Yara Suomi julkaisi viime vuonna tuotekohtaiset hiilijalanjäljet lannoitteilleen.

Yara myös kertoi vähentäneensä Suomen lannoitetuotannon kasvihuonekaasupäästöjä 90 prosenttia reilun 10 vuoden aikana, vaikka tuotanto on kasvanut merkittävästi. Tämä on onnistunut katalyyttiteknologian avulla. Katalyytti muuttaa ilokaasun vaarattomaksi.

Tavoitteena on vähentää kasvihuonekaasupäästöjä edelleen vielä 70 prosenttia vuoteen 2025 mennessä.

Nämä ovat suuria edistysaskelia, mutta Yaralla on valmius myös täysin hiilineutraaleiden lannoitteiden tuotantoon, kertoi Anke Kwast, Yaran Ilmastoneutraalin tiekartan vetäjä.

Kwast puhui aiheesta virtuaalisessa CropTec Show'ssa marraskuussa.

Maakaasu vaihtuu vetyyn

Kwastin mukaan ensimmäiset hiilineutraalit lannoitteet voidaan saada käyttöön jo vuonna 2024.

Typpilannoitteen valmistus vastaa noin kolmasosaa viljanviljelyn kasvihuonekaasupäästöistä, Kwast kertoi.

Typpilannoitteissa käytettävä ammoniakki valmistetaan tislaamalla typpi ilmasta ja yhdistämällä se maakaasun vetyyn Haber–Bosch-menetelmällä.

Hiilineutraalissa typpilannoitteessa maakaasun vety on korvattava vihreällä vedyllä.

Yleisin menetelmä vihreän vedyn valmistukseen on hajottaa vettä elektrolyyttisesti vedyksi ja hapeksi.

Tämä kuluttaa runsaasti energiaa. Jos halutaan pysyä hiilineutraaleina, on energian oltava fossiilitonta.

Veden elektrolyysi on kallis menetelmä, joten lannoitteiden hinta on 2–5 kertaa kalliimpi kuin maakaasua käyttämällä, Kwast arvioi.

Kwastin mukaan vain nitraateista on tulossa hiilineutraaleja.

Nitraattien valmistusprosessissa ammoniakista valmistetaan ensin typpihappoa, jota neutraloidaan ammoniakilla, jolloin syntyy ammoniumnitraattia.

Urea sen sijaan valmistetaan maakaasun hajottamisen sivutuotteena syntyvästä hiilidioksidista yhdistämällä sitä nestemäiseen ammoniakkiin.

Jos maakaasusta luovutaan, ei tätä sivutuotehiilidioksidia synny. Veden elektrolyysissä syntyy vain vetyä ja happea, ei lainkaan hiilidioksidia.

Kolme pilottiprojektia

Kwast esitteli kolmea Yaran hiilineutraalin ammoniakin pilottiprojektia.

Australian Pilbarassa vety tuotetaan merivedestä aurinkoenergialla. Pilbaran ammoniakkitehtaassa noin kolme prosenttia käytetystä vedystä saadaan tätä kautta. Loput otetaan maakaasusta.

Vedyn valmistusta on tarkoitus kasvattaa pikkuhiljaa ja korvata maakaasu kokonaan vuoteen 2030 mennessä. Kapasiteetti olisi 10 megawattia.

Hollannin Sluiskilissa ammoniakkitehdas on hyödyntänyt eteenitehtaalta sivutuotteena tulevaa vetyä pari vuotta, mutta tämä kattaa vain pienen määrän tehtaan tarvitsemasta vedystä.

Nyt vetyä on tarkoitus ryhtyä valmistamaan merivedestä tuulivoiman avulla. Sluiskiliin nousee vuoteen 2025 mennessä 100 megawatin elektrolyysilaitos, jolloin hiilineutraalia ammoniakkia voisi valmistaa 75 000 tonnia vuodessa.

Norjan Posrgrunnissa ammoniakin valmistus on tarkoitus muuttaa kokonaan hiilineutraaliksi vuoteen 2026 mennessä.

Ammoniakin valmistukseen tarvittava vety ostetaan Nel Hydrogen -nimiseltä veden elektrolyysiin erikoistuneelta energiayhtiöltä, joka rakentaa Porsgrunniin tätä varten pilottitehtaan.

Elektrolyysilaitoksen on tarkoitus aloittaa toimintansa vuonna 2022. Se tuottaa yhden prosentin ammoniakkitehtaan tarvitsemasta vedystä. Pilottitehtaan kapasiteetti on viisi megawattia.

Porsgrunnin ammoniakkitehtaalla valmistetaan vuosittain 500 000 tonnia ammoniakkia. Sen tuottaminen hiilineutraalisti vaatisi 5 TWh sähköä. Se vastaa 3,7 prosenttia Norjan vuotuisesta sähkönkulutuksesta.

Yara kaipaakin Norjan valtiota mukaan rahoittajaksi, mikäli koko ammoniakkituotanto halutaan hiilineutraaliksi.

Porsgrunnin ammoniakkitehdas on yksi Norjan suurimmista kasvihuonekaasupäästäjistä. Se tuottaa vuosittain 800 000 tonnia hiilidioksidia.

Jos projekti etenee, vedyn valmistusta varten tulisi rakentaa 20 megawatin elektrolyysilaitos.

Vetytalous kasvaa vauhdilla

Vedylle povataan valtavia markkinoita muuallekin kuin lannoiteteollisuuteen.

Vaikka tällä hetkellä suurin osa vedystä (maakaasun muodossa) meneekin ammoniakin ja metanolin valmistukseen sekä öljyn jalostukseen, suurinta kasvua vihreälle vedylle ennustetaan liikennepolttoaineisiin.

Suuren luokan elektrolyysilaitoksia on suunnitteilla ympäri maailmaa.

Vuoden 2020 aikana julkistettiin rakennusprojekteja, joiden yhteenlaskettu kapasiteetti on 50 gigawattia. Tästä kapasiteetista puolet on rakenteilla Australiaan ja tähtäimenä ovat Aasian markkinat.

Kasvu on vauhdikasta. Tällä hetkellä koko maailman vihreän vedyn kapasiteetti on 80 gigawattia. Suurin elektrolyysilaitos on kapasiteetiltaan 10 megawattia. Nyt suunnitteilla on 10 gigawatin laitoksia (gigawatti on 1 000 megawattia).

Vihreän vedyn valmistus vie paljon sähköä ja sen tulisi olla halpaa. Elektrolyysilaitoksia rakennetaan paikkoihin, joissa voi hyödyntää aurinko- ja tuulivoimaa.

Hiilipäästömaksujen tulisikin kallistua nykyisestä noin 30 eurosta tonnilta, jotta ammoniakin valmistus olisi kannattavaa vihreästä vedystä.

Ammoniakkituotanto on EU:ssa päästökauppajärjestelmän (EU ETS) piirissä.

ETS:n vaihdannan kohteena on päästöoikeus (European Emission Allowance, EUA).

Yksi EUA antaa sen haltijalle oikeuden päästää yhden tonnin hiilidioksidia tai vastaavan (ekvivalentti) määrän kahta voimakkaampaa kasvihuonekaasua, typpioksidia (N₂O) tai perfluorihiilivetyjä (PFC).

Vuoden 2020 lopussa EUA:n hinta oli noin 30 €.

Komission viimevuotisissa laskelmissa maakaasusta valmistetun vetykilon hinta oli 1,5 euroa. Elektrolyysin avulla valmistettuna vetykilo maksoi 2,5–5,5 €/kg. ◻