Mikrobien voimalla - Torronsuon bakteerit tekevät metaania CO2:sta ja vedystä

Suosta siirrettyjen bakteerien ansiosta biokaasun sisältämästä hiilidioksidista saadaan tuntuvasti lisää metaania. Niiden avulla voidaan myös tuottaa vedystä synteettistä metaania. Ainutlaatuinen suomalainen keksintö on käyttöönottovaiheessa Qvidjan kartanossa.
Biokaasulaitoksen tankkausasemineen toimitti laukaalainen BioGTS-niminen yritys. Karjanlannan ohella syötteenä käytetään teollisuuden sivuvirtoja ja kalanperkuujätettä.

Qvidja Kraft Ab:n kokonaisuuden muodostaa neljä laitosta: hakelämpölaitos, biokaasulaitos, puukaasulaitos ja biometanointilaitos, jossa suon metaanibakteerit paiskivat töitä.

Qvidja Kraftilla on patentit ainutlaatuiseen suomalaiseen keksintöön, jolla voidaan tuottaa metaania hiilidioksidista käyttämällä suosta eristettyjä mikrobeja. Samat mikrobit tuottavat synteettistä metaania puukaasun sisältämästä vedystä.

”Tämä voi olla ratkaisu myös uusiutuvan sähkön varastointiin. Aurinko- tai tuulienergian hinta on ylitarjontatilanteessa alhainen. Tällöin halpaa sähköä voidaan käyttää vedyn erottamiseen vedestä ja tehdä vedystä synteettistä metaania. Sen määrällä ei oikeastaan ole ylärajaa ja sillä on uusiutuvan energian varastointimuodoista pisin varastointiaika ja laajin varastointikapasiteetti eli maakaasuverkosto”, Ilkka Herlin, toinen Qvidjan omistajista tähdentää.

Qvidja Kraftin tulot tulevat aikanaan biometaanin ja reaktorilaitosten myynnistä. Laitokset skaalautuvat tilatasosta teollisuuden mittakaavaan. Biometaanireaktori voidaan liittää osaksi vanhaa biokaasulaitosta tehostamaan sen metaanintuotantoa.

Synteettisen metaanin tuotantoon mikrobit tarvitsevat hiilidioksidia ja vetyä, jota on tarjolla teollisuuden sivuvirtoina.

Yritys osti biometanointiin liittyvät patentit Luonnonvarakeskukselta (Luke). Samalla Lukesta siirtyivät sen palvelukseen Anni Alitalo ja Pekka Heikkinen sekä menetelmää myös kehittänyt, jo eläkkeelle siirtynyt Luken professori Erkki Aura.

Bakteerit Torronsuolta

”Torronsuolta bekteerit on tänne siirretty, mutta sen tarkempaa löytöpaikkaa en kerro”, professori Aura sanoo ja nauraa hereästi päälle.

”Nuo bakteerit ovat tuottaneet luonnontilaisissa soissa metaania miljardeja vuosia. Me onnistuimme kotiuttamaan ne osaksi biokaasun tuotantoprosessia.”

”Tavanomaisesti tuotettu biokaasu sisältää noin 40 prosenttia hiilidioksidia, joka pitää poistaa. Bakteereiden avulla hiilidioksidista saadaan metaania, jolloin biokaasun saanto parantuu huomattavasti”, professori Aura selvittää.

Olemme kartanon ”hiilipajassa”, jossa on reaktoreita, kolonneja, runsaasti erilaista elektroniikkaa ja metritolkulla ruostumattomasta teräksestä tehtyjä putkia.

Siellä on myös ehdoton kuvauskielto.

Synteettisen metaanin tuotanto on tähän saakka perustunut termiseen metanointiin: prosessi vaatii liki 300 asteen lämpötilan ja korkean paineen. Energiapanos on korkea metaanituotokseen nähden eli prosessin hyötysuhde on huono.

Paljon on myös puhuttu hiilidioksidin talteenotosta ja varastoimisesta (CCS=Carbon Capture & Storage) vanhoihin kaivoksiin tai merenpohjan öljynporausreikiin, mutta sekin on kallista ja energiaintensiivistä, eikä ole ottanut onnistuakseen. Suomessa VTT on kehittänyt happipolttoa hiilivoimaloiden hiilidioksidipäästöjä vähentämään.

