Hiilidioksidimittapäät osoittavat hiilidioksidin talteenoton tehokkuuden
Kalvopohjaisten hiilidioksidin talteenottoratkaisujen asiantuntija Cool Planet Technologies esitteli hiljattain modulaarista hiilidioksidin talteenottoteknologiaansa pilottitehtaallaan Grimsbyssä, Isossa-Britanniassa. Osallistujat pääsivät seuraamaan hiilidioksidipitoisuuksia reaaliajassa ennen talteenottoa ja sen jälkeen putkensisäisten Vaisala MGP241 ‑mittapäiden antaessa jatkuvia tietoja.
Taustaa
Ilmastokriisin vuoksi maat ja yritykset kaikkialla maailmassa joutuvat vähentämään kasvihuonekaasupäästöjään merkittävästi. Viime kädessä tämä edellyttää hiilen talteenottoa ja fossiilisista polttoaineista luopumista. On kuitenkin useita aloja, joilla kasvihuonekaasupäästöjen vähentäminen on vaikeaa. Näitä ovat esimerkiksi sementti-, kalkki-, teräs- ja kemianteollisuudet, joissa on paljon prosessipäästöjä, sekä energiakäyttöprosessit, joissa jätteiden poltto aiheuttaa päästöjä.
Ilmastokriisin aiheuttama paine, nettonollatavoitteiden tiukka aikaraja ja päästöjen vähentämisen kannalta hankalien alojen kohtaama dilemma tarkoittavat, että maailmassa on valtava kysyntä tehokkaille hiilidioksidin talteenottoteknologioille, joita voidaan käyttää taloudellisesti kannattavasti suuressa mittakaavassa.
Cool Planet Technologies (CPT) perustettiin vuonna 2019, kun joukko aiemmin pääosin öljy- ja kaasualalla toimineita johtajia halusi vastata tehokkaiden hiilidioksidin talteenottoteknologioiden maailmanlaajuiseen kysyntään.
Kalvopohjainen hiilidioksidin talteenotto
CPT toimii saksalaisessa Helmholtz-Zentrum Hereonissa kehitetyn kalvopohjaisen hiilidioksidin talteenottoteknologian kaupallisena kumppanina. Sillä on maailmanlaajuinen yksinoikeus Hereonin uusimman sukupolven PolyActive™-kalvon ja hiilidioksidin talteenottoteknologian kaupallistamiseen. CPT ja Hereon ovat jättäneet patenttihakemuksen yhdessä kehittämänsä hiilidioksidin talteenottomoduulin rakenteelle ja jatkavat yhteistyötään tämän teknologian jatkokehityksessä.
Hereonin Torsten Brinkmann sanoo: ”Kalvoteknologia tarjoaa useita etuja vaihtoehtoisiin hiilidioksidin talteenottomenetelmiin verrattuna. Siinä ei esimerkiksi tarvita kemikaaleja tai kulutustarvikkeita, ja kalvojen käyttöikä on pitkä, noin 5 vuotta.”
Torsten vertailee Hereonin kalvoja onttokuitukalvoihin: ”Tasokalvoja käytettäessä on helpompi löytää käyttökohteeseen sopiva materiaali, ja niiden erinomaiset virtausominaisuudet kaasun virtausreitillä mahdollistavat kalvon sisäisten ominaisuuksien optimaalisen hyödyntämisen.”
CPT:n teknologiajohtaja Simon Gorringe tiivistää tasolevykalvoteknologian edut näin: ”Nämä kalvot ovat erittäin tehokkaita, helppokäyttöisiä, kompakteja ja ympäristöystävällisiä.”
Keskeinen tekijä hiilidioksidin talteenoton onnistumisessa on se, että löydetään taloudellisesti tehokkaita mahdollisuuksia hiilidioksidin hyödyntämiseen, varastointiin tai sitomiseen. Kun hiilidioksidi on otettu talteen CPT:n teknologialla, se voidaan puhdistaa tai nesteyttää elintarvike- tai sitomistasoiseksi jälkikäsittely-yksikössä.
Hiilidioksidin talteenoton tehokkuuden todistaminen hiilidioksidimittapäiden avulla
Kehityksen alkuvaiheessa hiilidioksidin talteenottomoduulien suorituskykyä ennustettiin erityisesti tähän tarkoitukseen kehitetyillä simulaatiotyökaluilla, jotka käyttävät ainoana koesyötteenään yhden kaasun läpäisevyystietoja. Näitä malleja verrattiin Grimsbyn pilottilaitoksessa tehtyihin testeihin, ja ne osoittautuivat erittäin tarkoiksi – hiilidioksidin talteenoton tulokset poikkesivat ennustetusta alle prosentilla.
