KAINUUN BIOENERGIATEEMAHANKE II Biojalostuksen mahdollisuudet Kainuussa Timo Karjalainen Kajaanin yliopistokeskus Sivu 1 26.3.2015
Koko raportti täältä: http://www.oulu.fi/kajaaninyliopistokeskus/node/27804 Sivu 2 26.3.2015
Biojalostamohankkeet Itä-Suomen maakunnissa Kainuussa St 1:n bioetanolitehtaan investointipäätös Sivu 3 26.3.2015
Kainuun energiapuupotentiaali KAINUUN METSIEN KESTÄVÄ HAKKUU- SUUNNITE 4,7 milj m 3 /v Energiapuu potentiaali 1,2 milj m 3 /v Raakapuun vienti 1,4 milj. m 3 /v (pääasiassa kuitupuuta) Puunjalostus 1,2 milj. m 3 /v (tukkipuuta) Hakkuusäästö 1,4 milj m 3 /v (kuitu+tukki) Hakkuusäästö 0,7 milj m 3 /v (energiapuu) Sahatavara 0,6 milj. m 3 Sivutuotteet 0,6 milj. m 3 Bioenergiapuu (pienpuu, oksat, kannot) 0,5 milj. m 3 /v Energiapuupotentiaali 1,8 milj. m 3 (3600 GWh) Sivu 4 26.3.2015
Biokaasutuksen raaka-ainepotentiaali Lähteet: http://www.maataloustilastot.fi/maatilarekisteri_fi-0 Henkilökohtainen tiedonanto MTT Sotkamo (Virkkunen, E., Laajala, P.) 9-10/2014 Sivu 5 26.3.2015
Kainuun mahdollisuudet biopolttoaineiden jalostuksessa Sivu 6 26.3.2015
Periaatekuva etanolin valmistamisesta puusta Sivutuotteet Kajaanissa: - 150 tonnia tärpättiä - 1,1 miljoonaa kuutiota biokaasua (50/50 metaani/co 2 ) - 50 000 tonnia ligniiniä ja rankkia - (PS! Sieviin suunnitteilla olkea ja lehtipuuta käyttävä bioetanolilaitos) Sivu 7 26.3.2015
Biohiilituotannon tuotteet ja niiden jatkojalostus Sivu 8 26.3.2015
Kolme kaupallisesti käytettyä pyrolyysireaktorityyppiä Sivu 9 26.3.2015
Pyrolyysiöljyn komponentteja, niiden pitoisuudet ja hinnat (hinnat ovat yksittäisiä esimerkkejä) Pyrolyysiöljyssä yli 300 kemiallista yhdistettä Sivu 10 26.3.2015 Yhdiste Pitoisuus % Hinta* /kg Mahdolliset käyttökohteet Furfuraali 0.3 0.5 0,73 Toimii liuottimena ja on raaka-aine eräiden muovien ja selluloosa-asetaatin valmistuksessa 2-furanoni 0.5 0.6 - - 2-hydroksidi-1-metyyli-1- syklopenteeni-3-oni 0.3 0.5 - - 2-metyyli-2- syklopentenoni 0.1 0.5 - - 4-metyyliguajakoli 0.2 1.2 7,3-5-Hydroksimetyylifurfuraali (HMF) muovien ja selluloosa-asetaatin valmistuksessa Toimii liuottimena ja on raaka-aine eräiden 0.2 0.8 7,3 Asetaattihappo 2.3 4.7 0,44 Kemian teollisuuden sovellukset Asetaldehydi 0.6 1.0 7,3 Asetaattihapon valmistus Butaanihappo (voihappo) 0.9 1.4 0,73 Tuoksu Butanoli 0.8 3.2 0,73 Biopolttoaine, kemian- ja tekstiteollisuuden sovellukset Eugenoli 0.2 1.8 7,3 Sidosaine puumateriaaleille, elintarvikkeiden säilöntäaine Formaldehydi 0.8 2.6 0,28 Liimat, välituotteena monen kemikaalin valmistuksessa Glykolihappo 0.3 1.1 2,9 Nahkan valmistus, väriaine Glyoksaali 0.8 1.5 2,9 Paperi- ja tekstiilisovelukset Guajakoli 0.2 0.5 0,73 Elintarvikkeiden aromi, tuoksu ja lääketieteen sovellukset Hydroksialdehydi 2.5 6.7 - - Hydroksipropanoni 1.1 3.9 - - Isoeugenoli 