Hyvä hyötysuhde

”Mikrobimetanoinnissa suon bakteerit ja mikrobit toimivat katalyytteinä. Vedyn ja hiilidioksidin reaktio, nk. Sabatieren reaktio, on energiaa luovuttava. Synteettistä metaania syntyy noin 55 asteen lämpötilassa. ”

”Energiatappio on noin 17 prosenttia eli selvästi pienempi kuin termisessä metanoinnissa. Hiilidioksidi on metaanin lähteistä kaikkein hiilipitoisin. Näin voidaan poistaa hiilidioksidia eli leikata päästöjä”, professori Aura jatkaa.

Qvidjaan rakennetun laukaalaisen BioGTS:n biokaasulaitoksen toiminta perustuu kuivamädätykseen: reaktoriin siirtyvän syötteen kuiva-aineosuus voi olla liki 50 prosenttia, mädätteen 20–30 prosentin vaiheilla. Tavanomaisessa biokaasutuksessa mädätteessä kuiva-ainetta on noin 10 prosenttia. Tankkausasema kuului toimitukseen.

Biokaasulaitos tankkausasemineen maksoi 640 000 euroa. Siihen saatiin 30 prosentin investointituki. Kaasukontissa metaani paineistetaan 8 bariin, tankkausasemalla sen paine on 250 baria, jolloin tankkaus on hyvin nopea.

Lantaa ja sivuvirtoja

Muutaman kymmenen metrin päähän ”reaktorikeskuksesta” on valmistumassa pihatto ylämaanlehmille ja niiden vasikoille. Kullekin eläimelle on kolminkertaisesti tilaa luomutuotannon mitoitusnormeihin nähden, vaikkei tilalla toistaiseksi luomutuotantoa harjoitetakaan. Lihantuotanto noudattaa Laidunliha-brändin suosituksia.

Laiduntaminen on keskeinen osa emolehmien ruokintaa. Qvidjassa puhutaan rotaatiolaidunnuksesta, millä tarkoitetaan lehmien tiheää siirtoa laidunlohkolta toiselle nurmen kasvun ja fotosynteesin maksimoimiseksi. Väkirehua eläimet eivät saa. Ruokinta on nurmivaltaista. Valkuainen tulee härkäpavusta.

Pihattolantalan lanta siirretään traktorin etukuormaimella syötesäiliöön, josta se menee myllyn kautta reaktoriin. Syötteenä on myös erilaisia teollisuuden sivuvirtoja; kaikkiaan niitä voidaan ottaa vastaan 450 000 tonnia vuodessa. Kalanperkeet hygienisoidaan ennen reaktoriin joutumistaan. Massan viipymä reaktorissa on noin 30 päivää.

1 000 kilosta syötettä tulee 950 kiloa rejektiä, joka separoidaan. Kuiva jae levitetään pelloille, nestemäinen varastoidaan säiliöön. Se käytetään nurmien lannoittamiseen.

Hiiltä maaperään

Lannan ravinteet palautetaan kasvien käyttöön ja peltojen kasvukuntoa parannetaan erilaisilla kierrätysravinteilla, jotka ovat peräisin teollisuuden sivuvirroista.

Tila on mukana mm. Päästösäästö-hankkeessa. Hankekumppaneita ovat SoilFood, Vapo Clean waters, Biokasvu ja Luke.

Koekentän 15 koeruudulla verrataan maaperän kunnon kehittymistä käyttämällä väkilannoitteita ja useita erilaisia biologisia maanparannusaineita sekä niiden yhdistelmiä.

”Maa-analyysitulosten perusteella selvitetään, miten eri tuotteet vaikuttavat maaperään ja mitkä ovat parhaat vaihtoehdot”, Ilkka Herlin sanoo.

Tavoitteena on löytää keinot maan orgaanisen aineksen määrän lisäämiseen ja sen hiilensitomiskyvyn maksimoimiseen. Hyväkuntoinen pelto ei päästä hiilidioksidia ja typpeä ilmaan eikä typpeä ja fosforia vesistöihin.

”Hiilen sitominen maahan on ainoa tehokas keino kääntää ilmastonmuutosta. Erilaisia uusia maanparannusaineita on käytetty täällä vasta varsin lyhyt jakso. Maan rakenteen paraneminen onkin ollut hämmästyttävän nopeaa.”

Aiheeseen liittyvät artikkelit
Kiinnostuitko aiheista?