Tutkimusprojekti: TransAlgae, levien avulla fossiilittomaan tulevaisuuteen

Kolmannen sukupolven biopolttoaineita tuotetaan levien avulla. Lisäksi levät voivat talteenottaa ravinteita ja hiilidioksidia. Levien viljelyn kannattavuudella on kuitenkin omat haasteensa pohjoismaisessa ilmastossa. TransAlgae-tutkimushanke pyrkii löytämään käytännön ratkaisuja, joilla Botnia-Atlantica-alueen yritykset voisivat hyödyntää entistä paremmin levän viljelyn innovaatioita.

Levätutkimus on maailmalaajuisesti suosittu ja vetovoimainen teema, jossa myös Suomi on vahvasti mukana. Tutkimuksilla on voitu osoittaa levän viljelyn monet hyödyt. Leviä voidaan viljellä jätevedessä ja savukaasuissa, joista levät keräävät ravinteita ja hiilidioksidia itseensä. Ravinteiden talteenotto ja niiden jalostaminen lannoitteiksi tuo helpotusta mm. suuresta ravinnekuormasta kärsivälle Itämerelle. Levät eivät myöskään tarvitse peltoa viljelyyn, eikä se siten kilpaile maasta ruoantuotannon kanssa.

Huolimatta lukuisista hyödyistään, levien prosessointia on ollut vaikeaa saada taloudellisesti kannattavaksi. TransAlgae-hankkeessa tutkitaan viljelyn kaikkia prosesseja ja pyritään integroimaan niitä siten, että kannattavuushaasteiden yli päästään. Mahdollisuuksia löytyy esimerkiksi levän korjuun tehostamisesta sekä lipidipitoisuuksien nostamisesta.

Sivuvirtana syntyvä biometaani on jalostettavissa liikenteen käyttöön

Kun levistä uutetaan lipidejä ja muita korkealaatuisia tuotteita, syntyy myös sivuvirtoja. Ekologisen ja taloudellisen kannattavuuden nimissä myös sivuvirrat tulee hyödyntää parhaimman mukaan. Lupaava levien hyödyntämiskeino on leväbiomassan mädättäminen biokaasuksi. Biokaasu on prosessoitavissa edelleen biometaaniksi, jota voidaan käyttää ajoneuvoissa. Biokaasu onkin valtaamassa alaa Suomessa. Mädätysjäännös voidaan hyödyntää lannoitteena, ja siten palauttaa ravinteet maatalouden käyttöön.

Yrkeshögskolan Novia tutkii TransAlgae-hankkeessa, kuinka paljon metaania voidaan saada hankkeen muiden osapuolien viljelemistä levistä. Mikrolevien ravinnekoostumus ei ole täysin optimaalinen mädättämisen kannalta – ne sisältävät liian vähän hiiltä suhteessa typpeen. On kuitenkin huomattu, että mädättämisen tehokkuus paranee, kun levät sekoitetaan hiililähteen kanssa. Tällaisia hiililähteenä toimivia substraatteja on Suomessa paljon, etenkin maataloudessa ja paperiteollisuudessa. Kestävyyden kannalta onkin merkittävää, että mädättäminen tapahtuu paikallisesti saatavilla olevilla aineilla. Edelleen on vielä tutkittava levien esikäsittelymenetelmiä, sillä joidenkin mikrolevien soluseinämien on huomattu olevan vaikeasti hajoavia.

Mädättämisen lisäksi hankkeessa tutkitaan Hydrothermal Liquefication -menetelmää (HTL). Kyseistä menetelmää voidaan periaatteessa käyttää millä biomassalla tahansa. Prosessista saadaan bioraakaöljyä, josta voidaan jalostaa biopolttoainetta.

Levän viljely – kiertotalouden tyyppiesimerkki

Levän viljelyn taloudellista kestävyyttä haetaan systeemiajattelua ja synergiaetuja hyödyntäen. Esimerkiksi jätevedet voivat olla tärkeä resurssi levän viljelylle, vaikka ne muutoin aiheuttavat kuluja yhteiskunnalle. Sama koskee savukaasuja. Perinteisessä levän viljelyssä savukaasuihin lisätään hiilidioksidia, mikä aiheuttaa kustannuksia. Kun synergiapaletti on optimoitu huolellisesti, voidaan leväbiomassaan sitouttaa polttoon perustuvassa energiantuotannossa syntyvää hiilidioksidia. Kilo levää on saatu ottamaan talteen noin 1,8 kg hiilidioksidia, jolloin tämä kaikki on pois ilmakehästä.

Levien hyödyntäminen on kiertotalouden tyyppiesimerkki. Tuotannossa hyödynnetään jätevirtoja, tuotetaan korkealaatuisia tuotteita sekä hyödynnetään omat sivuvirrat uusiutuvaksi energiaksi ja lannoitteiksi. Kaikkien jäännöstuotteiden tehokasta hyödyntämistä tutkitaan, kuten mädättämisestä syntyvän rejektiveden käyttöä uudelleen levän viljelyssä.

TransAlgae-hankkeessa arvioidaan myös leväinnovaatioiden vaikutuksia ja kestävyyttä. Novian ja Mittuniversitetetin tehtävänä on laskea levän viljelyn energiatase. Tällä hetkellä näyttää siltä, että jos levän viljelyä ajatellaan pelkästään energiantuotantona, sitä on vaikeaa saada kannattavaksi. Kyse on kuitenkin myös siitä, miten vedenpuhdistusta ja biopolttoaineita arvostetaan. Biojalostamo tulee aina olemaan ympäristöstään riippuvainen. Siten myös analyysin tulos kuvaa pitkälti paikallisten edellytysten summaa.

Yhteispohjoismaisen TransAlgae-hankkeen toteuttajina toimivat Sveriges Lantbruksuniversitet, BioFuel Region, Yrkeshögskolan Novia, Vaasan yliopisto, Mittuniversitetet, Nattviken Invest ja NIBIO.

 

Artikkelin kirjoittaja Andreas Willfors toimii TransAlgae -hankkeen projektipäällikkönä Yrkeshögskolan Noviassa.

Yhteydenotot ja lisätiedot:

Puhelin 044 7805 738 ja sähköposti andreas.willfors(@)novia.fi

TransAlgae -projekti 
Tietoa rahoittajasta: Interreg Botnia-Atlantica

 

 

Julkaistu 13.10.2017