Puun uudet biojalosteet



Samankaltaiset tiedostot
Uusi teollinen biotekniikka ja biotalous. Prof. Merja Penttilä VTT

Biojalostuksen mahdollisuudet Kainuussa

Suomen metsäbiotalouden tulevaisuus

Metsäbiojalostamot. Energia-lehti 7/2006: "Biojalostamo pelastaa" "Kaasutuksessa muhii miljardibisnes" Metsätehon seminaari Helsinki, 17.3.

Onko puuta runsaasti käyttävä biojalostamo mahdollinen Suomessa?

Metsähyvinvoinnin kehitysohjelman ajankohtaistapahtuma Biotalous tehdään yhteistyöllä. Sixten Sunabacka Työ- ja elinkeinoministeriö

Energian tuotanto haasteita ja mahdollisuuksia Pohjois- Suomessa. Pekka Tynjälä Ulla Lassi

TOISEN SUKUPOLVEN BIOPOLTTONESTEET

HIDASPYROLYYSI Prof. Reijo Lappalainen

Keski-Pohjanmaalle. Professori Ulla Lassi

Biotalouden uudet tuotteet

Influence of nano-sized catalysts on pyrolysis of plastic waste (PYROL) Tausta

Puun biojalostuksen uudet liiketoimintamahdollisuudet. Pohjois- Savosta puun biojalostuksen piilaakso

Paineistetun kuumavesiuuton käyttö, kun biomassoista halutaan eristää erilaisia kemikaaleja ja muita tuotteita. Hannu Ilvesniemi

UPM THE BIOFORE COMPANY

Puupohjainen Bio-SNG kaasutusteknologian kehitysnäkymiä. Gasumin kaasurahaston seminaari / Bankin auditorio / ti tutkija Ilkka Hannula VTT

Biomassan käyttömahdollisuudet

PYROLYYSItuotteista synteettisten kemikaalien korvaajia, hiiltä sekä energiaa

Mistäuuttakysyntääja jalostustametsähakkeelle? MikkelinkehitysyhtiöMikseiOy Jussi Heinimö

Pyrolyysitekniikalla sivuvirroista lannoitehiiltä

TULEVAISUUDEN BIOENERGIARATKAISUT, TBE

Yrittämisen paikkoja löytyy - markkinalähtöisiä liiketoimintamahdollisuuksia. Biotalouden uudet arvoverkot

Sellutehdas biojalostamona Jukka Kilpeläinen, tutkimus- ja kehitysjohtaja, Stora Enso Oyj Biotekniikka kansaa palvelemaan yleisötilaisuus

Uusiutuvan energian tuotanto haasteet ja mahdollisuudet. Ulla Lassi

Puun (metsäbiomassan) käyttö nyt ja tulevaisuudessa

Biometsätalous pyrolyysitekniikat

Työpajat: ohjeet ja tulokset. Biojalostustiede-foorumi Biotalouden keskus Joensuu

KE1 - Kemiaa kaikkialla on pakollinen kurssi, joka on päästävä läpi lukion läpäisemiseksi

Tie biotalouteen - VTT kehittää uusia elinkeinoelämän biotalousinnovaatioita. Lehdistötilaisuus Kristiina Kruus, tutkimusprofessori VTT

Järviruo on hyötykäyttömahdollisuudet

Liiketoiminnan mahdollisuuksia biotaloudessa, mutta miten ne saadaan kiinni? Metsäbiotalouden RoadShow 2013 Helsinki

Metsätuotannon elinkaariarviointi

Tie biotalouteen -ohjelman yhteenveto

Metsäbiojalostamoinvestointien kannattavuus eri politiikkavaihtoehdoissa: Alustavia tuloksia

Biodiesel Tuotantomenetelmien kemiaa

Öljyä puusta. Uuden teknologian avulla huipputuotteeksi. Janne Hämäläinen Päättäjien metsäakatemian vierailu Joensuussa

Fortum Otso -bioöljy. Bioöljyn tuotanto ja käyttö sekä hyödyt käyttäjälle

Suomen kemianteollisuus biotaloudessa 2013 toteutetun selvityksen tulokset

Ilmiö 7-9 Kemia OPS 2016

METSÄTEOLLISUUDEN UUDET TUOTTEET

Uusia mahdollisuuksia suuren ja pienen yhteistyöstä

Puun kuitujen hyödyntäminen

UPM BIOPOLTTOAINEET Puupohjaisisten biopolttoaineiden edelläkävijä

Nestemäiset biopolttoaineet fossiilisten korvaajana. Ville Vauhkonen, UPM Biopolttoaineet Uudistuva liikenne - seminaari

