JÄREÄ-hankkeessa v tehdyt biokaasukokeet

Samankaltaiset tiedostot
VIITE: Tarjous JÄRVIRUO ON BIOENERGIAN TUOTANTOPOTENTIAALIN TESTAUS PILOT-MITTAKAAVASSA

ANALYYSIT kuiva-aine (TS), orgaaninen kuiva-aine (VS), biometaanintuottopotentiaali (BMP)

JÄRVIBIOMASSOJEN MAHDOLLISUUKSIA BIOKAASUNTUOTANNOSSA JA MAANPARANNUKSESSA

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

Biolaitostoiminta osana kiertotaloutta Metener Oy palvelut ja tuotteet Juha Luostarinen

JÄRVIBIOMASSOJEN MAHDOLLISUUKSIA ENERGIANTUOTANNOSSA JA PELTOVILJELYSSÄ

MÄDÄTEPÄIVÄ PORI Biokaasulaitokset. Riihimäki Yhtiöt Oy Markku Riihimäki

Lantalogistiikka-hanke: Naudan lietelannan kuivajae biokaasulaitoksen lisäsyötteenä

BIOKAASU. Energiaa orgaanisesta materiaalista. Bioenergiaa tiloille ja taloille infotilaisuus, TORNIO

Maatalouden kuivamädätyslaitos Juha Luostarinen Metener Oy

Siipikarjanlannasta biokaasua

Harri Heiskanen

Biokaasu sisältää tavallisesti. Biokaasuntuotannon perusteita. Biokaasua muodostuu. Miksi biokaasua tuotetaan?

Kainuun jätehuollon kuntayhtymä Ekokymppi

Kuivamädätys - kokeet ja kannattavuus

RUOKOHELVEN BIOKAASUTUSKOKEET Loppuraportti

LIETESAKEUDEN VAIKUTUS BIOKAASUPROSESSIIN

Ratkaisuja hajautettuun energiantuotantoon

BIOKAASUNTUOTANTO SAARIJÄRVI

Hevosenlanta tuottaa biokaasua

AVA:n Kuivamädätyslaitos, Augsburg

Hevosenlanta biokaasulaitoksen syötteenä Pirtti-tilaisuus Teivossa Johanna Kalmari/Metener Oy 1

Virolahden biokaasulaitokselta biokaasua jakeluverkkoon

Biokaasua muodostuu, kun mikrobit hajottavat hapettomissa eli anaerobisissa olosuhteissa orgaanista ainetta

JÄTEVESIENKÄSITTELYN TOIMIVUUSSELVITYS VEVI-6 JÄTEVEDENPUHDISTAMOLLA, LAPINJÄRVELLÄ

MTT Sotkamo: päätoimialueet 2013

Biokaasulaitoksen sijoituspaikaksi Mänttä

Märehtijä. Väkirehumäärän lisäämisen vaikutus pötsin ph-tasoon laiduntavilla lehmillä Karkearehun käyttäjä Ruoansulatus.

Ympäristöteema 2010: Maatilojen biokaasun mahdollisuudet hyödyt ympäristölle ja taloudelle

Lisää kaasua Keski-Suomeen?

JÄTEHUOLLON ERIKOISTYÖ

ENKAT hanke: Biokaasutraktorin vaikutus biokaasulaitoksen energiataseeseen ja kasvihuonekaasupäästöihin

Alueellinen biokiertomalli ravinnekierrätyksen tehostamiseksi - BioKierto. Biokaasutapaaminen Saarioinen, Sahalahti

Maatalouden haastavien jakeiden sekä vesistömassojen hyödyntäminen energiana, maanparannusaineena ja ympäristöpalveluina Juha Luostarinen

Maatilojen biokaasulaitosten toteuttamismallit Erkki Kalmari

Jätteillä energiatehokkaaksi kunnaksi - luovia ratkaisuja ilmastonmuutoksen

Jäteveden ravinteet ja kiintoaine kiertoon viirasuodattimella. Asst.Prof. (tenure track) Marika Kokko

Kokkolan biokaasulaitos

Biokaasuun perustuva lämpö- ja energiayrittäjyys

REKITEC OY/Tero Savela Kalajoki

Kiintoaineen ja ravinteiden poiston tehostaminen yhdyskuntajätevedestä mikrosiivilällä. Petri Nissinen, Pöyry Finland Oy

Rytinää ruovikoihin ruovikoiden hyötykäyttö

Matkaraportti - Biokaasukoulutuksen opintomatkalta Maaningan MTT tutkimuskeskukseen ja Savonia ammattikorkeakoululle

Yhteiskäsittely pienlaitoksessa Case Laihia

Järviruo on hyötykäyttömahdollisuudet

MÄDÄTYSJÄÄNNÖKSEN LABORATORIOTASON VALUMAVESIKOKEET

- Vuonna 2014 Lapissa oli maatilaa:

Biokaasun tuotannon kannattavuus - Onko biopolttoaineiden kestävä tuotanto ylipäänsä mahdollista?

