BIOMASSAN ESIKÄSITTELYN MERKITYS BIOMASSA ARVOKETJUSSA. Jana Holm

Samankaltaiset tiedostot
Keski-Pohjanmaalle. Professori Ulla Lassi

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

Metsäbiomassan korkean jalostusarvon kemikaalien hävikki toimitusketjussa

Andri Oksa KLORIDIVAPAAN IONINESTEEN UUSIOKÄYTÖN MAH- DOLLISUUDET

Puusta jalostettavat uudet tuotteet

Lignoselluloosan hydrolyysi

Saana Räikkä KOIVUN, MÄNNYN JA KUUSEN PURUN ENTSYMAATTI- NEN HYDROLYYSI

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

MetGen Oy TEKES

Metsäteollisuuden sivutuotteita nonfood-tuotannon maanparannukseen

Biodiesel Tuotantomenetelmien kemiaa

Biomassan käyttömahdollisuudet

Metallipitoisten vesien puhdistaminen luonnonmateriaaleilla

Kondensaatio ja hydrolyysi

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

TOISEN SUKUPOLVEN BIOPOLTTONESTEET

Etanolin tuotanto teollisuuden sivuvirroista ja biojätteistä. Kiertokapula juhlaseminaari St1Biofuels / Mika Anttonen

Uuteaineet biojalostuksen raaka aineina. Hanna Lappi


Ionisten nesteiden tehokas kierrättäminen kromatografisen erotuksen avulla

Puun uudet biojalosteet

Laatukauran tuotanto ja siitä syntyvän kasvimassan hyötykäyttö termomekaanisen prosessin avulla (Laatukaura)

Uusiutuvien ja kestävien raakaaineiden

Biomassaresurssin kokonaishyödyntäminen

Biohiili energiateollisuuden raaka-aineena

METSÄTEOLLISUUDEN UUDET TUOTTEET

Biotalouden uudet arvoverkot

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

Puun biojalostuksen uudet liiketoimintamahdollisuudet. Pohjois- Savosta puun biojalostuksen piilaakso

Yrittämisen paikkoja löytyy - markkinalähtöisiä liiketoimintamahdollisuuksia. Biotalouden uudet arvoverkot

Mitä hiiva on? Märehtijän ruokinta

Bioetanolia food waste to wood waste kestävän, hajautetun biopolttoainetuotannon kehityspolku

Ohjeita opetukseen ja odotettavissa olevat tulokset

PIKAMENETELMÄT ELINTARVIKKEEN RASVAPITOISUUDEN MÄÄRITTÄMISESSÄ

Suomen kemianteollisuus biotaloudessa 2013 toteutetun selvityksen tulokset

Kestävää kasvua biotaloudesta Suomen biotalousstrategia. Mika Aalto Kehittämispäällikkö Työ- ja elinkeinoministeriö Metsäalan strateginen ohjelma

KIINTOAINEEN JA NESTEEN EROTUSPROSESSIT LIGNOSELLULOOSAETANOLIN TUOTANNOSSA

Suomen metsäbiotalouden tulevaisuus

Voiko teknologia hillitä ilmastonmuutosta? Climbus-päättöseminaari Jorma Eloranta Toimitusjohtaja, Metso-konserni

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

Tyypillisten biomassamateriaalien kemiallinen koostumus

ENTSYYMIEN TALTEENOTTO JA KIERRÄTYS SELLULOOSAETANOLIN VALMISTUKSESSA. Recovery and recycling of enzymes in bioethanol production

Biopolttoainemarkkinat ja standardit - seminaari 23. maaliskuuta 2010, klo VTT, Vuorimiehentie 5, Auditorio Espoo

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

POHJOIS-KARJALAN AMMATTIKORKEAKOULU Biotalouden keskus Hajautetut biojalostamot-hanke

Lappeenrannan teknillinen yliopisto LUT Teknis-luonnontieteellinen Kandidaatintyö. Sellulaasit ja niiden käyttö teollisuudessa

Biomassasta aktiivihiileksi - biohiilen aktivointimenetelmistä ja sovelluksista

- eliöistä peräisin olevien, osittain hajonneiden hiilipitoisten aineiden seos 1p - lista max 4p, á 0.5 p/kohta - kieli ja selkeys 1p