CPT:n hiilidioksidin talteenottolaitos Grimsbyssä suunniteltiin siten, että sekä painesuhdetta moduulien kalvojen yli että syöttökaasun hiilidioksidipitoisuutta voidaan ohjata tehokkaasti. Laitoksessa on kaksi CPT-moduulia, mutta siihen mahtuu kaikkiaan neljä moduulia. Esittelylaitoksen kaksi moduulia toimivat sarjassa, ja niiden 500 neliömetrin kalvopinta-alan ansiosta hiilidioksidia voidaan ottaa talteen jopa 37 000 tonnia vuodessa.
CPT:n Grimsbyn laitoksella järjestettiin hiilidioksidin talteenoton live-esittelyt kesäkuussa ja lokakuussa 2025. Muun muassa kalkki-, sementti- ja terästeollisuutta edustavat kutsuvieraat saivat osoituksen konseptin toimivuudesta ja todennuksen CPT:n hiilidioksidin talteenottotiedoille.
Viisi Vaisalan MGP241-mittapäätä mittaa jatkuvasti hiilidioksidipitoisuuksia syöttökaasussa, prosessin aikana sekä permeaatissa ja retentaatissa. Tiedot tallentuvat sekunnin välein, ja hiilidioksidin talteenoton tehokkuus lasketaan ja näytetään reaaliajassa.
”Hiilidioksidimittapäiden tarkkuus ja luotettavuus on äärimmäisen tärkeää”, Simon Gorringe selittää. ”Alustavat tutkimuksemme osoittivat, että Vaisalan mittapäät täyttäisivät tiukat vaatimuksemme, mutta pilottilaitos mahdollisti niiden tarkkuuden varmistamisen suuren mittakaavan laskelmilla. Iloksemme pystyimme tämän työn avulla vahvistamaan Vaisalan mittapäiden erittäin hyvän suorituskyvyn.”
MGP241-mittapää kehitettiin erityisesti täyttämään hiilidioksidin talteenotossa käytettävien mittapäiden markkinoilla oleva rako. MGP241 käyttää patentoitua, automaattisesti kalibroituvaa CARBOCAP®-infrapunateknologiaa hiilidioksidin ja kosteuden samanaikaiseen putkensisäiseen mittaukseen. Käyttökelpoisuuden kannalta on keskeistä, että mittapäät pystyvät mittaamaan tarkasti minkä tahansa hiilidioksidipitoisuuden välillä 0–100 %. Myös kosteuden mittaus on tärkeää, koska kondensaation myötä voi muodostua laitteita vahingoittavia happoja.
Seuraavat vaiheet
CPT on hiljattain ilmoittanut aloittaneensa 10 000 hiilidioksiditonnia vuodessa talteenottavan laitoksensa rakentamisen Höverissä. CPT:n rakennustiimi asentaa ja yhdistää esivalmistettuja moduuleja parhaillaan, ja työn arvioidaan kestävän noin kaksi kuukautta. Talteenottotoiminta on määrä aloittaa vuoden 2026 toisella neljänneksellä, minkä jälkeen laitos esittelee CPT:n teknologian suorituskykyä, taloudellisuutta ja käytettävyyttä laajassa mittakaavassa 12 kuukauden ajan. Ennustetun suorituskyvyn toteutumisen vahvistamiseen käytetään Vaisalan mittapäitä. CPT tavoittelee muun muassa hiilidioksidin 95 prosentin talteenottoa. CPT ja Holcim tekevät yhteistyötä Höverin tehtaan täysimääräisen hiilenpoiston toteuttamisessa rakentamalla vuonna 2026 hiilidioksidin talteenottolaitoksen, joka kerää 200 000 tonnia hiilidioksidia vuodessa. Ensi vuosikymmenen alussa tarkoituksena on rakentaa suurempi laitos, joka ottaa talteen noin 90 prosenttia Höverin hiilidioksidipäästöistä (noin 800 000 tonnia vuodessa).
CPT:n toimitusjohtaja Andrew Corner kertoo: ”Holcimilla on yli 150 toimipistettä ympäri maailmaa, mikä tarjoaa valtavan mahdollisuuden vähentää hiilidioksidipäästöjä CPT:n teknologian avulla.” Maailmanlaajuisen hiilenpoistotarpeen laajuuden ja kiireellisyyden vuoksi Andrew haluaa korostaa globaalia potentiaalia: ”Olemme alusta asti halunneet varmistaa, että hiilidioksidin talteenottoratkaisumme on paitsi modulaarinen ja skaalautuva myös ympäristöystävällinen ja taloudellisesti kestävä.”
CPT:n kohteena ovat selvästi kaikki vaikeasti hiilineutraaliksi muutettavat teollisuudenalat, ja Andrewin mukaan avain tämän potentiaalin avaamiseen on hiilidioksidin talteenoton tehokkuuden luotettavuuden osoittaminen. ”Vaisalan mittapäillä on ehdottoman tärkeä rooli luottamuksen rakentamisessa”, hän selittää. ”Asiakkaidemme täytyy tietää, millaista suorituskykyä he voivat järjestelmiltämme odottaa, joten tarkkojen ja luotettavien hiilidioksidipitoisuuksien putkensisäinen mittaus on äärimmäisen tärkeää.”
