aalto1 untyped-item.component.html
Implications of climate neutrality to Finnish chemical industry: A case study to assess key technologies enabling the transition
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Kemian tekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Electronic archive copy is available via Aalto Thesis Database.
Authors
Date
Department
Major/Subject
Mcode
CHEM3043
Language
en
Pages
130 + 20
Series
Abstract
Climate change has long been recognized as a consequence of human activities and a threat to the ecosystems of the planet. In 2015, nations across the globe agreed to limit global warming within 2 °C above pre-industrial levels, while pursuing efforts to limit the increase to 1.5 °C. In 2019, the new Government of Finland issued a political declaration of a national target of climate neutrality by 2035.
Chemical industry is a significant emitter of greenhouse gases in Finland, and a great majority of its process and energy-related emissions originate in only few locations. The transition towards climate neutral economy is bound to require a great transition in the chemical industry, and the extent of emissions reductions required by the Finnish chemical industry was studied from several viewpoints in this work.
Research, development, demonstration and deployment (RDD&D) within the chemical industry, however, is hindered by barriers common for heavy process industries. These barriers include long investment cycles, the cyclical nature of business, technological lock-in effects and challenges related to scale-up and commercialization of technologies. Markets and competition are global for chemical industry. To foster the required level of innovation and investments, the most significant climate policy and RDD&D policy instruments were studied. Particular attention was paid to policies that could support networked innovation across industry boundaries (ecosystems).
In this work, the most promising, emerging, low-carbon technologies that could enable the transition of chemical industry towards climate neutrality were studied. The aim was to discover the interdependencies of technologies to identify focus areas for research and development. Altogether 43 technological solutions were evaluated, and a network analysis was performed for the most promising 37 alternatives using Ucinet software. Based on the results, the interlinkage of chemical and energy sectors is evidently important and energy storage technologies promote the transition. Of individual production technologies, the production of alternative feedstock, such as low-carbon hydrogen or chemicals from biomass was identified as being the most critical to the other network. Carbon capture technologies may function as a critical enabler for the closing of carbon loop in the future.
Ilmastonmuutos on pitkään tunnistettu ihmiskunnan toimista johtuvaksi uhaksi planeetan ekosysteemeille. Vuonna 2015 solmitussa Pariisin sopimuksessa valtiot sopivat rajoittavansa ilmaston lämpenemisen alle 2 °C esiteolliseen aikaan verrattuna pyrkien rajoittamaan lämpenemisen 1.5 °C:seen. Suomen hallituksen vuoden 2019 hallitusohjelmassa julkistettiin kansallinen hiilineutraaliustavoite vuodelle 2035.
Kemianteollisuus on merkittävä kasvihuonekaasupäästöjen lähde Suomessa, ja suuri osa sen prosessi- ja energiapäästöistä syntyy muutamassa suurimmassa laitoksessa. Siirtymä kohti ilmastoneutraalia talousjärjestelmää edellyttää merkittävää muutosta kemianteollisuudessa. Tässä työssä tarkasteltiin Suomen kemianteollisuuden päästövähennystavoitteeseen vaikuttavia seikkoja monesta näkökulmasta.
Tutkimus- ja kehitystyötä kemianteollisuudessa rajoittavat monet raskaalle prosessiteollisuudelle yhteiset haasteet, joihin lukeutuvat pitkät investointisyklit, markkinan syklisyys, teknologiset lock-in –vaikutukset sekä ongelmat liittyen tuotannon skaalaamiseen ja teknologian kaupallistamiseen. Kemianteollisuuden toimintaympäristö ja kilpailu ovat globaaleja. Jotta tuiki tarpeellinen innovaatio- ja investointiaktiviteetti voidaan saavuttaa, merkittävimmät ilmastopoliittiset ja T&K-ohjauskeinot kartoitettiin osana tätä työtä. Erityisen mielenkiinnon kohteensa olivat ohjauskeinot, jotka voisivat edistää verkotettua innovaatiota yli toimialarajojen ja uusien teollisten ekosysteemien syntymistä.
Työssä kartoitettiin lupaavimmat kehittyvät vähähiiliset teknologiat, jotka mahdollistavat vaaditun siirtymän kemianteollisuudessa. Tavoitteena oli erityisesti identifioida teknologioiden välisiä riippuvuussuhteita tutkimus- ja kehityspanosten kohdentamista varten. Yhteensä 43 teknologiaa arvioitiin, ja lupaavimmille 37 teknologialle tehtiin verkostoanalyysi hyödyntäen Ucinet-ohjelmistoa. Tutkimustulosten perusteella energia- ja kemianteollisuuden välinen integrointi ja keskinäiset riippuvuudet ovat ilmeisen tärkeitä, ja energian varastointiteknologiat vauhdittavat siirtymää. Yksittäisistä tuotantoteknologioista vähähiilinen vety ja biokemikaalit tunnistettiin kriittisimpinä muulle verkostolle. Hiilidioksidin talteenotto ja hyödyntäminen kemianteollisuuden prosesseissa voivat olla kriittisiä hiilen kierron sulkemisen kannalta tulevaisuudessa.