Bioöljy ja pyrolyysi

Tutkielma käsittelee pyrolyysiöljyn erityisesti Suomessa käytettäviä raaka-aineita puun kuorta ja hakkuujätettä sekä puubiomassan yleistä koostumusta. Pyrolyysiöljyn koostumus, ominaisuudet, edut ja haitat sekä käyttökohteet erilaisissa teollisuuden sovelluksissa muodostaa olennaisen osan tutkielmaa. Pyrolyysiöljyn valmistus on vasta historiansa alussa, joten eri näkökulmista hyviä ja huonoja valmistustapoja on erittäin monta. Näistä tärkeimpiä esitellään työssä. Lisäksi tutkielma sisältää katsauksen olemassa olevaan Suomalaiseen pyrolyysiöljyn valmistukseen Joensuussa ja tulevaisuuden bioöljyjalostamoliiketoimintaan Green Fuel Nordic –yhtiön toimesta. Lyhyesti tehdään myös katsaus suomalaiseen alan tutkimukseen sekä pyrolyysiöljyn jatkojalostamiseen muuhunkin käyttöön kuin voimalaitospolttoaineeksi.

Nopeaan pyrolyysiin perustuvan bioöljyn tuotantolaitoksen liiketoiminnallinen malli ja kannattavuuslaskenta Savonlinnan seudulla

Pyrolyysiöljy on biomassasta nopealla hapettomalla lämpökäsittelyprosessilla valmistettavaa nestemäistä polttoainetta. Kasvavien uusiutuvan energian käyttötavoitteiden myötä pyrolyysiöljystä on tullut varteenotettava vaihtoehto fossiilisille polttoöljyille. Suurimmat käytön haasteet ovat alhainen lämpöarvo, happamuus ja korkeahkot kiintoainepitoisuudet verrattuna fossiilisiin polttoöljyihin. Nämä haasteet ovat kuitenkin ratkaistavissa. Työssä tarkasteltiin bioöljyn tuotantolaitoksen liiketoiminnallista mallia ja kannattavuutta Savonlinnan seudulle sijoitettuna. Tätä varten selvitettiin alueellinen raaka-aineen saatavuus ja hinta, sekä potentiaaliset markkinat pyrolyysiöljylle. Kannattavuuslaskentaa varten luotiin exel – pohjainen laskentatyökalu, jolla laskettiin pyrolyysiöljyn tuotannon omakustannushinnat ja kannattavuudet eri laitosvaihtoehdoille. Saaduille tuloksille tehtiin herkkyysanalyysi, jolla selvitettiin merkittävimmät kannattavuuteen vaikuttavat tekijät. Laskettujen tulosten perusteella pienemmät 100 BDMTPD (Bone Dry Metric Ton per Day) tuotantolaitokset eivät ole kannattavia investointeja. Suuremmat 400 BDMTPD tuotantolaitokset ovat kannattavia, kunhan raaka-aine saadaan kohtuulliseen hintaan ja investointikustannukset pysyvät kurissa.

Pyrolyysiöljyn kestävyyskriteerien todentaminen

Euroopan unionin direktiivissä uusiutuvista lähteistä peräisin olevan energian käytön edistämisestä, eli niin sanotussa RES-direktiivissä asetetaan Suomelle tavoite nostaa uusiutuvan energian osuus kokonaisloppukulutuksesta 38 %:iin vuoteen 2020 mennessä. RES-direktiivissä asetetaan tuotetuille biopolttoaineille ja -nesteille kestävyyskriteerit. Tuotettujen biopolttoaineiden ja bionesteiden tulee täyttää kestävyyskriteerit, että tuotetut biopolttoaineet ja -nesteet huomioitaisiin kansallisia tavoitteita ja uusiutuvan energian velvoitteita täytettäessä. Pyrolyysiöljy on tumman ruskeaa nestettä, joka syntyy raaka-aineen hapettomissa olosuhteissa tapahtuvan kuumennuksen seurauksena. Biomassasta valmistettu pyrolyysiöljy on eräs potentiaalinen keino lisätä uusiutuvan energian käyttöä. Tässä työssä perehdytään RES-direktiivin asettamiin vaatimuksiin pyrolyysiöljyn tuotannossa. Työssä keskitytään tuotannossa käytettävien raaka-aineiden kestävyyskriteerien todentamiseen ja lisäksi RES-direktiivin asettamiin vaatimuksiin tuotetun pyrolyysiöljyn osalta. Työssä määritellään vaatimukset integroidun pyrolyysilaitoksen kestävyysjärjestelmälle sekä mitä vaatimuksia pyrolyysiöljyn tuotantoketjun muille osapuolille on kestävyyskriteerien todentamisen kannalta asetettava.

