UEF // University of Eastern Finland Esityksen nimi / Tekijä

Transkriptio

1 Esityksen nimi / Tekijä

2 Amica, lounasravintola Amica (Tietoteknia) lounasravintola Seminaarisali Kioski, mm. salaatti- & keittolounas Hyvä huomen (Bioteknia) lounasravintola Esityksen nimi / Tekijä

3 ASTRO-hanke ja muu pienpolttoon liittyvä tutkimustoiminta FINElaboratoriossa / Itä-Suomen yliopistossa Pienpolttoseminaari, Kuopio, Olli Sippula

4 Miksi puun/biomassan pienpolton päästöjä tutkitaan? Puun pienpoltto tuottaa maailmanlaajuisesti merkittävän osan ulkoilman pienhiukkasista (Suomessa n. 40%), PAH-yhdisteistä (Suomessa > 80%) ja monista muista terveydelle haitallisista päästöistä Puun pienpoltto tuottaa Suomessa merkittävän osan (Suomessa 55%) mustahiilihiukkasista, joilla on voimakas ilmakehää lämmittävä vaikutus (erityisesti lähellä arktisia alueita!) Pienpolton päästöjen todellisia vaikutuksia terveyteen ja ilmastoon ei ymmärretä vielä täysin Pienpolttolähteiden päästöihin tulee merkittäviä tiukennuksia EU:n Ecodesign-direktiivin myötä Päästöjenhallinta erityisesti panospolttoisissa laitteissa on haastavaa Pienpolton testi- ja päästömittausmenetelmät ovat vielä kiistanalaisia (vrt. Dieselgate) Tavoite lisätä uusiutuvien polttoaineiden käyttöä lisää myös puun pienpolttoa Tulevaisuuden trendi on siirtyä hajautettuun energiantuotantoon

5

6 Fine particle emission (PM1) [mg/mj] Pienkiinteistöjen tulisijat Pienet lämpölaitokset (< 20 MW) Suuret laitokset 0 Batch-wise operated wood-fired appliances Wood gasification combustion technology Continuously operated wood fired appliances Light oil burner Grate boilers, pellets (no filtration) Grate boilers, wood residues (no filtration) Heavy fuel oil boilers Fluidized bed peat & wood, pulverized coal Grate boilers, wood residues (ESP) Gasification combustion technology, wood residues Source: Measurements of UEF and literature. Partially published in Ekholm et al. (2014) Energy Policy 74,

7 Fine particle emission (PM1) [mg/mj] Sauna stoves Wood-log fired masonry heaters 0 Wood gasification combustion technology Continuously operated wood fired appliances Light oil burner Grate boilers, pellets (no filtration) Grate boilers, wood residues (no filtration) Grate boilers, wood residues (ESP) Heavy fuel oil boilers Fluidized bed peat & wood, pulverized coal Gasification combustion technology, wood residues

8 Pienhiukkasten kemialliset koostumukset ja morfologia: Esimerkkejä Kemiallinen koostumus: 100 % other ash 90 % species Cl 80 % 70 % 60 % 50 % 40 % 30 % 20 % 10 % 0 % 70 % Na SO4 Zn K OC EC Kemiallinen koostumus: 100 % other ash 90 % species Cl 80 % Na Morfologia: vastaa diesel-nokea OC = orgaaninen hiili EC = alkuainehiili Morfologia: sintraantuneita alkalisuoloja, sisällä sinkkioksidinanohiukkasia Leskinen et al Atmos. Environ. UEF // University Leskinen of Eastern et al Finland Environ. Sci. Technol Torvela et al Atmos Environ 60 % 50 % 40 % 30 % 20 % 10 % 0 % SO4 Zn K OC EC

9 ILMARI Research Unit (Aerosol physics, chemistry and toxicology research unit)

10 Tutkimus UEF:ssä Monitieteinen tutkimus yhdistäen: - Aerosolifysiikkaa & kemiaa - Toksikologiaa - Ilmakehätiedettä - Teknisiä tieteitä - Materiaalitiedettä - Katalyysikemiaa -

11 1. Päästöjen ja niiden ympäristövaikutusten arviointi Sekundääriset päästöt (ASTRO, ) Mustahiilipäästöt (NABCEA, ) Päästöjen terveysvaikutukset (HICE, ) Ilmanvaihdon vaikutus tulisijojen toimintaan ja päästöihin (SIMO) Kiukaiden päästöt ja niiden vähentäminen (KIUAS) Viime aikainen tutkimustoiminta (FINE)

12 Viime aikainen tutkimustoiminta 2. Päästöjenvähennystekniikat Noen palamisen edellytykset tulipesässä (Nessling- Lamberg, ) Katalyyttinen noen poisto tulisijoissa (EVIM, ) Hiukkasten poisto sähköisellä varauksella ja kondensoivalla lämmönvaihtimella (PYREUS, ) Esityksen nimi / Tekijä

13 Viime aikainen tutkimustoiminta -> Tulisijassa 1 sekunti 800 o C:n lämpötilassa vähentää nokipäästöä 70% Lamberg et al., 2018, Combustion and Flame

14 Viime aikainen tutkimustoiminta

15 Viime aikainen tutkimustoiminta 3. Mittaustekniikat Laimentava hiukkaspäästöjenmitt ausmenetelmä (PMEU, ) Sekundääristen hiukkaspäästöjen mittaus (ASTRO, ) Ratkaisee seuraavia ongelmia: - Nykyinen standardimittausmenetelmä ei huomioi orgaanisia yhdisteitä - Soveltuu korkeille lämpötiloille (mm. kiukaat) - Hyvin korkeat pitoisuudet ja niiden vaihtelu - Mahdollistaa päästöjen reaaliaikaisen laskennan Esityksen nimi / Tekijä

16 ASTRO-hanke ( Assessment and Abatement Strategies for Combustion-derived Secondary Organic Aerosol Emissions ) Tavoitteena: - Kehittää ja validoida luotettava mutta nopea SOA-päästön mittausmenetelmä - Hyödyntää laitetta terveysvaikutustutkim uksissa - Kartoittaa tärkeimpiä SOA-lähteitä Rahoittaja: - Suomen akatemia Esityksen nimi / Tekijä

17 PEAR, Photochemical flow tube reactor AIMS: - Enough high flow rate for sampling in combined aerosol physico-chemical and toxicological measurements - Laminar flow profile with low sample losses - Adjustable aging (using the PAM-concept ) - Possibility for high concentrations enough for toxicological studies Outlet, sample: lpm Outlet, ring flow: lpm Photochemical reactions O 3 + hv O 2 + O( 1 D) H 2 O + O( 1 D) 2OH UV arrangement the tube 4 x UV lamps lamp inside Gravit y Diffuser Exhaust Dilution O3 generator Air/O2 + UV (185 nm) Sample in Humidity generator lpm

18 SOA-päästöjä määritetty tähän menessä seuraavista lähteistä: Erilaiset puunpolttolaitteet Koivu, kuusi, mänty, pelletit Diesel työkonemoottori Bensiinimoottori (Euro5) E5 E85 Ruskohiilen poltto tulisijassa

19 Kiitos! uef.fi

20