Biopolttoaineiden valmistus metsäteollisuuden raaka-aineista ja sivuvirroista

Tämän kandidaatintyön tarkoituksena oli selvittää, miten nestemäisiä ja kaasumaisia biopolttoaineita tällä hetkellä Suomessa valmistetaan metsäteollisuuden raaka-aineista ja sivuvirroista, mitä nämä raaka-aineet ovat sekä mitkä ovat kotimaisten biopolttoaineiden tulevaisuudennäkymät. Metsäteollisuus on Suomen toiseksi suurin teollisuudenala, mutta puupohjaisten ja metsäteollisuuden sivuvirroista valmistettavien biopolttoaineiden tuotantomäärät ovat pienet. Metsäteollisuudessa sivuvirtoja syntyi vuonna 2016 arviolta 27,7 miljoonaa tonnia, mutta lähes puolet siitä oli mustalipeää joka meni polttoon sellunkeittokemikaalien talteenottoa ja lämmön sekä sähkön tuotantoa varten. Noin 30 prosenttia sivuvirroista oli erilaisia kiinteitä puupohjaisia sivuvirtoja ja loput 20 prosenttia lietteitä, tuhkaa ja muita jätteitä. Tärkeimmiksi raaka-aineiksi tunnistettiin lignoselluloosapohjainen eli pääasiallisesti selluloosasta,hemiselluloosasta sekä ligniinistä muodostuva materiaali, joka käsittää niin raakapuun kuin kaikki puupohjaiset sivuvirrat, esimerkiksi puun kuoren ja sahanpurun sekä sivuvirroista tärkeimmiksi raakamäntyöljy sekä erilaiset metsäteollisuuden lietteet. UPM Biopolttoaineet valmistaa raakamäntyöljystä biodieseliä 120 miljoonaa litraa vuodessa vetykäsittelymenetelmällä. Prosessi sisältää raaka-aineen esikäsittelyn, vetykäsittelyn sekä tuotteina saatavien hiilivetyjen erottamisen tislaamalla. Myös Neste valmistaa biodieseliä vetykäsittelymenetelmällä, raaka-aineenaan jäterasvat. St1 valmistaa sahanpurusta bioetanolia fermentoinnilla, tuotantokapasiteetin ollessa 10 miljoonaa litraa vuodessa. Tuotantoprosessin vaiheet ovat raaka-aineen esikäsittely, hydrolyysi, fermentointi sekä jälkikäsittely eli etanolin väkevöittäminen. Biokaasua valmistaa metsäteollisuuden lietteistä vain Metsä Fibre yhdellä laitoksella. Prosessi vaatii lietteiden esikäsittelyn lietteiden suuren lignoselluloosapitoisuuden vuoksi. Esikäsittelyn lisäksi on hydrolyysivaihe, asidogeneesi, asetogeneesi sekä metanogeneesi ja epäpuhtauksien poistaminen. Metsä Fibrellä on lisäksi kaksi kaasutuslaitosta, joissa puun kuorta kaasutetaan ja saatua tuotekaasua käytetään energiantuotantoon. Kaasutuksessa kiinteistä raaka-aineista saadaan osittain hapettamalla valmistettua kaasumaista tuotekaasua, joka sisältää pääasiassa vetyä ja hiilimonoksidia.Puhdistettua tuotekaasua voidaan myös konvertoida Fischer–Tropsch-synteesillä kemiallisten katalyyttien avulla useiksi eripituisiksi hiilivedyiksi korvaamaan fossiilisia polttoaineita. Suomen metsien puusto kasvaa tällä hetkellä enemmän kuin mitä puuta käytetään, mutta tulevaisuudessa tilanne voi olla päinvastainen. Esimerkiksi biopolttoaineiden jakeluvelvotteen myötä puun ja sivuvirtojen hyödyntäminen biopolttoaineiden valmistamiseksi voi tulevaisuudessa kasvaa. Suomessa onkin tällä hetkellä jo biojalostamohankkeita, joiden pääasialliset tuotteet olisivat biopolttoaineita. Ei ole kuitenkaan yksimielisyyttä siitä, mitä kustakin raaka-aineesta valmistettu tuote on kestävin. Tämän lisäksi Suomen metsien merkitys hiilinieluina tulee tulevaisuudessa kasvamaan, joka on ristiriidassa puun käytön lisäämisen kanssa