Varustamobarometri. Rederibarometern 2013

Merikuljetusmarkkinoiden suhdannetilanne on barometrin mukaan hieman parantunut viimeisen 12 kuukauden aikana, joskin toteutuneen kehityksen saldoluku oli edelleen huomattavan negatiivinen (-44). Puolet vastaajista arvioi, että suhdannetilanne on heikentynyt jonkin verran viimeisen 12 kuukauden aikana. Tulevaisuus nähdään kuitenkin positiivisena, mistä osoituksena on merikuljetusmarkkinoiden suhdanteita kuvaavan saldoluvun vaihtuminen negatiivisesta positiiviseksi. Merikuljetusmarkkinoiden tavoin kuljetuskysynnän ennakoidaan kasvavan merkittävästi seuraavan 12 kuukauden aikana sillä seurauksella, että saldoluku vaihtuisi negatiivisesta positiiviseksi. Tarkasteltavan kauden kuljetuskysynnän saldoluku on lähtenyt jo lievään nousuun. Suomen meriliikenteen tuonnin ja viennin ennustetaan myös kääntyvän lievään kasvuun 2011 tapahtuneen jyrkän notkahduksen jälkeen. Viennin ja tuonnin osalta viidennes vastaajista ennakoi kuljetusmäärien kasvavan jonkin verran. Kilpailu merikuljetusmarkkinoilla ei ole vähentynyt missään vaiheessa. Toteutuneen kauden saldoluku (-75) on alin koko barometrin historiassa. Merikuljetusrahtien hinnat ovat koko varustamobarometrin ajan heilahdelleet melkoisesti. Toteutuneen 12 kuukauden aikana suunta on ollut laskeva. Puolet vastaajista arvioi hintojen pysyvän ennallaan seuraavalla tarkasteluajanjaksolla ja kolmannes uskoo hintojen nousevan jonkin verran. Vuodesta 2009 lähtien polttoaineen hinnan saldoluku on laskenut rajusti vuoteen 2012 asti. Kuluneen jakson tarkastelu osoittaa, että vastaajista neljännes ilmoitti hinnan laskeneen jonkin verran ja noin kolmannes nousseen jonkin verran. Ennusteen mukaan hintakehityksen hetkellinen suunta positiivisempaan päin tulee jälleen kääntymään kohti negatiivista polttoaineen hintojen kallistuessa. Varustamon liikevaihdossa on nähtävissä sama suuntaus kuin yleisessä suhdannetilanteessa; kolme vuotta jatkuneen laskusuhdanteen ennakoidaan kääntyvän nousuun. Puolet vastaajista arvioi liikevaihdon nousevan jonkin verran tulevalla 12 kuukauden jaksolla. Varustamoiden kapasiteetin käyttöaste on parantunut merkittävästi kuluvalla tarkastelujaksolla ja positiivisen kehityksen ennakoidaan jatkuvan myös tulevalla jaksolla. Kasvun ja kehittymisen esteiden kartoitus osoitti, että talouden yleinen epävarmuus on 63 prosentilla vastaajista merkittävin yksittäinen este. Huono hintakehitys sekä kilpailun lisääntyminen ovat joka toisen vastaajan mielestä merkittäviä kasvua uhkaavia esteitä. Sen sijaan charter-kustannusten nousua ja luotsausmaksujen tasoa ei ole koettu kasvun esteinä; vain kuusi prosenttia vastaajista on valinnut nämä vaihtoehdot. Teemakysymyksillä kartoitettiin varustamoiden sopeutumiskeinoja kiristyvän rikkipitoisuusrajan noudattamiseksi eri polttoaineita tai teknologioita hyväksi käyttäen vuodesta 2015 ja vuodesta 2020 lähtien. Ylivoimaisesti suurin osa eli 88 prosenttia vastaajista valitsi vaihtoehdokseen 1.1.2015 alkaen MGO:n (marine gas oil), jonka rikkipitoisuus on 0,1 %. Vain 13 prosenttia vastaajista uskoi käyttävänsä tuolloin rikkipesuria. Moottorin muuttamista siten, että nesteytetyn maakaasun eli LNG:n käyttö polttoaineena on mahdollista, uuden LNG-käyttöisen aluksen hankkimista tai muuta vaihtoehtoista keinoa ei uskonut käyttävänsä yksikään vastanneista varustamoista. Toinen kysymys käsitteli sopeutumiskeinoja 1.1.2020 lähtien, jolloin polttoaineen rikkipitoisuuden raja tulee olemaan edelleen 0,1 % SECA-alueella ja globaalisti 0,5 %. Vastaajista reilu kolmannes valitsi vaihtoehdokseen MGO:n käytön kaikkialla ja neljännes uskoo puolestaan käyttävänsä SECA:lla MGO:ta ja muualla 0,5 % rikkiä sisältävää polttoainetta. Rikkipesuri oli edelleen vaihtoehto vain 10 prosentilla vastaajista. Moottorin muuttamista LNG-käyttöiseksi tai uuden LNG-käyttöisen aluksen hankkimista piti vaihtoehtona yhteensä noin 15 prosenttia vastaajista. Vuoden 2020 alusta muuksi vaihtoehdoksi esitettiin bioöljyä, jota uskoo käyttävänsä 15 prosenttia vastaajista. Kolmas kysymys liittyi välillisesti kiristyviin määräyksiin; varustamoilta kysyttiin harkitsevatko ne siirtävänsä toimintaansa SECA-alueen ulkopuolisille alueille. Vastaajista 87 prosenttia oli sitä mieltä, että eivät harkitse operointialueensa siirtämistä ja loput 13 prosenttia ilmoitti tätä pohtivansa.

