Kotimainen biotalous oli lähes kaikkien poliitikkojen huulilla ennen 2015 huhtikuun eduskuntavaaleja. Ei siis ihme, että Sipilän hallitus otti biotalouden kärkihankkeekseen.

Kun öljyn hinta oli yli 100 dollaria barrelilta, keskusteltiin uusiutuvaksi energian laskettavan metsäenergian sekä fossiiliseksi energiaksi laskettavan turpeen mahdollisuuksista korvata tuontipolttoaineita sähkön- ja lämmöntuotannossa.

Bensiinin ja dieselin kohdalla omavaraisuuden kasvattamisen mahdollisuudet eivät ole päässeet samassa määrin julkisuuteen, kuin vasta aivan viime viikkoina. Gasum puolestaan julkisti tammikuun alussa tavoitteensa biokaasun osuuden lisäämisestä noin neljään prosenttiin maakaasun kokonaistuotannosta jo lähivuosina tai vuosikymmeninä.

Omavaraisuus yhdistettynä uusiutuviin energialähteisiin tarkoittaa liikennepolttoaineissa sitä, että valmistaisimme liikennepolttoaineita, kuten biokaasua, valkuaispitoisista orgaanisista jätteistä kaasufermentaation avulla ja dieseliä puumateriaalista Fischer-Tropsch-menetelmällä (F-T) tai muulla kaasutusteknologialla. Fischer-Tropsch soveltuu myös turveraaka-aineelle.

Bioetanolin tuotantoa bensiinin osittaiseksi korvaamiseksi on käynnissä elintarvikejätteistä ja kohta myös selluloosasta. Yhdysvalloissa Iowan osavaltiossa etanolia tehdään myös oljista ja muista kasvitähteistä. Vastaavanlaista olkea käyttävää tehdasta on suunniteltu hartaasti Kouvolaan.

Näihin teknologioihin perustuvat projektit tekevät omalta osaltaan uraauurtavaa työtä. Mikään niistä ei kuitenkaan toistaiseksi kannata ilman veronmaksajien tukea. Tilanne oli tämä silloin kun öljyn hinta oli 120 dollaria barrelilta. Nykyinen alhainen öljyn hinta tietää lisää tukitarvetta.

Vaikka unohdettaisiin tuotannon taloudellisuus, voimme aina pohtia sitä millaiset volyymimahdollisuudet näillä raaka-aineilla on. Onhan mahdollista, että heräämme joku päivä sotilaalliseen kriisitilanteeseen, jolloin emme saa tuontiöljyä millään hinnalla.

Liikennepolttoaineiden kulutus Suomessa

Esitän seuraavassa Suomen liikennepolttoaineiden kulutuksen jakaantumisen vuositasolla, sekä eri polttoainejakeiden kotimaiset valmistusmahdollisuudet biopolttoaineista.

Raskasta polttoöljyä kulutetaan 466 miljoonaa kilogrammaa lähinnä kaukolämpövoimaloissa ja meriliikenteessä. Korvaavana teknologiana on tällä hetkellä pyrolyysi, jollainen prosessi on Joutsenossa Fortumin tehtaalla. Tehtaan kapasiteetti on 50 miljoonaa kiloa, johon se käyttää puuta 225 000 kiintokuutiometriä. Yhdestä puukuutiosta saadaan siis tällä menetelmällä 222 kiloa raskasta polttoöljyä.

Kevyttä polttoöljyä kulutetaan 1 596 miljoonaa kg kaukolämmön ja ja maatalouden tarpeisiin. Korvaavana teknologiana on tällä hetkellä Forest BtL - Fischer Tropsch. Yhdestä puun kiintokuutiosta saadaan tällä menetelmällä 67 kg kevyttä polttoöljyä.

Dieseliä kuluu 2 432 miljoonaa kiloa, meriliikenteessä ja raskaassa maantiekuljetuksessa sekä henkilöautoissa. Dieseliä saadaan samoilla konsteilla kun kevyttä polttoöljyä eli esimerkiksi UPM Lappeenrannan tehtaalla, joka käyttää mäntyöljyä raaka-aineena. Tehtaan kapasiteetti on 100 miljoonaa kiloa biodieseliä eli nelisen prosenttia dieselin kulutuksesta. Mäntyöljyä saadaan havusellun sivutuotteena noin 35 kiloa sellutonnilta.

Sellutonniin taas kuluu noin 5,5 kiintokuutiota puuta. Näin ollen tämän tehtaan kapasiteetin mukaisen mäntyöljymäärän tuottamiseen puuta tarvitaan 15,7 miljoonaa kuutiota eli neljäsosa Suomen vuosittaisesta hakkuumäärästä ja kolmasosa Suomen vuosittaisesta sellutuotannosta. Onneksi kyse on sivujakeesta, joka ei vaaranna männyn käyttöä sellun ja sahatavaran raaka-aineeksi.

