Uusi ja tehokas öljyntuottaja – levät
Roope Salonen/Lehtikuva
Levät kasvavat vaatimattomissa olosuhteissa ja tuottavat öljyä moninkertaisen määrän öljykasveihin verraten.
Tutkijat pitävät leväpohjaista biodieseliä lupaavana vaihtoehtona fossiilisille polttoaineille.
Eräät levälajit kykenevät varastoimaan soluihinsa suuria määriä öljyä, jota voidaan hyödyntää biodieselin raaka-aineena. Eräät niitä tuottavat myös muita polttoaineiksi soveltuvia yhdisteitä, kuten vetyä, etanolia, hiilivetyjä ja metaania.
Levät voivat tuottaa öljyä monin verroin enemmän kuin öljykasvit.
– Laskelmat antavat erittäin korkeita lukuja verrattuna esimerkiksi öljypalmuun ja rapsiin, johtava tutkija Laura Ruohonen VTT:stä sanoo.
Levä voi samalla pinta-alalla tuottaa yli 10 kertaa enemmän öljyä kuin öljypalmut ja yli 50 kertaa enemmän kuin rapsi.
Useat levät yhteyttävät auringonvalon avulla hiilidioksidin ja veden hapeksi sekä hiilihydraateiksi ja rasvoiksi. Monet levät kasvavat myös pimeässä. Silloin ne tarvitsevat muita ravinteita hiilen- ja energianlähteekseen.
Tuotannon haasteet ovat erilaisia eri olosuhteissa. Tuotannon taloudellisuuteen vaikuttavat veden ja maapinta-alan määrä ja laatu, ilmasto sekä se, mistä ravinteena käytettävä hiilidioksidi saadaan.
Joutomaat sopivat
leväviljelmiksi
Levät eivät kilpaile maasta ruokakasvien kanssa. Niitä voidaan kasvattaa altaissa alueilla, jotka eivät sovi viljelyyn. Pimeässä levien ravinteiksi sopivat teollisuuden ja maatalouden jätteet, kuten paperiteollisuuden jäteliemet sekä oljet ja korret.
– Koska leviä voi kasvattaa niin valossa kuin pimeässäkin, ja niitä esiintyy luonnossa sekä pohjoisessa että etelässä, sopivia levälajeja valitsemalla voidaan ajatella, että leviä voi oikeastaan kasvattaa lähes missä olosuhteissa tahansa, johtava tutkija Laura Ruohonen sanoo.
Veden suhteen levät ovat joustavia. Ne voivat kasvaa makeassa ja suolaisessa, murtovedessä ja jopa jätevesissä.
Tutkijat ovat kokeilleet polttoaineentuotantoon makro- eli merilevää sekä mikrolevää ja syanobakteereita, joita aikaisemmin kutsuttiin siniviherleviksi. Mikrolevä ja syanobakteerit ovat liian pieniä paljain silmin nähtäviksi.
Lämpimässä ilmastossa mikroleviä voidaan kasvattaa avoimissa altaissa. Allaskasvatus on taloudellisin tapa tuottaa levää, mutta haasteena on muun muassa estää muiden kasvustojen leviäminen leväaltaisiin. Epätoivotut lajikkeet voivat hidastaa levän kasvua.
Mikroleviä voidaan kasvattaa myös suljetuissa fotobioreaktoreissa. Jotta tuotanto olisi taloudellisesti kannattavaa, reaktoreiden on oltava suuria. Kookkaiden reaktoreiden rakentaminen on haasteellista ja kallista. Jotta valo kulkisi levässä tasaisesti, reaktoreihin tarvitaan kalliita materiaaleja.
Makroleviä viljellään vesistöissä sekä lähellä rantoja että kauempana merellä. Makroleviä kasvatetaan nykyisin ravinnoksi ja rehuksi. Leväfarmeilla voi kuitenkin olla haitallisia vaikutuksia ympäröivään vesiekosysteemiin. Viljelmät voivat häiritä veden virtausta ja heikentää luonnon monimuotoisuutta.
Pohjoisessa polttoaine
syntyy pimeässä
Useat mikrolevät kasvavat myös pimeässä. Levien kasvattaminen pimeässä voi olla paras tapa pohjoisilla leveyspiireillä, joilla valo ja lämpö ovat rajallisia, leviä voidaan kasvattaa pimeässä. Silloin levät tosin tarvitsevat esimerkiksi sokereita kasvua ja öljyn tuottoa varten.
– Pimeäkasvatus voi olla hyvä vaihtoehto myös paikoissa, joissa maa-alue on rajoitettu, sillä pimeässä levät kasvavat usein tehokkaammin. Levät voitaisiin tuoda jopa kaupunkiympäristöön, VTT:n Laura Ruohonen sanoo.
