12 Syyskuu 2014

Leväöljy on lupaava uusiutuvan dieselin raaka-aine - Neste Oil varmistaa saantiaan ehdollisilla ostosopimuksilla

Artikkeli

Maailmaan tarvitaan lisää uusiutuvia energianlähteitä. Levät tarjoavat tähän hyvän vaihtoehdon. Vuosien kehitystyö alkaa näkyä maailmalla koelaitoksina ja kaupallisina suunnitelmina. Neste Oil seuraa kaupallista kehitystä tiiviisti ja on mukana useissa tutkimushankkeissa ympäri maailman.

Levät ovat herättäneet innostusta biopolttoaineiden tuottajissa jo vuosien ajan. Idea on edennyt laboratorioista kenttäkokeisiin, ja nyt pienimuotoisiin koelaitoksiin saakka. Kaupallisen tuotannon alkaminen on kulman takana. Miksi levät kiinnostavat niin paljon polttoaineiden valmistajia?

Leväinnostus on helppo ymmärtää, kun vertaa biopolttoaineiden tuotannossa käytettävien kasviöljyjen tuottoisuutta. Esimerkiksi rypsiöljyn vuosituotto on noin 1,2 tonnia hehtaarilta.

”Levillä voidaan saavuttaa realistisesti jopa 30 öljytonnin vuosituotto hehtaarilta”, kertoo Neste Oilin levätutkija ja projektipäällikkö Pauliina Uronen. Hehtaarituotto voi siis olla moninkertainen verrattuna perinteisesti käytössä oleviin kasviöljyihin.

”Käytettävät levät ovat mikroskooppisen pieniä, mutta niiden jakautuminen ja kasvu on erittäin nopeaa. Satoa voidaan kerätä jopa päivittäin”, kertoo liiketoiminnan kehityspäällikkö Päivi Lintonen. Hän vastaa Pauliina Urosen kanssa Neste Oilin levähankkeista.

Levät sitovat auringon energiaa

Tuottoisuuden lisäksi levät ovat muutenkin lähes ihanteellinen raaka-aine biopolttoaineille. Uronen kertoo, että kasvuun tarvitaan veden lisäksi auringonvaloa, hiilidioksidia ja ravinteita. Monet levälajit kasvavat meressä, joten leviä voidaan kasvattaa suolaisessa vedessä. Joissain hankkeissa käytetään jopa jätevettä.

Erityinen etu levien kasvatuksessa on se, että niitä voidaan kasvattaa alueilla, joita ei voi käyttää maanviljelyyn. Leviä voidaan kuitenkin kasvattaa melkeinpä missä päin maailmaa hyvänsä, kunhan auringonvaloa riittää.

Leviä kasvaa tietenkin myös luontaisesti järvissä ja merissä, mutta tiheydet ovat liian matalia polttoainetuotantoon. Myöskään kaikki levät eivät sovellu polttoainetuotantoon. Esimerkiksi sinilevät tai rakkolevän tapaiset suurikokoiset lajit eivät kerää rasvaa, joten niitä ei voida käyttää. Hyviä vaihtoehtoja on kuitenkin runsaasti.

”Maailmassa on kymmeniä tuhansia levälajeja. Monet niistä keräävät rasvaa, joten niistä voidaan valmistaa uusiutuvia polttoaineita”, kertoo Uronen.

Käytännön tasolla levien kasvatus on kuitenkin monimutkainen haaste.

Viimeistä läpimurtoa odotellaan

Levän kasvatus tapahtuu useassa eri vaiheessa (katso alla: Levien viljely on nelivaiheinen prosessi).

”Teknologia sinänsä toimii. Kyse on siitä, miten saadaan koko liiketoimintamalli toimimaan”, sanoo Lintonen. Hän muistuttaa, että kyse on monimutkaisesta kokonaisuudesta, johon tarvitaan sekä maatalouden että prosessitekniikan osaamista.

”Tällä hetkellä vallitsee odottava tunnelma – kuka pääsee eteenpäin ja alkaa kaupallistaa tuotantoa. Ei tarvittaisi ehkä kuin yksi yritys, joka saisi ison investoinnin tehtyä. Sitten luottamus kasvaisi ja koko ala pääsisi eteenpäin.”

Mikä on Neste Oilin tilanne levien hyödyntämisessä? Urosen mukaan yhtiö on panostanut leväöljyyn varsin varhaisessa vaiheessa.

”Olemme itse kasvattaneet leviä ja tehneet tutkimusprojekteja. Olemme esimerkiksi löytäneet levälajeja, jotka ovat parempia kuin alan kirjallisuudessa. Olemme myös tehneet kenttäkokeita useissa maissa. Tiedämme mikä on todellinen tilanne, ja voimme sen mukaan arvioida kaupallisia kumppaneita. Emme ole vain heidän sanansa varassa. Omat tuloksemme ovat tärkeitä, koska olemme voineet niiden perusteella tehdä omat alustavat laskelmamme kasvihuonekaasukuormituksesta ja tiedämme, mitkä prosessin vaiheet kuluttavat eniten energiaa. Tulevaisuuden raaka-aineilla on oltava reilusti matalammat kasvihuonekaasupäästöt verrattuna nykyisen lainsäädännön rajoihin, jotta tutkimukseen kannattaa panostaa."

