Kasvihuonekaasut – Metanin tunnistaminen ja uudelleenohjattu käyttö

Kasvihuonekaasut ovat erittäin tärkeitä maapallon elinkelpoisuuden kannalta. Niiden korkea pitoisuus kuitenkin lämmittää maan pintaa merkittävästi, mikä johtaa ilmastonmuutokseen ja globaaliin lämpenemiseen.

Hiilidioksidi on tärkein inhimillisen toiminnan aiheuttama kasvihuonekaasu, mutta metaani (CH4) on paljon voimakkaampi. Tämä verrattain lyhytaikainen kaasu lämmittää 80 kertaa enemmän kuin CO2 kahden vuosikymmenen aikana. Yhdistyneiden Kansakuntien ympäristöohjelman mukaan metaani on vastannut noin 30 % ilmastonmuutoksesta esiteollisista ajoista lähtien.

Tämä toiseksi runsain kasvihuonekaasu on maakaasun ja biokaasun pääkomponentti.

Metaani on väritön, hajuton ja erittäin syttymisherkkä. Luonnonmetaania löytyy maan alla, ja kosteikot ovat sen suurin lähde. Sitä löytyy myös merenpohjasta, Etelämantereen jään alla ja valtamerissä. Tätä kaasua tuottavat myös tulivuoret sekä kasvien ja eläinten mädäneminen.

Ihmistoiminnan merkittävä osuus metaanin päästöihin käsittää kaatopaikat, maatalous, karja, lanta, kivihiilen kaivostoiminta sekä öljyn ja kaasun tuotanto.

Ilmakehään päästettynä metaani reagoi vaarallisesti. Se ei ainoastaan vapauta hiilidioksidipäästöjä hapettumisen kautta, vaan myös edistää otsonin muodostumista. Tällä tavoin se vähentää ilman laatua, mikä johtaa ennenaikaisiin kuolemiin, vähentää sadot ja aiheuttaa terveysongelmia eläimille.

Ihmisillä tämä voimakas kasvihuonekaasu voi aiheuttaa ongelmia kuten astmaa, sydän- ja verisuonitauteja sekä lisätä aivoverenkierron sairauksien riskiä. Metaanikaasumyrkytys puolestaan voi johtaa tukehtumiseen.

Korkeat metaanipitoisuudet voivat aiheuttaa myös muistinmenetystä, sekavuutta, pahoinvointia, punoittavuutta, päänsärkyä, oksentelua, mielialan muutoksia ja näönmuutoksia. Lisäksi nestemäisen metaanin kosketus voi aiheuttaa paleltumaa.

Metaanin haitallisen vaikutuksen vuoksi on kiinnitetty enemmän huomiota sen määrän parempaan määrittämiseen ja päästöjen merkittävään vähentämiseen ilmastonmuutoksen pahentumisen estämiseksi.

Metaanipäästöt lannasta ovat paljon suurempia

Maatalouskarja on merkittävä metaanipäästöjen lähde maataloudesta. Nykyisen Hallitusten välimaisen ilmastonmuutospaneelin (IPCC) arvion mukaan se vastaa 12 % – 14,5 % kaikista ihmisen aiheuttamista kasvihuonekaasupäästöistä.

Kansalliset kasvihuonekaasupäästöjen inventaariot ilmoittavat, että eläinten suolistosta (enterinen fermentaatio) peräisin olevat päästöt ovat kolme- yhdeksänkertaiset lannan käsittelyyn liittyvien päästöjen verrattuna, mukaan lukien lannan varastointi ja levittäminen. Näiden kahden tapauksen päästöt voivat kuitenkin olla lähempänä 50:50.

Uuden tutkimuksen mukaan lannasäilytyspaikkojen metaanipäästöt meijeritiloilla voivat olla jopa viisi kertaa suurempia kuin viralliset tilastot osoittavat.

Tutkimus on tehty Itä-Anglian yliopistossa (UEA) ja voittoa tavoittelemattoman yhdistyksen, Kansainvälisen päästöjen vähentämisyhdistyksen (IFEAA), toimesta. Tutkimus perustuu kahteen meijeritilaan Englannissa tehtyihin laskelmiin.

