Vesi luonnonvarana onko rajallista?

H2O tarkoittaa, että vesimolekyylissä on kaksi vetyatomia ja yksi happiatomi, vesi kemiallisena yhdisteenä tarkoittaa vedyn ja hapen muodostama epäorgaaninen kemiallinen yhdiste ja vedyn palamistuote. Vettä on sellaisenaan merissä, järvissä ja joissa mutta se ilmenee myös kiinteänä kuten jäänä ja vesihöyrynä.  Ilman kosteus on ilmassa olevaa vesihöyryä, lämpötila määrää paljonko vesihyöyrä ilmassa on. Mitä kylmempää ilma on, sen vähemmän siinä pystyy olemaan vesihöyryä. Sumussa ilman suhteellinen kosteus on jopa 90 prosenttia, myös sateella suhteellinen kosteus on korkea.

Vettä on saatavilla maapallolla aika paljon,  makea vesi on täällä tunnetun elämän perusehto. Maapallon vesivarastoista kuitenkin vain 3 prosenttia on makeaa vettä ja siitäkin vaikeasti käytettävissä, kun siitä suurin osa jäätiköissä yli 70 prosenttia ja 22 prosenttia maa- ja kallioperärässä. Vapaasti hyödynnettävissä oleva makea vesi järvissä, joissa ja tekoaltaissa on vain noin 1 prosentti ja 0,001 prosenttia on osana pilviä. Vettä on myös ilmassa ja siinä osana happea, joka elämälle on  tärkeätä: Ilma muodostuu typestä yli 78 prosenttia, hapesta lähes 21 prosenttia ja sekä lukuisista muista kaasuista joita on hyvin pieniä määriä kuten hiilidioksidia 0,040 prosenttia ja vetyä siis 0,000055 prosenttia.

Elintarviketeollisuus ja muu teollisuus käyttää runsaasti prosesseissa vettä, joka on joko puhdistettua tai suoraan luonnosta käytettyä, samoin maanviljelykseen käytetään yhä enenevässä määrin vettä, kun elintarvikkeita tuotetaan maapallon kasvavalle väestölle. Sivistynyt urbanisoitunut maailma eritysesti kaupunki ja taajamaympäristöissä käyttää yhä runsaamminen vettä, jota nykyisin toki osataan puhdistaa jätevedestä, mutta puhtaan veden tarve on yhä edelleen kasvamassa.

Kun puhtaan veden tarve kasvaa, ilmenee se myös kasvavana kuivuutena eri alueilla, myös eroosio toki kuivuutta aiheuttaa sekä ilmastolliset seikat, maapallon asento ja etäisyys  suhteessa aurinkoon, jolloin tietyille alueille osuu enemmän kuumaa auringon säteilyä.

Nyt kun on todettu veden erityisesti makean ja puhtaan veden tarve suureksi, mutta sen määrä on rajallista, pitäisi miettiä kuinka pitkälle puhtaan vedyn tuotantoa elektrolyysissä voidaan kehittää, ainakaan se ei voi olla ainoa energian lähde, vaan mahdollinen siellä, missa on tarjolla runsaasti  merivettä. 

"Puhtaan vedyn tuottaminen ei siis käy noin vain, vaan valmistukseen on aina käytettävä energiaa valmistustavasta riippumatta. Toisaalta vetyä on paljon saatavissa, sillä vetyä voidaan erottaa vesimolekyyleistä. Vetyä on siis melkeinpä rajattomasti saatavilla, koska elektrolyysiin kelvollisen veden puhdistus merivedestä vaatii alle 1 % siitä energiamäärästä, mitä veden halkaiseminen vedyksi ja hapeksi kuluttaa."

Vesi (H2O) kuten happikin on kemiallinen yhdiste; kun happi ja vetymolekyylejä sekoitetaan keskenään ja tuodaan riittävästi lämpöenergiaa kuumentaen, tapahtuu suorastaan räjähtävä kemiallinen muutos ja siinä samalla vapautuu energiaa enemmän kuin yhdisteen syntyessä on tarvittu.

Elektrolyysi on sähkövirran avulla aikaansaatu tiettyjen aineiden elektrolyyttinen kemiallinen hajoaminen, hapetus-pelkistysreaktio. Elektrolyysiä käytetään lukuisissa teollisissa prosesseissa kuten tuotettaessa alumiinia, kuparia ja metallin päällystämisessä kuten galvanoinnissa.

Vetyä käytetään  siis jo monissa teollisissa prosesseissa, käytetystä vedystä 95 prosenttia tuotetaan fossiilisilla polttoaineilla. Vetyä käytetään pääasiallisesti öljynjalostuksessa ja lannoiteteollisuudessa.

