Vetytalous ratkaisisi monta ongelmaa matkalla kohti hiilineutraaliuutta

Liha ja ruoka 1-2024, Teksti: Minna Nurro  Kuva: Shutterstock

VETYTALOUS: Suomesta halutaan kehittää vetytalouden edelläkävijämaa. Jos visiot toteutuvat, edessä on teollisen järjestelmän iso murros. Vetytalouteen siirtyminen heijastuu myös ruoantuotantoon.

Vetytalouden kehittäminen on viime vuosina saanut tuulta purjeisiin Suomessa. Elinkeinoelämä näkee vedyn tarjoavan runsaasti uusia liiketoimintamahdollisuuksia, ja maahan on suunnitteilla noin kymmenen miljardin euron edestä vetytalouteen liittyviä investointeja. Niiden toteutuminen ei tosin ole vielä varmaa.

Myös valtiovalta näkee vedyn tulevaisuuden toimialana. Jo edellinen hallitus hyväksyi viime talvena valtioneuvoston periaatepäätöksen, jonka mukaan Suomi tavoittelee Euroopan johtavaa asemaa vetytaloudessa. Nykyinen hallitusohjelma korostaa vetyä teollisuuden energiamurroksen ja vihreän siirtymän keskeisenä välineenä.

Maali on asetettu korkealle. Vetyklusterin tavoitteena on, että vuonna 2035 Suomi on Euroopan johtava vetytalousmaa, joka tuottaa vihreää vetyä 100 TWh edestä. Sen arvioidaan tuovan talouteen 34 miljardia euroa ja 115 000 uutta työpaikkaa.

Vedyn hyödyntäminen ei ole mikään uusi innovaatio, ja sitä on käytetty jo pitkään etenkin öljynjalostus- ja lannoiteteollisuudessa. Elintarviketeollisuus käyttää vetyä muun muassa kovettamaan tyydyttymättömiä kasvirasvoja sekä sokerialkoholien kuten xylitolin valmistuksessa.

Vetytalouden visioissa kaasulle kaavaillaan huomattavasti keskeisempää roolia teollisen yhteiskunnan aineenvaihdunnassa.

Irti fossiilisista polttoaineista

Visioiden taustalla on pyrkimys korvata fossiiliset polttoaineet sähköllä, joka on tuotettu uusiutuvalla tuuli- ja aurinkovoimalla. Tähän kannustaa globaali tarve hillitä ilmastonmuutosta, ja lisäksi vetytalouteen siirtyminen vahvistaisi Suomen energiaomavaraisuutta ja huoltovarmuutta.

Kansallisen vetyklusterin ohjausryhmän puheenjohtaja Simo Säynevirta ABB:ltä toteaa, että fossiilisista polttoaineista irtautuminen muuttaa koko energiajärjestelmää.

– Sähkö on haastava hyödyke. Sitä on vaikea varastoida suuria määriä, joten tuotannon ja kulutuksen on oltava tasapainossa reaaliaikaisesti. Vety on iso palanen tätä tasapainotusta, hän pohjustaa.

Tuuli- ja aurinkovoiman sähköntuotanto ei ole tasaista, vaan riippuu vallitsevista sääoloista. Välillä sähköä muodostuu yli ja välillä alle kulutuksen. Ja tässä vety astuu kuvaan: se mahdollistaa sähkön varastoinnin.
Tällä hetkellä vetyä valmistetaan teollisuuden tarpeisiin valtaosin maakaasusta, mikä aiheuttaa paljon kasvihuonekaasupäästöjä. On kuitenkin olemassa myös puhdas menetelmä vedyn valmistamiseksi: elektrolyysi eli veden hajottaminen sähkövirran avulla vedyksi ja hapeksi. Elektrolyysi on vakiintunutta teknologiaa, sillä menetelmä on tunnettu jo yli 200 vuoden ajan. Sen tuotannossa ei muodostu kasvihuonekaasupäästöjä, minkä takia vetyä sanotaan ”vihreäksi”.

– Kun tuotanto on suurta, sähköä voidaan muuttaa elektrolyysillä vedyksi, joka on helpommin varastoitavissa. Vety tekee uusiutuvien sähköntuotannosta säävarmaa, Säynevirta kiteyttää.

Lineaarisesta integroituun

Energiavaraston lisäksi vedylle on visioissa monta muutakin käyttökohdetta, kun teollisuuden ja liikenteen prosesseja reivataan hiilineutraaleiksi.

