Biopolttoaine

Peltobiomassat koostuvat pelloilla tai soilla kasvatetuista energiakasveista tai niiden osista. Peltobiomassaksi soveltuvat muun muassa ruokohelpi, öljykasvit ja viljakasvien osat kuten olki. Näitä voidaan käyttää polttoaineena sinällään tai niistä voidaan jalostaa kiinteitä tai nestemäisiä polttoaineita.[7]

Pääartikkeli: Puupolttoaine

Puuperäisiä polttoaineita ovat muun muassa halot, hakkuujäte ja puupelletit sekä erilaiset purut ja lastut. Myös kemiallisessa metsäteollisuudessa sivutuotteena syntyvä mustalipeä luetaan puuperäiseksi polttoaineeksi.[8]

Etenkin paperiyhtiöt ovat kiinnostuneita tekemään biopolttoainetta metsien hakkuujätteistä. Hakkuujätteen ongelma on kuitenkin heterogeenisuus: siinä on paljon ravinteita kuten typpeä ja fosforia, jotka aiheuttavat ongelmia jalostuksessa myöhemmin. Etenkin puun lehdet, neulaset ja kuori ovat ongelmallisia. Hakkuujätteestä voidaankin arvioiden mukaan tehdä biopolttoaineita laajassa mittakaavassa vasta 2010-luvun loppupuolella.[9]

Turvetta suolla.

Pääartikkeli: Turve

Turvetta käytetään polttoaineena voimalaitoksissa. Kasvihuonekaasulaskelmissa turve luetaan fossiiliseksi polttoaineeksi.[10]

Kierrätyspolttoaineet ovat jätettä, joka soveltuu energiantuotantoon. Kierrätyspolttoaineita poltetaan usein voimalaitoksissa yhdessä turpeen tai hiilen kanssa.[11]

Pääartikkeli: Bioetanoli

Bioetanolia voidaan käyttää bensiinin tavoin, ja sitä voidaan valmistaa esimerkiksi sokerijuurikkaasta, viljasta, selluloosasta tai jätteiden biologisesti hajoavista osista. Bioetanolin käyttö sellaisenaan moottoripolttoaineena on vähäistä teknisten ongelmien, kuten polttomoottorien kylmäkäynnistysongelmien vuoksi, mutta sitä käytetään paljon seosaineena esimerkiksi E85:ssä.

Pääartikkeli: Biodiesel

Ensimmäisen sukupolven biodiesel on tyypiltään pääasiassa RME:tä tai FAME:a. Laadultaan dieselöljyä vastaavaa metyyliesteriä (RME) saadaan öljykasveista kuten rypsistä. Biodieseliä voidaan valmistaa myös käytetystä uppopaistorasvasta ja eläinöljystä (FAME). Biodieseliä voidaan käyttää sellaisenaan normaalin dieselin sijasta dieselautoissa, jos polttoainejärjestelmässä on käytetty biodieseliä kestäviä tiivisteitä. Yhdestä hehtaarista rypsiä saadaan 500–1 000 litraa biodieseliä vuodessa riippuen satomääristä. Rypsissä öljyä on noin kolmannes, rapsissa jonkun verran enemmän.

Biodieselin vaihtoesteröintiin tarvitaan metanolia tai etanolia, sekä hiukan lipeää. Tuotteeksi tulee biodieseliä ja glyserolia. Biodieseliä voidaan tuottaa hyvin yksinkertaisilla laitteilla suoraan maatiloilla tai kotitalouksissa. Suurempia, muun muassa FT-prosessiin perustuvia jalostusmenetelmiä on kehitteillä.

Aivan uusi aluevaltaus biodieselin valmistuksessa ovat suunnitelmat tehdä biodieseliä metsäteollisuuden puuperäisestä biomassasta. Eräs jo kaupallisen starttinsa nähnyt puubiomassan käyttötapa on hyödyntää sellunkeiton ohessa syntyvä mäntyöljy biodieselinä. Ruotsin Piitimessä käynnistyi vuonna 2010 maailman ensimmäinen mäntyöljyä biodieseliksi jalostava tuotantolaitos Sunpine Ab toimesta.[12] Biodieselin kuluttajajakelijana toimii huoltoasemaketju Preem.

