Metaanin alkuperä paljastuu radiohiilimäärityksillä

Menetelmä kertoo metaanissa olevan bioperäisen ja fossiilisen hiilen määrän. Metaanin alkuperämäärityksiä voidaan hyödyntää kaasuverkkoihin syötettävän kaasun bioperäisen osuuden määrittämisessä sekä luonnon metaanipäästöjen tutkimuksessa.

Fossiilisten polttoaineiden käytön vähentäminen on yksi tärkeimmistä keinoista ilmastonmuutoksen hillinnässä. Biotaloudessa fossiilisten polttoaineiden käyttöä vähennetään lisäämällä niiden sekaan biopolttoaineita. Erityisesti bioperäisen metaanin eli biokaasun käyttömahdollisuuksia voidaan huomattavasti lisätä. Toistaiseksi kaasumaisten polttoaineiden bio-osuuksien mittaaminen on ollut kuitenkin hankalaa.

Metaani on 20 kertaa hiilidioksidia voimakkaampi kasvihuonekaasu. Luonnon metaanipäästöjen alkuperän tunteminen auttaa ehkäisemään globaalia ilmastonmuutosta. Kenttäolosuhteisiin kehitettyä määritysprosessia ei ole aiemmin ollut saatavilla.

Uusi laitteisto mahdollistaa maastomittaukset

Yksikönjohtaja Markku Oinonen Luonnontieteellisestä keskusmuseosta Luomuksesta kertoo radiohiilimääritykseen perustuvan uuden menetelmän ratkaisevan molemmat ongelmat.

– Olemme kehittäneet kannettavan laitteiston, jonka avulla luonnon ja teollisuuden metaaninäytteitä voidaan kerätä ja mitata niiden radiohiilipitoisuus. Tämä kertoo, onko metaani vanhaa fossiilista maakaasua vai nuorempaa bioperäistä.

­Menetelmä perustuu hiilen radioaktiivisen isotoopin eli radiohiilen 5 730 vuoden puoliintumisaikaan. Kaikki fossiilinen aines on satojentuhansien tai miljoonien vuosien ikäistä, joten siitä ei enää radiohiiltä löydy. Bioperäisessä aineksessa määrä puolestaan vastaa aineksen elinaikaista ilmakehän radiohiilipitoisuutta.

Menetelmällä voi mitata melkein mitä vain

Menetelmää voidaan soveltaa lähes mihin tahansa kiinteään, nestemäiseen tai kaasumaiseen hiiltä sisältävään aineeseen tai tuotteeseen. Tarvittavat näytemäärät ovat hyvin pieniä.

– Laitteistoa on jo suunniteltu käytettävän kaasuverkkoihin syötettävän biokaasu/maakaasusekoitusten ominaisuuksien määrittämiseen sekä metsän metaanipäästöjen tutkimukseen EU:n tukemassa hankkeessa. Sitä voidaan käyttää myös arktisten metaanipäästöjen alkuperän tutkimuksessa, Oinonen sanoo.

Radiohiiliajoitukseen perustuvia menetelmiä on viime vuosina kehitetty yhdessä tiedeyhteisön, polttoaineiden valmistajien ja Tullilaboratorion sekä Teknologian tutkimuskeskus VTT:n kanssa ja osin TEKESin tukemana.

Tutkimus on julkaistu kansainvälisessä Review of Scientific Instruments -julkaisusarjassa:

Palonen V, Uusitalo J, Seppälä E and Oinonen M 2017. A portable methane sampling system for radiocarbon-based bioportion measurements and environmental CH₄ sourcing studies. Review of Scientific Instruments 88(7): 075102. 

Lisätiedot:

Markku Oinonen, FT, dosentti
yksikönjohtaja, Luonnontieteet
Luonnontieteellinen keskusmuseo LUOMUS
markku.j.oinonen@helsinki.fi
050 318 7302