polttoaine

Video: Nasa suunnittelee Mad Max -tyylistä robottia Marsiin

Laitteen nimi on RASSOR, eli Regolith Advanced Surface Systems Operations Robot, ja se on eräänlainen automaattinen kaivuri. 

Sen tehtävänä on kaivaa Marsin pinnan alta kiviainesta, josta voitaisiin ottaa talteen tarvittavia raaka-aineita, kuten esimerkiksi jäätä. Koska jää on vettä, saadaan siitä elektrolyysin avulla suhteellisen helposti happea ja vetyä. Ja luonnollisesti vesi sinällään on tärkeää, jos Marsissa on ihmisiä, jotka koettavat kasvattaa siellä kasveja ruoakseen.

RASSORia on testailtu ja kehitetty jo jonkin aikaa, mutta nyt syyskuussa sitä testattiin yhdessä polttoainetta paikan päällä Marsissa tekevän laitteiston kanssa. Marco Polo -niminen laitteisto eriyttää Marsin pinta-aineesta (tai maanpäällisessä kokeessa sen koostumusta jäljittelevästä aineesta) vettä ja happea. 

Testeissä RASSOR pystyy keräämään kerralla 18 kiloa hiekkaa ja soraa, ja se on suunniteltu toimimaan 16 tuntia vuorokaudessa. Se liikkuu nopeasti ja pystyy kuljettamaan ainetta erittyjälaitteistoon pitkienkin matkojen päästä.

Kauhakuormaajarooveria ei suinkaan olla lähettämässä tällaisenaan Marsiin, vaan kyseessä on perustutkimus sitä aikaa varten, kun Marsissa aloitettaisiin oikeasti veden tiristäminen pinta-aineesta ja sen tuloksena olevaa vettä ja happea tarvittaisiin ihmisille.

Tämä tekniikka on ensiarvoisen tärkeää tulevien miehitettyjen Mars-lentojen kannalta, ja etenkin jos Marsiin ollaan perustamassa kokonaista siirtokuntaa.

Taannoisessa Elon Muskin esittelemässä suunnitelmassa tämä Marsin pinnalla tehtävä toiminta olikin jäänyt varsin pienelle huomiolle, kun hän keskittyi suunnitelmassaan lähinnä ihmisten kuljettamiseen Marsiin.

Joku tarkka lukija saattaa muistaa, että Musk – kuten monet muutkin Mars-lennoista haaveileva – oli ehdottanut rakettien polttoaineeksi metaania, koska sitä on laajalti saatavissa Marsissa. Pinnan alta sitä ei sellaisenaan pysty kaivamaan, mutta Marsin kaasukehässä on jonkin verran metaania. Sitäkin enemmän kaasukehässä on kuitenkin hiilidioksidia, josta yhdessä vedyn kanssa saa varsin yksinkertaisella kemiallisella reaktiolla (Sabatier-reaktiolla) metaania.

Alla on vielä IEEE Spectrumin tekemä RASSORin edellisen version esittely.

Eläköön roska!

To, 05/14/2015 - 12:14 Marja Saarikko

Jätteiden ja tähteiden käyttö energiantuotannossa ja biopolttoaineiden raaka-aineina on voimakkaassa kasvussa. Fossiiliset polttoaineet korvataan enenevissä määrin uusiutuvilla ja Suomi on eturintamassa ottamassa näihin liittyviä teknologioita käyttöönsä.

Yli puolet Suomen nykyisestä biotaloudesta perustuu metsiin, mutta yhä tärkeämpi osa sitä on jätteiden ja teollisten sivuvirtojen hyödyntäminen eli ns. kiertotalous. Kiertotaloudessa jätteitä ei synny tai jos syntyy, ne käytetään raaka-aineina uusien tuotteitten valmistukseen. 

"Kaikki kierrätykseen kelpaamaton kannattaa hyödyntää energiana", sanoo Fortumin lämpödivisioonaan johtaja Jouni Haikarainen.

