Mittaustekniikkaa ja biojalostusta

Transkriptio

1 Mittaustekniikkaa ja biojalostusta Prof. Reijo Lappalainen & team Dept. of Applied Physics & SIB Labs University of Eastern Finland PO Box 1627, FIN Kuopio GSM

2 Mittaustekniikkaa

3 SeBIoT Prosessimittaukset UEF:n hanke Sensors and IoT for bio-based industrial processes (SeBIoT) UEF, VTT, Luke; UPM, MetsäGroup, Ponsse, Savcor Oy, Stora, Lunawood, Torrec, Makron, Prometec, Puumit, Emfit, Senfit, Horizon 2020, yhteinen hanketausta ja toisiaan täydentävä osaaminen

4 Acoustic emission during drying IT IS POSSIBLE TO "SEE AND HEAR" MICRO- AND MACROCRACKING!

5 Impedance spectroscopy measurement in drying DRYING OVEN DRY FROZEN -25 C MELTING

6 Wood drying monitoring in a kiln US patent , Tiitta, Miettinen, Lappalainen, 2010.

7 Veneer quality, from lab to online Janne Mäkelä, MSc thesis, 2010 Laura Tomppo, PhD thesis, 2013

8 Wood chip measurements online

9 EIS online EIS = Electrical Impedance Spectroscopy Heartwood and sapwood as well as different moisture content in wood pieces can be measured using differences in electrical impedance. 9

10 Detection of internal cracks - air-coupled ultrasound Laura Tomppo, PhD thesis, 2013

11 Biojalostusta

12 Selluprosessi (mustalipeä) Erilaiset menetelmät biomassan prosessoimiseksi ja hyödynnettävien komponenttien erottamiseksi Nopeapyrolyysi Hidaspyrolyysi Märkäpyrolyysi Höyryräjäytys Uutto Kemiallinen karakterosointi Biologiset ominaisuudet Terveystutkimukset Ympäristötutkimukset

13 2.5 m Hidaspyrolyysi (UEF, Kuopio) RAAKATISLEITÄ Jatkuvatoiminen laitteisto Panoslaitteisto BIOHIILI 13

14 KASVIHUONEPÄÄSTÖJÄ VÄHENTÄVÄ TEOLLISUUDEN ALA Hidaspyrolyysin alhaisen lämpötilan johdosta menetelmällä saadaan talteen molekyylisaanto, jossa puun omat biologisesti toiminnalliset molekyylit muuttuvat vähemmän kuin korkeampia lämpötiloja käyttävissä prosesseissa. Menetelmä T ( C) Neste Hiili Kaasu Nopea pyrolyysi UEF // University of Eastern Finland % 12 % 13 % Kaasutus > % 10 % 85 % Hidaspyrolyysi Max % 33 % 33 %

15 TISLEIDEN PUHDISTUS JA ANALYYSI, Kuopio - UEF:n läntisellä kampuksella on tällä hetkellä käytössä 600 MHz NMR-laitteisto (Bruker Avance- III HD 600 MHz NMR system), joka soveltuu hyvin mm. biojalostusnäytteiden analytiikkaan. - Automaattinen näytteen syöttäjä 5x96 näytteelle - Lisäksi käytössä on 80 MHz benchtop-laitteisto - 2D-GCMS -laitteisto erilaisten näytteiden massaanalyysiin NMR - Seosten erotteluun on käytössä ainutlaatuinen HPCCC-laitteisto, jonka erityispiirteenä on helppo skaalattavuus. - Sovelletaan monissa T&K-projekteissa HPCCC 2D-GCMS NMR

16 Prof. J. Vepsäläinen Yhdisteiden luokittelu NMR:llä Acetic acid Furfural Aldehydes Aromatics, phenols Sugars Alcohols Hydrocarbons

17 Esimerkkejä onnistuneista kokeiluistamme Puukomposiittien komponentit Sahatavaran ja kartongin suojaaineet T. Väisäsen väitös UEF:ssa ! Raakatisleemme ja prosessoidut tisleemme Erikois(bio)polymeerit

18 Biohiilen käyttökohteita Kasvun edistäjä Emily Chung/CBC Biohiili/aktiivihiili Lääkehiili ja suodatus Yle.fi Vedenpuhdistus

19 Puiden antibakteeriset ja antifungaaliset yhdisteet sekä lääkemolekyylit Abilar-pihkasalvaa haavoihin Suoja-aineita hometta vastaan Suoja-aineita lahottajia vastaan Kasvitautien ehkäisyyn Sairaalabakteerit kuriin, nykyisten antibioottien korvaajat? Monivaikutteiset tuotteet Lääkeaineita tai terveysvaikutteisia elintarvikkeita esim. syöpälääkkeitä, anti-aging reagentteja jne.

20 Road map BioDemo Pohjois-Savo Laboratoriokokoluokka. Panostoimiset tutkimuslaitteet. UEF Kuopio/Joensuu Potentiaalisten tuoteryhmien kartoitus Hidaspyrolyysin teolliset sovellukset Metli Desilitroista litroihin, Pienen mittakaavan demonstrointilaitteet. Jatkofraktiointi laboratoriossa UEF Kuopio Potentiaalisten tekniikoiden ja tuotteiden jatkokehittäminen labrassa Yritys ja tutkimusverkoston kehittäminen Kymmenestä - sataan l/h. Pilottimittakaavan liikuteltava testilaitteisto. Jatkuvatoimiset laitteet. Jatkofraktiointi teollisesti. Testausta eri kohteissa, esim. Varkaus, Iisalmi, Siilinjärvi KUHAKO Demonstrointi laitoksen suunnittelu ja käyttöönotto. Laitteiden, tuotteiden ja palvelujen demoaminen Satoja l/h laitteisto. Jatkuvatoiminen, kiinteästi asennettava. Lähes kaupallisen mittaluokan demolaitteisto. Raakatisleiden keskitetty jatkoprosessointi tuotteiksi. Sijaintipaikkana esim. Kuopio, Iisalmi, Varkaus, Spin-off yrityksiä onnistuneiden demojen perusteella. ValueWoodChem-hanke NorPyro-hanke BioInd-hanke Continues ISBTP-hanke Yritysten T&K-hankkeet Erilaiset kansainvälistymishankkeet Coater -hanke BioDemo-hanke Horizon hankkeet Puu- ja biomassojen Savonian ja Sakkyn hankkeet lab. varustelu 2020 Uusia pkyrityksiä, tuotteita, laitteita, palveluita. 2030

21 Kiitokset myös tiimille ja rahoittajille! Tutkimusyhteistyökumppaneita Prof. Y. T. Konttinen (in memoriam, HU) Prof. H. Kröger (KUH) Prof. M. Lammi (Umeå Univ.) Prof. Tapani Pakkanen (UEF) Prof. J. Töyräs (UEF) Prof. E. Mervaala (KUH) Prof. J. S. Jurvelin (UEF) Prof. J. Ketolainen (UEF) Prof. A. von Wright (UEF) Prof. J. Jänis (UEF) Prof. A. Pappinen (UEF) Prof. J. Vepsäläinen (UEF) Prof. E. Verkasalo (Luke) Tutk. L. Sikanen (Luke) FT. Antti Haapala (UEF) FT A. Villa (UEF) Prof. P. Pasanen (UEF) Dos. O. Raatikainen (UEF) Prof. M. Takagi (Japan) Prof. E. Gomez-Barrena (Spain) Prof. Y. Missirilis (Greece) Monet teolliset kumppanit