Biokaasulaitos Isosuon jäteasemalla Raisiossa. Biokaasua kerätään putkistojen avulla nykyään täytetyn ja käytöstä poistuneen kaatopaikan penkkojen sisältä.

Pääartikkeli: Biokaasu

Biokaasulla voidaan korvata maakaasua lämmitys- ja liikennekäytössä. Sitä tuotetaan vesilaitosten kaatopaikkojen kaasuista, maatalouden biojätteistä ja vihreästä biomassasta. Tuotanto tapahtuu suurehkoissa lämpöeristetyissä reaktoreissa metaanibakteerien aiheuttaman mätänemisen avulla.[13]

Kasviöljy on öljykasveista puristamalla, uuttamalla tai vastaavalla tavalla tuotettu öljy, joka voi olla jalostamatonta tai jalostettua. Se ei kuitenkaan ole kemiallisesti muunneltua, sillä edellytyksellä, että se soveltuu moottorin tyyppiin ja täyttää päästöjä koskevat vaatimukset. Tätä polttoainetta voidaan käyttää pienellä osuudella dieselmoottoreissa, suurempi osuus vaatii polttoainejärjestelmään muunnossarjan asennuksen.

Puuta kaasuttamalla voidaan tuottaa puukaasua. Puukaasuttimissa pystytään hyödyntämään jätepuuta, joka ei kelpaa teollisuudelle, sekä muun muassa sahausjätteitä. On mahdollista käyttää myös palaturvetta polttoaineena. Puukaasua käyttävillä häkäpöntöillä on korkea energiahyötysuhde (65–80 prosenttia) verrattuna muihin biopolttoaineisiin.

Biomassasta tai jätteiden biologisesti hajoavista osista voidaan myös valmistaa:

• Vetyä
• Metanolia
• Dimetyylieetteriä

Biometanolin pohjalta voidaan edelleen valmistaa ETBE:tä ja MTBE:tä, joita käytetään parantamaan polttoaineiden eri ominaisuuksia.

Polttoaineiden ilmastovaikutukset riippuvat merkittävästi myös ns. epäsuorista vaikutuksista, joita aiheuttavat kilpailu muun muassa raaka-aineista ja tuotantoalasta. Pahimmillaan ne voivat johtaa trooppisten sademetsien tuhoutumiseen tai runsaspäästöisten raaka-aineiden käyttöönottoon käyttökohteissa, jotka kilpailevat biopolttoaineiden kanssa.[15] Esimerkiksi jos aiemmin ruuantuotantoon käytetty pelto valjastetaan biodieselin raaka-ainetuotantoon, saatetaan ruuantuotantoon valjastaa sademetsäalueita.

Poliittisten ja ympäristötavoitteiden asettamista vaikeuttaa muun muassa se, että kehitteillä olevista teknologioista on saatavilla huonosti tietoa. Myös monet biopolttoainetuotannon konkreettiset ympäristövaikutukset, kuten biomassan tuotannon ja korjuun vaikutukset maaperään, tunnetaan huonosti.[15]

EU:n ympäristökomissaari Stavros Dimasin mukaan biopolttoainetavoitteen aiheuttamat sosiaaliset ja ympäristöongelmat ovat olleet suurempia kuin alussa kuviteltiin[16]. EU onkin luomassa biopolttoaineiden sertifiointijärjestelmää, joka takaisi polttoaineiden kestävän tuotannon. Palmuöljydieselin kaltaisten polttoaineiden tuontia ei sinällään olla kieltämässä, vaan pelkästään vaatimukset täyttävät biopolttoaineet lasketaan mukaan EU:n asettamiin kansallisiin tavoitteisiin. Lisäksi vain tällaisille polttoaineille voidaan myöntää esimerkiksi verohelpotuksia.[17]

Ympäristöjärjestöjen tukema Ekoenergia on voittoa tavoittelematon ympäristömerkki, josta tunnistaa sähkötuotteen, joka todennetusti edistää kestävävyyskriteerit täyttävän bioenergian ja muun uusiutuvan energian tuotantoa.