Biopolttoaineilla kestävyyttä merenkulkuun? Elinkaariarviointi kestävyyden mittarina

Merenkulun ilmapäästöillä on laajoja vaikutuksia sekä ilmanlaatuun, ilmaston-muutokseen että ihmisten terveyteen. Muiden liikennemuotojen päästöihin on puututtu jo pitkään, mutta merenkulun yhteydessä International Maritime Organisation IMO on asettanut rajoituksia mm. rikkipäästöille vasta viime vuosina. Itämeri on saanut erityisaseman ns. SECA-alueena, jolla operoivien alusten polttoaineen rikkipitoisuus ei saa ylittää 0,1 prosenttia. Yhtenä ratkaisuna päästöongelmiin voivat toimia biopolttoaineet. Liikennekäyttöön tarkoitettuja biopolttoaineita on jo kaupallisessa käytössä ja mm. jätepohjaisia raaka-aineita tutkitaan parhaillaan. EU:n biopolttoaineita käsittelevät säädökset edellyttävät, että tuotannon on oltava kestävää, jotta sillä saavutetaan todellisia kasvihuonekaasupäästöjen vähennyksiä. Kestävyyden arviointiin paras keino on elinkaariarviointi eli LCA, jonka avulla voidaan laskennallisesti osoittaa päästövähennykset verrattuna fossiilisen poltto-ainetuotannon ja käytön tuottamiin päästöihin. Elinkaariarviointi ottaa huomioon tuotantoketjun kaikki päästöt aina raaka-aineen tuottamisesta tuotteen hävittämiseen saakka. Tässä tutkimuksessa elinkaariarviointi suoritettiin Turussa sijaitsevan VG-Shipping -varustamon tarpeisiin. Tuloksia käytetään lain edellyttämän toiminnan-harjoittajan kestävyysjärjestelmän luomiseen sekä sen arviointiin, miten elinkaariarviointi toimii kestävyyden mittarina. VG-Shipping tuottaa oman varustamotoimintansa tarpeisiin jätepohjaisista raaka-aineista tuotettua bioöljyä ja -dieseliä. Elinkaariarviointi osoitti tuotannon olevan kestävällä tasolla ja päästövähennysten olevan fossiiliseen vertailukohtaan nähden eri tuotantoketjuilla 84-96 prosentin välillä.

Pyrolyysiöljyn käyttökohteet ja -teknologiat Suomessa

Tässä kandidaatintyössä käsitellään pyrolyysiöljyn käyttökohteita Suomessa. Tarkoitus on luoda katsaus suomalaisen pyrolyysiöljyn ominaisuuksista, käytöstä sekä näihin liittyvistä haasteista. Työssä tarkastellaan myös pyrolyysiöljyn tutkittuja käyttömuotoja ja -tekniikoita. Lisäksi selvitetään missä ja miten pyrolyysiöljyä Suomessa tällä hetkellä käytetään. Pyrolyysiöljyä valmistetaan kaasuttamalla ja sen jälkeen lauhduttamalla biomassaa hapettomissa olosuhteissa. Suomessa pyrolyysiöljyä valmistetaan ainoastaan Fortumin Joensuun voimalaitokseen integroidussa bioöljylaitoksessa. Vuosituotantokapasiteetti on noin 50 000 tonnia. Fortum käyttää pyrolyysiöljyä kahdella eri laitoksella: Joensuussa voimalaitosalueella sekä Espoon Vermossa. Lisäksi Savon Voima ostaa pyrolyysiöljyä Fortumilta käyttääkseen sitä Iisalmen Kivirannankujan lämpökeskuksessa. Fortum on modifioinut fossiilisia polttoaineita käyttäneet kattilat pyrolyysiöljylle sopiviksi. Savon Voiman pyrolyysiöljyä käyttävä kattila on rakennettu alun perin kyseisen polttoaineen käyttämiseen. Myös Ruotsissa on testattu Fortumin pyrolyysiöljyä E.ON:in Karlshamnin voimalaitoksessa. Suomen tavoite siirtyä fossiilisten polttoaineiden käytöstä yhä enemmän uusiutuvaan energiaan edistää biopolttoaineiden yleistymistä. Maailmanmarkkinahinnan lisäksi raskaan ja kevyen polttoöljyn verotus vaikuttaa niiden käytön kustannuksiin. Biomassasta valmistettu pyrolyysiöljy on osoittautunut toimivaksi vaihtoehdoksi näille polttoaineille.