Hiilidioksidin kaappaus ilmasta - lupaava teknologia, joka vaatii kehitystyötä

Jere Elfving

Ilmastonmuutoksen torjunta on monimutkainen haaste, sillä lähes kaikki ihmisen toiminta tuottaa jollain tavalla kasvihuonekaasuja teollisesta tuotannosta liikkumiseen, asumiseen ja maatalouteen. Valtaosa kasvihuonekaasujen, erityisesti hiilidioksidin, päästöistä voidaan saada kuriin siirtymällä uusiutuviin ja vähähiilisiin energiamuotoihin. Siirtymäaikana ilmastonmuutoksen torjunnassa tarvitaan hiilidioksidin talteenottoa esimerkiksi energiantuotannon savukaasuista.

Merkittävä määrä päästöistä on kuitenkin vaikeita tai mahdottomia vähentää esimerkiksi prosesseja sähköistämällä, koska ne ovat peräisin lukemattomista pienistä lähteistä tai niiden vähentämiseksi ei ole kehitetty varteenotettavaa teknologiaa. Esimerkiksi maatalouden metaanipäästöjä on hyvin vaikea hallita täysin. Myös lentoliikenne on edelleen riippuvainen fossiilisesta lentopetrolista ja tuottaa globaalisti noin 2 % kokonaispäästöistä.

Hajapäästöistä tai muuten vaikeasti hallittavista päästöistä ei ehkä koskaan päästä täysin eroon, mutta niiden vaikutusta ilmastonmuutokseen pitää vähentää. Myös jo päästettyjen kasvihuonekaasujen vaikutusta joudutaan todennäköisesti perumaan, jotta lämpeneminen saadaan rajattua alle 2 °C:n. Tähän tarvitaan hiilidioksidin sidontaa suoraan ilmakehästä mahdollistaen ns. negatiiviset päästöt. Perinteisimpiä ja toimivia keinoja tähän ovat metsittäminen sekä maanparannus, joilla voi olla myös muita myönteisiä vaikutuksia ekosysteemeihin ja maatalouden satoihin. Näillä menetelmillä on kuitenkin tiettyjä kriittisiä tarpeita, kuten viljelykelpoinen maa ja makean veden saatavuus, jotka rajoittavat saavutettavien negatiivisten päästöjen määrää. Vastaavat ongelmat rajoittavat bio-CCS (bio-carbon capture and storage) -teknologian käyttöä, jossa poltetun biomassan savukaasuista erotettu hiilidioksidi varastoidaan maan alle. Siksi nämä menetelmät eivät todennäköisesti yksin riitä tarvittaviin negatiivisten päästöjen määriin.

Kuvassa: IPCC:n ilmastoraportin mukaan netto-nollapäästöihin pääsemiseksi negatiivisia päästöjä, eli hiilidioksidin sidontaa ilmasta, tarvitaan muiden toimien ohella merkittävästi.

IPCC:n ilmastoraportin infograafi 042022

DAC-prosessi mahdollistaa negatiiviset päästöt

Hiilidioksidin kaappaus suoraan ilmakehästä (direct air capture, DAC) on vaihtoehtoinen ja täydentävä teknologia muille negatiivisten päästöjen menetelmille. DAC vaatii pienemmän maa-alan kuin esimerkiksi metsittäminen, ei kilpaile ruuantuotannon kanssa, eikä sen hiilensidontapotentiaali vähene kuten kasvavalle metsälle tai viljelymaalle lopulta käy. DAC-prosessilla ilmasta pystytään väkevöimään lähes puhdasta hiilidioksidia, jota voidaan joko varastoida maan alle pysyvästi tai se voidaan hyödyntää vihreän vedyn kanssa esimerkiksi hiilineutraalien sähköpolttoaineiden, kemikaalien tai muovien valmistukseen.

Tärkeimmät DAC-teknologiat ovat tällä hetkellä joko emäksisiin liuottimiin tai kiinteisiin talteenottomateriaaleihin perustuvia, ja niiden kaupallistaminen on ollut käynnissä muutamia vuosia. Kanadalainen Carbon Engineering kehittää kalsiumhydroksidiin perustuvaa prosessia, kun taas Sveitsiläinen Climeworks käyttää kiinteitä adsorbentteja hiilidioksidin kaappaamiseksi. Suomessa DAC-teknologiaa hyödyntävät startup-yritykset Soletair Power sekä Solar Foods. Suurin tällä hetkellä hiilidioksidia ilmasta kaappaava ja varastoiva hanke on Orca-projektin laitos Islannissa, jossa käytetään Climeworksin DAC-laitteita, ja joka kaappaa ja varastoi noin 4000 tonnia hiilidioksidia vuodessa. Carbon Engineering suunnittelee laitoksia, jotka voivat kaapata jopa miljoona tonnia hiilidioksidia vuodessa. Tällaisia laitoksia tarvittaisiin tuhansia, jotta päästäisiin ilmastonmuutoksen torjunnan kannalta tarvittaviin negatiivisiin päästöihin.

 

Kuvassa adsorbentteihin perustuvan DAC-prosessin perusperiaate: Hiilidioksidi ja vesi erottuvat ilmasta adsorbenttiin, jota kuumennettaessa ne saadaan vapautettua. Kun tuotetusta kaasusta erotetaan vesi, lopputuloksena saadaan lähes puhdasta hiilidioksidia.

DACinfograafi
Jaa
Jere Elfving

Jere Elfving

Research Scientist