Törmäysteoria. Törmäysteorian mukaan kemiallinen reaktio tapahtuu, jos reagoivat hiukkaset törmäävät toisiinsa

BIOPOLTTONESTEITÄ JÄTTEISTÄ JA BIOMASSASTA II Anja Oasmaa, Yrjö Solantausta, Vesa Arpiainen, VTT

Biomassa. BJ90A1000 Luonnonvarat ja niiden prosessointi kemian- ja energiateollisuudessa. Kimmo Klemola

Pellettien ja puunkuivauksessa syntyneiden kondenssivesien biohajoavuustutkimus

Entsyymit ja niiden tuotanto. Niklas von Weymarn, VTT Erikoistutkija ja tiiminvetäjä

Katja Pellikka IONINESTEET BIOMASSAN HAJOTUKSESSA

Liikenteen biopolttoaineet ja muut vaihtoehtoiset polttoaineet. Kimmo Klemola Yliassistentti, teknillinen kemia, Lappeenrannan teknillinen yliopisto

Pyrolyysituotteet lietelannan ravinnearvon turvaajina (PYSTI)

Uutta Liiketoimintaa Biomassasta. Ari Kotilainen Stora Enso oyj, Biorefinery METO ITÄ SUOMEN METSÄPÄIVÄ - JOENSUU

Biotalouden rooli ilmastonmuutoksen ehkäisyssä

Biomassa. BJ90A1000 Luonnonvarat ja niiden prosessointi kemian- ja energiateollisuudessa. Kimmo Klemola

Nurmibiojalostamokonsepti. Innofeed-hankkeen loppuseminaari Valio, Helsinki, Matti Siika-aho, VTT

Pyrolyysiöljy osana ympäristöystävällistä sähkön ja kaukolämmön tuotantoa. Kasperi Karhapää

Chem-C2400 Luento 3: Faasidiagrammit Ville Jokinen

Orgaanisten epäpuhtauksien määrittäminen jauhemaisista näytteistä. FT Satu Ikonen, Teknologiakeskus KETEK Oy Analytiikkapäivät 2012, Kokkola

KARELIA AMMATTIKORKEAKOULU Biotalouden keskus. Arto Lankinen KATSAUS PYROLYYSIÖLJYN OMINAISUUKSIIN JA SOVELTU- VUUTEEN ÖLJYKATTILAKÄYTTÖÖN

UUSIUTUVAN ENERGIAN ILTA

Kierrätämme hiiltä tuottamalla puuta

SILOMIX REHUNSÄILÖNTÄKONSEPTI

Biotalouden globaalit näkymät

Ammoniumsulfaatin tuotanto nikkelin valmistuksen yhteydessä

Kuoren rakenne ja kemia

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

Luonnonkuidusta lujitteeksi. Kumi-instituutin ja TTY:n Luomaprojektin kevätseminaari Päivi Lehtiniemi,TTY

UPM BIOPOLTTOAINEET Puupohjaisisten biopolttoaineiden edelläkävijä

782630S Pintakemia I, 3 op

VTT TIEDOTTEITA Marjaana Rättö, Minna Vikman & Matti Siika-aho. Yhdyskuntajätteiden hyödyntäminen biojalostamossa

Metsäteollisuuden uusi nousu? Toimitusjohtaja Timo Jaatinen, Metsäteollisuus ry

TÄS ON PROTSKUU! PROTEIINIEN KEMIAA

Esim. ihminen koostuu 3,72 x solusta

Tekijä lehtori Zofia Bazia-Hietikko

Tulevaisuuden biopolttoaine valmistetaan puusta

Esikäsittelyn vaikutus sahajauhon jauhautumiseen sekä energiankulutukseen vasaramyllyllä