ENKAT hanke: Biokaasun tuotantoketjun energiatase ja kasvihuonekaasupäästöt. MMM Mari Seppälä Jyväskylän yliopisto Bio- ja ympäristötieteiden laitos

Kerääjäkasveista biokaasua

Ravinteet pellossa vaan ei vesistöön hanke

Mädätteen: Lannoitusmäärän vaikutus satotasoon Levitysmenetelmän vaikutus satotasoon Lannoitusvaikutus verrattuna naudan lietelantaan Niittonurmen

Biokaasun tuotanto ja hyödyntäminen - tilannekatsaus

TEHOLANTA SEMINAARI Biokaasun tuotannon kannattavuus

Biokaasu maatiloilla tilaisuus

Peltobiomassojen hyödyntäminen biokaasun tuotannossa. Annimari Lehtomäki Jyväskylän yliopisto Bio- ja ympäristötieteiden laitos

Biokaasu nyt ja tulevaisuudessa tuottajan näkökulma

Juurikäävän torjunnassa käytetyn urean vaikutukset metsäkasvillisuuteen ja maaperään

Snellman korvasi öljyn biokaasulla Esityksen laatija

Pienen mittakaavan liikennebiokaasun tuotanto

Biokaasun tuotanto ja liiketoimintamallit

Maatilamittakaavan biokaasulaitoksen energiatase lypsylehmän lietelannan sekä lietelannan ja säilörehun yhteiskäsittelyssä

ESIMERKKEJÄ TOTEUTUNEISTA MAATILAKOKOLUOKAN BIOKAASULAITOKSISTA. Ravinnerenki, Teija Rantala

Biobisnestä Pirkanmaalle

Hevosenlannan tuubikompostointi ja biokaasutus

Stormossen Oy. Sähkön, lämmön ja liikennepolttoaineen yhteistuotanto. Leif Åkers

Biokaasun tuotanto- ja käyttömahdollisuudet Jouni Havukainen

Tausta. Materiaalit ja menetelmät

Biokaasuseminaari

Täyttä kaasua eteenpäin Keski-Suomi! -seminaari ja keskustelutilaisuus Hotelli Rantasipi Laajavuori, Jyväskylä

Lääkeainejäämät biokaasulaitosten lopputuotteissa. Marja Lehto, MTT

BIOKAASUN ENERGIATEHOKKAAT KÄYTTÖRATKAISUT Energiatehokas vesihuoltolaitos

BIOKAASUN NYKYTILA,KEHITTÄMISTOIMENPITEET JA HYÖTYKÄYTÖN EDISTÄMINEN

Kymen Bioenergia Oy NATURAL100

BIOMASSAT PAIKALLISEN ENERGIANTUOTANNON VOIMAVARANA.

AGERAGAS INNOVATION OY. Material Week Kannus

SATAKUNNAN BIO- JA KIERTOTALOUDEN KASVUOHJELMA. Koordinaattori Sari Uoti

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

3 MALLASVEDEN PINNAN KORKEUS

BIOKAASUTUOTANNON PROSESSIT JA BIOKAASUN TUOTANTO

Accu-Chek Compact- ja Accu-Chek Compact Plus -järjestelmien luotettavuus ja tarkkuus. Johdanto. Menetelmä

Humuksen vaikutukset järvien hiilenkiertoon ja ravintoverkostoihin. Paula Kankaala FT, dos. Itä Suomen yliopisto Biologian laitos

BIOJALOSTAMOITA POHJOISMAISSA

Kuivamädätyslaitos/BioGTS

Metsäbiomassan korkean jalostusarvon kemikaalien hävikki toimitusketjussa

Kerääjäkasvien minisiilosäilöntä ja metaanituottopotentiaali

Biokaasun tuotanto on nyt. KANNATTAVAMPAA KUIN KOSKAAN Tero Kemppi, Svetlana Smagina