Eräät levät voivat kasvaa olosuhteiden mukaan joko yhteyttämällä tai pimeässä. Tutkijat suunnittelevat menetelmää, jossa valoisana aikana levät kasvaisivat yhteyttämällä hiilidioksidia auringonvalon avulla. Pimeämpänä aikana niille puolestaan annettaisiin esimerkiksi teollisuuden tai maatalouden sivuvirtoina syntynyttä hiiliperäistä ravinnetta.
Levä sitoo hiilen
ja puhdistaa veden
Leväpolttoaineen tuotanto voidaan yhdistää jäteveden käsittelyyn.
– Levät sitovat vedestä esimerkiksi fosforia ja typpeä, jotka ovat merkittävimpiä vesien saastuttajia.
Leviä voidaan kasvattaa jätevedessä, josta ne saavat tarvitsemansa typen ja fosforin. Samalla ne puhdistavat vettä. Tarvitsemansa hiilen levä voi saada teollisuuden tuottamasta hiilidioksidista. Erityisesti kylmässä ilmastossa levien kasvatuksessa voitaisiin hyödyntää myös teollisuuden hukkalämpöä.
Levät pärjäävät ilmakehän hiilidioksidilla. Ne kasvavat kuitenkin tehokkaammin, kun niille syötetään lisähiiltä. Pysyvästi levät eivät hiiltä poista. Hiili palaa kiertoon, kun levädiesel poltetaan.
Sadonkorjuu
vielä kallista
Leviä käytetään jo kaupallisessa tuotannossa. Mikrolevien avulla tuotetaan elintarvikkeisiin terveydelle hyödyllisiä rasvahappoja, antioksidantteja ja väriaineita. Makrolevillä tuotetaan esimerkiksi hyytelöimisaineena käytettyä agaria. Tuotanto on kannattavaa, sillä tuotteet ovat arvokkaampia kuin polttoaine.
Levän kasvatus, kerääminen, kuivaus ja prosessointi biodieseliksi on vielä kallista. Erityisesti levän talteenotto vesiliuoksesta ja öljyn erottaminen leväsoluista ovat haasteellisia prosesseja.
VTT
- Pohjois-Euroopan suurin soveltavaa tutkimusta tekevä organisaatio
- Kuuluu työ- ja elinkeinoministeriön hallinnonalaan
- Ei tavoittele taloudellista voittoa.
- Tuottaa teknologia- ja tutkimuspalveluja
- Asiakkaina kotimaisia ja kansainvälisiä yrityksiä sekä julkinen sektori
- Auttaa yhteistyökumppaneitaan luomaan uusia tuotteita, menetelmiä ja palveluja
- Pyrkii lisäämään elinkeinoelämän kansainvälistä kilpailukykyä ja yhteiskunnan hyvinvointia
Lähde: VTT
Leväpohjaisen biodieselin hinta on vielä noin 3–9-kertainen fossiiliseen dieseliin verraten.
Leväpolttoaineen merkittävä kaupallinen tuotanto alkaa vuoden 2020 tienoilla, arvioi Centre for Management Technology. Ensimmäiset yritykset saattavat aloittaa jo 2015.
Sienidieselkö
seuraava uutuus?
Ennen levädieseliä huoltoasemille saattaa ennättää hiivalla tai homeella tuotettu polttoaine.
Kymmenet hiivat ja homeet varastoivat hiiltä itseensä rasvahappoina, joista voidaan valmistaa biodieseliä.
– Sieniä, eli hiivoja ja homeita, käytetään tänä päivänä lukuisissa bioteknisissä prosesseissa. Esimerkiksi etanoli valmistetaan hiivan ja sitruunahappo homeen avulla, Laura Ruohonen sanoo.
Hiivalla tuotetaan jo bioetanolia laajassa mittakaavassa. Tutkijoita kiinnostaa mahdollisuus tuottaa niillä myös öljyjä. Biodieselin raaka-aineen tuotantoon sienillä on jo sopivaa teknologiaa, ja siksi biodieseliä saatetaan tuottaa kaupallisesti sienillä ennen leviä.
Sienet eivät yhteytä, ja niiden täytyy siksi saada hiiltä jostakin muusta lähteestä. Sienipolttoaine ei olekaan vielä herättänyt tutkijoissa vastaavaa intohimoa kuin levät.
Koska valon määrä ei ole ratkaiseva tekijä sienten kasvattamisessa, ne soveltuisivat hyvin pohjoisiin oloihin.
∇ Mainos ∇
