Biokaasusta lämpöä, sähköä ja polttoainetta

Mätänevä jäte on monipuolinen energianlähde. Biokaasun suosio onkin lisääntymässä roimasti.

Tämän kesän puheenaiheita lienee Vaasan messualueen biokaasuvoimala, joka tekee asuntomessujen kävijöille tunnetuksi biokaasun mahdollisuuksia asuinalueiden lämmön ja sähkön tuotannossa.

Suvilahden biokaasuvoimala ei suinkaan ole yksittäinen ilmestys, sillä biokaasusta energiaa tuottavia voimaloita putkahtelee nyt sinne tänne melkoiseen tahtiin, samoin kuin uutisia suunnitteilla olevista biokaasuvoimaloista.

– Biokaasuteknologian käyttö voi Suomessa kasvaa todella valtavasti, sillä jokaisella Suomen 70 000 maatilasta voisi olla biokaasureaktori. Lisäksi kaikissa kunnissa voisi olla ainakin kaksi reaktoria: jäteveden puhdistamon ja erilliskerätyn biojätteen reaktorit, vakuuttelee Suomen Biokaasuyhdistyksen varapuheenjohtaja Ari Lampinen.

– Nykytekniikalla voitaisiin myös toteuttaa sekä teollisuuden että kyläkokoluokan reaktoreita. Nykyään biokaasureaktoreita on Suomessa käytössä vain 25 eli kasvupotentiaalia on todella runsaasti. Tämän lisäksi Suomessa tuotetaan kaatopaikkakaasua.

Aasiassa laaja kokemus

Sana biokaasuvoimala synnyttää Suomessa ensimmäiseksi ja monille ainoaksi mielleyhtymäksi isohkon biokaasulaitoksen, joka tuottaa lämpöä ja sähköä ympäröivän yhteiskunnan ja asutuksen käyttöön. Tämä ei kuitenkaan ole biokaasun yleisin energiatuotantosovellus.

– Suurin osa maailman biokaasureaktoreista, siis yli 10 miljoonaa kappaletta, on omakotitalokohtaisia. Biokaasun tuotanto ei edellytä lainkaan ulkoista energiaa, ja tuotanto näissä laitoksissa kuluu ruoan laittoon, lämmitykseen ja valaistukseen. Reaktorin koko omakotitalosysteemeissä on 1–10 kuutiometriä. Sähkön ja lämmön yhteistuotanto on mahdollista omakotitaloreaktoreiden ylärajan eli 10 kuutiometrin kokoluokasta ylöspäin, Lampinen selvittää.

Biokaasureaktoreita voitaisiin siis hyvinkin käyttää omakotitalojen ja maatilojen lämmön, sähkön ja jopa valaistuksen tuottamiseen. Kuten tunnettua, polttoainettakin siitä saisi yksityistalouksien ajoneuvoihin.

Pitkään takapajulana pidetyssä Kiinassa asia on ollut tuttu jo kauan, mutta länsimaissa useimmat ihmiset ovat tuskin kuulleetkaan, että orgaanisesta materiaalista saisi jotakin hyödynnettävää biokaasua. Ja ne, jotka ovat jotakin biokaasusta kuulleet, yhdistävät sen yleensä kaatopaikkaan – mikä ei sinänsä harhaan menekään.

Kiinassa orgaanisen materiaalin tuottajia on niin valtaisa määrä, että "ilmaisen" energian ongelmalle on täytynyt tehdä jotakin.

– Tietääkseni omakotitalokokoluokan teknologiaa ei käytetä teollisuusmaissa. Vaikka tekniikan perusteet ovat hyvin tiedossa ja käyttökokemus on pitkä, mikään firma ei ole lähtenyt tuotteistamaan sitä teollisuusmaiden markkinoille, jolloin käytön vaivattomuus on ensiarvoisen tärkeätä. Nykyään siis joudutaan omakotitalokohtaisessa biojätteiden käsittelyssa tyytymään kompostointiin, jossa menetetään kaikki jätteen energiasisältö. Se on perusteltua haja-asutuksessa kompostointiteknologian yksinkertaisuuden takia. Keskitettyjä kompostoreita, joita on käytössä lähes kaikissa kaupungeissa, ei toisaalta voi ympäristönsuojelusyillä perustella, Lampinen tarkastelee tilannetta länsimaissa.

Maatiloillakin yleistä

Lampisen mukaan maatilojen biokaasulaitokset ovat teollisuusmaiden yleisimpiä biokaasureaktoreita. Johtavana maana tässä on Saksa. Euroopassa hajotusyksiköiden määrä liikkuu tuhansissa, mutta Kiinassa siis lähes kymmenessä miljoonassa. Suomessa maatilakohtaiset biokaasulaitokset lienevät vielä kahden käden sormien laskettavissa.

