Biopolttoaineet

Biopolttoaineet

Biopolttoaineeksi nimitetään polttoainetta, joka on valmistettu eloperäisestä aineesta eli biomassasta. Biomassaa voidaan polttaa sellaisenaan kuivattuna tai siitä jalostettuna polttoaineena. Biopolttoaineeseen varastoineesta kemiallisesta energiasta polttamalla tuotettavaa energiaa sanotaan bioenergiaksi. Biomassasta voidaan jalostaa esimerkiksi bioetanolia tai -dieseliä polttoaineeksi liikenteeseen; tähän tarkoitukseen kasvatetaan muun muassa maissia, sokeriruokoa sekä öljypalmua.

Maissi ja sokeriruoko kuuluvat niin sanottuun ensimmäisen sukupolven polttoainatuotantoon, jossa käytetään raaka-aineita, jotka soveltuvat normaaliin elintarviketuotantoon. Vastaavasti toisen sukupolven biopolttoaineiden raaka-aineena käytetään suuren lignoselluloosapitoisuuden jätettä, kuten hakkuujätteitä ja puupurkutavaraa sekä elintarviketeollisuuden jätteitä.

Euroopan unionin 20-20-20-tavoitteiden mukaisesti biopolttoaineiden osuus liikenteen polttoaineista pyritään nostamaan 10 prosenttiin ennen vuotta 2020. EU-parlamentin vuonna 2018 tekemien linjausten mukaisesti jäsenmaiden tulee kattaa vuoteen 2030 mennessä energiankulutuksesta liikenteessä vähintään 12 prosenttia biopolttoaineilla tai muilla uusiutuvilla energianlähteillä. Palmuöljyn käyttöä biopolttoaineissa ei tosin nähdä ympäristöystävällisenä ratkaisuna.

Biopolttoaineet sähkön- ja lämmöntuotannossa

Sähkön- ja lämmöntuotannossa käytettävät biopolttoaineet voidaan jakaa puuperäisiin polttoaineisiin, turpeeseen ja peltobiomassaan. Näiden lisäksi voidaan käyttää myös kierrätyspolttoainetta, jota saadaan energiantuotantoon soveltuvasta jätteestä. Yleensä kierrätyspolttoaineita poltetaan turpeen tai hiilen kanssa voimalaitoksissa.

Biopolttoaineista perinteisin ja tavanomaisin muoto on puupolttoaine. Polttoaineena käytetään puun rungosta, oksista tai juurista peräisin olevaa biomassaa, jota käytetään yleensä kiinteänä, mutta jota saatetaan myös kaasuttaa puukaasuksi. Puun biomassaan sitoutunut kemiallinen energia hyödynnetään polttamalla. Puupolttoaineisiin sisältyy esimerkiksi puuhalot, metsän hakkuista syntyvä hakkuujäte sekä polttoaineeksi tehdyt puupelletit ja myös puunkäsittelystä syntyneet purut ja laskut. Kemiallisen metsäteollisuuden sellunkeitossa syntyvän jäteliemen mustalipeä lasketaan myös puuperäisiin polttoaineisiin.

Puupolttoaineiden ei katsota lisäävän ilmakehän hiilidioksidipäästöjä samoin kuin fossiilisten polttoaineiden, sillä puuainekseen sitoutunut ja poltettaessa vapautuva hiili nähdään osaksi luonnonkiertoa. Turpeen polttaminen voimalaitoksissa sen sijaan katsotaan kasvihuonekaasulaskelmien osalta fossiiliseksi polttoaineeksi, sillä turvekerroksen uusiutuminen vaatii tuhansia vuosia aikaa, joten sitä ei voi tulkita uusiutuvaksi energianlähteeksi. Puun polttaminen aiheuttaa kuitenkin polttotekniikasta riippuen typpi- ja pienhiukkaspäästöjä, jotka voivat olla vaarallisia hengityselimille.

Pelloilla ja soilla kasvatettavista energiakasveista ja niiden osista tuotetaan peltobiomassaa, jota voidaan käyttää suoraan polttoaineena tai jalostaa eteenpäin kiinteiksi tai nestemäisiksi polttoaineiksi. Soveltuvia kasveja ovat esimerkiksi ruokohelpi, öljykasvit sekä eräät viljakasvien osat, kuten esimerkiksi oljet.

Liikenteessä käytettävät biopolttoaineet

Ensimmäiset biopolttoainejärjestelmät ajoneuvoissa tunnettiin jo 1900-luvun alussa, kun rakennettiin ensimmäiset puukaasuttimella toimivat niin sanotut häkäpönttöautot. Häkäpöntössä poltettava puukaasu palaakin erittäin puhtaasti, ja tällaisen järjestelmän päästöt alittavat käytännössä bensiiniä käyttävän moottorin tuottamat päästöt. Puukaasujärjestelmän kaasutus hukkaa vain noin neljäsosan puukaasun energiasta lämmöksi, joten sen hyötysuhde on erinomainen.

Liikenteessä polttoaineina voidaan käyttää myös bioetanolia, biodieseliä, biokaasua tai puhdasta kasviöljyä. Biomassasta tai biologisesti hajoavista jätteiden osista voidaan valmistaa myös esimerkiksi vetyä ja metanolia polttoaineeksi. Biokaasulla korvataan maakaasu, ja sitä tuotetaan kaatopaikkojen ja vesilaitosten kaasuista, vihreästä biomassasta ja maataloudesta syntyneestä biojätteestä. Biokaasua tuotetaan lämpöeristetyissä reaktoreissa mädättämällä biomassaa metaanibakteerien avulla.

Bioetanolia valmistetaan lähinnä sokerijuurikkaasta, viljasta ja selluloosasta sekä jätteiden biologisesti hajoavista osista. Sitä voidaan käyttää bensiinin tavoin, mutta lähinnä bioetanolia käytetään seosaineena alkoholipolttoainesekoituksissa, sillä sellaisenaan sen käyttö moottoripolttoaineena aiheuttaa teknisiä ongelmia.

Biodieseliä valmistetaan yleisesti öljykasveista, mutta sitä voidaan tehdä myös käytetystä uppopaistorasvasta sekä eläinöljystä. Biodiesel on dieselöljyä vastaava polttoaine, joka on myös Euroopan yleisin liikenteen biopolttoaine. Maailmanlaajuisesti yleisin on kuitenkin bioetanoli. Biodieselin raaka-aineeksi soveltuvat öljykasvit, kuten rypsi, rapsi, sinappi, soijapapu ja auringonkukka. Näiden lisäksi muita biopolttoaineiksi kasvatettavia kasveja ovat esimerkiksi vehnä, maissi, peruna, hamppu, kookospähkinät, sokerijuurikas, öljytropa ja öljypalmu. Lisäksi puuta tislaamalla saadaan tuotettua muun muassa metaania.