Biojalostuksella uutta arvoa Kainuun biomassoille

Kirjoittaja: Samuli Rinne, ed. Varpu Savolainen

Kainuun puunjalostuksen sivutuotteiden arvoa voidaan nostaa biojalostamoilla, jollaisesta näet yksinkertaistetun hahmotelman jutun kansikuvassa. Niillä voidaan tehdä periaatteessa lähes mistä tahansa biomassasta arvokkaita kemikaaleja teollisuuteen tai suoraan lopputuotteiksi. Näin ollen esimerkiksi puru, kuori ja hakkuutähteet sekä korsibiomassat sopivat hyvin niiden raaka-aineiksi.

Siinä, missä perinteinen voimalaitos polttaa muuhun käyttöön tähän asti kelpaamattoman biomassan energiaksi, biojalostamo parhaassa toteutusmuodossaan jakaa sen osiin ja hyödyntää vaiheittain. Se osa, mistä ei saada enää kannattavasti raaka-aineita, voidaan edelleen polttaa energiaksi prosessia pyörittämään ja käyttää lopulta kaukolämmöksi.

Vanha idea, uudet mahdollisuudet

Biojalostamoita on ollut jo 100 vuotta sitten. Sen jälkeen halvat ja tasalaatuiset fossiiliset raaka-aineet syrjäyttivät bioraaka-aineen. Nykyisessä kontekstissa biojalostamossa on kyse lähinnä vanhoista prosesseista, joita yhdistetään uusilla tavoilla. Tekniikan kehitys ja ympäristöhaittojen ehkäiseminen tekevät biojalostamoista jälleen kannattavia.

Tehokkaassa biojalostamossa on monia peräkkäisiä prosesseja. Jokainen hyödyntää aina edellisen "jätteen". Ensin uutetaan yhdisteitä vedellä tai esimerkiksi etanolilla tai hiilidioksidilla. Uuttoja voi olla monta peräkkäin, joista jokaisessa erotetaan haluttuja aineita aina edellistä korkeammassa lämpötilassa. Uutteet erotetaan ja tiivistetään uuton jälkeen mekaanisesti suodattamalla ja haihduttamalla, lämpöä kierrättäen.

Kannattavuuden ratkaisevat tekijät

Osa tuotteista on ns. peruskemikaaleja, joita saadaan enemmän. Osa taas on kirjaimellisestikin arvoaineita, eli kalliita mutta määrältään pienempiä yhdisteitä. Uuttamalla tämän hetken teollisuuden näkökulmasta matalan arvon biomassaa, kuten kuorta ja neulasia, voidaankin erottaa erittäin korkean arvon tuotteita esimerkiksi lääke- tai elintarviketeollisuuteen.

Kun poltettavan biomassan arvo on nykyään noin 150 euroa/kuivatonni, on edullistenkin biojalostamossa tehtävien bulkkituotteiden arvo esimerkiksi 500 euroa/tonni ja kalliimpien jopa kymmeniä tuhansia euroja tonnia kohden.

Uutoista jää jäljelle hienojakoista massaa, jonka arvo voidaan moninkertaistaa hiiltämällä se biohiileksi. Hiillossa vapautuu hiilen lisäksi myös tervaa ja kaasuja, jotka voidaan jatkojalostaa lauhduttamalla ja tislaamalla. Haasteeksi tässä saattaa muodostua jalosteiden alhainen hinta, tuotevastuu ja kemikaalilainsäädäntö (Reach), jolloin tervan ja kaasut voi hyvin myös polttaa energiaksi. Näin saatava energia, joka voi olla jopa vain kolmasosan alkuperäisen biomassan energiasisällöstä, riittää pyörittämään laitosta, ja prosessin läpi kuljettuaan suuri osa siitä on vielä käytettävissä esimerkiksi kaukolämpönä. Näin samasta tonnista saadaan sekä raaka-aineita teollisuudelle että uusiutuvaa energiaa. Mikä parasta, prosessissa käytetään kaikki materiaali, jolloin jätettä ei muodostu.

Uutot eri lämpötiloissa ja eri liuottimilla sekä hiilto voidaan tehdä myös erikseen, ja näin perinteisesti on tehtykin. Yhdistämällä prosessit peräkkäin saadaan tietystä biomassamäärästä kuitenkin enemmän irti, sananmukaisesti. Uutto ei välttämättä juurikaan heikennä hiillon saantoa, vaan se voi jopa lisätä saadun hiilen huokoisuutta eli parantaa laatua ja samalla vähentää mahdollisesti ongelmallisten kaasujen ja tervojen määrää.

