Maailma rakentaa vetytaloutta jo neljättä kertaa. Teknologinen kehitys saattaa olla jopa luultua pitemmällä, mutta riskin voi muodostaa sosiaalinen toimilupa. Yksi kiinnostava suomalainen avaus on aurinkovety.
Kalevi Rantanen
Jotkut tutkijat uskovat, että on mahdollista edetä toisin kuin tavanomaiset vetytiekartat neuvovat. Oulun yliopiston professorin Marko Huttulan johtama ryhmä julkaisi hiljattain tuloksiaan aurinkovedyn kehittämisessä.
Periaate viehättää suoraviivaisuudellaan. Sähköä ei tarvita lainkaan, ainoastaan tavallista luonnonvettä, auringonvaloa ja katalyyttinen pinta. Katalyytin ansiosta pinta hajottaa veden vedyksi ja hapeksi.
Valokatalyysillä tuotettu vety on täysin päästötöntä. Lisäksi fotokatalyysissä käytettävä luonnonvesi puhdistuu prosessissa.
Oululaistutkimuksessa yllettiin kolmeen kiinnostavaan saavutukseen.
Ensinnäkin hajotus saatiin aikaan edullisella nanokatalyytillä, joka koostuu molybdeenidisulfidista, hopeasta ja nikkelistä. Molybdeenidisulfidi on tavallinen teollisuusmateriaali. Kalliita hopeaa ja nikkeliä tarvitaan vain vähän.
Toinen saavutus on hyötysuhde, noin seitsemän prosenttia. Se ylittää hyvinkin kannattavuusrajan, jona pidetään viittä prosenttia.
Kolmanneksi tutkijat saivat katalyytin toimimaan laboratoriossa 86 vuorokautta tehon heikentymättä.
Aurinkovetytuotannon hyötysuhde on suunnilleen sama kuin sähköä tuottavan aurinkopaneelin ja elektrolyyserin yhdistelmällä. Menetelmän etu tulee laitteiston yksinkertaistumisesta ja halpenemisesta.
Kokeessa mitattu toiminta-aika on tosin lyhyt verrattuna vaikkapa aurinkopaneelilta vaadittavaan 25–30 vuoden elinikään. Tutkijat kuitenkin uskovat, että katalyytti on tositilanteessa hyvinkin pitkäikäinen.
“Teoria on todistettu ja kehittämämme katalyytti helppo ja halpa valmistaa. Lisäksi se on hyvin kestävä”, Huttula sanoo.
”Testidataa ei vielä ole, mutta katalyytin ikä on todennäköisesti vuosia. Ei ole syytä olettaa, että sen teho heikkenisi kovinkaan nopeasti.”
Vety suurena vipuna
Kaikki tutkijat toivovat työhönsä lisää rahaa. Perusteltuja kohteita on helppo nimetä: ruuantuotanto, lääkekehitys, lääketieteelliset laitteet, automaatio, robotiikka, koneoppiminen ja muu tekoäly, pienet ydinreaktorit.
Oululaisprofessorille aurinkovety on enemmän kuin yksi teknologia monien joukossa ja vetytalous enemmän kuin yksi monista talouksista.
”Tämä on ihan selvää”, Huttula sanoo.
”Aurinko on ainut maapallon ulkopuolinen energianlähde. Sen säteilyn valjastaminen ihmisen käyttöön ratkaisee monta muuta ongelmaa. Jos vihreää energiaa tuotetaan hypoteettisesti täysin päästöttömästi ja resurssivapaasti, sitä voidaan käyttää valtaisia määriä, vaikka mainitsemiisi asioihin.”
Toki tarvitaan vielä vuosien tutkimusta ennen kuin aurinkovety on hyödynnettävissä suuressa mitassa.
”Nyt on tärkeää, että rahoitusta ja resursseja kohdistetaan työhön, joka tähtää reaktoriteknologian kehittämiseen sekä kaupallisten ratkaisujen ja yritystoiminnan luomiseen. Tekniikka on nyt murrosvaiheessa.”
Päästetään kuitenkin hetkeksi mielikuvitus valloilleen ja mietitään, mitä aidosti halpa, puhdas vety toisi mukanaan.
Yhdessä sähkön kanssa aurinkovety tekisi kaikesta liikenteestä hiilineutraalia. Samoin puhdistuisivat terästeollisuus, lannoitetuotanto ja monet muut alat, joilla fossiilisia polttoaineita on vaikea korvata sähköllä. Uusia, odottamattomiakin käyttötarkoituksia varmasti keksittäisiin.
Edullisen vedyn tai vetyjohdannaisten muodossa sähköä kyettäisiin varastoimaan kannattavasti, mikä sysäisi aurinko- ja tuulivoimaa eteenpäin.
Energiasta tulisi aidosti halpaa, tuotanto tehostuisi, ja resursseja vapautuisi monille aloille terveydenhuollosta taiteeseen.
Ajatusharjoitus kertoo, että on hyvä keskustella painopisteistä. Miten on paras jakaa resurssit pitkän tähtäyksen hankkeiden ja välittömien uudistusten kesken?
Vastauksia tarjoaa jatkossa Suomen vetyfoorumi, jonka alan tutkimus- ja koulutustoimijat perustivat kesällä 2022. Foorumi laatii ehdotuksen kansalliseksi toimintasuunnitelmaksi, joka sisältää tutkimusinfrastruktuurin kehittämisen ja vetysiirtymän vaikutukset koko yhteiskuntaan.
Kuinka vedyntuotantoa ja vetytaloutta tutkitaan ja kehitetään muualla Suomessa? Entä muissa maissa? Millaisia vetyhankkeita on vireillä? Mikä on vetytien helposti unohtuva salakuoppa?
Muun muassa näitä aiheita pohditaan Kemia-lehden numerossa 5/2022 julkaistussa laajassa jutussa, jonka voit lukea loppuun täällä.
(Kuva Janne-Pekka Manninen) Vetysiirtymä on välttämätön, joten esimerkiksi jokainen uusi tuulivoimala on tervetullut. ”Kokonaiskuvaa täytyy kuitenkin katsoa suuremmassa mittakaavassa, ja silloin aurinkovety on yksi lupaavista keinoista, joilla maailman energiaongelma voidaan ratkaista”, sanoo professori Marko Huttula.
