Millä tankkaat? Vai tankkaatko vähemmän?

Polttoaineita riittää - jos osaamme tehdä haaveista totta

Nykytekniikalla ongelmia on mahdotonta ratkaista ilman polttoaineen
kulutuksen rajoittamista. Tutkimus tuo läpimurtoja, mutta kaikissa on sama rajoite:
uudet innovaatiot vaikuttavat merkittävästi vasta 10-20 vuoden päästä.

Geeneillä lisää biomassaa

Biotekniikka lupaa avata pullonkauloja biopolttoaineiden tuotannossa. Monet yritykset, kuten Genencor Kaliforniassa ja Iogen Ottawassa, kehittävät entsyymejä, jotka pilkkovat selluloosaa sokeriksi eli etanolin raaka-aineeksi. Tämä pienentää energian kulutusta.

Viljelymaan puutekaan ei monien maataloustutkijoiden mukaan ole ylivoimainen este. Berkeleyn yliopiston maatalousekonomian professori David Zilberman huomauttaa, että geeninsiirroilla on jo nyt lisätty maissin ja riisin satoja 80 prosenttia ja samalla vähennetty hyönteismyrkkyjen tarvetta 70 prosenttia. Hän arvioi, että lähivuosikymmeninä tavanomainen maatalousteknologia ja uusi bioteknologia yhdessä kykenevät lisäämään satoisuutta 200 prosenttia. Silloin voidaan tuottaa tarpeeksi ruokaa ja samaan aikaan vapauttaa noin puolet peltoalasta energiakasveja varten.

Öljyä gm-palmuista

Asiantuntijoiden mukaan erityisesti polttoainekäyttöön kehitettyjä gm-kasveja tulee markkinoille jo ennen vuotta 2010 (ks. Gm-kasvit tulivat - ja pysyvät?, Tiede 3/2006, s. 24-25). 

Monet tulevaisuuden tekniikat on ideoitu jo vuosikymmeniä sitten. Kemisti Melvin Calvin, joka 1964 sai Nobelin palkinnon fotosynteesin tutkimuksesta, selvitti 1980-luvulla mahdollisuuksia lisätä geenimuuntelulla hiilivetyjen tuotantoa kasveissa. Hän havaitsi silloin, että eräs brasilialainen palmulaji (Copaifera langsdorfii) tuottaa öljyä, joka kelpaa sellaisenaan dieselmoottorin polttoaineeksi.

Ehkä tulevaisuudessa kehitetään muuntogeeninen öljypuu, joka hotkii hiilidioksidia  tehokkaasti. Sitten tarvitsee vain valuttaa tankkiin polttoainetta puun kyljestä kuin mahlaa koivun rungosta. Huoltoasemien tilalle tulee tankkauspuistoja.

Nanosta tehoa kennoihin

Yhdistämällä bio- ja nanotekniikka on ehkä mahdollista joskus rakentaa uudenlainen vetytekniikka, jolla ei ole tavanomaisen vetytalouden heikkouksia.

Nanohiiliputkista toivotaan kevyttä ja lujaa varastorakennetta vedylle. Samoin uskotaan, että polttokennoissa tapahtuvia kemiallisia reaktioita voidaan tehostaa nanorakenteilla.

Brittiläinen tutkimusyhtiö Hydrogen Solar on jo kehittänyt vetykennon, joka muuttaa ohuen nanokidekalvon avulla auringon valoa suoraan vedyksi kahdeksan prosentin hyötysuhteella. Seitsemän neliömetrin aurinkovetykenno autotallin katolla tuottaisi Kalifornian auringossa vetyä niin paljon, että Mercedesin A-luokan auto pystyisi ajamaan 16 000 kilometriä vuodessa turvautumatta muihin voimanlähteisiin.

Levistä vetyreaktoreita

Nykyään monet laboratoriot ponnistelevat saadakseen kasvit tuottamaan vetyä. Yhdysvaltojen energiaministeriön alainen uusiutuvien energialähteiden tutkimuslaitos NREL tutkii mahdollisuuksia muuntaa hydrogenaasi-entsyymiä, joka ohjaa vedyn syntymistä sini- ja viherlevissä.

Nämä hajottavat valoreaktiossa vettä vedyksi ja hapeksi, mutta lisääntyvä happi pysäyttää reaktion. Tutkijat pyrkivät poistamaan entsyymin happiherkkyyden.
Toinen tapa tuottaa vetyä biologisesti on hajottaa selluloosaa. Tutkijat yrittävät muuntaa selluloosaa hajottavaa bakteeria Clos¬tridum thermocellumia niin, että vedyn tuotanto kasvaa.

Akkuun aurinkosähköä

Myös aurinkokennotekniikka paranee. Los Alamosin laboratoriossa ja NREL:ssä on havaittu, että pienet nanokiteet pystyvät saamaan yhdestä valohiukkasesta eli fotonista kaksi tai useampia elektronin ja aukon pareja, koska valon energiaa pystytään hyödyntämään leveämmällä taajuuskaistalla ja hukkalämpöä vähentämään. Jos näitä aivan perustutkimusvaiheessa olevia havaintoja pystytään teknisesti hyödyntämään, aurinkoenergian hyötysuhde paranee olennaisesti. Auringosta saadaan silloin sähköä joko sellaisenaan käytettäväksi tai hajottamaan vettä vedyksi ja hapeksi.

Meristä metaania...
Bio- ja nanotekniikalta odotetaan paljon, mutta yhtä ja toista mielenkiintoista tarjoavat myös "vanhat tieteet", kuten geologia. Insinöörit havaitsivat 1930-luvulla, että erikoinen jään ja metaanin seos, metaanihydraatti, tukki kaasuputkia pohjoisilla seuduilla. Alhaisessa lämpötilassa ja suuressa paineessa jää vangitsee metaanin sisäänsä (ks. Merten mahtava energialähde metaani, Tiede 8/2003, s. 40-43).

Metaani irtoaa hydraatista kuumentamalla ja sopii sellaisenaan auton polttoaineeksi. Käyttö hallitaan, sillä kaasuautoja on ollut liikenteessä jo pitkään. Periaatteessa on mahdollista rakentaa metaanitalous.
Ongelmana on metaanihydraattien louhiminen: jos metaanikaasu karkaa, kasvihuoneilmiö voi siirtyä turbovaihteelle. Merenpohjan "löystyminen" hydraatteja irrotettaessa voi myös johtaa valtaviin maanvyöryihin.

...tai levädieseliä
Jos päädytään biomassaan, energiaa voi tuottaa myös vedessä. Havaijissa toimiva Natural Energy Institute on laskenut, että levistä 30-40 prosenttia on öljyä, joka voidaan jalostaa dieselpolttoaineeksi.  Meriä kannattaa suojella jo siksikin, että tulevaisuuden polttoaine kenties viljellään niissä.