Biotalouden mahdollisuudet. Jouko Niinimäki & Antti Haapala Oulun yliopisto

Kaasutus tulevaisuuden teknologiana haasteita ja mahdollisuuksia

Suomestako öljyvaltio? Kari Liukko

Puu vähähiilisessä keittiössä

Biotalous Itä Suomen yliopiston tutkimuksessa

AKKREDITOITU TESTAUSLABORATORIO ACCREDITED TESTING LABORATORY

Suomi kehittyneiden biopolttoaineiden kärjessä UPM Lappeenrannan biojalostamo. Ilmansuojelupäivät Stefan Sundman UPM Sidosryhmäsuhteet

Kemianteollisuuden tulevaisuuden näkymät

Jätteistä ja tähteistä kohti uusia raakaaineita

Biomassasta aktiivihiileksi - biohiilen aktivointimenetelmistä ja sovelluksista

Tulevaisuuden mahdollisuudet paperiteollisuudessa. PMA Pentti Ilmasti

Alkoholipolttoaineiden valmistus katalyyttisesti teollisista sivuvirroista. Tero Tuuttila, Kokkolan yliopistokeskus Chydenius.

Kemianteollisuuden tulevaisuuden näkymät

BIOMASSAN ESIKÄSITTELYN MERKITYS BIOMASSA ARVOKETJUSSA. Jana Holm

Biohiilen merkitys kasvualustassa tulossa Maanhoitoremontti

Metsäenergian käytön markkinamuutokset 2030 ja niihin tähtäävät teknologiakehitykset

Lappeenranta University of Technology LUT Biojalostamon uudet tuotteet ja liiketoimintamallit

The future is BIOREFINING. Chempolis - mahdollisuuksia jalostamassa Esa Rousu, toimitusjohtaja Chempolis Oy

Biotuoteteollisuuden uudet tuotteet ja biojalostamo osana teollisuuspuistoa

Powered by UPM BioVerno

Uusia tuotteita tutkimuksen ja kehityksen kautta. Päättäjien metsäakatemia Majvik Niklas von Weymarn Ohjelmapäällikkö, Metsäklusteri Oy

Mäntyöljykyllästys vaihtoehto kreosootille?

Savonlinna, Finland. Saimaa Summit 2014 verkottumisristeily - Erikoistunut teknologiateollisuus, Cleantech ja Biotalous 30_7_2014

LIGNIINI yleisesti käytettyjä termejä

Jätteistä ja sivuvirroista arvotuotteita? Itämeri työpaja, 6.6 Villa Solin

Biomassaresurssin kokonaishyödyntäminen

Biotalouden uudet arvoverkot

Space for work, meetings and events. Expert Services for knowledge intensive and growth oriented SME s

Öljyhuippu- ja bioenergiailta Yhdyskuntien ja teollisuuden sivuainevirtojen ja biomassan hyödyntäminen sähköksi ja lämmöksi

Biometaanin tuotannon ja käytön ympäristövaikutusten arviointi

Puusta jalostettavat uudet tuotteet

Metsäklusterin tutkimus v

Pohjoisen puun rooli muuttuvassa maailmassa. Sirpa Välimaa Stora Enso Biomaterials

Uusiutuvien ja kestävien raakaaineiden

BJ90A1000 Luonnonvarat ja niiden prosessointi kemianja energiateollisuudessa 3 op

Puuperusteisten energiateknologioiden kehitysnäkymät. Metsäenergian kehitysnäkymät Suomessa seminaari Suomenlinna Tuula Mäkinen, VTT

UPM ForMi - selluloosa biokomposiitit ja käytännön sovellukset. Stefan Fors, UPM

METSÄN UUDET MAHDOLLISUUDET UPM BIOFORE YHTIÖ. ProSuomi-projektin päätösseminari , Juuso Konttinen

Puun uudet käyttömuodot Vastuullinen metsien käyttö kasvavia odotuksia ja uusia mahdollisuuksia Pia Nilsson, UPM

