Hiilidioksidista sementin korvaaja

VTT on nimittäin jo vuosia tutkinut hiilidioksidin hyötykäyttöä. Samoin heillä on ollut vuosikymmeniä tutkimusta teollisuuden sivuvirtojen käytöstä betonin sideaineiksi, korvaamaan sementtiä.  

Ongelmana on ollut, että sivuvirrat eivät ole aiemmin muuttuneet riittävän koviksi sidoksiksi. ”Kokeilun kautta syntyi oivallus: syöttämällä betonikappaleeseen hallitusti hiilidioksidia kovettumisen aikana, hiilidioksidi mineralisoituu esimerkiksi sivuvirtoihin pohjautuvien sideaineiden kanssa ja muodostaa betoniin soveltuvia reaktiotuotteita,” sanoo Carbonaiden osakas Jonne Hirvonen.

Betoni on päästöjen lähde 

Betoni on yksi suurimmista hiilidioksidin päästölähteistä ja vastaa 8 %:sta maailman hiilidioksidipäästöistä. Suurin osa päästöistä liittyy sementintuotantoon. Tavanomaisen portlandsementin tuottamisessa aiheutuu 800–900 kiloa hiilidioksidipäästöjä tonnia kohden. 

Miten siis globaalisti lähes kolme miljardia tonnia hiilidioksidia tuottavan sementin käytöstä voidaan leikata tällä yhdellä teknologialla näin merkittävä määrä? Idea perustuu normaalin sementin ohella erilaisten teollisuuden sivutuotteiden karbonointiin hiilidioksidin avulla.  

Tuhkastakin uusi käyttökohde  

”Toimiva sideainekombinaatio muodostui masuunikuonasta, viherlipeäsakasta ja biotuhkasta”, kertoo menetelmää tutkinut osakas Tapio Vehmas.  

Sideaineita on kokeiltu paljon muitakin ja hiilidioksidilisäys mahdollistaa laajan valikoiman. Betonituottajalle voidaan siten kehittää saatavilla olevien sivuvirtojen perusteella hyvä yhdistelmä. Masuuni- ja teräskuona ovat vahvoja tarjokkaita. ”Jälkimmäiselle on vähemmän kysyntää muussa käytössä, joten kiinnostus Suomessa on sen siihen suuntaan”, kertoo Hirvonen. 

Ilman hiilidioksidin lisäämistä tuhkat eivät ole reagoineet. Biotuhkan alkalitkaan eivät säikäytä prosessia. Biopoltosta syntyville tuhkille löytyy nyt tuhkalannoituksen lisäksi myös toinen hyvä käyttökohde betonin tuotannossa Carbonaiden prosessin myötä.  

Rahoitus kotimaasta 

Carbonaide on koonnut 1,8 miljoonan euron siemenrahoituksen Lakan Betonilta, Vantaan Energialta ja Startup Fund Joensuulta, VTT:ltä sekä Business Finlandin myöntämästä lainasta. 

Rahoituksen avulla yritys pystyy toteuttamaan ensimmäisen uuteen teknologiaan perustuvan automatisoidun tuotantolinjansa Rakennusbetoni ja Elementti Oy:n tehtaalla Hollolassa. Kevään aikana valmistuvassa tehdasmittakaavan pilot-yksikössä voidaan mineralisoida päivittäin 5000 kiloa hiilidioksidia, jolloin sementinkulutus vähenee merkittävästi. 

Kaupallinen laitos pystyyn ensi vuonna 

Tavoitteena on ensimmäinen kaupallisen laitoksen toimitus 2024 ja vuonna 2026 pohjoismaissa toimisi 10 yksikköä. Automatisoitu linja on edellytys kasvulle. Yrityksen ydintoimintaa ei ole raudan myynti vaan osaaminen kohdistuu karbonointiin, sideaineiden ja hiilidioksidin saumattomaan toimintaan betonissa. Carbonaiden liiketoimintamallissa betonitehdas investoi laitteistoon ja Carbonaide tuottaa palvelun tuotettua sidottua hiilidioksiditonnia vastaan. Pyrkimyksenä on saada talous toimimaan ilman betonituotteiden hinnankorotuksia tai päästökompensaatioita, jotta päästövähennyksen voi liittää betonituotteeseen ja siten tuottaa hiilineutraaleja tai hiilinegatiivisia tuotteita. Alkuvaiheessa päästökompensaatiolla on kuitenkin toiminnan skaalaamisen rahoittamiselle merkitystä. 

Neitseelliset markkinat 

VTT:n piiristä itsenäiseksi kehittyneen yrityksen visiossa maailmalla on vuoteen 2030 mennessä 100 Carbonaide-tuotantolaitetta ja vuoteen 2050 mennessä menetelmällä sidottaisiin noin 500 megatonnia hiilidioksidia vuosittain, mikä vastaa 10–20 % betonimarkkinoista. Mittakaavan merkittävyyttä kuvaa, että maailman kaikki hiilensidonta on vuositasolla tällä hetkellä noin 2000 megatonnia ja ilmastonmuutostaistelussa tarvittaisiin alle kahden asteen lämpenemisuralla pysymiseksi 1000 megatonnin lisäpoistot 2030 luvun alkupuolelle mennessä. 

Omiaan kappaletuotteisiin, ei paikallaan valuun 

Carbonaide keskittyy koneella tehtäviin betonituotteisiin, kuten pihakiviin, harkkoihin ja ontelolaattoihin. Paikallaan valuun tämä teknologia ei sen sijaan helposti sovellu. Elementtirakentamisen ja harkkojen osuus on globaalisti kuitenkin kasvamassa, joten näkymät ovat lupaavat. Kovettaminen kiihdyttää kovettumisaikaa ja tuo siksikin mielenkiintoisen kannusteen.  

Biotuhkasta ja hiilidioksidista miinuspäästöjä  

Hirvosen mukaan maailmalla on vain muutamia kilpailijoita. Suomalaisteknologian vahvuus on, että hiilidioksidi kivetetään betonituotteisiin ilmanpaineessa toimivan automatisoidun järjestelmän avulla. Tämä helpottaa huomattavasti investointia betonitehtaan kylkeen verrattuna paineistettuun teknologiaan. Carbonaiden ratkaisussaan betonikappaleet tuodaan normaaliin tapaan kovetuskammioon kovettumaan, jossa ne altistetaan hiilidioksidille yrityksen teknologialla. Teknologian on jo ensivaiheen pilotoinnissa todennettu pystyvän sitomaan yli 100 kg hiilidioksidia betonikuutiota kohti.  

Teknologialla on yhteys bioenergiaan pariakin kautta. Tärkeimpänä bioenergian tuotannossa syntyvä tuhka ja toisaalta savukaasusta erotettu hiilidioksidi vie päästötaseen pitkälle miinuspäästöjen puolelle.  

Nyt käytettävä hiilidioksidi tulee laitokselle pullotettuna. Hirvonen korostaa, että sen ei tarvitse olla erityisen puhdasta, kunhan epäpuhtauksia kuten rikin yhdisteitä vältetään suurissa pitoisuuksissa. Suoran savukaasun syöttämistäkin prosessiin selvitetään.  

Toinen yhteys, Hirvosen mukaan vähän myöhempänä siintävä mahdollisuus, liittyy siihen, että hiilidioksidin lisäksi kiinnostuksen kohteena on myös biohiilen käyttö betonituotteissa.