Satafood ry biokaasulaitosmatka Etelä-Saksaan

TAVASE OY, IMEYTYS- JA MERKKIAINEKOKEEN AIKAISEN TARKKAILUN YHTEENVETO

METLI. Palveluliiketoimintaa metsäteollisuuden lietteistä. Loppuraportti

TAVASE OY, IMEYTYS- JA MERKKIAINEKOKEEN ENNAKKOTARKKAILUN YHTEENVETO

Maljalta metsään -kuusen solukkoviljely tänään. Saila Varis

Biokaasusta lannoitetta ja energiaa (A32641) loppuraportti

BIOKAASUN LIIKENNEKÄYTÖN TULEVAISUUDEN NÄKYMÄT. Gasum l Ari Suomilammi

MBR-LIETTEEN SEKÄ MAATALOUDESTA JA TEOLLISUUDESTA PERÄISIN OLEVIEN SEOSTEN SOVELTUVUUS ANAEROBISEEN KÄSITTELYYN

Bioenergiamatka Saksaan sek.suupohja.fi

Testata kalkinhajottajan toimivuutta laboratorio-olosuhteissa.

Energia ja ilmastonmuutos- maatilojen uusiutuvan energian ratkaisuja

Biokaasun tuotanto tuo työpaikkoja Suomeen

Transkriptio:

JÄREÄ-hankkeessa v. 213 214 tehdyt biokaasukokeet 4.11.214 Markku J. Huttunen, Suvi Kuittinen, Ari Pappinen Itä-Suomen yliopisto, Joensuun kampus Tämän hankkeen yhteydessä kokeiltiin järviruo on biokaasutusta kolmessa erillisessä kokeilussa. Ensimmäisessä kokeilussa v. 211 testattiin järviruo on sekä järvisedimentti-juurakkojärviruoko-seoksen bioenergian tuotantopotentiaalia EMT-teknologiaa hyödyntäen. Kirjallinen selostus tästä kokeilusta on löydettävissä JÄREÄ-hankkeen loppuraportista. Kahdesta muusta kokeesta on kerrottu alempana tässä raportissa. Järviruo on soveltuvuus biokaasun tuotantoon Järviruo on (Phragmites australis) soveltuvuutta biokaasun tuotantoon tutkittiin tekemällä mädätyskokeita jatkuvatoimisilla laboratoriomittakaavan biokaasureaktoreilla. Mädätyskokeilla pyrittiin selvittämään kyseisen kasvilajin metaanintuottopotentiaali. Kokeissa käytettiin biojätteitä sisältävään syötteeseen totutettua biokaasua tuottavaa reaktorilietettä, jota sitten ruokittiin eri syötejakeilla. Tällä järjestelyllä voidaan arvioida syötejakeista saatavan biokaasun tuotannon potentiaali myös suuremman laitosmittakaavan reaktoreissa. Kokeisiin käytettävä järviruokomateriaali ilmakuivattiin +35 4 C lämpötilassa 2 3 vrk ajan, minkä jälkeen se jauhettiin keskipakomyllyllä 1 mm mittaiseksi. Tämä mahdollisti materiaalin käytettävyyden reaktorisyötteessä (syöttöruiskun suun läpimitta on 12 mm ja näytteenottoletkun vastaavasti 6 mm). Koelaitteisto Jatkuvatoimisina reaktoreina mädätyskokeissa käytettiin neljää koneellisesti sekoitettavaa laboratorioreaktoria. Reaktorit ovat haponkestävästä teräksestä valmistettuja, autoklavoinnin kestäviä 1 litran säiliöitä, joihin on asennettu riittävä määrä putkiliitoksia monipuolisten syöttö- ja poistomahdollisuuksien sekä näytteenoton varalle. Reaktoreiden toimintalämpötila oli säädetty mesofiiliselle (+38 C) alueelle portaattomasti. Reaktoreiden lämmitys tapahtuu yhtenäisellä termostaattiohjatulla vesihauteella, joten jokaisen reaktorin lämpötila pystytään pitämään erittäin tarkasti samana. Riippuen syöttötavasta reaktoreilla voidaan tehdä samanaikaisesti jopa neljää rinnakkaiskoetta tai neljää eri koetta (tai näiden eri yhdistelmiä). Kokeiden aikana reaktoreiden päivittäinen syöttö ja lietteen poisto voidaan säätää vastaamaan laitosmittakaavan reaktoreiden aikataulua. Analyysit Reaktorilietteestä otettiin näytteet kolmen päivän välein aina ennen syötejakeen määrän lisäystä. Mädätettävästä raaka-aineesta ja kaasutuksen jälkeisistä lietteistä määritettiin kuiva-ainepitoisuus ja ph sekä tarvittaessa alkaliniteetti ja haihtuvat rasvahapot (VFA, Kuopiossa). Osa näytteistä oli marraskuussa 214 vielä analysoimatta. Tuotetusta kaasusta on mitattu tilavuus ja metaanipitoisuus päivittäin sekä tarvittaessa hiilidioksidi-, happi-, häkä- ja rikkivetypitoisuudet. Mahdollista vetypitoisuuden määritystä varten (FTIR spektrometri) kaasupusseja on ollut mahdollista lähettää tutkittavaksi Ilomantsin Mekrijärvelle. Aikataulu Kokeet Itä-Suomen yliopiston metsätieteiden osaston biokaasulaboratoriossa suoritettiin toukokesäkuussa 213 sekä helmi-huhtikuussa 214. 1