Jätteen osuus lämmöntuotannossa Euroopassa on kasvussa, samoin biopolttoaineiden kysyntä. Siihen suuntaan mekin kehitämme toimintaamme."

Fortum on jätteen energiahyötykäytössä pohjoismaiden johtavia yrityksiä. Yhtiö avasi viime vuonna peräti neljä sähkön ja lämmön yhteistuotantolaitosta Itämeren alueella. Ruotsin Högdalenin voimalan se otti käyttöön jo 1970-luvulla.

"Jäte on energiayhtiön kannalta mielenkiintoinen polttoaine. Jätteenpoltto on hänen mukaansa yleistä Keski-Euroopassa, mutta siitä syntyvää lämpöä ei siellä vielä hyödynnetä tehokkaasti."

Tähteistä biopolttoaineita

Fortumin lisäksi myös Neste Oil kuuluu Suomen näkyviin biotalouden vetureihin. Puoliksi valtion omistuksessa olevan yhtiön menestystuote on NExBTL-biodiesel.

Tähteiden osuus Neste Oilin biopolttoaineiden raaka-aineissa on jatkuvassa kasvussa. Vuoden 2014 alkupuolella niiden osuus nousi jo 62 prosenttiin. Loppuosa raaka-aineesta on raakapalmuöljyä.

"Kuusi vuotta sitten meillä oli vain yksi raaka-aine: kasviöljyt eli käytännössä palmuöljy", kertoo yhtiön öljytuotteet-liiketoiminnan vastaava johtaja Matti Lehmus.

"Nyt meillä on jo 10 erilaista raaka-ainetta ja tulevaisuudessa tavoitteena on lisätä niiden määrää sekä löytää täysin uusia raaka-ainemahdollisuuksia."

Neste Oilin NExBTL-biodieselin raaka-ainevalikoima tänään:

  • Elintarviketeollisuuden eläinrasvajäte
  • Kalanjalostuksen rasvajäte
  • Kasviöljyjen jätevirrat
  • Tekninen maissiöljy
  • Mäntyöljypiki
  • Raakapalmuöljy
  • Camelinaöljy
  • Jatrophaöljy
  • Soijaöljy
  • Rypsiöljy

Hänen mukaansa uusin mielenkiintoinen lisä raaka-ainevalikoimaan ovat kalateollisuuden rasvajätteet ja mäntyöljypiki. Seuraava uusi raaka-aine voisi olla käytetyt paistorasvat, joiden mahdollisuuksia tutkitaan yhtiössä parhaillaan.

"Tulevaisuudessa myös maa- ja metsätalouden tähdevirrat, kuten olki ja harvennushakkuista saatu puu, ovat mielenkiintoisia potentiaalisia raaka-aineita."

Uusien raaka-aineiden käyttöönotto on silti aina merkittävä teknologinen haaste. Alkuun oli hänen mukaansa myös vaikeaa löytää uusia hyödynnettäviä sivuvirtoja, jotka täyttäisivät tiukat laatuvaatimukset.

Yhtiö kerää raaka-aineet toistaiseksi monista lähteistä ja merkittäviltä osin ulkomailta, mutta Lehmus uskoo, että tulevaisuudessa myös kotimaisten raaka-aineiden osuus voi nousta, kun teknologiakehityksen etenee.

Aalto-yliopisto on esimerkiksi kehittänyt yhteistyössä Neste Oilin kanssa prosessia, jossa hiilihydraatit muutetaan mikrobien avulla öljyksi. Tähteitä ja jätteitä raaka-aineenaan hyödyntävästä prosessista voitaisiin Suomessa kehittää suuren mittaluokan teollinen prosessi.

Taustalla pitkäjänteinen kehitystyö

Jätteiden ja tähteiden käytön lisääminen on Lehmuksen mukaan vaatinut pitkäjänteistä kehitystyötä. Haasteet ovat olleet moninaisia, mutta nyt yhtiö voi hänen mielestään olla ylpeä saavutuksistaan.

