Nesteytetty hiilidioksidi (CO₂) on monikäyttöinen aine, jota hyödynnetään laajasti teollisuudessa, elintarvikkeissa, ympäristöratkaisuissa ja energiasektorilla. Hiilidioksidilla on tärkeä rooli monella sektorilla – sekä kasvava merkitys hiilineutraalin kiertotalouden rakentamisessa hiilidioksidin talteenoton, nesteytyksen ja hyötykäytön kautta.
Elintarvike- ja juomateollisuus käyttää hiilidioksidia virvoitusjuomien, oluen ja kivennäisvesien hiilihapottamiseen. Pakkauskaasuna se pidentää elintarvikkeiden säilyvyyttä syrjäyttämällä happea, mikä hidastaa pilaantumista ja bakteerikasvua. Nesteytetty CO₂ voidaan muuttaa kuivajääksi, jota käytetään kylmäkuljetuksissa ja elintarvikkeiden pikapakastuksessa. CO₂-pitoisuuden nostaminen kasvihuoneissa voi nopeuttaa kasvien kasvua jopa 20–30 %.
Teollisuudessa ja valmistuksessa hiilidioksidia käytetään hitsauskaasuna, raaka-aineena kemianteollisuudessa esimerkiksi urean ja metanolin valmistuksessa sekä betoniteollisuudessa. Hiilidioksidia käytetään “kuivajääpuhalluksessa” ympäristöystävällisenä puhdistusmenetelmänä, jossa hiilidioksidijää poistaa likaa ja pinnoitteita ilman liuottimia.
Energiasektorin ja ympäristön kannalta hiilidioksidin käyttö kehittyy vahvasti. Nesteytetty CO₂ on helpompi kuljettaa ja varastoida maanalaisiin muodostumiin tai teollisiin prosesseihin. Synteettisiin polttoaineisiin nesteytettyä CO₂:ta voidaan käyttää raaka-aineena, kun siitä ja vihreästä vedystä tuotetaan esimerkiksi synteettistä metaania, metanolia tai muita polttoaineita. Nesteytetty CO₂ vie noin 1/500 tilavuuden kaasumaiseen verrattuna, joten sitä on helppo kuljettaa säiliöautoilla, laivoilla tai putkistoissa pitkiäkin matkoja. Sitä hyödynnetään yhä enemmän hiilidioksidin kierrätyksessä sekä kaupallisessa, että teollisessa hyötykäytössä hiilineutraalisuuden tavoittelemiseksi.
CO₂-rikas kaasu otetaan talteen kaasunjalostusyksiköstä. Talteen otetun kaasun hiilidioksidipitoisuus on arviolta noin 97 %. Kaasu jäähdytetään lämmönvaihtimella ennen kompressoria, jotta kaasun mukana mahdollisesti tuleva kosteus saadaan tiivistymään, eikä se aiheuta tiivistymisongelmia kaasukompressorissa.
Talteen otettu CO₂-kaasu paineistetaan kompressorilla korkeaan paineeseen, koska nesteytys edellyttää riittävän korkeaa painetta ja matalaa lämpötilaa. Kompressorilta poistuessaan kaasua on edelleen jäähdytettävä lämmönvaihtimessa, jotta lämpötila saadaan riittävän alas. Kaasun jäähtyminen aiheuttaa vesihöyryn tiivistymistä ja vesi erotetaan lämmönvaihtimen jälkeen olevalla kondenssinerottimella.
Paineistettu ja jäähdytetty kaasu sisältää edelleen pienen määrän vesihöyryä, joka on poistettava ennen kaasun jäähdytystä edelleen. Kuivaukseen käytetään aktivoitua aluminaa, joka sitoo vettä kaasusta. Regenerointikaasu kuumennetaan erillisellä lämmitysvastuksella noin 250 °C lämpötilaan. Kuivauksen seurauksena kaasun kastepistettä on pystytty merkittävästi alentamaan, joten vettä ei enää voi tiivistyä/ härmistyä nesteytysprosessin aikana kylmiin pintoihin.
Kuivauksen jälkeen kaasu jäähdytetään vaiheittain esi- ja päälämmönvaihtimella, kunnes se saavuttaa nesteytykseen vaadittavan lämpötilan. Kaksivaiheinen lämmönvaihdin on tarpeen, sillä kaasun faasimuutos nesteeksi vapauttaa paljon lämpöä ja usealla vaiheella parannetaan nesteytymisastetta. Jäähdytykseen käytetään kylmäkonetta, joka pystyy jäähdyttämään kaasun riittävän kylmäksi. Jäähdytyksen lopputuloksena CO₂ nesteytyy ja ohjataan stripperiin.
Nestemäinen CO₂ sisältää vielä hieman liuennutta metaania ja se poistetaan strippauksella. Strippauksessa neste virtaa alas ja vapautuneet kaasut nousevat ylöspäin. Nesteeseen voidaan tarvittaessa tuoda lämpöä, jolloin kaasuuntuminen lisääntyy kolonnin alapäässä ja strippaus tehostuu. Vapautuneet kaasut johdetaan pois strippauskolonnin huipulta ja palautetaan biokaasun jalostukseen tai raakakaasuvarastoon. Strippauskolonnin alaosassa on kokoojasäiliö, johon nestemäinen hiilidioksidi kerätään. Tähän kokoojasäiliöön tuodaan tarvittaessa lämpöenergiaa, jotta nestettä haihtuu kaasuksi ja lisää strippauksen tehoa. Tämä parantaa nestemäisen hiilidioksidin puhtausastetta.
Nesteytetty CO₂ siirretään varastosäiliöön, josta se voidaan ohjata jatkokäyttöön tai kuljetukseen. Varastosäiliöstä nestemäinen hiilidioksidi voidaan pumpata säiliöauton, tai kontin kyytiin.
Nesteytyslaitteiston kaasun laatua mitataan tulevan kaasun ja nesteytetyn kaasun osalta. Laitteiston ohjauksen kannalta on tärkeää tietää metaanin määrä nesteytetyssä kaasussa, koska sen määrää pitää vähentää nesteytysprosessin aikana laatuvaatimusten saavuttamiseksi. Usein jo pelkkä nesteytyminen erottelee komponentteja toisistaan, koska esimerkiksi hiilidioksidin ja metaanin nesteytymislämmöt ovat kaukana toisistaan, mutta kaasuseosten nesteytymisessä nesteytyneeseen kaasuun sitoutuu hieman muita kaasuja. Kaasut voidaan erottaa nesteestä strippaustekniikalla ja strippauksen tehokkuutta voidaan säätää tarvittaessa. Teollisen laadun varmistamiseen riittää yleensä analysaattorit, jotka voivat tunnistaa yksittäisen komponentin pitoisuuksia kuten metaanin tai hiilidioksidin, mutta mentäessä elintarviketeolliseen laatuun on analyysiin käytettävä kaasukromatografiaan perustuvia mittalaitteita.
Hiilidioksidin nesteytykseen liittyvät ratkaisut räätälöidään aina asiakkaan tarpeen ja kohteen vaatimusten mukaisesti. Biovoiman erikoisosaamiseen kuuluu kartoittaa kaasun tuotantoon ja/tai käyttöön liittyvät kokonaistaloudellisimmat tekniset toteutukset, joiden kaupalliset hyödyt ovat mahdollisimman korkeat. Voimme auttaa myös kaasunkäyttösopimusten kanssa arvoketjun loppupäässä.
Ota yhteyttä, niin mietitään yhdessä, voisimmeko olla avuksi optimaalisen ratkaisun löytämiseksi!
© 2025 Biovoima
Tietosuojaseloste