Raportointi Toisessa kokeilussa (V-VI 213) esikäsiteltyä järviruokoa, pajua ja kuusta biokaasutettiin 17 päivän ajan. Ligniini ja selluloosa ovat biokaasutuksen kannalta haasteellisia yhdisteitä. Nykytietämyksen perusteella esim. ligniini ei juurikaan hajoa anaerobiprosessissa. Massojen esikäsittelyllä pyritään lisäämään materiaalien soveltuvuutta biokaasutukseen. Kokeissa esikäsittelynä käytettiin kuumavesikäsittelyä (hot water extraction, 19 C, 12,5 bar). Käytetty ymppi oli peräisin Joensuun Kuhasalon jätevedenpuhdistamolta ja koereaktoreihin lisättiin päivittäin biokaasutettavaa syötemateriaalia 4 % annoksina kokonaislietetilavuudesta. Vastaavasti saman verran lietemassaa poistettiin reaktoreista päivittäin. Syötteenä käytettiin biojätteeseen lisättyä järviruokoliuosta. Tutkittavan materiaalin osuutta lisättiin 1 % annoksina kokonaissyötteestä 3 vrk välein. Kaasuntuotanto jäi kokeilussa heikoksi heikentyen koko kokeilun ajan ja koe keskeytettiin 17 päivän kuluttua. Kokeen lopussa metaanintuotto oli 4 % pienempi verrattuna lähtötasoon. Saatujen tulosten arveltiin johtuvan kokeiden liian kiireellisestä aikataulusta ja tutkittavan syötemateriaalin määrän liian nopeasta lisäyksestä. Aiemmin samalla laitteistolla tehdyssä kokeessa (47 vrk) pajun biokaasun tuotanto oli saatu pysymään vakaana ja jopa kasvamaan käyttäen perussyötteenä hevosenlantaa. Kaavioita vertailtaessa on kuitenkin hyvä huomioida, että esim. biojäte tuottaa metaania 3,5-kertaisesti hevosenlantaan verrattuna. Tämän perusteella kokeissa havaittu kaasuntuoton aleneminen johtuu pääosin runsaasti kaasua tuottavan biojäteosuuden pienenemisestä kokeen edetessä. Kolmannessa kokeilussa (II-IV 214) testattiin esikäsiteltyä järviruokoa, kuusta ja mäntyä pidempikestoisessa biokaasutuksessa (39 vrk). Kokeissa järviruo on esikäsittelynä käytettiin kuumavesikäsittelyä (hot water extraction, 17 C, n. 1 bar). Käytetty ymppi oli peräisin Biokymppi Oy:n yhteismädätyslaitokselta ja koereaktoreihin lisättiin päivittäin biokaasutettavaa syötemateriaalia 4 % annoksina kokonaislietetilavuudesta. Vastaavasti saman verran lietemassaa poistettiin reaktoreista päivittäin. Syötteinä käytettiin biojätteeseen lisättyä järviruokoliuosta ja järviruoko-urealiuosta (ureaa 4,6 %). Tutkittavan materiaalin osuutta lisättiin 5 % annoksina kokonaissyötteestä 3 vrk välein. Kokeiden tulosten perusteella syötteenä käytetyn biojäte-järviruokofraktion kaasuntuotto (CH4) väheni kokeen aikana tasaisesti kontrolliin (biojäte) verrattuna. Kokeen lopussa metaanintuotto oli edellisen kokeen tapaan 4 % pienempi verrattuna lähtötasoon. Urealisäys kuitenkin lisäsi järviruo on kaasuntuottoa keskimäärin 12 %. Verrattuna muihin kokeissa käytettyihin puumateriaaleihin (kuusi ja mänty), järviruo on kaasuntuotto pysyi niihin nähden samanlaisena 5 % osuuteen syötteestä asti, mutta tuotti loppuvaiheessa keskimäärin 2 % enemmän metaania kun kokonaissyötteestä 5 7 % oli tutkittavaa materiaalia (järviruoko, kuusi, mänty). Pitkäkestoisten kokeiden tavoitteena on kasvattaa reaktoreihin ligniinipitoisten materiaalien hajottamiseen paremmin soveltuva bakteerikanta. Hankkeen loppuvaiheessa oli tarkoituksena koettaa eristää ruovikon pohjasedimentistä ruokoa hyvin hajottava bakteeriymppi. Tällaiseen ymppiin on ollut kiinnostusta myös Saksassa, jossa etsitään tilakohtaisissa biokaasulaitoksissa nyt yleisesti käytetylle maissille kotimaista korvaajaa mm. järviruo osta. Liperin Heposelän Likokannan ruoppausmassasta otettiin isompi erä Itä-Suomen yliopistolle jatkokäsittelyyn Wood Materials Science -maisteriohjelman opinnäytetöitä ja käytännön harjoittelua varten. Työt olivat marraskuussa 214 vielä keskeneräisiä eikä ruovikon pohjasedimenttikokeiden tuloksia käsitellä tässä yhteydessä. Opinnäytetöiden tuotosten perusteella ohjelman puitteissa koetetaan vielä myöhemmin tunnistaa ja eristää sedimentistä järviruokoa hyvin hajottavia bakteereja biokaasutuksessa käytettäväksi ympiksi. Saaduista tuloksista on alla esitetty koontikaaviot. Jakeiden soveltuvuudesta laitosmittakaavan biokaasureaktorin syötteeksi ei voida näiden kokeiden perusteella vielä esittää arviota. 2