Tutkimuksen mukaan maailmanlaajuinen “Tier 2” -laskentamenetelmä, jota maat käyttävät ilmoittaessaan vuosittaisia päästöjään IPCC:lle, ei välttämättä ole luotettava, mikä johtaa alihavainnoimiseen.

Lannasäilytysalueiden päästöjä analysoitiin tutkimuksessa vuosina 2022-23. Metaanin talteenottoon käytettiin ilmatiiviitä peitteitä, jotka osoittivat, että ne tuottavat paljon enemmän CH4:ää kuin aiemmin arvioitiin.

Tutkimuksen mukaan todellinen päästö oli 145 kg/lehmä/vuosi toisella tilalla ja 198 kg/lehmä/vuosi toisella tilalla. Tämä on 3,8 – 5,2 kertaa suurempi kuin Yhdistyneen kuningaskunnan kansallisen inventaarioviraston ilmoittama 38 kg/lehmä arvo.

Vaikka kansainvälinen menetelmä vaikuttaa aliarvioivan lannan käsittelyyn liittyviä metaanipäästöjä, tutkimus toteaa, että nykyään on olemassa teknologiaa, joka voi “muuttaa tämän ongelman liiketoimintamahdollisuudeksi”. Metaania voidaan helposti talteen ottaa ja käyttää fossiilisten polttoaineiden vaihtoehtona, mikä luo “lisätulon vuon tiloille”.

Tyndallin ilmastonmuutos tutkimuskeskuksen professori Neil Ward UEA:sta korostaa, että metaanin käyttäminen polttoaineena voi auttaa maanviljelijöitä vähentämään energiakustannuksiaan ja tulla energiatuottajiksi.

Metaanin talteenotto ja sen muuttaminen biokaasuksi voisi säästää keskikokoiselle meijeritilalle noin 52 500 puntaa energiakustannuksissa. Yhteensä tämä kustannussäästö voisi olla yli 400 miljoonaa puntaa meijeri-sektorilla.

Olemassa oleva teknologia voi talteen ottaa kaasun, ja sen käyttäminen EU:n meijerikarjassa voisi vähentää päästöjä arviolta 5,8 %:lla 1,5 asteen lämpenemisen rajoittamiseen tähtäävän budjetin osalta.

Lannan käsittelyyn liittyvien päästöjen alihavainnointi merkitsee, että arviot eivät ole täsmällisiä, ja vähentämismahdollisuuksiin liittyvät prioriteetit voivat olla vääristyneitä.

“Tämä tutkimus edustaa siten kiireellistä toimintaa ja lisätutkimusta metaanipäästöjen paremman ymmärtämiseksi lannan käsittelyssä.”

– Prof. Ward

Tutkimuksen mukaan hallituksen tulisi korottaa avustuksia lannan käsittelyalueiden peitteisiin sekä kaasun jalostuslaitteisiin, ja ottaa käyttöön verovähennyksiä metaanin talteenotolle ja käytölle sekä yksinkertaisia suunnittelun ja lupien myöntämisen prosesseja.

“Teknologia on olemassa metaanin talteenottoon, jalostukseen ja hyödyntämiseen, ja se näyttää taloudellisesti lupaavalta, etenkin jos voimme toteuttaa pääomainvestointien kannustimia tiloilla ja sääntelyn tuen.”

– Prof. Penny Atkins, IFEAA:n toimitusjohtaja

Metaanipäästöjen vähentäminen on myös tärkeää George Eusticen, IFEAA:n puheenjohtajan ja entisen ympäristö-, elintarvike- ja maatalousministerin, mukaan “kriittinen osa polun Net Zeroon”.
Metaani on voimakas mutta lyhytaikainen kasvihuonekaasu, ja sen päästöjen vähentäminen voi myös auttaa rajoittamaan maapallon lämpenemistä 1,5 asteeseen.

Tutkimuksen mukaan lannan käsittelyyn liittyvien metaanipäästöjen yhteinen osuus meijeritiloilla on merkittävä, ja on olemassa merkittäviä etuja toimimiseen nopeasti päästöjen vähentämiseksi.

