Tutkimus

Uusi teknologia muuttaa hiilidioksidipäästöt fossiilivapaiksi polttoaineiksi

Julkaistu 4.5.2023

Tampereen yliopisto

Kuvassa Liquid Sunin kehittämä elektrolyyseri osiin purettuna.

Liquid Sunin kehittämä elektrolyyseri. Kuva: Liquid Sun.

Tamperelaisyritys Liquid Sunin ainutlaatuinen teknologia perustuu luonnon tapaan kierrättää hiiltä. Tampereen yliopistossa tehtyyn tutkimukseen perustuva keksintö voi mullistaa useiden toimialojen vihreän siirtymän. Synteettiset hiilivedyt ratkaisevat myös vetytalouden merkittäviä turvallisuusongelmia.

Ilmastokriisin ratkaisujen kannalta on olennaista selvittää, miten fossiiliset hiilivedyt pystytään korvaamaan tulevaisuudessa. Tähän kysymykseen on kehittämässä ratkaisua suomalaisyritys Liquid Sun. Yritys on keksinyt kestävän tavan tuottaa ja varastoida hiilivetyjä eri tarkoituksiin fossiilivapaasti. Liquid Sunin teknologinen innovaatio voisi soveltua esimerkiksi polttoaineiden tuotantoon, lämmitykseen, lääketeollisuuteen ja kemianteollisuuteen.

Liquid Sunin kehittämä teknologia pohjaa Tampereen yliopistossa tehtyyn tutkimustyöhön. Käytännössä kyse on synteettisten hiilivetyjen valmistamisesta ainutlaatuisella menetelmällä, joka matkii luonnon fotosynteesiä eli yhteyttämistä: raaka-aineiksi tarvitaan vain vettä ja ilmasta otettua hiilidioksidia. Aurinkoenergian avulla niistä muodostetaan eri tarkoituksiin räätälöitäviä nestemäisiä hiilivetyjä ja happea.

Tampereen yliopiston fotoniikan asiantuntijat ovat kehittäneet teknologiaa vuodesta 2019 alkaen professori Mika Valdenin johtamassa pintatieteen tutkimusryhmässä ja professori Mircea Guinan johtamassa optoelektroniikan tutkimusryhmässä. Guinan ryhmä on valmistanut tarvittavat moniliitosaurinkokennot ja Valdenin ryhmä kehittänyt niiden päälle istutettavat ohutkalvot eli katalyyttikerrokset. Kennot muuntavat auringonvalon keinotekoisen fotosynteesiprosessin tarvitsemaksi sähkötehoksi.

– Vuosien tiivis tutkimusyhteistyömme huipentuu nyt Liquid Sunin toteutukseen. Jatkamme kuitenkin kehitystyötä yhdessä yrityksen kanssa, iloitsee Valden.

Tällä hetkellä Liquid Sun kehittää ensimmäisen sukupolven reaktoria. Se on tarkoitus kaupallistaa vuoden 2023 aikana myöhemmin julkistettavien kumppaneiden kanssa.

Tuotanto mahdollista kaikilla uusiutuvilla energialähteillä

Merkittävää uudessa teknologiassa on myös se, että tuotantoon voidaan valjastaa aurinkoenergian lisäksi mikä tahansa muukin uusiutuva energianlähde. Tämä tarkoittaa, että esimerkiksi tuulivoiman tuottama energia kyetään saamaan nestemäisenä varastoitavaan muotoon.

– Teknologiamme mahdollistaa hiilidioksidipäästöjen uudelleenkoodaamisen erilaisiksi hiilivedyiksi – esimerkiksi polttoaineeksi tai kemianteollisuuden raaka-aineeksi. Teknologia soveltuu isojen keskitettyjen laitosten tarpeisiin, mutta myös hajautettuun tuotantoon. Esimerkiksi tuulivoimalla tai aurinkopaneeleilla varustautunut maatila voi muuttaa kesällä tuotetun ylimääräisen sähköenergian hiilivedyiksi, joita voidaan käyttää rakennusten lämmittämiseen talvella tai vaikkapa viljan kuivaamiseen syksyllä, kertoo Liquid Sunin innovaatiojohtaja, tohtori Pasi Keinänen. Myös Keinäsen tausta on Tampereen yliopistossa.

Turvallinen ja kestävä ratkaisu vedyn hyödyntämiseen

Vetytalous on keskeinen aihe tämänhetkisessä vihreän siirtymän keskustelussa. Vetyyn liittyy kuitenkin merkittäviä haasteita muun muassa varastoinnin ja käsittelyn osalta. Vuoto- ja räjähdysherkkänä vety vaatii kalliitakin erityistoimenpiteitä. Liquid Sunin kehittämä innovaatio ratkaisee useita vihreään siirtymään ja vetytaloteen liittyviä ongelmia tai hidasteita. Yrityksen teknologia nimittäin mahdollistaa suoraan nestemäisten polttoaineiden, kuten helpommin käsiteltävän metanolin, tuottamisen.

– Synteettisten hiilivetyjen etu on myös se, että niille on olemassa valmis infrastruktuuri ja niiden tuottaminen vähentää hiilidioksidin määrää ilmassa, Keinänen lisää.

Uusi teknologia avaa oven paitsi ilmastokriisin ratkaisuihin myös energiaomavaraisuuteen. Pidemmän ajan kuluessa teknologia voisi mahdollistaa jopa kansallisen omavaraisuuden hiilivetyjen suhteen. Uusiutuva energia saadaan talteen nestemäiseen muotoon, ja teknologiaa hyödyntävät tehtaat saavat valjastettua päästönsä takaisin energiantuotantoon.

Tavoitteena on ollut alusta alkaen kehittää energiamuoto, joka ei vaadi uutta infrastruktuuria, vaan hyödyntää olemassa olevaa ja kykenee suoraan korvaamaan vanhat fossiiliset polttoaineet.

– Teknologia mahdollistaa puhtaiden synteettisten hiilivetyjen valmistamisen moniin eri tarkoituksiin hiilinegatiivisesti. Hiilivedyt ovat tehokkain tapa sitoa energiaa, ja lyhyelläkin tähtäimellä voimme varastoida esimerkiksi tuulivoimalan tuottaman ylijäämäsähkön teknologiallamme hiilivedyksi ja hyödyntää sen nestemäisenä polttoaineena. Kaikki mitä pystymme teknologiallamme tuottamaan on yksi yhteen pois poratuista fossiilisista raaka-aineista, Liquid Sunin toimitusjohtaja Samuel Thesleff sanoo.

Lue lisää Liquid Sunin verkkosivuilta.