II koe ajalla 23.5. 19.6.213 22.5.213 PL paju-liuosseos Salix schwerinii, esikäsitelty, H2O, 19 ºC, 12,5 bar KL kuusi-liuosseos Picea abies, esikäsit., H2O, 19 ºC, 12,5 bar JL järviruoko-liuosseos Phragmites australis, esikäsit., H2O, 19 ºC, 12,5 bar C biojäte kuiva-ainepitoisuus n. 7-8 % 7 Metaanintuotto 6 mlch4/gvs/vrk 5 4 3 2 R1 paju R2 kuusi R3 j-ruoko R4 kontrolli 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 13 14 15 16 17 Esikäsitelty Salix, Picea, Phragmites %-osuus syötteestä Salix,Picea,Phragmitesosuus 1 8 6 4 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 13 14 15 16 17 testi R 3

III koe ajalla 11.2. 6.4.214 13.1.214 JL järviruoko-liuosseos Phragmites australis, esikäsitelty, H2O, 17 ºC, 1 bar KL-U kuusi-urealiuosseos Picea abies, esikäsit., H2O, 19 ºC, 12,5 bar, lis. ureaa ML-U mänty-urealiuosseos Pinus sylvestris, esikäsit., H2O, 19 ºC, 12,5 bar, lis. ureaa JL-U järviruoko-urealiuosseos Phragmites australis, esikäsit., H2O, 17 ºC, 1 bar, lis. ureaa BIO biojäte kuiva-ainepitoisuus n. 5 % 7 Metaanintuotto 6 mlch4/gvs/vrk 5 4 3 2 R1 j-ruoko R2 kuusi-urea R3 mänty-urea R4 j-ruoko-urea Power (R1 kontrolli) Power (R2 kontrolli) Power (R3 kontrolli) Power (R4 kontrolli) 1 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 Esikäsitelty Phragmites %-osuus syötteestä 1 Phragmitesosuus 8 6 4 2 testi R 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 4

Typen määritys Kjeldahl-menetelmällä, 13.1.214 (Leena Kuusisto) Tulokset (kuiva-ainetta kohti): N % Paju (Salix myrsinifolia),27 Paju (Salix schwerinii),22 Kuusi,18 Mänty,17 Järviruoko,72 Reaktori1 5,4 Reaktori2 5,32 Reaktori3 5,24 Reaktori4 5,1 Biojäte 3,17 5