Metsäbiotalouden ja uusiutuvan energian kasvuohjelman valmistelu

HIILIVOIMA JA HAPPAMAT SATEET

Kemia 3 op. Kirjallisuus: MaoL:n taulukot: kemian sivut. Kurssin sisältö

NPHARVEST TYPEN TALTEENOTTO REJEKTIVEDESTÄ UUSI ENERGIATEHOKAS TEKNOLOGIA Vesihuoltopäivät 2018

Jätteestä ekokaivokseksi. Kemian Päivät Jutta Laine-Ylijoki VTT

Bioetanolitehdas. Sievi

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

Aikaerotteinen spektroskopia valokemian tutkimuksessa

Tie biotalouteen -ohjelman yhteenveto

REAKTIOT JA TASAPAINO, KE5 Vahvat&heikot protolyytit (vesiliuoksissa) ja protolyysireaktiot

LIGNOSELLULOOSAN HAPPAMASSA ESIKÄSITTELYSSÄ POISTUVAT HIILIHYDRAATIT

Ultrasil 53. Kuvaus. Ominaisuudet. Käyttö. Neutraali entsymaattinen, jauhemainen membraanien pesuaine

Tulevaisuuden energiateknologiat - kehitysnäkymiä ja visioita vuoteen ClimBus-ohjelman päätösseminaari kesäkuuta 2009 Satu Helynen, VTT

FOSFORINPOISTON KEHITTYMINEN

Materiaaliviisautta tuotekehitykseen jo alkumetreillä Resurssien tehokas käyttö ja materiaalien kemia kestävän kehityksen lähtökohtana

Subcritical and Supercritical Water as a Cellulose Solvent

Jori Leskinen BIOPOHJAISET LIIKENTEEN POLTTONESTEET

Rasvattoman maidon laktoosipitoisuuden määritys entsymaattisesti

Transkriptio:

BIOMASSAN ESIKÄSITTELYN MERKITYS BIOMASSA ARVOKETJUSSA Jana Holm 8.4.2014

Lähtötilanne Biotaloudessa keskeisiä globaaleja haasteita ovat: Kasvava energian tarve Vähenevät fossiiliset öljyvarannot Tarve vähentää hiilidioksidipäästöjä Biojalostamomahdollisuus?

Lignosellulossaperäinen biomassa tarjoaa monia etuja verrattuna tärkkelysperäisiin biomassoihin koska sitä on runsaasti eikä se kilpaile ruoan ja rehuntuotannon kanssa Lignoselluloosa koostuu selluloosasta, hemiselluloosasta ja ligniinistä. Hemiselluloosa Selluloosa Uuteaineet Ligniini Paul de Wild (2011) Biomass pyrolysis for chemicals.

Miksi pitää esikäsitellä? Selluloosa on niukkaliukoinen tavallisiin liuottimiin molekyylien välisten vetysidosten takia Goals of the pretreatment adopted from Mosier et al., 2005. The cellulose network (A is the cellulose chain and B shows inter and intra H bonds present in cellulose) adopted from Olivier Bourdigou et al., 2010

Esikäsittely aiheuttaa biomassassa muutoksia, niin että selluloosan ja hemiselluloosan hydrolyysi saavutetaan nopeammin ja korkeimmilla saannoilla Esikäsittelyllä halutaan myös saavuttaa ligniinin poisto ja selluloosan kiteisen rakenteen rikkominen

Miten voi esikäsitellä Fysikaalinen esikäsittely: mekaaninen (jauhatus) ultraääni käsittely Kemiallinen esikäsittely: kuuma vesi, hapot, emäkset, ioninesteet Fysikaaliskemiallinen esikäsittely: höyryräjäytys (yleisimmin käytetty)

Chem. Commun., 2011,47, 1405 1421

Case: Kuituliete Selluloosarikas ja ligniiniköyhä fraktio Tällä hetkellä sitä pidetään jätefraktiona Tulevaisuudessa voisi olla lähtöaineena arvokkaille kemikaaleille Suomessa muodostuu kuitulietettä noin 314 000 tonnia vuodessa Jäteveroa joudutaan maksamaan 50 /tonni eli noin 15 milj. euroa jos viedään kaatopaikalle

Kuitulietteen esikäsittely Happo esikäsittely/hydrolyysi Rikkihappo Maleiinihappo Ionineste esikäsittely [BMIM]Cl esikäsittely + hydrolyysi [AMIM]Cl esikäsittely + hydrolyysi [SBMIM]Cl yhden vaiheen reaktioon