Bensiiniä kulutetaan 1 539 miljoonaa litraa henkilöautoliikenteessä ja huviveneilyssä. Sekoitusvelvollisuuden johdosta bensiinin seassa käytetään Suomessa yhteensä noin 150 miljoonaa litraa bioetanolia, josta suurin osa tuodaan ulkomailta. Tuontietanolin lisäksi bioetanolia tehdään Suomessa biojätteistä.

Rakenteilla on sahanpuruista, ja muusta puuta käyttävän teollisuuden tähteistä, etanolia valmistava tehdas Kajaaniin. Sen kapasiteetti on 10 miljoonaa litraa vuodessa. Puuta (sahanpurua) tämä määrä tarvitsee 80 000 kiintokuutiometriä.

Kerosiinin kulutus on noin 1 820 miljoonaa kiloa, jonka käyttökohde on ilmailu. Sen korvaus voidaan tehdä esimerkiksi Fortumin biolaitoksen pyrolyysitehtaalla, kun bioöljy jatkojalostetaan kerosiiniksi. Tehtaan kapasiteetti on aiemmin mainitut 50 miljoonaa kiloa bioöljyä ja se käyttää vuodessa 225 000 kiintokuutiota hakkuujätettä raaka-aineenaan. Kerosiinin valmistus on bioöljyä käyttävä jatkoprosessi, hyötysuhteeltaan 50 prosenttia, joten samasta puuraaka-aineesta saadaan 25 miljoona kiloa kerosiinia.

Metsävarojemme mahdollisuudet likkennepolttoaineiden valmistuksessa

Edellämainittujen esimerkkien avulla voi hahmottaa, että nykyisillä ja suunnitteilla olevilla tehdasinvestoinneilla pystytään tekemään liikennepolttoaineita seuraavasti:

Raskaan polttoöljyn korviketta 10,7 prosenttia kulutuksesta Dieselin ja kevyen polttoöljyn korviketta 2,5 prosenttia kulutuksesta Bensiinin korviketta 0,6 prosenttia kulutuksesta Kerosiinin korviketta 1,4 prosenttia kulutuksesta (vaihtoehto raskaan polttoöljyn korvikkeen valmistukselle).

Jos haluaisimme päästä näissä polttoainejakeissa vaikkapa 50 prosentin omavaraisuuteen, tulisi puun käyttöä ohjata liikennepolttoaineiden valmistukseen seuraavasti:

Raskaan polttoöljyn korvikkeen valmistukseen 2,1 miljoonaa kuutiometriä Dieselin ja kevyen polttoöljyn korvikkeen valmistukseen 632 miljoonaa kuutiometriä Bensiinin korvikkeen valmistukseen 12,3 miljoonaa kuutiometriä Kerosiinin korvikkeen valmistukseen 16,4 miljoonaa kuutiometriä

Metsiemme vuotuinen kasvu on hieman yli 100 miljoonaa kuutiota ja se kasvanee noin 120 miljoonaan kymmenen vuoden kuluessa. Metsien hakkuumäärä puolestaan on noin 65 miljoonaa kuutiota ja kasvanee lähivuosina noin 80 miljoonaan.

Kuten laskelmista näkee, riittäisi metsiemme vuosittainen kasvu kaikkien muiden jakeiden paitsi dieselin ja kevyen polttoöljyn korvaamiseen ilman, että kemiallinen ja mekaaninen puunjalostus sanottavasti kärsisi puupulasta. Henkilöautoliikenteessä bensiinin kulutusta voidaan tulevaisuudessa jossain määrin korvata sähköistämisellä, mutta raskaassa liikenteessä ja laivaliikenteessä sähkön käyttö tuskin on realistista. Dieselin korvaamiseen on siis löydettävä muita raaka-aineita. Olisiko biokaasusta pelastajaksi?

Kotimaisen biokaasun mahdollisuudet

Suomessa maakaasun kulutus on 3 307 miljoonaa kuutiometriä. Siitä biokaasun osuus on 150 miljoonaa kuutiometriä eli 0,5 prosettia. Tämä biokaasumäärä tuotetaan seuraavasti: kaatopaikkakaasu 95 miljoonaa kuutiometriä, jäteveden puhdistamoiden kaasu 30 miljoonaa kuutiometriä ja reaktorilaitokset eli biojätteistä fermentoitu kaasu 25 miljoonaa kuutiometriä.