Lampinen antaa ymmärtää, että pelkästään biokaasun varaan ei yhteiskunnan energiahuoltoa voi kovin korkealle suunnitella. Katto tulee vastaan kohtalaisen pian.

– Biojätteet pitää joka tapauksessa käsitellä, joten on tietenkin järkevää hyödyntää ne mahdollisimman tehokkaasti. Ne ovat lisänä kaikkiin muihin energiantuotantoteknologioihin.

Biokaasulla liikkuu jo henkilöautoja, busseja ja traktoreita, mutta liikevoimaa riittää muillekin, jos vain soveltavaa tekniikkaa löytyy. Polttoaineen vaihto tuo joitakin etuja, mutta hankaluuksiakin on tiedossa.

– Kaikentyyppiset autot toimivat biokaasulla, samoin junat, laivat ja lentokoneet. Ne toimivat aivan samoin kuin bensiiniä ja dieseliä käytettäessä, paitsi että päästöt putoavat lähes kaikkien päästökomponenttien osalta yli 90 prosenttia ja lisäksi meluintensiteetti putoaa ainakin 50 prosenttia. Biokaasuajoneuvojen merkittävin haitta on polttoaineen vaatima suurempi tila. Tyypillisesti tankkausväli on biokaasuautoilla lyhyempi kuin bensiini- ja dieselautoilla. Tankkausväli on saatavissa samaksi, mutta tällöin tavarankuljetuskapasiteetti hieman pienenee, Lampinen vertailee.

Biokaasun käyttö ajoneuvojen polttoaineena muuttaa myös eräitä muita ominaisuuksia.

– Reaktoribiokaasun oktaaniluku on suurempi kuin 140, kun se bensiinillä on alle 100 ja kaatopaikkakaasulla ja maakaasulla yli 120. Tämä mahdollistaa otto-moottorin puristussuhteen nostamisen jopa 18:aan ja vastaavasti korkeamman hyötysuhteen, mutta sitä ei voida käyttää hyväksi bi-fuel -ajoneuvoissa. Lisäaineita ei tarvita. Kylmäominaisuudet ovat erinomaiset; jäätymispiste on –182 ºC. Samoin turvallisuusominaisuudet ovat erinomaiset; törmäyksessä kaasun keveys aiheuttaa nopean diffusion. Syttymisraja on viisi prosenttia, kun se bensiinillä on yksi prosentti ja tankit ovat erittäin tukevia. Tulipalossa itsesyttymislämpötila on 650 ºC, kun se bensiinillä on 260 ºC, Lampinen selvittää.

Biokaasua, biokaasua

Biokaasu on kaasua, jota syntyy bakteerien hajottaessa orgaanista materiaalia ilman happea. Hajotuksen lopputuloksena syntyy runsaasti metaania sisältävää biokaasua. Biokaasu sisältää tyypillisesti noin 60 prosenttia metaania (CH4) ja noin 40 prosenttia hiilidioksidia (CO2). Biokaasu voi sisältää myös pieniä määriä muita yhdisteitä kuten rikkivetyä, ammoniakkia, vetyä ja häkää.

Biokaasun lämpöarvo on hyvä, keskimäärin noin 6,4 kilowattituntia kuutiometriä kohti. Maakaasu vastaa teknisesti biokaasua.

Biokaasua syntyy ja voi tuottaa periaatteessa kaiken orgaanisen materiaalin hajoamisesta: yleisimmin lannasta, elintarvikejätteistä ja yhdyskuntajätteistä, mutta myös oljista, energiakasveista ja kasvibiomassasta. Lisää hajoavaa materiaalia on haettu myös maissista, ohrasta, rukiista ja ruohoista. Viljan käyttö energiantuotannossa synnyttää kuitenkin ristiriitaisia tuntoja. Luonnossa biokaasua muodostuu esimerkiksi soilla.

Ruotsissa on poikkeuksellisen voimakkaasti edistetty biokaasun käyttöä ajoneuvojen polttoaineena. Siellä toimii tiettävästi lähes 5 000 biokaasuhenkilöautoa ja liki 800 biokaasubussia. Jakeluketju käsittää kymmeniä pisteitä. Suomessa niitä on vasta kourallinen, joskin lisää on suunnitteilla.

Kaasulinkkejä:
Suomen Biokaasuyhdistys ry: www.biokaasuyhdistys.fi
Biokaasufoorumi: www.biokaasufoorumi.fi
Gasum Oy, maakaasuyhtiö, maakaasun jakeluyhtiö Suomessa: www.gasum.fi
Biovakka Oy, biokaasun tuottaja: www.biovakka.fi

Teksti Juha Palojärvi