Liikenteen biopolttoaineiden ja peltoenergian kasvihuonekaasutaseet ja uudet liiketoimintakonseptit

Tuula Mäkinen, Sampo Soimakallio, Teuvo Paappanen, Katri Pahkala, Hannu Mikkola

    Research output: Book/ReportReport

    Abstract

    Työn tavoitteena oli laskea energia- ja kasvihuonekaasutaseet ja vältetyn CO2-ekvivalenttitonnin hinta vertailupolttoaineisiin nähden liikenteen biopolttoaineiden tuotannolle ja käytölle sekä pelto- ja metsäbiomassan tuotannolle ja käytölle yhdistetyssä sähkön ja lämmön tuotannossa. Tulosten perusteella esitettiin uusia liiketoimintamahdollisuuksia. Työssä arvioitiin sekä kaupallisia että kehitteillä olevia tekniikoita. Tarkasteluun valittiin Suomen olosuhteisiin sopivimpia, laajamittaiseen tuotantoon soveltuvia vaihtoehtoja. Hankkeessa tarkasteltiin sekä pelto- että metsäbiomassapohjaisia ketjuja. Tarkasteltaviksi peltobiopolttoaineketjuiksi valittiin ohraetanoli, rypsipohjainen biodiesel sekä ruokohelpipohjainen Fischer-Tropsch-diesel (F-T-diesel). Metsäbiopolttoaineketjuina tarkasteltiin hakkuutähdepohjaista F-T-dieseliä ja metanolia. Tämän lisäksi tarkasteltiin hakkuutähteiden ja ruokohelven käyttöä yhdistetyssä sähkön ja lämmön tuotannossa. Tarkastelussa huomioitiin koko tuotanto- ja käyttöketju. Kaikkien tarkasteltujen biopolttoaineiden energiatase on positiivinen, eli niiden raaka-aineiden tuotannossa ja polttoaineiden valmistuksessa kuluu kokonaisuudessaan vä-hemmän energiaa kuin mitä lopputuote sisältää. Energiankulutus polttoaineen energiasisältöä kohden on kuitenkin 3-5-kertainen fossiilisten polttoaineiden tuotannossa kuluvaan energiaan nähden. Näin ollen primäärienergiankulutusta ei voida vähentää korvaamalla fossiilisia polttoaineita biopolttoaineilla, mutta sen sijaan raakaöljyn kulutusta voidaan vähentää merkittävästi, sillä vain murto-osa biopolttoaineiden tuotantoketjussa kulutetusta energiasta on tyypillisesti peräisin raakaöljystä. Ohraetanolin tai RME:n tuotanto ja käyttö eivät välttämättä vähennä, vaan saattavat päinvastoin lisätä, kasvihuonekaasujen päästöjä suhteessa fossiilisiin vertailupolttoaineisiin, kun koko tuotanto- ja käyttöketju otetaan huomioon. Tämä johtuu ennen kaikkea viljakasvien merkittävästä lannoitustarpeesta suhteessa raaka-aineiden energiasisältöön sekä lannoitteiden valmistuksen ja niiden käytön aiheuttamista typpioksiduulis-päästöistä, jotka voivat olla suuria. Viljelemättömien peltojen käyttöönotto ohraetanolin tai rypsibiodieselin tuotantoon saattaa siis lisätä kasvihuonekaasujen absoluuttisia päästöjä, vaikka tuotetuilla polttoaineilla korvataankin fossiilisia polttoaineita. Tämä ei kuitenkaan tarkoita, etteivätkö absoluuttiset päästöt voisi vähentyä nykytilanteesta, mikäli nykyisiä viljelyketjuja, joissa pelloilla joka tapauksessa viljellään jotain, optimoitaisiin kasvihuonekaasupäästöjen vähentämiseksi. Kasvihuonekaasupäästöt vähenisivät kuitenkin todennäköisesti enemmän vähentämällä ylimääräistä viljelyä kuin käyttämällä pellot ohraetanolin tai rypsi-biodieselin valmistukseen. Ohran oljen tai rypsin varren energiakäyttö korvaamaan päästöintensiivisempiä energialähteitä sekä maaperän hiilitasetta parantavat ja typpioksiduulipäästöjä pienentävät keinot olisivat keskeisiä tekijöitä parantamaan peltoenergiaketjujen kasvihuonekaasupäästöjen taseita. Toisen sukupolven metsätähde- ja ruokohelpipohjaiset biopolttoaineet ovat huomattavasti kaupallisia peltobiomassapohjaisia polttoaineketjuja suotuisampia kasvihuonekaasupäästöjen kannalta fossiilisiin polttoaineisiin verrattuna, mikä johtuu erityisesti huomattavasti pienemmästä lannoitustarpeesta raaka-aineiden energiasisältöä kohden. Toisen sukupolven biopolttoaineilla voidaan saavuttaa jopa 70-80 %:n vähennys kasvihuo-nekaasujen päästöissä fossiilisiin vertailupolttoaineisiin nähden, kun sekä tuotanto- että käyttöketju huomioidaan. Liikenteen biopolttoaineiden tuotanto on nykyisellään 30-100 % kalliimpaa kuin fossiilisten polttoaineiden tuotanto. Kehitteillä olevien toisen sukupolven biopolttoaineiden päästövähennyskustannukset liikkuvat nykyisellä raakaöljyn hinnalla tasolla 30-100 euroa vähennettyä hiilidioksidiekvivalenttitonnia kohden, riippuen mm. saavutettavien päästövähennysten epävarmuudesta sekä raaka-aineesta ja sen hinnan vaihteluista. Raakaöljyn hinnan noustessa päästövähennyskustannukset alenevat jyrkästi. Kasvihuonekaasujen päästöjen rajoittaminen energiantuotannossa on kuitenkin liikennesektoria edullisempaa.
    Original languageFinnish
    Place of PublicationEspoo
    PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
    Number of pages176
    ISBN (Electronic)951-38-6826-5
    ISBN (Print)951-38-6825-7
    Publication statusPublished - 2006
    MoE publication typeNot Eligible

    Publication series

    SeriesVTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes
    Number2357
    ISSN1235-0605

    Keywords

    • transportation
    • combined heat and power
    • greenhouse gases
    • emission reduction
    • biomass
    • biofuels
    • ethanol
    • biodiesel
    • reed canary grass
    • straw
    • RME
    • Fischer-Tropsch-diesel
    • MTBE

    Cite this

    Mäkinen, T., Soimakallio, S., Paappanen, T., Pahkala, K., & Mikkola, H. (2006). Liikenteen biopolttoaineiden ja peltoenergian kasvihuonekaasutaseet ja uudet liiketoimintakonseptit. VTT Technical Research Centre of Finland. VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes, No. 2357 http://www.vtt.fi/inf/pdf/tiedotteet/2006/T2357.pdf