0.5 2.8 7,3 Elintarvikkeiden säilöntäaine ja aromi Levoglukosaani 3.0 4.5 7,3 Antibioottien valmistuksessa, ionittomana pintakäsittelyaineena, polymeerituotannossa, bioetanolin raaka-aineena Metanoli 0.1 1.0 0,37 Laboratorioiden kemikaali, denaturoitumisaine Propionihappo 0.3 0.7 1,2 Elintarvikkeiden säilöntäaine Sellobiosaani 0.0 2.3 - Antibioottien valmistuksessa, ionittomana pintakäsittelyaineena, polymeerituotannossa, bioetanolin raaka-aineena Syringaldeydi 0.0 1.2 7,3 - Syringoli 0.1 0.6 - Elintarvikkeiden aromi Vanilliini 0.1 0.8 9,6 Mausteena Vesi 16 30 - - Kokonaispitoisuus 22-69 * raakaöljyn hintaiset (0,40 /kg) punaisella ja vihreällä viisi kertaa raakaöljyä kalliimmat
Metsäbiomassan nykyiset ja tulevaisuuden biotuotteet muut kuin energiatuotteet Biotuote Käyttökohde Hinta /kg Puueriste Lämmöneristys 0,5 Kuusen HMR-lignaani Lääketiede, terveys 4 700 Koivutisle Rikkakasvien ja tuholaisten torjunta 9 Koivun betuliini Kemikaalien raaka-aine 30 Koivun suberiini Kemikaalien raaka-aine? Lehtipuiden ksylaani elintarvike-, fermentointi-, kemian, lääke- ja paperiteollisuus 30 Kuusen mannaani Pinnoitemateriaali 10 Ligniini Sementin lisäaine, pölyn hallinta, polymeerit 0,3 Sukkiinihappo Liimat, polymeerit 2 Tuhka + puhdistamoliete Lannoite 0,2 Sivu 11 26.3.2015
Biopolttoaineet ja niiden käyttö mahdollisuudet Poltto = lämmön ja/tai sähkön tuotanto Sivu 12 26.3.2015
EROI = energy returned on invested eli paljonko energiaa saadaan suhteessa käytettyyn energiaan Energiaraaka-aineet EROI * Öljyhiekka Energiaraaka-aine, jota on järkevä toimittaa voimalaan 3 Maissi 3,5 Maakaasu vuonna 2005 10 Öljy vuonna 2005 15 Kokopuuhake 27 Kivihiili vuonna 2000 80 *********************************************************************** Energialaitos 2-4 EROI * Maissietanoli 0,8-1,7 Sokeriruokoetanoli 0,8-10 Biodiesel 1-8 Aurinkokeräimet 1,6-1,9 Aurinkokennot 1,6-6,8 Biokaasuvoimala (CCGT, combined cycle gas turbine) 3,5 Tuulivoima 3,9-18 Liueskeöljy 5 Ydinvoima 5-75 Taloudellisesti kannattava voimala 7 Aavikolla tuotettu aurinkosähkö 9 Geoterminen voimala 9,5-32 Maakaasuvoimala (CCGT, combined cycle gas turbine) 28 Kivihiilivoimala 30 Vesivoima 35-100 * EROI = EROEI = energy returned on invested = voimalasta ulos saatu energia / voimalan rakentamiseen ja purkamiseen, ylläpitoon ja polttoaineen hankintaan menevä energia Sivu 13 26.3.2015
Johtopäätöksiä - St1 investointipäätös hyvä päänavaus biopolttoaineiden jalostukselle Kainuussa - Sivuvirtojen hyödyntäminen - Tutkimus ja tuotekehitys - Pyrolyysiöljyn ja biohiilen tuotanto mahdollisia - Tutkimus ja tuotekehitys - Hyvälaatuisen metsähakkeen tuotanto ja toimitus lähimaakuntien voimaloihin - Keskitetty biokaasulaitos orgaanisten jätteiden käsittelemiseksi (Sähkö/lämpö ja liikennemetaani) Sivu 14 26.3.2015