Uusiutuvien ja kestävien raakaaineiden

Transkriptio

1 Uusiutuvien ja kestävien raakaaineiden kokonaisvaltainen hyötykäyttö TkT Risto Korpinen Luonnonvarakeskus Uudet liiketoimintamahdollisuudet Uudet tuotteet, palvelut ja teknologia Biokomponenttien erotus ja biotuotteet

2 Metsäteollisuuden raakapuun käyttö toimialoittain 2014 Massateollisuus 37,2 Mm 3 Puutuoteteollisuus 26,7 Mm

3 Sellu- ja sahateollisuuden hyödynnettävät sivutuotteet

4 Puun sahaus 2,2 m 3 raakapuuta = 1,0 m 3 sahatavaraa + 0,7 m 3 haketta 0,3 m 3 purua 0,2 m 3 kuorta Raaka-puusta syntyy sahauksen yhteydessä 13,6 % purua Puun kuoripitoisuus on n. 9 %

5 Hakkeen seulonta Ennen sellun tai TMP:n valmistusta, kuorittu puu täytyy hakettaa Hake täytyy myös seuloa Purua 1 2 % Ylisuurta haketta peräti 7 %

6 Sivutuotteiden määrät 2014 Selluteollisuus Miljoonaa m 3 Raakapuuta 29,5 Kuorta 1) 2,66 Haketta 26,85 Purua 2) 0,54 Ylisuurta haketta 3) 1,88 Sahateollisuus Miljoonaa m 3 Raakapuuta 23,6 Kuorta 1) 2,12 Purua 4) 3,21 Haketta 5) 7,50 Purua 2) 0,15 Ylisuurta haketta 3) 0,53 1) Kuoripitoisuus 9 % 2) Purua seulonnasta 2 % 3) Ylisuurta haketta seulonnasta 7 % 4) Purua sahauksesta 13,6 % 5) Haketta sahauksesta 31,8 %

7 Ylisuuren hakkeen käyttö

8 Ylisuuri hake Massan valmistuksessa ylisuuri hake jälkikäsitellään Ylisuuri hake muokataan uudelleen massanvalmistusta varten Litistys Murskaus Uudelleen haketus (tikkuhaketus) Saatu massa huonolaatuisempaa kuin akseptihakkeesta

9 Oksapuuta

10 Christer Eckerman ja Bjarne Holmbom Åbo Akademi Patentti ja Marcus Wallenberg palkinto

11 Kokonaisvaltainen raaka-aineen käyttö

12 Ylisuuren hakkeen erotus arvokomponentteihin Ylisuuri hake Sellutehdas Rouhiminen Palakoon pienentäminen Paineistettu kuumavesiuutto Uuteaineet ja hemiselluloosa Ligniiniuutto Ligniini Valkaisu Selluloosa

13 Raaka-aine Kuusihaketta Metsä Fibren Rauman sellutehtaalta Ilmakuivaus ja seulonta (8 mm rako) < 8 mm akseptijae > 8 mm ylisuuri hake Rouhinta oksamyllyllä Kylmäkuivaus Säilytys -20 C

14 Ylisuuren hakkeen määrä 17,30 kg haketta seulottiin 16,30 kg akseptia 1,29 kg ylisuurta (~7.5%) Ylisuuri hake 1000 tonnia haketta 75 tonnia ylisuurta jaetta saatavilla

15 Raaka-aineen uuteainepitoisuus 5 g absoluuttisen kuivaa puuta Accelerated solvent extraction (ASE) 1) Heksaani 90 C 3 x 5 min uuttosykliä 2) Asetoni:vesi asetoni:vesi 95:5 (v/v) 100 C 3 x 5 min uuttosykliä Gravimetrinen uuteainepitoisuus Pitkä kolonni GC/MS Heksaaniuute Asetoni:vesi-uute Derivatisointi

16 Gravimetrinen uuteainepitoisuus 1000 tonnia haketta 75 tonnia ylisuurta haketta ~2 tonnia uuteaineita

17 Uuteainepitoisuus (pitkä kolonni GC/MS) Heksaaniuute Asetoni:vesi-uute

18 Lignaanit

19 Uuteaineiden erotus paineistetulla kuumalla vedellä 5 g abs. kuivaa puuta Ionivaihdettu vesi tai 0,15 M NaHCO 3 120, 140, 160, 180 C 5, 10, 20, 40, 60 min

20 Uutteen ph-arvo

21 Uuttunut kuiva-aine Vesi 0,15 M NaHCO

22 Neste/neste-uutto Metyyli-tert-butyylieetteri (MTBE) Pitkä kolonni GC/MS

23 Kuumavesiuutteiden uuteainepitoisuus Vesi 0,15 M NaHCO

24 Lignaanit HMR Vesi 40 min, 180 C HMR 0,15 M NaHCO 3 40 min, 180 C

25 Ylisuuren hakkeen arvokkaat uuteaineet Lignaanien määrää ja laatua voidaan säätää uutto-olosuhteilla Matala lämpötila Enemmän HMR:ia Vähemmän muita lignaaneja Vähemmän ligniiniperäisiä komponentteja Korkea lämpötila Vähemmän HMR:ia Enemmän muita lignaaneja Enemmän ligniiniperäisiä komponentteja

26 NaHCO 3 -lisäyksen vaikutus Vähemmän uuteaineita verrattuna pelkkään veteen MUTTA enemmän uutteen kuiva-aineeseen suhteutettuna Vähemmän ligniiniperäisiä komponentteja Vähemmän hemiselluloosaa uutteessa

27 Seuraavat askeleet Kuumavesiuuteen fraktiointi eri jakeisiin Hemiselluloosan ja uuteaineiden erotus esim. ioninvaihtokolonnissa Ligniinin uutto ja erotus Selluloosan valmistus Mahdollisten käyttökohteiden kartoitus Massa- ja vesitaseiden lasku Kustannusten laskeminen eri jakeille Lignaanien uutto kuoresta

28 Kiitos! Lisätietoja: