Vety on ristiriitainen ja dynaaminen aihe, johon liittyy laajaa poliittista keskustelua. Toimin tieteellisen neuvonantajan roolissa Suomalaisen Tiedeakatemian tuottamassa vety-tiedeiskussa. Tiedeisku antaa realistisen tilannekuvan vetytaloudesta ja onnistuu nostamaan esiin lähitulevaisuuden keskeisiä kysymyksiä tutkijoiden, yritysten ja päättäjien näkökulmista.
Vetyä, maailman yleisintä alkuainetta, voidaan tuottaa puhtaasti ja käyttää energiana päästöttömästi. Sen avulla voidaan varastoida ja siirtää energiaa. Vety on myös merkittävä teollisuuden raaka-aine.
Energiajärjestelmän sähköistyessä fossiilisia polttoaineita pyritään korvaamaan sähköllä. Vedyn avulla voidaan korvata fossiilisia polttoaineita epäsuorasti siellä, missä suora sähköistäminen ei ole mahdollista.
Vetytalous eli vedyn laajamittainen hyödyntäminen nähdään tulevaisuudessa tärkeänä osana hiilineutraalien yhteiskuntien energiajärjestelmiä, teollisuutta ja liikennettä. Vedyn laajamittaisen hyödyntämisen näkökulmasta olemme siirtymävaiheessa, johon liittyy paljon herkkyyttä, uuden tiedon tuottamisen ja ymmärryksen tarvetta sekä valintapäätöksiä.
Vetyä voidaan tuottaa puhtaasti ja energiatehokkaasti
Nykyisin vetyä valmistetaan pääasiassa maakaasusta. Vedyn tuotanto on siirtymässä lähitulevaisuudessa päästöttömään elektrolyysiprosessiin, jossa vettä hajotetaan sähkön avulla vedyksi ja hapeksi. Tämä vaatii kuitenkin suuren määrän energiaa. Uusiutuvan sähköenergian tarve on haaste elektrolyysipohjaisen vedyntuotannon kasvattamiselle. Siksi vaihtoehtoisten, päästöttömien ja vähäsähköisten vedyn tuotantotapojen kehittäminen on tärkeää.
Puhdasta vetyä voidaan valmistaa muun muassa biopohjaisten hiilivetyjen ja alkoholien reformointireaktioiden avulla. Näissä menetelmissä syntyvä hiilidioksidi on päästö, mutta sitä voidaan nykytekniikan keinoin hyödyntää teollisuuden lähtöaineena.
Yksi tulevaisuuden menetelmistä on vedyn tuottaminen vedestä valokatalyysin avulla. Siinä vesimolekyyli hajotetaan auringonvalon energian avulla katalyytin pinnalla vedyksi ja hapeksi. Valokatalyyttinen vedyn tuotanto on ollut maailmanlaajuisen tutkimuksen kohteena jo pitkään, ja merkittäviä askeleita käytännön sovelluksien mahdollistamiseksi on otettu. Tällä hetkellä keskeisenä tutkimuskohteena ovat reaktion mahdollistavat katalyytit – akatemiaprofessori Tapio Salmen sanoin ”kemian työhevoset” – sekä prosessitekniset ratkaisut.
Kestävyysarviointi osaksi tutkimusta
Miten vältymme vihreässä siirtymässä ja vetytaloudessa siltä, ettemme siirrä päästöjen tuottamista paikasta toiseen, vaan aidosti vähennämme päästöjä? Tämä huolenaihe on olemassa, vaikka etenemme kohti puhtaampaa teollisuutta, liikennettä ja asumista.
Vetytalous tarvitsee onnistuakseen paljon kriittisiä raaka-aineita, joita käytetään esimerkiksi tuulimyllyjen valmistuksessa. Neitseellisten raaka-aineiden lisääntyvä käyttö haastaa kaivannaisteollisuutta puhtaiden prosessien tutkimukseen ja kehittämiseen. Myös materiaalien kierrätys raaka-ainelähteenä on hyvä saada kuntoon.
Prosessi- ja ympäristöteknologioiden kehittämiseen, niin vedyn tuotannon kuin hyötykäytön ja vetytaloutta seuraavien muiden laajamittaisten muutoksien toteuttamiseksi, tarvitaan siis edelleen voimakasta panostusta. Myös kestävyysarviointimenetelmien saaminen jokapäiväisiksi tutkijoiden ja prosessisuunnittelijoiden työkaluiksi on välttämättömyys, jotta onnistuisimme tutkimus-, kehitys- ja innovaatiotoiminnassa tuottamaan sellaista uutta tietoa ja menetelmiä, jotka todella alusta lähtien edistäisivät kestävän kehityksen periaatteiden toteutumista ja parempaa elämää kaikille maapallollamme.
Lainsäädännön ajanmukainen kehittyminen vihreän siirtymän ja talouden mahdollistajana on lähtökohta onnistumiselle puhtaan vedyn laajemmassa hyödyntämisessä. Tarvitaan myös entistä monitieteisempää ja sektorien välistä yhteistyötä TKI-toiminnassa.
Yritystemme tulee voida luottavaisella mielellä investoida uusiin prosesseihin, toimintatapoihin, arvoketjuihin ja aivan uudenlaiseen yhteistyöhön – elinvoimaisten ekosysteemien rakentamiseen, joiden tavoitteena on maailman kansalaisten ja luonnon hyvä. Tässä kokonaisuudessa tutkijat kyllä löytävät motivaation ja luovuuden tehdä arvokasta asiantuntijatyötään ja huolehtia omasta uuden tiedon tuottajan roolistaan.
Riitta Keiski
Kirjoittaja on Oulun yliopiston aineen- ja lämmönsiirtotekniikan professori ja Suomalaisen Tiedeakatemian jäsen. Keiski johti työskentelyä Tiedeakatemian Vety-tiedeiskussa.