Matkalle PUHTAAMPAAN. maailmaan UPM BIOPOLTTOAINEET

Suomen metsät ja metsäsektori vähähiilisessä tulevaisuudessa

AKKREDITOITU TESTAUSLABORATORIO ACCREDITED TESTING LABORATORY

Metsäbiomassan korkean jalostusarvon kemikaalien hävikki toimitusketjussa

Metsäkeskuksen näkemyksiä metsien hyödyntämisestä. Tulevaisuuden bioenergiaratkaisut seminaari Kuusamo Eeva-Liisa Repo

Biomassan jalostus uudet liiketoimintamahdollisuudet ja kestävyys

Projekti INFO. 04 Bioenergiaraaka-aineiden jalostus HIGHBIO-INTERREG POHJOINEN Tiivistetty katsaus

KEMIJÄRVEN SELLUTEHTAAN BIOJALOSTAMOVAIHTOEHDOT

Sähkön rooli? Jarmo Partanen LUT School of Energy systems

Pirkanmaa ja biotalous

Menestyksekkäät bioöljyhankkeet Tekesin näkökulmasta

Metsäenergian saatavuus, käytön kannattavuus ja työllisyysvaikutukset, Case Mustavaara

Puutavaraseminaari Vaasa Puunhankinta kuitua vai energiaa? Jorma Länsitalo, Metsäpäällikkö, Stora Enso Metsä

METSÄTEOLLISUUS - INNOVAATIOT MENESTYKSEN MOOTTORINA. Biotalous innostaa innovaatioihin Hämeenlinna, Alina Ruonala-Lindgren

LIIKENTEEN BIOPOLTTOAINEIDEN HIILIJALANJÄLKIVERTAILU. BioRefine- ja Vesi loppuseminaari Risto Soukka

Transkriptio:

Lieksan puuakatemia seminaari Lieksan kulttuurikeskus 20. - 21.5.2014 Puun uudet biojalosteet Ari Pappinen Itä-Suomen yliopisto Luonnontieteiden ja metsätieteiden tiedekunta Joensuu

Puun koostumus Lignoselluloosa = kasveista peräisin oleva biomassa Esim. puu, olki Puu kostuu pääosin sokereista (selluloosa ja hemiselluloosa) ja polyfenoleista (ligniini) Selluloosa muodostuu glukoosista muodostuvista polymeereistä => kuitukimppuja = selluloosakuitu Hemiselluloosa muodostuu pääosin joko glukoosin polymeereistä (esim. kuusi) tai xyloosista (lehtipuut) Ligniini on kuituja yhteen sitova amorfinen sidosaine (liima-aine) Puu on vahva komposiittirakenne eli ligniinin, selluloosan ja hemiselluloosan yhdistelmä joka sellaisenaan toimii erittäin hyvin monissa teknisissä käyttökohteissa

Vanhoja lignoselluloosan biojalosteita Prosessoidun paperin teko = > Cai Lun (kiinalainen) 105 AD Puuta hyödyntävien sienten käyttö lääkintään ja mm. vaatteisiin esim. taulakääpähuopa / säämiskä Pettu => havupuun nila- ja jälsikerros jossa hemiselluloosaa, sokereita ja proteiineja Pettua käytetty laajalti pohjolassa muutoinkin kuin vain nälkävuosina

Vanhoja lignoselluloosan biojalosteita Tervan poltto => hidas pyrolyysi (puun kuivatislaus) Etikkahappoa, metanolia, asetolia, oxobutanolia (ns. tervan kusi -fraktio), fenoleita (tervaa) ja puuhiiltä => tervasta myös tehtiin vähähappisessa oloissa polttamalla ns. mustaa hiiltä => mm. musteen raakaaineena Oljen (olki = lignoselluloosaa) käsittelyä rehuarvon parantamiseksi Ape => kuumavesiuutto + ohrajauhot (entsyymit) + mikrobikäsittely (märepala tai lantaa) Oljen ammoniakkikäsittely => parantunut rehuarvo

Uudempia biojalosteita Kemiallinen paperin teko => sulfiittiprosessi 1840; sulfaattiprosessi 1870 Sokereita, orgaanisia happoja, metanolia, etanolia ja ligniiniä sekä selluloosaa Nitroselluloosa => räjähde (keksittiin 1846) Savuton ruuti, lakat yms. Muuntokuidut => sellu jossa ei hemiselluloosaa mukana mm. viskoosi keksittiin 1800 -luvun lopulla, rayon Selluloosamuovit => keksittiin 1800 luvulla mm. selluloosa-asetaatti, esim. filmit (1920 -luvulla)