LNG:n hiilijalanjälki on myös paljon suurempi

Uusi Cornell-yliopiston tutkimus toteaa, että nesteytetyn maakaasun (LNG) hiilijalanjälki on paljon huonompi, 33 % suurempi kuin hiilen, kun otetaan huomioon myös sen jalostus ja kuljetus.

LNG:n tuotannossa, jalostuksessa, kuljetuksessa ja varastoinnissa vapautuu CH4:ää ja CO2:ta, ja nämä päästöt vastaavat noin puolta sen kokonaisista kasvihuonekaasupäästöistä.

Kun analyysi vertaa eri kasvihuonekaasujen ilmakehävaikutusta, se paljastaa, että LNG:n hiilijalanjälki on kolmanneksen suurempi kuin hiilen kahden vuosikymmenen aikana. Jopa sadan vuoden aikajänteellä LNG:n hiilijalanjälki on joko yhtä suuri tai ylittää edelleen hiilen.

Molemmat öljy- ja maakaasu ovat huonoja ilmaston kannalta, tutkimuksen tekijän Robert Howarthin mukaan, mutta LNG on “huonompi”. Koska LNG valmistetaan öljy- ja maakaasusta, sen tuotanto vaatii suurta energiankulutusta.

Tämä kuljetusmuoto on ympäristöllinen kustannus. Modernit tankkerit, joissa on kaksi- tai nelitahtimoottorit, ovat vähäpäästöisempiä kuin höyryvoimaiset laivat, ja ne polttavat LNG:ta varastoinnissa ja kuljetuksessa, josta seuraa CH4:n päästöjen vapautuminen.

Höyryvoimaiset tankkerit puolestaan eivät vapauta läheskään metaania päästöissään. Tämä voi osittain kompensoida niiden suurempia CO2-päästöjä.

Tankkereiden metaanipäästöt, tutkimuksen mukaan, vaihtelevat 3,9 %:sta 8,1 %:iin, riippuen laivasta. Maakaasun nesteytysprosessissa tämä on lähellä 8,8 %:a kokonaispäästöistä, kun käytetään ilmastonmuutoksen potentiaalia.

Tutkimuksen mukaan tankkerin tyyppi vaikuttaa verrattain vähän LNG:n hiilijalanjälkeen, koska ne ovat polttoainetehokkaampia ja siten vähäpäästöisempiä, mutta niissä on enemmän metaanivuotoa päästöissään.

Kun puhutaan tankkerin nopeuden vaikutuksesta päästöihin, tutkimuksen tekijä toteaa, että hitaammat nopeudet johtavat huomattaviin tehokkuusparannuksiin, jotka vähentävät sekä CO2- että CH4-päästöjä. Tutkimus toteaa:

“Tankkereiden päästöt ovat kuitenkin vain pieni osa LNG:n kokonaispäästöistä.”

Se ovat öljy- ja maakaasun tuotannosta johtuvat päästöt, jotka ovat suurimman osan LNG:n hiilijalanjäljestä vastuussa.

CO2-päästöt LNG:n loppukäytössä vastaavat vain 34 % LNG:n kokonaisista kasvihuonekaasupäästöistä, kun taas öljy- ja maakaasun tuotannosta johtuvat metaanipäästöt vastaavat 38 %:a LNG:n päästöistä. Lisäksi energian tuotantoon käytetyn LNG:n CO2-päästöt tekevät öljy- ja maakaasun tuotannosta johtuvista päästöistä keskimäärin 47 % LNG:n kokonaispäästöistä. Howarth toteaa:

“Lähes kaikki metaanipäästöt tapahtuvat öljy- ja maakaasun tuotannossa, ja tämä kaikki moninkertaistuu vain saadakseen nesteytetyn maakaasun markkinoille.”

Tämä tarkoittaa, että nesteytetty maakaasu “aina” on suurempi ilmaston kannalta kuin maakaasu, ja se “päättyy olemaan merkittävästi huonompi kuin hiili”.
Tutkimuksen mukaan nämä tulokset ovat merkittäviä Yhdysvalloille, jotka ovat tällä hetkellä maailman suurin LNG:n viejä. Vaikka maa kielsi aiemmin LNG:n viennin, se poisti kiellon vuonna 2016, ja siitä lähtien viennin määrä on kasvanut dramaattisesti. Vuonna 2023 Yhdysvallat edusti 21 %:a kaikista maailmanlaajuisista LNG-transporteista, ja presidentti Biden asetti vasta hiljattain moratorion kasvaviin vientiin.

Lisäksi lähes kaikki Yhdysvalloissa tuotetun maakaasun tuotannon kasvu viime vuosikymmenen aikana on ollut öljy- ja maakaasun tuotantoa. Öljy- ja maakaasun tuotanto sekä LNG:n tuotanto ja sen kuljetus ovat energiankulutukseltaan suuria, mikä vaikuttaa merkittävästi sen hiilijalanjälkeen.

Koska hallitukset ympäri maailmaa vaativat nopeaa siirtymistä fossiilisten polttoaineiden, mukaan lukien maakaasun, käytöstä pois osana ilmastonmuutospolitiikkaa, nesteytetyn maakaasun hiilijalanjälki on paljon suurempi kuin maakaasun. Howarth toteaa, että “LNG:n käytön lopettaminen tulisi olla globaali prioriteetti”.

Tämän vuoksi siirtyminen hiilestä LNG:hen ei ole ratkaisu, koska se vaatii suuria infrastruktuurimenetyksiä. Hän suosittelee sen sijaan käyttämään taloudellisia resursseja fossiilisten polttoaineiden vapaan tulevaisuuden rakentamiseen mahdollisimman nopeasti.

Voimakas vaihtoehto: Metaanikaasun käyttäminen BTC:n kaivamiseen

Koska Bitcoinin kaivaminen on kokenut kritiikkiä energiankulutuksensa vuoksi, metaanikaasun muuttaminen eläinten lannasta energiaksi edustaa innovatiivista ja proaktiivista lähestymistapaa kasvihuonekaasupäästöjen vähentämiseksi.

Tämä yhdistelmä BTC:n kaivamisesta metaanin talteenotolla mahdollistaa näiden päästöjen muuttamisen arvokkaaksi lähteeksi edistykselliselle teknologialle sen sijaan, että ne vaikuttaisivat ilmastonmuutokseen.

Koska Bitcoin-kaivajat voivat toimia käytännössä mistä tahansa maailmassa, tämä avaa mahdollisuuksia jopa eristyneille ja unohdetuille kaatopaikoille. Kaatopaikat ovat merkittävä metaanin lähde. Yhdysvalloissa ne ovat kolmanneksi suurin ihmisen aiheuttama metaanin lähde.

Bitcoin-kaivajat voivat talteen ottaa metaanin kaatopaikkajätteestä ja muuttaa sen sähköksi, jolla voitetaan heidän kaivurilaitteitaan, tehden tästä jätteestä arvokkaan resurssin.

Toinen tapa, jolla Bitcoin-kaivajat voivat hyödyntää tätä energiaa, on asettamalla kaivamistoimintaa öljykentille, joilla metaania usein poltetaan, koska infrastruktuuria sen käytölle ei ole. Kaasun talteenotolla voidaan vähentää jätteitä ja saastetta entisestään.

Tällainen projekti tarjoaa muitakin etuja, kuten metaanin suoran hyödyntämisen paikan päällä ilman kalliita investointeja, mikä tarkoittaa nopeaa käyttöönottoa ja tuloveroa. Vähäisillä investoinneilla Bitcoin-kaivajat voivat myös päästä edullisiin uusiutuvan energian lähteisiin ja vähentää riippuvuutta paikallisista sähköverkoista, muuttaen haitallisen kaasun energiaksi.

Tällä tavoin Bitcoin voi edistää siirtymistä puhtaampiin ja kestävämmän kehityksen mukaisiin energialähteisiin. Samalla Bitcoin-kaivajat voivat toimia kestävästi, asettamalla verkon potentiaaliseksi ympäristöhyödyksi.

Chainergy on yhtiö, joka on ollut aktiivisesti mukana metaanikaasun muuttamisessa energiaksi Bitcoinin kaivamiseen. Tämä siirto antoi yhtiölle myös pääsyn kilpailukykyiseen sähköön ja vahvisti sen asemaa energiamarkkinoilla.

Crusoe Energy Systems on toinen yhtiö, joka talteen ottaa öljy- ja kaasutoiminnasta peräisin olevia metaanipäästöjä ja käyttää niitä Bitcoinin kaivamiseen. Vuonna 2021 ExxonMobil (XOM ) yhteistyössä Crusoen käytti yhden öljykenttänsä ylijäävää kaasua Bitcoinin kaivamiseen.

#1. Mara Digital Holdings (MARA )

Tämä Bitcoin-kaivayhtiö on tutkinut kestäviä ja paikallisesti tuotettuja energiaratkaisuja ja on työskennellyt useiden energiantoimijoiden kanssa. Yksi tällainen aloite käsittää kokeilun metaanikaasun käytöstä kaatopaikoista voimansaantina.

Lokakuussa 2023 yhtiö ilmoitti yhteistyöstä Nodal Powerin kanssa, joka kehittää ja operoi uusiutuvan energian varastoja, lanseeratakseen BTC-kaivamishankkeen Utahissa. Tämä 280 kW:n koeprojekti on kokonaan metaanikaasun voimalla ja on jo käynnissä. Marathonin toimitusjohtaja Fred Thiel totesi silloin:

“Marathonissa etsimme jatkuvasti innovatiivisia keinoja monipuolistaa toimintaamme, vähentää energiakustannuksiamme ja hyödyntää Bitcoin-kaivamisen ainutlaatuisia piirteitä ympäristömme parantamiseksi.”

Metaanin talteenotolla kaatopaikoista ja sen muuttamisella sähköksi, jolla voitetaan yhtiön Bitcoin-kaivurit, Thiel huomautti, tekee Marathonista “ainutlaatuisen aseman muuttaa tämä haitallinen kaasu tuottavaksi, puhdaksi ja uusiutuvaksi energianlähteeksi”.

Yhtiön osakkeet (MARA: NASDAQ) ovat tällä hetkellä 16 dollarissa, mikä on 31,93 % laskua vuoden alusta, verrattuna Bitcoinin 61,4 %:n arvon nousuun samalla ajanjaksolla, kun se käy kauppaa noin 62 300 dollarissa. 4,70 miljardin dollarin markkina-arvolla Marailla on EPS (TTM) 1,73, P/E 9,22 ja ROE (TTM) 26,26 %.

Viime viikolla yksi maailman suurimmista julkisesti noteeratuista Bitcoin-kaivajista ilmoitti tilapäisiä päivityksiä syyskuusta, jolloin se lisäsi energisoitua hash-arvoa 36,9 EH/s, mikä on 5 %:n nousu edellisestä kuusta. Yhtiö odottaa saavuttavansa 50 EH/s vuoden loppuun mennessä. Sillä välin BTC-tuotanto kasvoi 5 %:lla 705 BTC:hen.

“Olemme ylpeitä siitä, että ohitimme maratonin verran Bitcoinin HODL:ia syyskuussa ja olemme nykyään lähes 27 000 BTC:llä tilillämme.”

– CEO Fred Thiel

Mara jätti myös ilmoituksen Ilmastonmuutosprojektille (CDP), jossa se vahvisti “sitoutumisensa ympäristölliseen avoimuuteen ja yritysvastuuseen”.

Johtopäätös

Ilmastonmuutos on edelleen merkittävä haaste, ja maapallon keskilämpötila nousee nopeasti. Merkittävä osa tästä nykyisestä lämpenemisestä johtuu metaanista (CH4), joka aiheuttaa paljon enemmän lämpenemistä kuin CO2.

Vaikka eläinten lannan metaanipäästöjen vähentäminen on nähty haasteellisena ongelmana, se voi olla suuri ja nopea vaikutus ilmastonmuutoksen hillitsemiseksi ja tarjoaa taloudellisia mahdollisuuksia fossiilisten polttoaineiden korvaamiseksi. Sitten on metaanin muuttaminen eläinten lannasta energiaksi BTC:n kaivamiseen, mikä edustaa toisenlaista ja voittoa tuottavaa ratkaisua, joka koskee Bitcoin-kaivamisen energiankulutusta ja muuttaa kaiken jätteen taloudelliseksi arvoksi. Nämä ponnistelut voivat tehokkaasti luoda kestävän tulevaisuuden.