Voiko sähköä tuottaa biokemiallisesti?
Helen on toiminut kokeilualustana monelle uudelle energiateknologiselle innovaatiolle. Jotain meiltäkin on kuitenkin vielä kokeilematta: esimerkiksi mikrobisähkö. Onko se x-talouden villi kortti?
Teksti: Minna Näsman
Ilmastohaastetta ei ratkaista yksittäisellä teolla; tarvitaan paljon uusia oivalluksia. Fossiilista polttoaineista siirrytään asteittain biotalouden kautta X-talouteen. Tuleeko biotalouden jälkeen vetytalous, fuusiotalous vai joku muu-talous, x-talous? Voittajia on vielä vaikea ennustaa, sanoo Helenin johtaja Maiju Westergren.
Onko mikrobisähköllä tulevaisuutta? Voiko se olla energiatulevaisuuden villi kortti?
Lämpötilan laskiessa sähköenergian tuottamisen hyötysuhde kasvaa. Esimerkiksi metaanin sisältämästä energiasta saadaan 600 asteen lämpötilassa talteen maksimissaan 76 % sähkön muodossa, kun taas neljän asteen lämpötilassa suurin mahdollinen hyötysuhde on 92 %.
Tähän tarttui tutkimuksessaan parhaillaan Aalto-yliopistossa professorina toimiva Silvan Scheller. Häntä kiehtovat mikrobit, jotka merenpohjan hapettomissa olosuhteissa, 800 metrin syvyydessä ja neljän asteen lämpötilassa, jauhavat metaanista sähköä ja hiilidioksidia.
Mahdollisuus jatkaa biokemialliseen sähköntuotantoon liittyvää tutkimusta toi Silvan Schellerin Sveitsistä Kalifornian kautta Suomeen.
Laboratorio-olosuhteissa Schellerin tutkimusryhmä on onnistunut sitomaan mikrobien tuottamat elektronit kantoaineeseen nimeltä QH2 (kinoni), joka on veteen liukeneva kemikaalinen yhdiste. Sähköksi yhdiste muutetaan sähkökemiallisen reaktion kautta. Sivutuotteena saadaan hiilidioksidia miltei puhtaassa muodossa.
Vielä askel korkeammalle: sähkön varastointia kaasuna?
Schellerin varsinainen suunnitelma mikrobien tekemän keksinnön hyödyntämiseksi on kääntää prosessi toisin päin. Ylijäämähiilidioksidia ja ylijäämäsähköä yhdistämällä voitaisiin tuottaa kaasua, esimerkiksi metaania tai butaania. Tämä tarkoittaisi, että vaihtelevaa uusiutuvaa energiaa pystyttäisiin varastoimaan kaasumaiseen muotoon silloin, kun tuuli- ja aurinko-olosuhteet ovat suotuisat, mutta energiaa ei tarvita sähköverkossa.
Scheller tutkimusryhmineen odottaa patenttia prosessista. Hän kertoo, että isotooppien avulla on myös jo todistettu, että prosessi pystytään kääntämään. Toisin sanoen sähköstä ja hiilidioksidista saadaan aikaiseksi metaania neljän asteen lämpötilassa maksimissaan 92 prosentin hyötysuhteella.
"Testaamme parhaillaan, saisimmeko hiilidioksidin määrää lisäämällä aikaiseksi butaania, joka olisi metaania helpommin varastoitavissa, koska siitä voidaan tehdä myös nestemäistä. Arvaan, että sen jälkeen kun tässä on onnistuttu, kestää kuitenkin vielä aika monta vuotta, ennen kuin kukaan kaupallinen toimija soittaa Helenille myydäkseen ylijäämähiilidioksidista ja uusiutuvasta sähköstä tuotettua kaasua poltettavaksi Vuosaaren voimalaitoksella", Scheller nauraa.
Mikrobisähköä ei siten vielä saa Heleniltä ensi vuonna. Mutta kuulittepa siitä ainakin luultavasti ensiksi meiltä.
Professori Silvan Schellerin patentoima prosessi.