Kuiva kuituliete koostuu: 80 p % α selluloosaa, 13 p % β selluloosaa ja 7 p % γ selluloosaa Kuituliete sisälsi myös hyvin pieniä määriä epäorgaanisia epäpuhtauksia (keittokemikaaleista)

Ionineste esikäsittely Holm & Lassi, 2011. Ionic liquids Applications and perspectives 2 p % näyte/il 100 C öljyhaude 30 minuuttia Kuumaa vettä käytettiin selluloosan saostamiseen

Happohydrolyysin optimointi Käytettiin rikki ja maleiiinihappoa Useita parametrejä optimoitiin (lämpötila, aika ja hapon vahvuus) Hydrolyysiaika 90 min TRS % Holm, Lassi, Lahti, Romar, Kärkkäinen, Lajunen (2012) Catalysis Today 196: 11 15.

Entsymaattinen hydrolyysi ACCELERASE entsyymiseos Hydrolyysiolosuhteet: ph 5.0 50 C 6 t TRS % 120 100 80 60 40 20 [BMIM]Cl pretreated reference sample [AMIM]Cl pretreated reference sample [BMIM]Cl pretreated fiber sludge [AMIM]Cl pretreated fiber sludge no pretreated fiber sludge 0 0 2 4 6 8 Hydrolysis time (h) Holm, Lassi, Lahti, Romar, Kärkkäinen, Lajunen (2012) Catalysis Today 196: 11 15.

Yksivaiheinen reaktio Tehtäväspesifinen ionineste 1 (4 sulfonylbutyl) 3 methylimidazolium chloride [SBMIM]Cl [SBMIM]Cl kykenee liuoittamaan ja hydrolysoimaan kuitulietettä yhdessä vaiheessa

Kloridi anioni osallistuu esikäsittelyyn (liukeneminen) ja SO 3 H (sulfonihapporyhmä) mahdollistaa hydrolyysin tai selluloosan depolymerisaation Holm, Lassi et al. Biomass and Bioenergy (2013) 56: 432 436.

Kokonaissokeri saannot (TRS) [SBMIM]Cl käsittelyn jälkeen olivat alhaiset (noin 4 5 p %), mutta verrattavissa happohydrolyysin TRS saantoihin (2 8 p %). [SBMIM]Cl kykenee liuoittamaan ja depolymerisoimaan niin kuivaa kuin märkää kuitulietettä (kosteusprosentti 50 %) mikä säästää kuivauskustannuksia

Vertausta TRS yield 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 3M sulphuric acid 3M maleic acid [SBMIM]Cl [AMIM]Cl+enz. hydrolysis Holm, Lassi et al. Biomass and Bioenergy (2013) 56: 432 436.

Entsymaattisen hydrolyysin optimointi ACCELERASE NOVOZYMES TRS saannot 35 % 95 %

Selluloosan entsymaattinen hajoittaminen Holm, Lassi et al. Biomass Conversion and Biorefinery (2013) DOI 10.1007/s13399 013 0082 6.

Entsyymin määrä: 50 µl entsyymi seosta ja 4 µl β glucosidaasia 100 90 80 70 60 wt % 50 40 30 20 10 0 TRS of dry FS Glucose of dry FS TRS of reference sample Glucose of reference sample 0 50 100 150 200 250 Time (min) Holm, Lassi et al. Biomass Conversion and Biorefinery (2013) DOI 10.1007/s13399 013 0082 6.

Analyysimenetelmiä) DNS menetelmä (Miller et al. (1959)) Kapillaarielektroforeesi (jos IL:ää mukana) HPLC (RI detektorilla ja sokerikolonnilla) GC/MSD ja GC/FID

Johtopäätökset Esikäsittely on välttämätön ja olosuhteiden optimointia tarvitaan IL esikäsittely on haasteellista suuressa mittakaavassa Entsyymikatalysoitu hydrolyysi on lupaava menetelmä Kuituliete on potentiaalinen lähtöaine biopolttoaineille ja muille arvokkaille kemikaaleille

KIITOS HUOMIOSTANNE!