NExBTLn takana olevat innovaatiot ovat hänen mukaansa pääasiassa kehitetty talon sisällä.  

"Yhtiö on erittäin tutkimusorientoitunut. 5000 työntekijästä peräti 1200 tekee töitä tutkimuksen tai laitesuunnittelun parissa", Lehmus kertoo.

Myös muita haasteita on ollut. Lehmuksen mukaan esimerkiksi raaka-aineiden maailmanlaajuisen hankintaverkoston kehittäminen on vienyt  aikaa, sillä monella raaka-aineella ei ole ollut keräilylogistiikkaa lainkaan. 

Hänen mukaansa jätteiden ja tähteiden eräkoot ovat olleet pieniä ja niiden laatutaso on vaihdellut. Tuotantoteknologiasta pitäisikin hänen mielestään kehittää mahdollisimman joustavaa, etteivät pienet laatupoikkeamat vaikuta lopputuotteeseen. 

"Uusien esikäsittelymenetelmien kehittäminen raaka-aineille, samoin kuin polttoaineiden laadunvarmistuksen merkitys ovat nousussa", pohtii Lehmus.

Puu taipuu moneksi

Myös perinteikäs metsäyhtiö UPM on lähtenyt miettimään, mitä kaikkea puupohjaisista raaka-aineista voi tehdä.  Yhtiön Biopolttoaineet-liiketoiminnan myynti-ja markkinointijohtajan Sari Mannosen mukaan tukkipuusta valmistetaan edelleen paljon sahatavaraa ja vaneria.

Yli jääneistä kuorista ja tähteistä voi kuitenkin valmistaa esimerkiksi biopolttoaineita tai niitä voi hyödyntää energiantuotannossa. Uuteaineista syntyy uusiutuvaa dieseliä ja ligniinistä ja fibrilleistä muita uusia tuotteita.

Biopolttoaineet ovat hänen mukaansa uusi merkittävä askel kohti biotaloutta. Yhtiö on avaamassa kesän aikana Lappeenrantaan biojalostamoa, jossa raakamäntyöljystä valmistetaan toisen sukupolven biopolttoaineita.

Yhtiön tuote on UPM BioVerno, joka laskee yhtiön mukaan autoilun kasvihuonekaasupäästöjä jopa 80 prosenttia fossiilisiin polttoaineisiin verrattuna. Tuote vastaa käyttöominaisuuksiltaan perinteisiä öljypohjaisia polttoaineita ja soveltuu nykyautoihin ja jakeluasemille.

Teollisen mittakaavan investointi on ensimmäinen laatuaan maailmassa. Valmis laitos työllistää suoraan lähes 50 henkilöä ja välillisesti noin 150.

Laitoksen avajaisia varjostaa kuitenkin kahden suuren taistelu: Neste Oil ja UPM ovat ajautuneet patenttiriitaan, jota ratkotaan parhaillaan oikeudessa. 

Neste Oilin mukaan UPM on loukannut yhtiön 1990-luvulta peräisin olevaa patenttia, joka koskee keskitisleen valmistamista kasviöljyistä. UPM katsoo, ettei se loukkaa Neste Oilin patenttia, vaan käyttää omaa patentoitua innovaatiotaan.

UPM Lappeenrannan biojalostamo avattiin viime kesänä.


Uusiutuvasta energiasta kumpuaa menestystarinoita

Kansainvälisen energiajärjestön IEA:n hiljattain julkaistun arvioinnin mukaan Suomi on pitkään ollut maailmanlaajuisesti edelläkävijä sähkön ja lämmön yhteistuotannossa (CHP) sekä kaukolämmössä ja kaukojäähdytyksessä (DHC).

