Valtamerten metaanihydraatit ovat tulevaisuuden globaali energialähde

Valtameriin imeytynyt metaani on syvillä ja kylmillä merialueilla alle 4 asteen lämpötiloissa ja yli 60 baarin paineessa muodostunut kiinteäksi ”palavaksi jääksi” eli metaanihydraatiksi. 

Euroopan Unioni julkaisi heinäkuussa 2020 vetystrategian, jonka avulla päästäisiin hiilineutraalisuuteen vuoteen 2050 mennessä. Suomi on yksi parhaiten vetytalouteen valmistautuvista Euroopan maista. EU:n jäsenvaltioiden yhteenlaskettu osuus maapallon kasvihuonekaasujen päästöistä on noin seitsemän prosenttia, joten maapallon ilmastoon sillä on rajallinen vaikutus.

Vahvasti tuontienergiasta riippuvaisia valtioita ja globaalisti suuria kasvihuonekaasupäästöjen aiheuttajia ovat Kiina (32 prosenttia globaaleista päästöistä), Intia (7%) ja Japani (3%), jotka tuottavat nykyisin merkittävän osan energiastaan hiilivoimaloilla. Kiinassa sähköstäkin tuotetaan kivihiilellä peräti 60 prosenttia, mikä kertoo jotakin Kiinassa ladattavan sähköauton ympäristöystävällisyydestä.

Näillä kolmella valtiolla on merialueillaan tulevaisuuden energialähde, joka teknologian kehittyessä tyydyttäisi niiden energiatarpeen vuosikymmeniksi tai vuosisadoiksi. Valtameriin imeytynyt metaani on syvillä ja kylmillä merialueilla alle 4 asteen lämpötiloissa ja yli 60 baarin paineessa muodostunut kiinteäksi ”palavaksi jääksi” eli metaanihydraatiksi.

Kaikki valtamerten syvänteet eivät silti ole termodynaamisilta ominaisuuksiltaan suosiollisia metaanihydraattien muodostamiseen. Tarvitaan runsaasti orgaanista materiaalia, tietynlainen lämpögradientti ja maa-ainesten kerrostumien taso sekä jyrkät meren syvyysvaihtelut. Tällaisia merialueita ovat muun muassa Nankain allas Japanin kaakkoispuolella, Krisna-Godavarin syvänne Intian itärannikolla, Pohjois-Kaliforniasta Oregoniin ja Brittiläiseen Kolumbiaan ulottuva Kaskadian reunus, Meksikonlahti ja Etelä-Kiinan meri.

Metaanihydraateissa metaani on tiiviissä muodossa, sillä yksi kuutiometri kiinteää ”palavaa jäätä” sisältää 160-170 kuutiometriä metaanikaasua. Nykyisin käytetty maakaasustakin on 98 prosenttia metaania. Metaanihydraattiesiintymien suuruutta on arvioitu sadoissa tieteellisissä tutkimuksissa. Laaja yksimielisyys vallitsee siitä, että metaanihydraattien sisältämä energiamäärä ylittää moninkertaisesti kaikki muut tunnetut maapallon fossiiliset energiavarannot.

Yhdysvalloissa metaanihydraattien hyödyntämiseen liittyvä tutkimustyö aloitettiin Presidentti Ronald Reaganin aloitteesta 1982 (Deep Sea Drilling Program). Tuolloin Yhdysvallat oli vielä riippuvainen Saudi-Arabiasta tuodusta öljystä. Sittemmin Yhdysvaltain oma öljyntuotanto on lähes kolminkertaistunut eli yli oman tarpeen ja maakaasuakin riittää nesteytettynä vientiin.

Metaanihydraatin porausteknologian parissa kulunut 40 vuoden kehitystyö opetti Yhdysvaltain tutkimuslaitokset hakeutumaan yhteistyöhön Kanadan, Intian ja Japanin tutkijoiden kanssa. Viimeisten vuosien aikana Japani on karannut hitusen etumatkalle yhteistyökumppaneihinsa verrattuna. Maailman ensimmäiset onnistuneet koeporaukset tehtiin jo vuonna 2013 Nankain altaalla. Japanin kauppa- ja teollisuusministeriön lähteet arvioivat kaupallisesti kannattavan tuotannon toteutuvan vuonna 2028.

Nelikon ulkopuolella kiinalaiset yhtiöt ovat pisimmällä ja ne ovat ilmoittaneet edistyvänsä taloudellisesti kannattavaan poraukseen vuonna 2030. Vuosiluku on sama mihin mennessä Kiina on Pariisin ilmastosopimukseen sitoutuen luvannut pysäyttää päästöjensä kasvun. Kiina käyttää nykyisin yli puolet maapallon kivihiilestä ja Intia viidesosan.

Metaanihydraatista saatavan metaanin tuottamat hiilidioksidipäästöt ovat tuotettua energiamäärää kohden vain noin puolet kivihiilellä tuotetun energian päästöistä. Mikäli Kiina ja Intia onnistuisivat vaihtamaan kivihiilen metaanihydraattiin, se pienentäisi globaaleja päästöjä enemmän kuin EU:n tavoittelema hiilineutraalisuus.

Japanin pääseminen energiaomavaraiseksi veisi suuren markkinan Arabian niemimaan öljyltä ja nesteytetyltä maakaasulta. Metaanihydraattien hyödyntäminen vähentäisi Venäjän merkitystä energian viejänä.

Metaani on ilmakehään vapautuessaan merkittävä kasvihuonekaasu, joka lämmittää ilmakehää noin 28-kertaisesti hiilidioksidiin verrattuna. Kun metaani käytetään polttoaineena, ovat poltosta syntyvät hiilidioksidipäästöt saatuun energiamäärään suhteutettuna vähän yli puolet kivihiilen polttoon verrattuna.

Ilmastonmuutoksen rajoittamisen kannalta metaanin hyödyntäminen polttamalla se energiaksi ja siitä vapautuvan hiilidioksidin talteenotto on parempi vaihtoehto kuin metaanin mahdollinen vapautuminen merien pohjista sellaisenaan ilmakehään.

Matti Hukari

elintarviketieteiden maisteri

kestävän kehityksen asiantuntija

Juttua muokattu 2.7.2024 kello 15.35: Korjattu kylmien merialueiden lämpötilaksi neljä astetta.