostuneille (Linkki).

Fossiilipolttoainevoimalan hiilidioksidin poisto on siis ennenkaikkea kustannuskysymys. Noin 30% voimalan kapasiteetista on tuhlautunut CO2:n poistoon. Tämä tuhlaus investointikustannusten lisäksi lienee suurimpia syitä, ettei tämä CCS-teknologia ole lyönyt läpi. Viitatun tutkimuksen tekijät pitävät kustannusten puolittamista MOF-tetraamiini-teknologialla mahdollisena. Toistaiseksi teollisen mittakaavan näyttö puuttuu, mutta ExxonMobilen mukanaolo projektissa viittaa käytännöllisiin tavoitteisiin. Tekstissä puhutaan maakaasuvoimaloista, jotka ovatkin USA:ssa yleistyneet liuskekaasun edullisuuden vuoksi. Maakaasun poltossa ei synny juurikaan kiinteitä epäpuhtauksia, joten se on tietyllä tapaa myös helpompi sovelluskohde CO2:n poistolle. USA:ssa voi myös löytyä käyttöä maan sisään pumpattavalle hiilidioksidille, sen toimiessa juoksevan fosiiliaineen syrjäyttäjänä niin, että lähteen saanto paranee.

Jos ajatellaan Suomea, niin meillähän on jo tehty suunnitelma luopua kivihiilivoimaloista vuoteen 2030 mennessä (Linkki). Täten CO2:n talteenotto ja varastointi (CCS) ei koskisikaan niitä. Mitäpä sitä kannattaa muutamaksi vuodeksi tehdä voimaloista CO2-päästöttömiä?  Vaan onhan meillä sentään vielä muita voimaloita, joissa CCS-tekniikalle voisi olla käyttöä. Itse arvelen, että Suomen oloissa hyötysuhde olisi parempi kuin leutojen vyöhykkeiden voimaloissa, joissa ei tuoteta kaukolämpöä ollenkaan. Nuo tuhlautuvat energiavirrat lienevät kaukolämmöksi kelpaavia pääosin. Jos tämä arveluni pitäisi kutinsa, meillä käytetyn menetelmän ei ehkä tarvitsikaan olla erityisen matalalämpöinen, kuten tämä uusi MOF-tekniikka olisi. Suomessa kuitenkin CO2:lle ei maaperästä löydy helppoja varastointipaikkoja. Jos voimalan lähelle voisi rakentaa muutaman neliökilometrin verran kasvihuoneita, niin silloin niille voisi voimalasta järjestää sekä lämmön että hiilidioksidin ehkä edullisestikin.

USA:ssa on melkoisesti kannattajia fosiilienergialle, presidentistä alkaen. Tämä voi yhdessä jonkinlaisten ilmastotoimien kanssa johtaa vielä kuvatunkaltaisen MOF-tekniikan yleistymiseen USA:ssa. Ihan noloin skenaario tässä olisi se, että USA:ssa fosiilivoimaloiden sähkö olisi selvästi halvempaa kuin sähkö EU:ssa ja sen lisäksi noiden voimaloiden CO2-päästöt elinkaarelle laskettuna olisivat pienemmät kuin eurooppalaisten tuuli- ja aurinkovoimaloiden elinkaaripäästöt. Ainakin Kiina nauraisi kivihiilivoimaloidensa katveessa.

Linkkejä aiheeseen

https://tem.fi/documents/1410877/3570111/Kansallinen+energia-+ja+ilmastostrategia+vuoteen+2030+24+11+2016+lopull.pdf/a07ba219-f4ef-47f7-ba39-70c9261d2a63/Kansallinen+energia-+ja+ilmastostrategia+vuoteen+2030+24+11+2016+lopull.pdf (LinkkiPDF) Suomen energia- ja ilmastostrategia

https://en.wikipedia.org/wiki/Carbon_capture_and_storage (Linkki)

https://aaltodoc.aalto.fi/bitstream/handle/123456789/22828/master_Penttinen_Jenna_2016.pdf?sequence=1&isAllowed=y (LinkkiPDF) Jenna Penttisen diplomityö MOF-aiheesta. Siitä selvinnee perusasioita, vaikkei kyse olekaan CO2:n poistotekniikasta

Kuva 1. Maakaasuvoimala.

 

One response to “Sano MOF, jos haluat fossiilivoimalan?

  1. Talousmatematiikkakin on paitsi tiedettä ja totta myös taidetta. Kenties jotkut MOFfistit pystyy laskelmien aluetta ja ehtoja rajaamalla ja muokkaamalla saamaan hommista jotenkin kannattavan näköistä, mutta totuus lienee toinen. Jos hiilen polton energia tulee hiilen sitoutumisena happeen, niin mitenkä sen muutat muuksi, kuin sumplimalla kaikenlaisilla spekulatiivisilla prosesseilla.
    Otetaan vaan se hiili hiilenä hyvänä, edullisena, käytöltään yksinkertaisena energialähteenä. Ja toki poistetaan kaikenlaisia ilmasaasteita voimalaitoksissa, kun niitä osataan hyvin poistaa.
    Ja otetaan hyötynä se hiilidioksidin ravitseva, elämää rikastuttava vaikutus.

    PS: Jos joillain rannikoilla tuulee pääasiassa merelle päin, niin sinnehän voisi laskea myös niitä ilmastoa viilentäviä rikkiyhdisteitä. Siis jos on huolissaan liikalämpenemisestä. Varjostusta pilviin, ravinteita ravinneköyhiin meriin hiilensitojiksi.

    Tykkää

Vastaa

Täytä tietosi alle tai klikkaa kuvaketta kirjautuaksesi sisään:

WordPress.com-logo

Olet kommentoimassa WordPress.com -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Google photo

Olet kommentoimassa Google -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Twitter-kuva

Olet kommentoimassa Twitter -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Facebook-kuva

Olet kommentoimassa Facebook -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Muodostetaan yhteyttä palveluun %s

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.