Uusiutuvan energian käyttö sähkön ja lämmön yhteistuotannossa kokonaisuudessaan on Suomessa kansallinen menestystarina. Kymmenen vuoden ajan uusiutuvista puuperäisistä lähteistä tuotettu sähkö CHP-tuotannossa on ollut tasaisesti yli 45 prosenttia.

Fortumin viime vuonna avaamat neljä uutta sähkön- ja lämmön yhteistuotantolaitosta sijaitsevat Klaipedassa Liettuassa (otsikkokuvassa), Suomen Järvenpäässä, Jelgavassa Latviassa ja Bristassa Ruotsissa.

Laitokset tuovat alueelle 86 megawattia uutta uusiutuvaa energiaa hyödyntävää sähköntuotantokapasiteettia ja 243 megawattia lämmöntuotantokapasiteettia. Määrä vastaa noin 50 000 kotitalouden lämmön kulutusta ja noin 80 000 talouden sähkön kulutusta vuodessa.

UPM:n Biofore-konseptiauto esittelee biomateriaalien innovatiivista käyttöä autoteollisuudessa. Auton keulan maski, sivuhelmat ja ovipaneelit sekä osa sisustaa on valmistettu biokomposiitista.


Suomen teolliset symbioosit kootaan tietokantaan

Teollisessa symbioosissa useampi yritys hyödyntää tehokkaasti yhdessä raaka-aineita, teknologiaa, palveluita tai energiaa. Symbioosien tavoitteena on luonnonvarojen säästäminen. Toisen jäte on toisen raaka-aine.

Sitra on nyt koonnut suomalaisyritysten teolliset symbioosit tietokantaan, joka löytyy osoitteesta teollisetsymbioosit.fi.

Palvelu näyttää Sitran johtavan asiantuntijan Jyri Arposen mukaan hyvin, millaisia symbiooseja on jo olemassa ja mikä on niiden työllisyys- ja kustannusvaikutus. Tietokanta on hänen mielestään hyvä työkalu myös päättäjille ja se kannustaa yrityksiä yhteistyöhön yli toimialarajojen.

Fakta: Kiertotalous helpottaisi nuorisotyöttömyyttä


Joka kuudes työtön nuori Euroopassa löytäisi kierrätykseen ja jätehuoltoon liittyvän työpaikan, jos EU ohjaisi yhteiskuntaa kunnianhimoisesti kohti resurssitehokkuutta, toteaa Euroopan ympäristövirasto EEB:n jätepolitiikasta vastaava viranomainen Piotr Barczak Uusiouutisissa.

Viraston tuoreen raportin (”Advancing Resource Efficiency in Europe”) mukaan EU:hun syntyy 750 000 uutta työpaikkaa kymmenessä vuodessa ja 860 000 työpaikkaa 15 vuodessa, jos EU ottaa käyttöön kaavailemansa keinot jätteen synnyn ehkäisylle ja kierrätyksen lisäämiselle.

"Tietokantaan on kerätty jo noin 120  suomalaisyrityksen tiedot, mutta tavoitteena on laajentaa järjestelmää koko Euroopan laajuiseksi ja saada siitä myös interaktiivinen."

Hänen mukaansa muun muassa EU-komissio on ollut kiinnostunut sen laajentamisesta. Hyvään alkuun saadun järjestelmän ylläpito ja kehittäminen on nyt siirtymässä Motiva Oy:lle.

Tietokannasta löytyy mielenkiintoisia esimerkkejä suomalaisyritysten symbiooseista. Esimerkiksi HOK Elanto säästää jätehuoltokustannuksissa, kun Sita Suomi Oy kerää sen myymälöistä yli jääneen vanhentuneen leivän ja toimittaa sen St1 Biofuels Oy:lle. 

St1:n biopolttoainelaitoksella Vantaalla leivästä valmistetaan etanolia ja sivutuotteena rehua. Etanoli viedään Vantaalta eteenpäin väkevöintilaitokselle, jossa siitä erotetaan jäljelle jäänyt vesi. Tämän jälkeen etanoli sekoitetaan polttoaineeksi ja toimitetaan jakeluasemille.