Vety luokitellaan sen eri tuotantoprosessien mukaan seuraavasti:

• Harmaa vety: tuotetaan fossiilisilla polttoaineilla kuten maakaasulla

• Turkoosi vety: Pyrolyysin avulla tuotettu vety, jonka sivutuotteena syntyy hiilimustaa

• Sininen vety: tuotetaan myös fossiilisilla polttoaineilla, mutta sen tuotannon seurauksena syntyneet hiilidioksidipäästöt otetaan talteen, varastoidaan ja hyödynnetään

• Pinkki vety: tuotetaan ilman CO2-päästöjä, uusiutuvilla tai ydinvoimalla

• Vihreä vety: tuotetaan uusiutuvilla energialähteillä kuten tuuli-, aurinkoenergia ja vesivoima.

Puhdasta vetyä valmistetaan elektrolyysillä erottamalla vety päästöttömän sähkön avulla, sivutuotteena syntyy happea ja lämpöä. Yksi kilogramma vetyä sisältää 39,4 kWh energiaa ja sen tuottaminen vaatii elektrolyysimenetelmällä noin 55 kWh sähköä, hyötysuhde olisi 70  prosenttia, itse ihmettelen vielä tätä lukua. Puhtaan vedyn valmistuksen edellytyksenä on päästötön sähkö, EU näin vaatii kriteereissään eli ydinvoima, tuuli ja aurinko toki muitakin on, mutta ei vielä merkittäviä. Haaste on myös vedyn varastointi. Suomalaisia yrityksiä on jo joko  tuottamassa tai aloittamassa sitä tai jo käyttämässä puhdasta vetyä:

"SSAB on aloittamassa vihreän teräksen valmistuksen Raahessa tai Ruotsissa jo tällä vuosikymmenellä ja hankkeen toteutuessa siitä tulee merkittävä puhtaan vedyn käyttäjä. Neste on jo käynnistänyt hankkeen nykyisissä prosesseissaan tarvitsemansa vedyn valmistamiseksi elektrolyysillä puhtaalla sähköllä. Neste ja SSAB ovat Suomen suurimmat CO2-päästöjen tuottajat, tuottaen yli 10 % Suomen CO2-päästöistä. Toteutuessa näillä investoinneilla olisi merkittävä vaikutus Suomen kokonaispäästöihin." 

Vetyä suunnitellaan käytettäväksi lukuisissa eri  prosesseissa teollisuudessa ja liikenteessä, mutta tämä on vasta kehitysvaiheessa ja tällä hetkellä puhtaan vedyn tuottaminen ei ole taloudellisesti kannattavaa, mutta kun ja jos vetyä voidaan valmistaa merivedestä, niin sitä on

on paljon saatavissa, sillä vetyä voidaan erottaa vesimolekyyleistä. Vetyä on siis  rajattomasti saatavilla, koska elektrolyysiin kelvollisen veden puhdistus  merivedestä on mahdollista.

Makean veden rajallinen saanti edellyttää sen käytön säännöstelyä ja sen käyttäminen vedyn energiaprosesseissa olisi mielestäni uhka maapallon elämälle, mutta meriveden käyttäminen ei tuottaisi ongelmaa, mielestäni pitäisi miettiä, kuinka makeaa puhdasta vettä säilöttäisiin ja sen käyttöä säästettäisiin. Aivan kuten vapaaehtoinen energiansäästö tuotti Olkiluoto 3 tuottamisen verran säästöä niin uskon, että oikealla tiedottamisella puhtaan veden säästäminen tai tarpeeton käyttö myös tuottaisi ja että esimerkiksi jäätikön sulamisvesi saataisiin talteen, luonto on tarkoittanut jäätiköt juuri vesivarastoiksi ja se puretaan säännöllisin välein, kun jääkaudet toistuvat säännöllisesti ja sulamisvaiheessa lopulta navat ja vuoristotkin sulavat, sitten taas joissain vaiheessa uusi jääkausi aloittaa veden säästämisen ja mahdollisien sen jälkeisten uusien toimivimpien kulttuurien syntymisen, kuten meidän nykyinen, joka on vain noin 10000 vuotta vanha eli kun viimeinen jääkausi alkoi olla lopuillaan.

Arja Kolehmainen 12.6.2023 Helsinki, muokattu myös 24.7.2023

Lähteet: www.Kiwa.com, Corporate.nordea.com/vetytalous, Energiaa.vamk.fi/vedyn haasteet, wikipedia