Biokaasu liikennekäytössä Varsinais-Suomessa : maatilojen biokaasulaitosten soveltuvuus biometaanin tuotantoon

Abstract

Opinnäytetyön tarkoituksena oli tehdä selvitystyötä biokaasun hyödyntämisestä liikennepolttoaineena Varsinais-Suomen alueella. Työssä keskityttiin maatilojen kykyyn tuottaa biokaasua liikennepolttoaineeksi.

Opinnäytetyön alussa esitellään biokaasun tuotannon kannalta tärkeän mädätysprosessin teoriaa, jonka tuotteena saadaan pääosin metaanista koostuvaa biokaasua. Seuraavaksi tutustuttiin maatilojen biokaasulaitoksissa tavallisesti käytössä oleviin syötteisiin, laitoksen koostumukseen, prosessin parametreihin, tarvittaviin lupiin ja mahdollisiin investointitukiin. Maatiloilla saatavilla olevilla syötteillä on suuri vaikutus biokaasun koostumukseen, tuotannon määrään ja biokaasuprosessin suunnitteluun.

Biokaasun jalostaminen liikennepolttoaineeksi vaatii kaasun puhdistamista epäpuhtauksista, metaanipitoisuuden rikastamista ja kaasun paineistamista tai nesteyttämistä. Käytettävät syötteet vaikuttavat biokaasuun muodostuvien epäpuhtauksien määrään ja koostumukseen. Puhdistusta seuraava jalostustekniikka vaikuttaa myös tarvittavien puhdistustekniikoiden valintaan. Jalostustekniikoita on käytössä useita, joista yleisimpiä ovat vesiabsorptio, paineenvaihteluadsorptio, kemiallinen absorptio, fysikaalinen absorptio ja membraanisuodatus. Jalostustekniikoiden väliset hintaerot johtuvat pitkälti valmistajien ja puhdistuskapasiteettien välisistä eroista.

Suomessa ja Varsinais-Suomessa biokaasupotentiaalista suurin osa on sitoutuneena maatalouteen. Potentiaalia ei kuitenkaan hyödynnetä läheskään siinä mittakaavassa, jossa se olisi mahdollista. Liikennebiokaasun käyttöä rajoittaa autokannan pieni määrä, jakeluverkon puutteellisuus ja investoinnin suuruus. Kannattavien käyttökohteiden puuttuminen on tärkein syy, miksi maatilat eivät ole investoineet biokaasuun. Biokaasun tuotannon kannattavuuden lisäämiseksi valtio voisi vähentää biokaasua käyttävien autojen verotusta, tarjota biokaasun investointitukiin parempia ehtoja sekä helpottaa biokaasulaitoksien lupakäsittelyä.

The purpose of this Bachelor’s Thesis was to investigate the utilization of biogas as a vehicle fuel in Southwest Finland. The thesis focuses on the usability of farm-scale biogas plants for producing biogas that could be used as vehicle fuel.

The first part of the thesis discusses anaerobic digestion which is a crucial part of producing the mostly methane based biogas. In addition, the substrates, technologies, process parameters, required permits and possible investment support that are normally associated with farm-scale biogas plants are discussed. The available feedstock for farm-scale plants have a significant effect on the composition of biogas, the amount produced, and the planning of the process.

Before biogas can be used as a vehicle fuel it requires upgrading which includes removal of impurities, increasing the methane concentration, and pressurization or liquefaction of the gas. The feedstock materials used in anaerobic digestion affect the amount and composition of impurities formed in the biogas. The upgrading technology used also affects the purification technology needed. There are many different upgrading technologies and the most common are water scrubbing, PSA, chemical absorption, physical absorption, and membrane filtration. The price differences between upgrading technologies mostly depend on the manufacturers and the upgrading capacities.

Most of the biogas potential in Finland and Southwest Finland is tied to agriculture. However, this potential is not being utilized to the extent it could be. The use of biogas as a vehicle fuel is inhibited by the limited gas-powered car population, the lack of a sufficient distribution network, and investment costs. The lack of profitable uses for biogas at farms has discouraged making investments in biogas. In order to boost biogas production, the government could lower taxes regarding biogas powered cars, offer better terms for investment support, and alleviate the permit granting process for biogas plants.