Osaprosessien yhdistäminen peräkkäisiksi vaiheiksi tällä tavalla on vielä harvinaista mm. siksi, että kokonaisuuden hallinta ja ohjaus saattaa olla vaikeata. Tässä kuitenkin moderni materiaali- ja mittaustekniikka sekä tekoälypohjaiset sovellukset voivat hyvinkin todennäköisesti auttaa ratkaisevasti.

Kannattavuuden kannalta ratkaisevaa on kolme asiaa:

1. Raaka-aineen hinta ja laatu. Kun käytetään paikallisia, matala-arvoisia biomassoja, raaka-aine on halpaa, mutta sen hyödyntäminen edellyttää joustavaa prosessia ja oikeanlaisia laitteita esikäsittelyyn.
2. Prosessin energiatehokkuus. Koska lämpö ja sähkö ovat sekä kustannus että tuloerä, biojalostamon kannattaa hyödyntää jokainen lämpötila-askel. Esimerkiksi kaskadiuutossa lämpö nousee vaiheittain, ja jokainen uuttovaihe käyttää edellisen hukkalämmön. Sama pätee hiiltoon. Myös se voidaan tehdä vaiheittain, mm. koska siinä on lämpöä vaativa ja lämpöä luovuttava vaihe.
3. Tuotteiden arvo ja kysyntä. Pienikin määrä korkeamman jalostusarvon kemikaalia voi nostaa koko laitoksen tuottavuutta enemmän kuin pelkkä energiamyynti.

Ulkoisista tekijöistä päästöoikeuden hinnalla on ratkaiseva vaikutus bioperäisten raaka-aineiden kilpailukykyyn fossiilisiin verrattuna, koska päästöoikeus on tapa arvottaa fossiilisten raaka-aineiden ympäristöhaitta rahallisesti. Se siis lisää fossiilisten hintaa haittaveron tapaan. Laajaa fossiilisten korvautumista uusiutuvalla alkaa tapahtua, kun päästöoikeuden hinta on yli noin 100...150 euroa tonni. Nyt (11/2025) hinta on noin 80 euroa/tonni, mutta on todennäköistä, että se nousee merkittävästi viimeistään muutaman vuoden kuluttua.

Etenkin fossiilisesta öljystä valmistetaan runsaasti kemikaaleja ja mm. muovia. Bioperäiset aineet kilpailevat suoraan näitä vastaan eli keskinäinen hintaero ratkaisee, ellei bioperäisistä haluta maksaa enemmän. Pelkän vapaaehtoisuuden varaan ei voine kuitenkaan kovin suurta tuotantoa laskea.

Modulaarisuus parantaa omavaraisuutta ja vahvistaa paikallisuutta

Teknisesti nykyaikainen biojalostamo on joukko toisiinsa kytkettyjä yksiköitä: uuttoastiat, suodattimet, haihduttimet, hiiltoreaktori, sähkön- ja lämmöntuotanto, putkia ja kuljettimia näiden välillä sekä runsas automaatio.

Prosessit voidaan tehdä modulaarisiksi, eli niitä voidaan lisätä, muokata tai ajaa kampanjaluonteisesti eri raaka-aineille. Tällainen rakenne mahdollistaa paikallisen toiminnan: jalostamo voi sijaita sahalla, muun tehdaslaitoksen vieressä tai suppeammassa muodossa jopa taajaman lämpölaitoksen yhteydessä.

Biojalostamon suurin arvo ei silti ole vain euroissa mitattava. Kun sama järjestelmä tuottaa kemikaaleja, energiaa ja ilmastohyötyjä, se yhdistää teollisuuden, maatalouden, ympäristön ja paikallistalouden tavoitteet johdonmukaisella tavalla. Siksi biojalostamot ovat tulevaisuuden perusta uusiutuvalle taloudelle. Erityisesti Kainuun kaltaisessa maakunnassa, jossa metsätalouden merkitys on huomattava ja osaaminen vahvaa, kyseessä on mahdollisuus, joka kannattaa käyttää. Se on luonteva jatkumo metsäosaamiselle.