Päästövähennyksiä saadaan hurjasti esimerkiksi terästeollisuudessa, kun raudan pelkistämiseen käytetään vetyä hiilen asemesta. Vedystä voidaan valmistaa synteettisiä polttoaineita raskaaseen liikenteeseen, jonka sähköistäminen on vaikeaa. Vetyä voidaan myös käyttää sellaisenaan polttokennon ”polttoaineena”.

Säynevirta korostaa, että vetytalous merkitsee siirtymistä lineaarisesta ja energiaa tuhlaavasta järjestelmästä integroituun järjestelmään, joka kierrättää tehokkaasti sekä energiaa että sen tuotannon sivujakeita.

– Se tarkoittaa esimerkiksi sitä, että elektrolyysissä muodostuva lämpö käytetään hyödyksi kaukolämpönä ja happi teollisuuden prosesseissa, hän havainnollistaa.

Säynevirta huomauttaa, että Suomessa erityisen kiinnostavaa on selluteollisuuden sivuvirtana muodostuva biopohjainen hiilidioksidi, jonka kierrättämisessä vihreä vety on avainasemassa. Biopohjaisesta hiilidioksidista ja vihreästä vedystä voidaan valmistaa esimerkiksi muovia tai teollisuuden kemikaaleja, jotka tällä hetkellä tehdään lähinnä fossiilisista raaka-aineista.

Kansallinen vetyklusteri näkee vetytalouden kehittämisen tarjoavan Suomelle keinon saavuttaa hiilineutraalisuus vuonna 2035, minkä lisäksi se parantaa maan huoltovarmuutta nostamalla energiaomavaraisuutta merkittävästi.

Vety vaikuttaa myös ruoka-alaan

Vetytalous heijastuu tulevaisuudessa myös maatalouteen ja elintarviketeollisuuteen. Projektitutkija Kirsi Spoof-Tuomi Vaasan yliopistosta arvioi, että ruokasektorilla vedyn uusia rooleja ei ehkä vielä täysin tunnisteta.

– Elintarviketeollisuudessa tärkein toimi suorien kasvihuonekaasupäästöjen vähentämiseksi on oman energiatuotannon muuttaminen fossiilisista uusiutuviin. Siinä vety voisi olla yksi osaratkaisu, hän toteaa.

Spoof-Tuomi on mukana Vetytalouden mahdollisuudet ruokaketjussa -tutkimushankkeessa, jota rahoittaa EU:n aluekehitysrahasto. Vaasan yliopiston lisäksi hankkeeseen osallistuvat Seinäjoen ammattikorkeakoulu ja Tampereen yliopisto.

Elintarviketeollisuuden energiankulutus on melko maltillinen, noin 3 % Suomen teollisuuden kokonaisenergiankäytöstä. Ala on sitoutunut kunnianhimoisiin toimenpiteisiin ja tavoitteena on, että vuonna 2035 elintarviketeollisuus tuottaa liikevaihtoon suhteutettuna 75 % vähemmän suoria kasvihuonekaasupäästöjä kuin nykyään.

Spoof-Tuomi muistuttaa, että elintarvikeyritysten toiminnasta aiheutuu selvästi enemmän välillisiä kuin suoria päästöjä. Elintarvikkeiden elinkaaren näkökulmasta keskeisiä välillisiä päästölähteitä ovat alkutuotanto sekä ostoenergian tuotannon päästöt. Epäsuoria päästöjä muodostuu myös logistiikasta ja pakkausmateriaaleista.

– Tämän vuoksi vähähiilisyyden varmistaminen elintarvikeketjussa vaatii samanaikaisia toimenpiteitä monella eri sektorilla, hän korostaa.

Alkutuotannon päästöistä suuri osuus muodostuu nykyään typpilannoitteiden valmistuksessa. Typpilannoitteiden tärkein raaka-aine on ammoniakkia, jota on mahdollista valmistaa myös puhtaasti vihreän vedyn avulla.

– Tällä hetkellä ammoniakkia ei tuoteta Suomessa lainkaan. Oma tuotanto parantaisi merkittävästi lannoitteiden huoltovarmuutta ja ruoantuotannon omavaraisuutta, Spoof-Tuomi huomauttaa.

