Tulevaisuuden vetytalous ja kestävä terästuotanto

Vety ei esiinny luonnossa sellaisenaan vaan yhdisteissä. Nykyisin vetyä valmistetaan pääasiassa fossiilisesta maakaasusta, mutta lähitulevaisuudessa vedyn tuotanto on siirtymässä päästöttömään elektrolyysiprosessiin, jossa vettä hajotetaan sähkön avulla vedyksi ja hapeksi. Vedyn tuottaminen vedestä elektrolyysillä vaatii kuitenkin suuren määrän energiaa. Valtava uusiutuvan sähköenergian tarve on haaste elektrolyysipohjaisen vedyntuotannon kasvattamiselle. Ratkaisuksi Oulun yliopistossa kehitetään vaihtoehtoisia, päästöttömiä ja vähäsähköisiä tapoja tuottaa vetyä.

Valokatalyysin avulla tuotettu aurinkovety on tulevaisuuden menetelmä, jossa vedestä tehdään vetyä suoraan auringonvalolla ilman sähköä. Auringonvalon energian avulla vesimolekyylit hajotetaan katalyytin pinnalla vedyksi ja hapeksi.

Valokatalyysiä on kehitetty jo kymmeniä vuosia ympäri maailmaa. Myös Oulun yliopistossa valokatalyysin tutkimuksella on pitkät perinteet. Tutkijat kehittävät esimerkiksi kestäviä, energiatehokkaita sekä helposti ja edullisesti valmistettavia katalyyttejä aurinkovedyn tuotantoon.

Tutkimusta Oulun yliopistossa:
Nano- ja molekyylisysteemien tutkimusyksikkö NANOMO (tutkimusyksikön sivu englanniksi)
Ympäristö- ja kemiantekniikan tutkimusyksikkö

Päästötön ja energiatehokas metaanipyrolyysi on jo nyt käytössä oleva menetelmä vedyntuotantoon. Metaanipyrolyysissä metaani eli maa- tai biokaasu pilkotaan niin, että sen sisältämä vety erotetaan hiilestä ja kerätään puhtaana vetykaasuna. Prosessissa syntyvästä puhtaasta hiilestä on mahdollista tuottaa esimerkiksi hiilinanoputkia, joita voi hyödyntää muun muassa uusissa akkuteknologioissa energianvarastoinnin sovelluksissa.

Tutkimusta Oulun yliopistossa:
Kestävän kemian tutkimusyksikkö

Veden ja maakaasun lisäksi vetyä tuotetaan myös muista lähtöaineista, erilaisista teollisuuden sivuvirroista tai orgaanisista jätteistä. Lisäksi biokaasun jatkojalostaminen vedyksi on yksi mahdollisuus lisätä hajautettua, paikallista vedyntuotantoa. Oulun yliopistossa yhdistetään kiertotalouden periaatteet vetyteknologioiden kehitykseen ja samalla kehitetään materiaaliteknistä osaamista kiertotalouden kansainvälisille kasvumarkkinoille. Katalyyttien kehittäminen vedyntuotantoon ja prosessivirtojen puhdistus ovat aktiivisen ja pitkäjänteisen tutkimuksen kohteita.

Tutkimusta Oulun yliopistossa:
Ympäristö- ja kemiantekniikan tutkimusyksikkö
Epäorgaanisen kiertotalouden tutkimuskeskittymä InStreams Hub

Vety voi mullistaa terästehtaat. Oulun yliopiston terästuotannon tutkimus kuuluu alansa kansainväliseen kärkeen ja tukee vahvasti Suomen keskeisen teollisuudenalan tulevaisuuden luomista. Teräksen valmistuksessa vedyn käyttö pelkistimenä ja energian lähteenä tarjoaa huomattavan mahdollisuuden hiilidioksidipäästöjen vähentämiseen, jopa noin seitsemän prosenttia Suomen päästöistä.

Oulun yliopiston prosessimetallurgian tutkimuksella kehitetään tulevaisuuden hiilivapaita vetypelkistysteknologioita metalliteollisuuteen ja mallinnetaan vetypohjaista teräksen tuotantoa. Tiivis yhteistyö alan kansainvälisten huippuosaajien ja Suomen metalliteollisuuden kanssa vie vetyinnovaatiot tehokkaasti suoraan käyttöön.

Tutkimusta Oulun yliopistossa:
Prosessimetallurgian tutkimusyksikkö

Vety haihtuu helposti sekä aiheuttaa kiinteissä materiaaleissa niin sanottua vetyhaurautta ja vaatii tämän vuoksi erillisratkaisuja varastointiin ja siirtoon. Oulun yliopistolla on kansainvälisesti tunnettu asema erikoislujien terästen kehittämisessä. Tutkimus keskittyy teemoihin, joiden merkitys on suurin hiilineutraalin yhteiskunnan rakentumisessa. Painopisteenä ovat vetyä kestävät teräkset sekä vedyn käytön, jakelun ja varastoimisen sovellukset.

Tutkimusta Oulun yliopistossa:
Materiaali- ja konetekniikan tutkimusyksikkö

Liikenteeseen sopivia teknologioita vedyn käyttämiseksi polttoaineena on jo olemassa, mutta vedyn riittämätön tuotanto ja jakeluverkoston puuttuminen jarruttavat vedyn käyttöä liikenteessä. Kehittyvien vetyä sisältävien uusien polttoaineiden avulla vetyä voidaan hyödyntää ilman merkittäviä sijoituksia jakeluinfrastruktuuriin.

Tutkimusta Oulun yliopistossa:
Ympäristö- ja kemiantekniikan tutkimusyksikkö

Pelkkä tekninen kehitys ei vielä riitä alentamaan kasvihuonekaasupäästöjä. Vetyteknologioiden lisäksi on oltava myös niiden hyödyntämiseen sopivat liiketoimintamallit ja ansaintalogiikat osana laajaa energiamurrosta ja vetysiirtymää. Oulun yliopiston kauppakorkeakoulussa kehitetään tulevaisuuteen suuntautuvia uuden ajan liiketoimintamalleja ja yritystoimintaosaamista. Teknillisen tiedekunnan tuotantotalouden yksikkö keskittyy vetyekosysteemien ja -arvoketjujen tutkimiseen sekä työturvallisuuteen.

Tutkimusta Oulun yliopistossa:
Martti Ahtisaari instituutti