Suomen ainoa energian ympäristömerkki, Ekoenergia, rajaa kestävän bioenergian piiristä pois mm. kannot ja juurakot. [18]

”Juurakot sitovat maaperää ja estävät humuksen ja ravinteiden kulkeutumista vesistöihin. Kannot toimivat metsässä pitkään hiilivarastona niiden hitaan lahoamisen vuoksi ja turvaavat metsäluonnon monimuotoisuutta tuomalla lahopuuta monien eliöiden tarpeisiin. Näiden syiden vuoksi kantoja ja juurakoita ei lasketa mukaan Ekoenergia-merkityn sähkön polttoaineeksi”, perustelee Suomen luonnonsuojeluliitto kriteerien tiukentumista. [19]

Ekoenergia-merkintä on julkaisemassa osana eurooppalaisen RES-E-standardin kriteerejä kattavammat bioenergian kestävyyskriteerit vuonna 2012.[20]

Greenpeace osoittamassa mieltä palmuöljydieseliä vastaan Helsingissä.

Helsingin yliopiston Ympäristömuutoksen professori Atte Korholan mukaan ruuan käyttäminen biopolttoaineena aiheuttaa pulaa sekä ruuasta että puhtaasta juomavedestä, koska viljelyksiä pitää kastella. Hänen mukaansa olisi kokonaisuuden kannalta järkevämpää muuttaa viljelykset metsiksi, koska puut sitovat itseensä huomattavia määriä hiilidioksidia, joka aiheuttaa kasvihuoneilmiötä.[21] Bioetanolihuuma ja Euroopan poikkeuksellinen sää ovat nostaneet viljan hintaa rajusti.[22]

Maailmanpankin mukaan biopolttoaineet ovat aiheuttaneet jopa 75 prosenttia ruuan hinnannoususta vuosina 2002–2008. Polttoaineprosessien kilpailun lisäksi keinottelu on lisännyt viljan hintaa. Peltopinta-alaa on jätetty kesannolle ja spekulaatio kallistuvilla hinnoilla on johtanut hintakierteeseen. Viljan kallistuminen on vienyt maailmanlaajuisesti noin 100 miljoonaa ihmistä lisää köyhyysrajan alapuolelle [23]

Britannian Royal Academy of Engineering 2017 raportin mukaan ruokakasveista tehdyn biodiiselin ilmastopäästöt ovat ylittäneet korvattavan fossiilipolttoaineen päästöt ja biodiesel tuotantoon viljeltävät kasvit ovat lisäänneet metsäkatoa, turvemaiden kuivatusta ja veden, lannoitteiden ja pestisidien käyttöä ja heikentäneet biodiversiteettiä[24][25]

Biopolttoaineet ovat pääasiassa uusiutuvia energianlähteitä, ja ne vapauttavat poltettaessa sen hiilidioksidimäärän joka raaka-aineeseen sitoutui sen syntyessä. Biopolttoaineita voi tuottaa myös muista kuin elintarvikkeiksi kelpaavista raaka-aineista. Esimerkiksi metanolia voi tuottaa puusta.[26]

YK:n ympäristöohjelma UNEP kehottaa varovaisuuteen ekologisissa kysymyksissä, mutta kannattaa uusiutuvien polttoaineiden kehitystä rauhallisesti edeten.[27] Yhdysvaltain hallituksen laskelmien mukaan kasveista valmistetut biopolttonesteet olisivat lisänneet ruuan hintaa vain marginaalisesti: osuus noususta olisi kolme prosenttia.

Ruuan hinnan nousun tärkeänä osasyynä on lannoitteiden hinnan nouseminen.[28] Lannoitteiden hinnat ovat kolminkertaistuneet välillä 2004–2008. Tärkeimmän lannoitteiden komponentin ammoniumnitraatin energiasisältö on merkittävä; kilo nitraattia vastaa noin 1,4 kg öljyä. Valmistusprosessissa käytetään valtaosin maakaasua, jonka hinta on huimassa nousussa.