”Olemme valmiita ostamaan vaikka heti”

Neste Oil tukee tuotannon käynnistymistä esimerkiksi ehdollisilla ostosopimuksilla. Tällaiset sopimukset on solmittu yhdysvaltalaisten Cellanan ja RAE:n kanssa.

Neste Oil ei kuitenkaan halua ottaa kantaa siihen, millä nimenomaisilla tekniikoilla leviä tuotetaan. ”Meidän viestimme on se, että olemme valmiita ostamaan leväöljyä vaikka heti”, sanoo Lintonen.

Uronen kertoo, että tutkimuksen ja liiketoiminnan yhteistyöllä varmistetaan toisaalta saatavuutta ja toisaalta tuotteen käyttökelpoisuutta.

Samalla on hyvä muistaa realismi. ”Emme halua luoda kuvaa, että levä ratkaisisi 5¬–10 vuoden aikana maailman polttoaineongelman”, Lintonen toteaa. ”Neste Oil käyttää uusiutuvia raaka-aineita yli kaksi miljoonaa tonnia vuodessa. Leväöljyn tuotanto polttoainekäyttöön alkanee tuhansista hehtaareista ja muutamista kymmenistä tuhansista tonneista vuositasolla. Maailman polttoainemittakaavassa määrä on aluksi merkityksetön, mutta jostain pitää aloittaa.”

Tulevina vuosina tuotanto voi kasvaa, ja leväöljystä saattaa tulla merkittävä raaka-aine Neste Oilin uusiutuvan dieselin tuotantoon. Maailmaan voi joka tapauksessa olla syntymässä aidosti uusi ja lupaava uusiutuva energialähde.

Levien viljely on nelivaiheinen prosessi

Leväviljelyn prosessi on nelivaiheinen ja varsin mielenkiintoinen.

1. Kasvatus – Putkireaktorissa vai altaassa?

”Tämänhetkiset koelaitokset ovat hyvin erityyppisiä”, kertoo Päivi Lintonen. ”Joissakin laitoksissa leviä kasvatetaan levyjen väleissä, tai läpinäkyvissä putkissa tai pusseissa. Jotkut taas kasvattavat levää suurissa avoaltaissa.

Eri tekniikoilla on omat etunsa ja haasteensa. ”Levien kasvattaminen putkissa on kalliimpaa, mutta toisaalta levät ovat paremmassa suojassa. Avoaltaat ovat halvempia, mutta samalla herkempiä epäpuhtauksille ja leviä syöville eliöille.”

Leväviljelyssä törmätäänkin moniin maataloudesta tuttuihin haasteisiin. ”Varsinkin avoaltaat ovat luonnon armoilla. Uhkana ovat rankkasateet tai aavikon hiekkamyrskyt. Altaaseen saattaa tulla tuhohyönteisiä tai jokin mikrobi, joka syö levää – tai leviin saattaa iskeä kasvitauti”, sanoo Lintonen.

2. Tuotanto – Käyntiin yksinkertaisella keinolla

Pienet levät jakautuvat nopeasti, mutta miten ne saadaan kasvattamaan varsinaista raaka-ainetta eli rasvaa? Pauliina Urosen mukaan tähän voidaan käyttää yksinkertaista keinoa, otetaan vedestä typpi pois. Levä ei voi enää jakautua vaan se alkaa kerätä rasvaa.

”Jotkut aloittavat levän kasvattamisen putkissa ja siirtävät ne avoaltaisiin rasvankeruuvaihetta varten. Yksi viljelyn haasteista on sen optimointi, missä vaiheessa siirrytään levän kasvatuksesta rasvantuotantoon”, selittää Pauliina Uronen.

3. Kerääminen – Valtavasti vettä, hieman levää

Yksi leväviljelyn hieman yllättävä haaste on levän kerääminen. ”Levä on hyvin pieni kasvi suuressa vesimäärässä. Levän kerääminen talteen on siksi kallista”, kertoo Uronen.

Tässäkin on haaste tuotannon optimoijille. Mitä tiheämpää leväkasvusto on, sitä vähemmän valoa yksittäinen levä saa. Toisaalta tiheää kasvustoa on helpompi kerätä.

4. Öljyn erottelu – Talteen myös muut hyötytuotteet

Kun levä on saatu talteen, tarvitaan vielä yksi prosessi. Levästä täytyy erottaa öljy. ”Levän biomassasta voi olla öljyä järkevästi noin 20–30 prosenttia”, kertoo Uronen.

Levästä saadaan runsaasti myös toista arvokasta tuotetta. ”Noin 40 prosenttia levästä on proteiinia. Sitä voidaan käyttää esimerkiksi kalankasvatuksessa – levähän on kaloille luontaista ravintoa.”

Levien kasvatuksessa on monenlaisia kysymyksiä ja haasteita. ”Pääpaino on yleensä kasvatusvaiheen kehittämisessä. On kuitenkin tärkeää kiinnittää huomiota koko prosessiin”, muistuttaa Uronen.

Leväöljyn hinta on vielä moninkertainen muihin vaihtoehtoihin verrattuna. Kun uusia tuotantolaitoksia saadaan käyttöön, leväöljystä voi kuitenkin tulla erinomainen ja kilpailukykyinen raaka-aine biopolttoaineiden tuotantoon.