Sita puolestaan hakee leivät biopolttoainetta käyttävällä autolla, jota se saa St1:n asemilta, mikä tarkoittaa sitä, että jakeluauto käytännössä kulkee itse keräämällään leivällä.

Suuria teollisten symbioosien hyödyntämismahdollisuuksia liittyy esimerkiksi fosforin kiertoon tähtääviin kokonaisratkaisuihin, joiden parissa muun muassa Outotec tekee töitä. BioA-konseptin alla suomalaisyritykset  suunnittelevat biojalostamoa, jolla voitaisiin tuottaa energiaa ja samalla palauttaa jätteiden sisältämä typpi ja fosfori takaisin käyttöön.

Hiilineutraalia dieseliä?

Ti, 04/28/2015 - 09:34 Jari Mäkinen

Tämä kuulostaa liian hyvältä ollakseen totta: saksalaisinsinöörit ovat keksineet tavan tehdä dieselpolttoainetta ilman hiilidioksidista.

Autovalmistaja Audin tiedotteen mukaan Dresdenissä oleva koelaitos tuottaa parhaillaan dieseliä vedestä ja hiilidioksidista käyttäen voimanlähteenään uusiutuvia energianlähteitä. Koska Saksan opetus- ja tutkimusasioista vastaavaa ministeriä Johanna Wankaa kyytivä virka-auto käyttää tätä nyt polttoaineenaan, näyttää tekniikka todella toimivan.

Yhtiö kutsuu polttoainetta "e-dieseliksi" ja sen valmistamisesta vastaa dresdeniläinen cleantech-yhtiö Sunfire, jonka koelaitos tuottaa parhaillaan 160 litraa synteettistä polttoainetta vuorokaudessa. Pohjana sen tekemisessä on eräänlainen keinotekoinen raakaöljy, jota yhtiöt nimittävät "blue crudeksi", siniseksi raakaöljyksi.

Ensimmäisessä vaiheessa vedestä tehdään elektrolyysin avulla vetyä ja happea, periaatteessa samaan tapaan kuin koulussa kemiantunneilla sähkövirran avulla. Koelaitoksessa käytettävä sähkö on tiedotteen mukaan peräisin tuulivoimaloista, aurinkopaneeleista tai vesivoimaloista, mutta luonnollisesti prosessin kannalta mikä tahansa sähkövirta käy.

Vety sekoitetaan ilmasta otetusta hiilidioksidista tuotetun hiilimonoksidin kanssa. Vety ja hiilimonoksidi reagoivat korkeassa lämpötilassa ja suuressa paineessa siten, että tuloksena on pitkäketjuisia hiilivetyketjuja, jotka muodostavat perusmönjän, keinotekoisen raakaöljyn. Sitä voidaan sen jälkeen tislata lähes samaan tapaan kuin normaalia raakaöljyä.

Ministeri tankkaa ekodieseliä virka-Audiinsa.

Sunfiren mukaan synteettisen polttoaineen palo-ominaisuudet ovat perinteistä dieseliä paremmat ja sitä käyttävä moottori tuottaa vähemmän pakokaasuja sekä on hiljaisempi. Polttoaineen energiatehokkuus on 70%.

E-dieseliä voidaan myös sekoittaa "normaaliin" dieselpolttoaineeseen samaan tapaan kuin bensiiniä lantrataan etanolilla.

Hyvien tiestitulosten jälkeen Audi ja Sunfire aikovat rakentaa erityisesti tätä polttoainetta tuottamaan uuden, suuremman laitoksen. Laskelmien mukaan polttoaineen myyntihinnaksi tulisi 1 – 1,5 euroa, mikä nykyisilläkin perinteisen polttoaineen hinnoilla olisi kilpailukykyistä.

Tarkemmin tekniikasta kerrotaan alla olevalla Sunfiren tuottamalla videolla: