Me kõik kasutame oma igapäevaelus energiat, kui süütame valgustid, vaatame televiisorit, laadime telefoni, lülitame sisse kütte või jahutuse, valmistame süüa või kasutame bussi, autot, rongi, laeva või lennukit ja paljudel muudelgi viisidel.

Neid erinevaid energia kasutamise viise saab jagada kolme peamisse kategooriasse: elamumajandus, tööstus- ja transpordisektor. Meie energeetiliste vajaduste rahuldamiseks põletavad energiaettevõtted peamiselt fossiilkütuseid, nagu kivisüsi, nafta, põlevkivi ja maagaas. Fossiilkütuste põletamine toob aga kaasa tõsiseid tervise- ja keskkonnaohte, mis on põhjustatud saasteainete süsinikdioksiidi ja metaani heitkogustest. Need kasvuhoonegaasid koos selliste inimtegevustega nagu metsade raadamine ja intensiivne põllumajandus tekitavad kasvuhooneefekti, mis põhjustab globaalset soojenemist ja kliimamuutusi.

Seetõttu on kehtestatud üle­maailmselt regulatsioonid, et vähendada fossiilkütuste osakaalu elamumajanduses, tööstus- ja transpordisektoris ning vähendada fossiilkütuste keskkonnamõju. Euroopas on Euroopa Liit (EL) kehtestanud taastuvenergia direktiivi (2009/28 / EÜ), mis määrab protsendi, kui suur osa energiast peaks olema toodetud taastuvatest energiaallikatest.

Taastuvad energiaressursid on pärit erinevatest looduslikest energiaallikatest, mis taastuvad iseeneslikult (vastupidiselt fossiilkütustele). Taastuvate energiaallikate hulka kuuluvad päikese-, maapõue-, tuule-, loodete- ja laineenergia ning biomassist saadav energia.

ELi eesmärkide saavutamiseks on Eesti valitsus koostanud strateegilise plaani „Energiamajanduse arengukava aastani 2030“. Muu hulgas on arengukava eesmärk suurendada taastuv­energia osakaalu kuni 25%, saavutada transpordisektoris 10% taastuvenergia kasutamise määr ja hoida kasvuhoonegaaside heitkoguse kasv võrreldes 2005. aasta tasemega 11% piires.

Eesti on endiselt maha jäänud eesmärkidest, mille EL kehtestas taastuvate energiaallikate kasutamiseks transpordisektoris. Seetõttu pöörab Eesti Maaülikooli biokütuste labor suurt tähelepanu biomassile, millest saab toota vedelaid ja gaasilisi biokütuseid Eesti transpordisektorile.

Mis on biokütused?

Mis siis on biokütused? Biokütused on transpordisektoris kasutatavad bioloogilist päritolu kütused, mis on toodetud biomassist, näiteks rohust, puidust, vetikatest või metsajääkidest. Biokütuseid võib jagada vedelateks (nt bioetanool ja biodiisel) või gaasilisteks (nt biogaas). Neid saab kasutada nii 100% biokütusena kui ka segada bensiini või diislikütusega.

Biokütused jagunevad primaarseteks ja sekundaarseteks. Otseselt kütusena kasutatakse primaarse biokütusena kütmiseks, toiduvalmistamiseks või elektri tootmiseks töötlemata puitu või rohtset biomassi, näiteks hakkpuitu, pelleteid, küttepuid ja metsajääke. Kütuseks töödeldud (väärindatud) sekundaarse biokütusena kasutatakse toidukultuure (I põlvkonna biokütused), toiduks mittekasutatavaid jääkmaterjale (II põlvkonna biokütused), vees kasvatatavaid tooraineid (III põlvkonna biokütused) ja geneetiliselt muundatud organisme (IV põlvkonna biokütused). Kõigist neist võimalustest sobivad Eestile paremini teise põlvkonna biokütused, mitte ainult suure teraviljatoodangu tõttu, vaid ka selleks, et vältida eetilisi- ja keskkonnaprobleeme, mida põhjustab esimese põlvkonna biokütuste kasutamine.

Eesti peaks keskenduma suure­mahuliselt ise toodetud biokütustele, kuna praegu toetutakse vedelate biokütuste osas impordile. 2017. aastal moodustasid biokütused transpordisektoris vaid 0,32% kogu kütusekulust. Seetõttu peab Eesti tõsiselt investeerima kohalikesse biokütustesse bioetanooli, bio­gaasi ja biometaani tootmiseks, et täita transpordisektori 2020. ja 2030. aasta eesmärke.

Biokütuse valmistamise protsess algab kasutatava bioloogilise materjali valimisega. Näiteks USAs, kus kasvatatakse palju maisi, toodetaksegi I põlvkonna biokütuseid peamiselt maisist, kuid Eestis on põhilisteks teraviljadeks nisu, rukis, tritikale, oder ja kaer. Seetõttu on mõistlik valida biokütuse tootmiseks Eestis üks neist lähteainetest ja keskenduda teise põlvkonna biokütuse tootmisele.

Pärast saagikoristust töödeldakse lähteaine väiksemateks osakesteks. See muudab biomassi hõlpsamini käsitsetavaks ning bioetanooli tootmiseks kulub vähem energiat, mistõttu kogu protsess on odavam ja tootlikum. Bio­etanooli toodetakse taimedes leiduvatest suhkrutest, kuid suhkruteni jõudmiseks vajab lignotselluloosne eelmaterjal eeltöötlust.

Pärast eeltöötlust lisatakse hüdrolüüsiprotsessis eeltöödeldud materjalile happeid või ensüüme ja ekstraheeritakse suhkur taimedest. Järgmises etapis muundatakse saadud suhkrud pärmseente abil etanooliks. Tavaliselt kestab bioetanooli tootmise protsess seitse päeva, kuid saadud etanool on siiski segatud vee, biomassi ja muude komponentidega, nii et puhta etanooli saamiseks tuleb see veel destilleerida.

Kui rääkida vedelatest ja tahketest biokütustest, siis Eestis, nagu varem mainitud, jääb endiselt ELi eesmärkidest maha. Kohalikes jaamades toodetud energiat kasutatakse peamiselt soojuse ja elektri tootmiseks, mis näitab, et bioetanooli ja biogaasi transpordisektoris biokütusena kasutamiseks tuleks rakendada täiendavaid meetmeid. Praegu on Eestis üle kogu riigi 17 biogaasijaama, millest viis kasutavad põllumajandusjäätmeid (0,8 GWh elektrit), neli põhinevad reoveepuhastusel (28,9 GWh elektrit), kolm puhastavad tööstusreovett (60 GWh soojust) ja viis kasutavad prügilagaasi (13,18 GWh elektrit).

Eesti biogaasi potentsiaal on hinnanguliselt 633 miljonit Nm3, mis on piisav kuni 4,2 TWh biometaani tootmiseks aastas. Numbrid näitavad, et riigis saab toota suures koguses biogaasi. Kuigi kohalikud ressursid on suured, ei kasutata neid ära. Siiski, tänu toetustele, mida valitsus pakub biometaani kasutamise toetamiseks ja edendamiseks transpordisektoris, võib eeldada, et biogaasi tootmine kasvab.

Eestis on transpordisektori alternatiivkütuste tootmiseks hulganisti loodusvarasid, näiteks on viiskümmend protsenti riigist kaetud metsaga. See tähendab, et lignotselluloosne biomass mängib olulist rolli Eesti liikumisel süsinikuneutraalsuse poole. Metsanduse- ja põllumajandusjääke, energiakultuure, tööstus- ja olmejäätmete jääke saab kasutada teise põlvkonna biokütuste tootmiseks. Ehkki biogaasiturg on Eestis toetuste toel hakanud aeglaselt arenema, ei saa seda öelda biorafineerimistehaste turu kohta.

Praegu on Eestis vaid mõned esimese põlvkonna biorafineerimistehased peamiselt etanooli tootmiseks, mis ei ole kuigi kaasaegsed. Mõni biorafineerimistehas on kavandatud või ehitamisel, kuid kasutatavad tehnoloogiad on üldiselt algelised. Seetõttu tuleks suunata jõupingutused jätkusuutlike biorafineerimistehaste arendamiseks, eriti teise põlvkonna lähteainetest. Transpordisektori tulevik võib Eestis olla helge, kui sektori edendamisele ja arendamisele pööratakse piisavalt tähelepanu.

Lisandra Marina Da Rocha Meneses on Eesti maaülikooli tehnikainstituudi biomajandustehnoloogiate õppetooli teadur, L’Oréali-UNESCO stipendiumi ,,Naised teaduses“ 2020 laureaat.

Tõlkinud Lea Larin