Metli. Palveluliiketoimintaa metsäteollisuuden lietteistä. Gasumin kaasurahaston seminaari (Tapahtumatalo Bank, Unioninkatu 20)

Transkriptio

1 Metli Palveluliiketoimintaa metsäteollisuuden lietteistä Hankkeen esittely Gasumin kaasurahaston seminaari (Tapahtumatalo Bank, Unioninkatu 20) Toteuttajat: FM Maarit Janhunen (Savonia), FT Dos. Olavi Raatikainen (UEF), FM Tuomas Huopana (UEF), Prof. Mikko Kolehmainen (UEF) ja DI Eero Antikainen (Savonia) Hankkeen esittelijänä: Tuomas Huopana

2 Sisältö Palveluliiketoimintaa metsäteollisuuden lietteistä Muuttuva toimintaympäristö Tarkastelun kohteena olevat syötteet Biokaasukokeet Biohiilikokeet

3 Palveluliiketoimintaa metsäteollisuuden lietteistä Aikataulu: Toteuttajat: Itä-Suomen yliopisto ja Savonia ammattikorkeakoulu Ostfalia ammattikorkeakoulu Saksasta Budjetti 520 k. Päärahoittajana Tekes EAKR Pohjois-Savo, 90 % kokonaisbudjetista. Mukana olevat yritykset: Gasum Oy, Savon Sellu Oy, Stora Enso Oyj, Ekokem-Palvelu Oy, Jätekukko Oy, Koillis-Savon Ympäristöhuolto Oy, BioKymppi Oy, Lappeenrannan teknillinen yliopisto. Tavoitteena tuottaa tietoa siitä: Miten eri lietejakeet ja biojäte soveltuvat biokaasu- ja biohiiliprosesseihin? Millaista lisäarvoa näiden prosessien yhdistämisellä voidaan saavuttaa?

4 Muuttuva toimintaympäristö Metsäteollisuuden jätelietteitä ei voida jälkeen sijoittaa kaatopaikalle. TOC pitoisuus voi olla korkeintaan 10 % kiintoaineesta. Suomessa vuonna 2009, metsäteollisuuden lietteitä syntyi 425 kt. Yli puolet näistä lietejakeista poltettiin. Jos lietteistä tuotetaan liikenteen neste- tai kaasumaisia polttoaineita, niin EU:n kestävyyskriteerit on otettava huomioon alkaen 60 %:n KHK vähennysvelvoitteet fossiiliseen polttoaineeseen verrattuna.

5 Tarkastelun kohteena olevat syötteet Hankkeessa keskitytään primaari-, sekundaari- ja tertiääri lietteisiin sekä näiden yhdistelmiin. Kotitalousbiojätteen lisäsyöttö tarkasteluun yhtenä tapauksena. Lietejakeiden ominaisuudet vaihtelevat merkittävästi ja kukin lietejae on hyvin tapauskohtainen. 1. selkeytys 2. selkeytys 3. selkeytys Raakaliete Biologinen puhdistusprosessi Kemiallinen puhdistusprosessi Vesistöön Primaariliete Sekundaariliete Tertiääriliete

6 Biokaasukokeet Lietteiden ominaisuuksien määritykset ja niiden seuranta useiden viikkojen aikavälillä kahdessa eri tehdaskohteessa. Eri jakeiden metaanintuottopotentiaalit panoskokeista. Soveltuvimpien jakeiden selvittäminen. Potentiaalisimmiksi havaittujen jakeiden metaanintuottavuus laboratoriomittakaavan jatkuvatoimisissa biokaasureaktoreissa. Lisäravinteiden ja eri syötesuhteiden vaikutus metaanintuotantoon. Kokemukset pilot mittakaavan biokaasulaitoksen toiminnasta. Tyypillisten ongelmatilanteiden selvittäminen. Lietteiden käsittelyn ilmastovaikutusten selvittäminen.

7 Savonian biokaasupanoskoelaitteisto Panosreaktorin tilavuus on 5 L. Viipymäaika mesofiilisessa prosessissa on 35 päivää. Kaasu analysoidaan sekä sisällön että tilavuuden suhteen. Substraattien massareduktio ja hajoaminen prosessissa mitataan. Kokeita toteutettu 6:lla eri jaksolla, joissa 6-9 testattavaa syötettä.

8 Savonian jatkuvatoiminen biokaasulaitteisto Reaktoreiden (4 kpl) tilavuus on 12 L. Jatkuva sekoitus ja vesikiertolämmitys. Mesofiilinen koeajo 5 kk. Substraatin vaihto päivittäin manuaalisesti. Käsittelyjäännöksestä VFA, alkaliteetti, TS/VS sekä happoanalytiikka (GC-MS). Lisäsyötteinä ravinnelisä (JanMa), rikkivedyn redusointi raudalla ja puskurikapasiteetin nosto optimaaliselle tasolle

9 Pilot mittakaavan biokaasututkimus Kaksi 3 m 3 reaktoria joissa mekaaninen sekoitus ja jatkuva lämmitys. Mesofiilinen koeajo. 8 kk koeajo toteutettu Stora Enson Varkauden tehtaalla parhaimmille seos substraateille. Koeajoissa huomioitu hivenaineiden puutos ja heikko puskurikapasiteetti. Viikoittain analysoitu VFA, alkaliteetti, TS/VS sekä hapot (GC-MS) Koeajoissa tutkittu myös metaanintuottopotentiaalia biojätteen kanssa.

10 Biohiilikokeet Soveltuvimpien syötteiden selvittäminen panoskokeiden avulla. Valittujen syötteiden testaus pilot mittakaavan prosessissa: Syötteiden ja jäännösten fysikaalisten ja kemiallisten ominaisuuksien selvittäminen Massa- ja energiataseen määrittäminen järjestelmälle Loppukäyttövaatimusten määrittäminen Jatkuvatoimiset biokaasukokeet biohiiliprosessin jäännösvedellä.

11 Biohiilipanoskokeet Suoritetaan laboratoriomittakaavassa 1 litran reaktorilla. Prosessissa noin 6 tunnin viipymäaika. Selvitetään HTC kokeita varten syötteiden kemialliset ja fysikaaliset ominaisuudet; ph, TS, VS. Todennetaan prosessin toimivuus syötteiden ja jäännösten TS, VS ja LHV mittauksilla. Etsitään HTC prosessin kannalta soveltuvimmat syötteet eri lietejakeista.

12 Biohiiliprosessin pilotointi Suoritetaan 335 litran panostoimisissa reaktoreissa. Reaktion viipymäaika on noin 6 tuntia. Hiilipitoisen lietteen erottelu suotonauhapuristimella.

13 Jatkuvatoimiset biokaasukokeet biohiiliprosessin jäännösvedellä 17 viikon testausaika. 12 litran jatkuvatoimiset reaktorit. Syötteinä metsäteollisuuden lietejakeet ja biohiilen jäännösvesi sekä JanMa. Selvitetään eri syöteseossuhteiden vaikutus metaanintuotantoon. Mitataan (CH 4, CO 2, H 2 S), alkaliteetti, VFA, ammonium pitoisuus sekä TS ja VS pitoisuudet.

14 Kiitoksia!