Uudempia biojalosteita Sulfiittisprii => Sulfiittiprosessista, metanoli-etanoliseos käyttöä mm. geeliytettynä polttoaineena valmistettiin mm. ns. tikkuviinaa aina 1970 luvulle asti Pekiloproteiini (1972 1991) => valmistettiin mikrobeilla sulfiittiselluloosaprosessin hemiselluloosan sokereista Valkuaisrehu; tuotanto loppui kun sulfiittiprosessi korvattiin sulfaattiprosessilla Mäntyöljy, mäntypiki, tärpätti, ym (mm. maaliteollisuus)

Uudet biojalosteet Puun kemia ja prosessikemia jo varhain varsin hyvin tunnettu ja monet tuotteet käyneet jo valmistusprosessissa sekä markkinoilla Parin sukupolven katko puutuotteiden kehittämisessä ja osaamisen ylläpidossa ja osaamisen kehittämisessä koska petrokemian tuotteet halpoina korvasivat puusta saadut kemikaalit ja tuotteet Miksi uusia biojalosteita ja tuotteita nyt? => Biotalousbuumi; vähähiilinen talous; kierrätettävät materiaalit Raaka-ainetehokkuus -vaatimus = > biojalosteet joutuvat kilpailemaan öljyperäisten aineiden kanssa sekä vastaamaan öljyperäisiä aineita ja materiaaleja tiukempiin ilmastovaatimuksiin (=> valtioiden tukipolitiikka ohjaa) => Biojalosteiden markkinat avautuvat uudelleen

Biojalostamo

Biobased products Biopower / Bioenergy Ari Pappinen 26.5.201 9 4 Biofuels Bio-Economy Product and energy market Services Services 3-pillar model of a biobased economy Biorefineries Biogenic raw materials

26.5.201 4 1 0 Bioeconomy value chains and business models Entrepreneurship Profitability Raw materials Bioproducts Chemicals, Pellets Forests Fields By-products Entrepreneur Produces different bioproducts Heat, electricity Liquid biofuels, bioplastics Fertilizers Fodder Gas (methane, hydrogen)

Menetelmiä puun hajottamiseksi aineosiksi Puun fraktiointi Kuivatislaus / hidas pyrolyysi Nopea pyrolyysi Puun kaasutus 80 240 C 220 550 C 400 550 C 800 1000 C Esituotteet Sokereita, furaaneja happoja, ligniiniä, selluloosaa Orgaaniset hapot, asetoli, metanoli, terva Erilaisia sokereita, hiilivetyjä ja monia muita Vety, hiilimonoksidi Jatkojalostus Entsymaattiset ja katalyyttiset menetelmät; (etanoli, butanoli, orgaaniset hapot, biomuovit, kosmetiikkaan) Fraktiointi, erottelu (pinnoitteet, hapot, elintarvike) Fraktiointi ja eri käsittelyt (fermentointiin, katalyyttisiin käsittelyihin, biomuoveihin, kosmetiikkaan yms.) Katalyyttiset ja biologiset menetelmät; (metanoli, olefiinit, alkeenit, etc.)

Biomassa Biomassan fraktiointi Nestefraktio Erotus Fermentaatio Sokerit, kemikaalit, komposiitit Butanoli Fraktiointi Kiinteä fraktio Entsymaattinen hajotus Glukoosi fermentaatioon Etanoli Delignifiointi Ligniini Komposiitit Muuntokuidut Useita julkaisuja mm. Pappinen, A, Sugano Y, Kuittinen, S, Turunen O. 2013 Biomimetic Carbon Nanotube Catalyst for Lignocelluloses Saccharification. Patent pending number FI 20126118

26.5.201 4 1 3 Enzymes used artificial nano catalyst Pappinen, A, Sugano Y, Kuittinen, S, Turunen O. 2013. Biomimetic Carbon Nanotube Catalyst for Lignocelluloses Saccharification. Patent pending number FI 20126118: Nykyiseen patenttivaatimus -asetelmaan sisältyy useitakin patentoitavina pidettyjä ratkaisuja. Yasuhito Sugano, Suvi Kuittinen, Ossi Turunen and Ari Pappinen 2013. Design of artificial glycoside hydrolase composed of biomolecules and nanomaterials. Submitted Angew. Chem. Int. Ed.