Vaikka biokaasun tuotanto lisääntyisi 20-kertaiseksi ja tekisimme kaikesta biojätteestämme kaasua, saisimme aikaan vain 10 prosenttia kulutuksesta. Toisaalta on selvää, että kaiken biojätteen kuskaaminen jalostamoihin kuluttaisi jo logistiikaltaan suhteettoman paljon energiaa verrattuna energian saantoon. Ei siis kuulosta realistiselta.

Huoltovarmuuden näkökulma

Rauli Partanen, Harri Paloheimo ja Heikki Waris kirjoittivat vuonna 2013 tietokirjan Suomi öljyn jälkeen. Kirjassa pohdittiin Suomen yhteiskunnan, talouden, energiahuollon ja elintarvikehuollon öljyriippuvuutta. Kirjan ensimmäinen johtopäätös oli, että tuontiöljy on taloutemme musta aukko, josta velkaantumisemme viime kädessä johtuu. Tosin öljyn hinnan voimakas lasku kirjan julkaisemisen jälkeen on antanut tähän ainakin väliaikaista helpotusta.

Toinen johtopäätös oli se vastaansanomaton tosiasia, että ilman liikennepolttoaineita traktorit ja puimurit eivät liiku, eikä meillä ole myöskään elintarvikeomavaraisuutta. Saman totesi Mauno Koivistokin Suomen Pankin pääjohtajana jo 1970-luvulla. Kirjan kolmas johtopäätös koski huoltovarmuutemme haavoittuvuutta ulkopoliittisen kriisin tai jonkin muun syyn johdosta aiheutuvan öljypulan koittaessa.

Riittäisikö turvevarojen kestävä käyttö liikennepolttoaineiden omavaraisuuteen

Puuvarojen avulla saisimme siis tehtyä liikennepolttoaineita nykyisillä realistisilla hakkuumäärillä hyvinkin puolet kulutuksesta - lukuunottamatta dieseliä ja kevyttä polttoöljyä. Millainen määrä sitten suovaroistamme tulisi ottaa liikennepolttoaineiden jalostukseen, jotta pääsisimme 50 prosentin omavaraisuuteen dieselin tuotannossa? Soitahan Suomessa on peräti 9 miljoonaa hehtaaria.

Tällä hetkellä turvetuotannossa on 70 000 hehtaaria ja suojelun piirissä vastaavasti 1,2 miljoonaa hehtaaria. Valmiiksi (metsätalouden tarpeisiin) ojitettuja soita on 3,8 miljoonaa hehtaaria. Viime vuosina ovat turpeen nostomäärät tuotantohehtaaria kohden olleet noin 400 kuutiometriä.

Kun tiedämme puun ja turpeen energiamäärien suhteet, sekä turvetuotantoalalta keskimäärin nostettavan vuosittaisen turvemäärän, päädymme laskelmaan, jonka mukaan tarvitsemme noin 1 miljoonan hehtaarin tuotantoalan. Tämä mahdollistaisi tuotannon vähintään 25 vuoden ajaksi.

Määrä kuulostaa huolestuttavan suurelta nykyiseen tuotantoalaan verrattuna, mutta on silti vain kolmasosa jo valmiiksi ojitetuista soista ja vain 11 prosenttia kaikesta suopinta-alasta.

Dieselin ja kevyen polttoöljyn osalta realistinen tuotantovolyymi löytyisi turpeesta F-T menetelmällä. Mainittakoon että VTT on 2000-luvulla tehnyt aiheesta laskelmia, joiden mukaan liikennepolttoaineiden omavaraisuuteen riittäisi 300 000 hehtaarin turvetuotanto eli noin 3 prosenttia suomaista. Toivon vilpittömästi, että VTT:n laskelma olisi enemmän oikeassa kuin oma laskelmani.

Turvedieseselin taloudellisuus

Volyymista asia ei siis ole kiinni. Entäpä tuotantotalous. Nykyisellä kustannustasolla F-T-turvedieselin teollisen prosessin jalostuskustannukset, turveraaka-aine mukaanlukien, olisivat 0,60-0,70 euroa / litra ilman veroja.

Laskelmassa oletetaan, että liikennepolttoaineiden jalostus mahdollistaisi turpeentuottajalle saman hinnan kuin lämmitykseenkin menevä turve. Turpeen tuottajahinta kaukolämmöntuotannossa on 12-14 megawattituntia kohden ilman veroja. Turpeen hinta on siis vain 60 prosenttia metsähakkeen hinnasta. Tämä hintaero toistuu myös F-T prosessissa.

Dieselin tehdashintana 0,70 euroa ei kuulosta kovin kalliilta. Mikäli öljyn hinta olisi yli 100 dollaria (mitä se kansainvälisten kriisien vauhdittamana voi tulevina vuosina olla), siihen pystyisi lisäämään normaalit arvonlisäverot, sekä hieman polttoaineveroja, ja silti tuote olisi kilpailukykyinen normaalin fossiilisen dieselin verollisen hinnan kanssa.

F-T menetelmä on monipuolinen. Dieseliä valmistettaessa syntyy aina myös jonkin verran kevyempiä tisleitä, kuten bensiiniä.ja bensiinin lisäksi sen avulla voidaan valmistaa myös tulevaisuuden polttoainetta eli vetyä. Toinen vahvuus on F-T synteesillä valmistetun polttonesteen korkealaatuisuus. Se täyttää moottorivalmistajien vaatimukset ja sitä pystyy sekoittamaan halutussa suhteessa muihin polttoaineisiin tai käyttämään yksinään.

F-T teknologian haasteita puolestaan ovat ensinnäkin prosessissa tuleva lämpökuorma. Mikäli tuotantolaitos valmistaa ainoastaan dieseliä, jää tuotannon hyötysuhde kuitenkin alhaiseksi eli noin 55 prosenttiin. Kun F-T Tehdas yhdistetään lämmöntuotantoon, on kokonaishyötysuhde jo 90 prosenttia.

Sama analogia pätee myös biokaasun tuotantoon, missä esimerkiksi syöttötariffin maksatus edellyttää 75 prosentin hyötysuhdetta, kun generaattoreiden yhteenlaskettu nimellisteho on vähintään 1 megavolttiampeeri.

Toinen haaste on taloudellisen kannattavuuden vaatima erittäin suuri laitoskoko. Suuri laitoskoko taas vaatii suurta raaka-ainevolyymia ja isoa hankinta-alaa. Mikäli laitoskokoa voidaan tulevaisuudessa merkittävästi pienentää, on hankkeiden toteutettavuus realistista.

Turvedieselin ympäristöystävällisyys ja EU:n energiaunioni

Kuinka paljon turvediesel tarvitsisi tukea vai tarvitsisiko lainkaan? Onko ratkaisu liian helppo ja edullinen kansantaloudelle. Mitäpä jos tulevaisuudessa voisimme jopa viedä turpeesta tehtyä dieseliä. Tämä olisi taloudellisesti kiinnostava näkymä EU:n energiaunionin rakentajille.

Kuinka turvevarojen käyttö liikennepolttoaineena voisi olla sen haitallisempaa ilmastolle kuin Norjan, Yhdysvaltain tai Venäjän tekemä pohjanmeren arktisten öljyvarojen hyödyntäminen?

Todennäköisesti turvedieselin koko elinkaaren huomioonottava laskelma osoittaisi sen olevan jopa edullisempaa ja vähäpäästöisempää kuin Norjan ja Venäjän kaavailema arktisten merialueiden öljynporaus.

Euroopan komissio pitää EU:n keskeisenä strategiana energiaunionia ja energiaomavaraisuuden kasvattamista. Suomen turvevarojen kestävä ja luontoarvoja kunnioittava käyttö tukisi tätä tavoitetta. Tuleville hallituksille tämä antaa mahdollisuuden hyvinvointivaltion pelastamiseen. Luonnontilaisiin soihiin ei tarvitse edes koskea, vaan jo ojitettujen suomaiden käyttöönotto riittää.

Turve on epäedullisessa asemassa päästökaupassa ja siksi sen käyttö kaukolämmöntuotannossa ei päästöoikeuksien hinnan todennäköisesti tulevaisuudessa noustessa ole kilpailukykyistä edulliseen kivihiileen ja laskennallisesti päästöttömään metsähakkeeseen verrattuna.

Liikenne ei, ilmailua lukuun ottamatta, toistaiseksi kuulu päästökauppaan. Siksi turpeen jalostaminen liikennepolttoaineiksi mahdollistaisi taloudellisesti järkevän kotimaisen polttoaineen käytön ilman päästökaupan rasitteita. Tosin liikennettä koskee Suomelle tullut 38 prosentin päästöjen vähentämisvelvoite ei-päästökauppasektorilla.

Ylläesitettyjä tuotantolukuja pohtiessa herää myös kysymys itse turvetuotannon ympäristöhaitoista. Onko näköpiirissä tekniikkaa, jolla turpeentuotantoalueiden kiintoainepäästöt vesistöihin voidaan ehkäistä. Ja saadaanko yhteiskunnan asenne siinä määrin turvetuotannolle myötämieliseksi, että tuota tekniikkaa voidaan ennakkoluulottomasti kehittää ja testata.