Kalkinpolton päästöt talteen

Vaikka lieriömäinen pyörivä uuni on yli kymmenen metrin pituinen, se on vielä pilotti, sillä teollisuuden tuotanto­käytössä vastaavat laitteet voivat olla jopa 120-metrisiä jättiläisiä. Elmoksi (Electric mobile kiln) nimetyn laitteen huipputeho on 300 kW, mutta teollisessa mittakaavassa se olisi kymmeniä megawatteja. 

– Uunia lämmitetään ulkopuolelta sähkövastuksilla, kun taas perinteisiä vastaavia uuneja lämmitetään uunin sisällä palavalla liekillä. Epäsuorasti lämmitetty uuni yltää 1000°C:n lämpötiloihin, ja lämmön siirtyminen ulkopinnalta laitteen sisälle saattaa rajoittaa sen maksimikokoa. Joissakin laitoksissa niitä tarvittaisiin silloin yhden sijasta useampi, VTT:n johtava tutkija Eemeli Tsupari kertoo.

Kalkinpolttoa lähes ilman hiilidioksidipäästöjä

Kalkinpoltossa syntyy hiilidioksidipäästöjä sekä prosessin lämmityksessä että itse prosessissa, jossa kasiumkarbonaatti poltetaan kalsiumoksidiksi ja hiilidioksidiksi.

– Jos sähkölämmitteistä uunia lämmitetään vähäpäästöisesti tuotetulla sähköllä, lämmityksen päästöt jäisivät valtaosin pois. Hiilitalouden kannalta vähintään yhtä tärkeää on se, että sähköllä lämmitettäessä uuniin ei tarvitse ohjata paloilmaa, Tsupari kuvaa prosessin etuja.

– Sen ansiosta uuniin kertyvä hiilidioksidi on lähes puhdasta ja siten helposti otettavissa talteen ja hyödynnettävissä. Laitteistoa ei myöskään tarvitse mitoittaa palon tarvitsemalle määrälle ilmaa, josta 79 prosenttia on typpeä, jolla ei ole roolia prosessissa, mutta joka pitää puhaltaa uuniin, lämmittää siellä ja puhaltaa puhdistuslaitteistojen kautta uunista pois.

Nyt pilottiuunissa pidetään laitteen vieressä sijaitsevan valvomon työturvallisuuden varmistamiseksi alipainetta, jonka ansiosta sieltä ei vuoda lähiympäristöön kuumia palokaasuja. Alipaineen takia uuniin imeytyy kuitenkin pieniä määriä vuotoilmaa, joka laskee hieman hiilidioksidin konsentraatiota uunissa. Tsupari muistuttaa, että teollisessa prosessissa, jossa uunia ohjattaisiin etäämmältä ja ilman huolta kuumista palokaasuista, päästäisiin erittäin rikkaaseen yli 99 prosentin konsentraatioon.

Valtava potentiaali

Uunin ehdottomasti tärkein käyttökohde ovat sementtitehtaat, joiden globaalisti yhteenlaskettujen hiilidioksidipäästö­jen talteenotto riittäisi tuottamaan maailman lento- ja meripolttoaineisiin tarvittavan hiilen. 

Sementtitehtaalla tarvitaan klinkkerin muodostumisen varmistamiseksi 1500°C:n lämpötilaa, jolloin sähköuunia voidaan käyttää esikalsinaattorina ja loppu on lämmitettävä liekillä. Mutta siinäkin tapauksessa sähkölämmitteisyys tuottaa merkittävää hyötyä.

– Kalsiumkarbonaatti on tärkein ja käytetyin sementin raaka-aine. Vaikka sementtiä korvaavia aineita on kehitteillä, en pidä realistisena, että siitä päästäisiin täysin eroon ja luovuttaisiin tärkeimmästä raaka-aineesta ainakaan ilmastonmuutoksen kannalta relevantilla aikavälillä. Sähköuuni on yksi keino ratkaista tämä ongelma, Tsupari pohtii.

– Uunin tärkeä käyttökohde ainakin Suomessa ovat sellutehtaat, joissa uunia voitaisiin käyttää sulfaattiselluprosessin kemikaalien talteenotossa meesauunina. Sellutehtaalla hiilen talteenoton kustannuksia laskisi mahdollisuus käyttää uunin tuottamaa hiilidioksidia sellaisenaan tehtaan muissa prosesseissa. Uunilla on toki potentiaalisia käyttökohteita muuallakin teollisuudessa.

Laitteella on ajettu hyvin tuloksin kolme viikon mittaista ympärivuorokautista koeajoa. 

– Olemme oppineet säätämään prosessia ja tuottamaan uunilla jo monessa pisteessä riittävää laatua. Ensi metreillä tässä kuitenkin vielä ollaan, vaikka prosessi on toiminut huomattavasti paremmin kuin mitä osasin odottaa.