Pyrolyysiöljy, jakeet Nopean pyrolyysin Vesifaasista erotettua pajusiirappia = levoglucosan Katalyysi Fenolit Orgaaniset hapot Oksygenaatit Erotus Fermentaatio Butanoli, Lactic acid Hydrogenaatio Polttoaineet, muita? Biomassa Bioöljy Poltto Lämpöenergia Kaasutus Synteesikaasu PS. Bioöljyjä on tutkittu eripuolilla maailmaa n. 20 v ja niiden ominaisuudet tunnetaan kohtuullisen hyvin => kuinka edetä korkeamman jalostusarvon tuotteisiin?

Metsäalan uusia tuoteinnovaatioita ja siihen liittyvää potentiaalia biotalouden rakentamisessa Puun ainesosista voidaan tehdä lähes mitä tahansa mitä nykyään tehdään mm. öljystä; esim. Liikennepolttoaineet =>Lignoselluloosapohjaiset liikennealkoholit Pyrolyysiöljyn jakeiden erottelu => metanoli, etanoli Fraktioidun hemiselluloosan ja/tai selluloosan sokereiden fermentointi joko etanoliksi tai butanoliksi Nopean pyrolyysin sokerijakeen fermentointi joko etanoliksi tai butanoliksi Synteesikaasun konversio metanoliksi => biobensiiniksi Uudet kemikaalit Pyrolyysiöljyn kemikaalien erotus jakeiksi (esim. viisi suurinta jaetta) Kosmetiikka mm. levuliinihappo Fraktioidun biomassan jakeiden erotus Synteesikaasun konversio esim. olefiineiksi 26.5.2014

Metsäalan uusia tuoteinnovaatioita ja siihen liittyvää potentiaalia biotalouden rakentamisessa Muuntokuidut => Vaatteet (viskoosi); elintarvikekäyttö (hammastahnoihin, jogurttiin yms.) Biokomposiitit => biojalostuksen sivuvirtojen hyödyntäminen Ligniinihartsit yms. Biomuovit Uudenlaiset biomuovit, lämmönkestävät pinnoitteet; bioliimat Bioaktiivisuus luo uusia mahdollisuuksia Biohiili; aktiivihiili, bioaktiiviset kemikaalit (esim. inhibiittorit yms.) Netistä löytyy massiivisia tietokantoja joissa eri kemikaalien ja bioaineiden bioaktiivisuustestejä ja -sovelluksia

Kuittinen,Suvi., Villa,Aki., and Pappinen Ari. 2011. Sustainable transportation Ethanol plant through field and forest biomass integration. Conference Proceedings. 19 th International Symposium on Alcoholic Fuels (ISAF), Verona, Italy

University of Eastern Finland (UEF) A University of the Future Biojalostuksen demoverstas resurssiälykäs oppimis- ja kehittämisympäristö UEF, PKKY, Karelia AMK, Joensuun tiedepuisto

Hankkeen esittely: tarve? Kehittyvä biojalostusalan yritystoiminta tarvitsee uudenlaisia osaamisvalmiuksia, tuote- ja raakaainetestausmenetelmiä sekä tuotteiden kaupallistamisosaamista tarve demonstraatiovalmiuksien parantamiseen Pohjois-Karjalassa Biojalostamoliiketoiminnan edistämiseen liittyvät: demonstraatiovalmiuksien kehittäminen raaka-aineiden ja tuotteiden kehittäminen tutkimusvälineiden ja menetelmien kehittäminen

Orgaanisen kemian prosessitekniikka Tuotteet / Välituotteet Biojalostusprosessien ohjaus- ja automaatiojärjestelmät ja opetus (PKKY) Rakennuksen lämmitykseen Lämpö Lämpö Vesifaasi, sokerit Peltobiomassa Sähkö ORC-tekniikka Bioöljy Hiilivetyfaasi Metsäbiomassa Korkeapainehöyry/matalapainehöyry Nopea / katalyyttinen Pyrolyysi Biosivujae tai jäte Lämpö Fraktiointi Hemiselluloosa Biomassakuidut Kemikaalit Ligniini Teollinen bioprosessitekniikka Entsyymit Katalyytit Mikrobit Fermentointi AMK Bioenergiapuisto Mekrijärven laitteet

Kiitos