Spoof-Tuomen mukaan vetytalouden ratkaisut voivat tulevaisuudessa vähentää ruokaketjun päästöjä myös logistiikan ja kuljetusten osalta, jos raskaan liikenteen polttoaineita aletaan valmistaa vihreän vedyn avulla. Kauempana tulevaisuudessa vedyllä voi olla rooli myös elintarvikepakkausmuovien valmistuksessa.

Uusia ratkaisuja solumaatalouteen

Vetytalouden eteneminen voi niin ikään kiihdyttää solumaatalouden uusien ratkaisujen kehittämistä, sillä synteettisten ravintoaineiden valmistaminen bioreaktoreissa vie paljon sähköenergiaa. Yksi alan pioneeriyrityksistä on suomalainen Solar Foods, jonka ensimmäinen kaupallinen tuotantolaitos valmistuu Vantaalle tänä vuonna.

– Solar Foods valmistaa proteiinia mikrobien avulla syöttämällä niille muun muassa vetyä ja hiilidioksidia sekä pieniä määriä ravinteita. Proteiini on jo saanut myyntiluvan Singaporessa, ja lupaprosessi on alkamassa Euroopassa, Spoof-Tuomi kertoo.

Hän arvioi, että uudet ratkaisut eivät kuitenkaan uhkaa perinteistä maataloutta, koska solumaatalous soveltuu parhaiten yksittäisten ainesosien tuottamiseen. Myös kuluttajien hyväksyntä voi muodostua kynnyskysymykseksi.

– Näkisin, että eläin- ja kasvintuotantoa kannattaa Suomessa jatkaa. Meille tuodaan lisäksi paljon elintarvikkeita; voisiko solumaatalouden tuotteilla korvata tuontia? Spoof-Tuomi miettii.

Suomella useita vahvuuksia

Kansallinen vetyklusteri näkee vetytalouden kehittämisen tarjoavan Suomelle keinon saavuttaa hiilineutraalisuus vuonna 2035, minkä lisäksi se parantaa maan huoltovarmuutta nostamalla energiaomavaraisuutta merkittävästi. Simo Säynevirta muistuttaa, että vetytalouden aktiivinen kehittäminen tuo myös uusia liiketoimintamahdollisuuksia kasvavilla markkinoilla.

Maali on asetettu korkealle. Vetyklusterin tavoitteena on, että vuonna 2035 Suomi on Euroopan johtava vetytalousmaa, joka tuottaa vihreää vetyä 100 TWh edestä. Sen arvioidaan tuovan talouteen 34 miljardia euroa ja 115 000 uutta työpaikkaa. Tarkoitus on kehittää vientiin myös erilaisia vetyjalosteita.

Säynevirran mukaan Suomella on realistiset edellytykset saavuttaa kovat tavoitteet. Perustan tälle luo se, että Suomen sähköntuotanto perustuu jo nyt hyvin pitkälle puhtaaseen energiaan.

– Suomessa vetytalouden tarvitsemat sektorikytkentämahdollisuudet ovat maailman huippua, ja elektrolyysissä syntyvä lämpö voidaan käyttää lämmitykseen. Lisäksi biopohjainen hiilidioksidi tuo Suomelle aivan erityisen kilpailuedun, hän listaa.

Säynevirta toteaa, että vetytalouden kehittyminen edellyttää valtiovallalta linjakasta energia- ja ilmastopolitiikkaa. Se ei saa sisältää epävarmuuksia, jotta sijoittajat uskaltavat tehdä tarvittavat investoinnit.

– Lisäksi tarvitaan paikallisten vetylaaksojen kehittämistä, niiden välistä yhteistoimintaa ja yhteistyötä myös muun paikallisen tuotannon kanssa. Hallinnollista päätöksentekoa on kiihdytettävä, jotta asiat tapahtuvat nopeasti. On myös kommunikoitava maailmalle Suomen todellisista mahdollisuuksista vetytalouden edistämisessä, Säynevirta paaluttaa.

Kansallinen vetyklusteri

Kansallinen vetyklusteri on perustettu vuonna 2021 elinkeinoelämän yhteistyöfoorumiksi. Sen tavoitteena on edistää vetytalouden kehittymistä Suomessa vuoropuhelussa valtiovallan kanssa. Klusterin jäseninä on noin sata yritystä, joista suurin osa edustaa energia- tai teknologiateollisuutta.