Orgaanisten materiaalivirtojen pyrolyysistä Kimmo Rasa, vanhempi tutkija, MMT Luonnonvarakeskus Sivuhyöty-hankkeen Seminaari 8.4.2015
Esityksen sisältö Pyrolyysi teknologiavaihtoehtona Laboratoriomittakaavan pyrolyysilaitteisto Esimerkkejä tuloksista Keskustelua pyrolyysin mahdollisuuksista kasvissivutuotteiden kohdalla 9.4.2015 2
Teknologiavaihtoehtona pyrolyysi Materiaali kuumennetaan hapella rajoitetuissa olosuhteissa Pilkkoo orgaanisia yhdisteitä pelkistetyissä olosuhteissa Jakeistamismenetelmä Soveltuu kuiville tai kuivatuille orgaanisille materiaaleille Luken hidaspyrolyysilaitteisto 300 550 ºC 2 ºC min -1 Raaka-ainetta ½ kg Raaka-aineen käyttäytyminen pyrolyysissä Lopputuotteiden määrää ja laatu 3
Pyrolyysilaite Lämpötilakäyrä Kuivattu raaka-aine Näyte Raakaliete putsarilta, Sakokaivoliete 310 ºc X 410 ºC Pilotlaite Mädätysjäännös X X X Lannat: broileri, sika, hevonen Puu, lampaanvilla, olki X x X X X Step Time Temp C/min 1 10 100 10 2 175 450 2 3 60 450 0 4 Cooling Kaasu 4 Hiili Neste H 2 + CO + CH 4 + C 2 H 6 + CH 2 O + H 2 O + CO 2 +?
Mobiili pilottimittakaavan laite Traktorivetoinen Lämmitys puulla ja pyrolyysikaasulla Lämpötila-anturit x 4 Lauhdutin Nesteen talteenotto Kaasun jälkipoltin Laite nyt Egyptissä Mädäte 5 MTT Agrifood Research Finland
saanto % saanto % Saanto Kuivan raaka-aineen massa voidaan puolittaa (saanto 50%) Lämpötilan noustessa neste ja kaasu jakeiden osuus kasvaa ja kiintoaineen massa pienenee Hiilifraktioon jäävien alkuaineiden pitoisuudet kasvaa 100 80 60 40 20 49 63 44 Saanto 75 62 48 82 90 100 80 60 40 Kaasu Neste Hiili 0 20 0 Raakaliete_310 Mädäte_310 9.4.2015 Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus
Hiilijakeen fosfori Lietteen ja mädätteen fosforipitoisuus kasvoi pyrolyysissä Fosforipitoisuus mineraalilannoitteiden tasoa, 3-6% Sian lietelannasta erotellun kuitujakeen fosforipitoisuus pyrolysoituna superfosfaatin luokkaa 100 90 P g kg -1 80 60 40 20 49 24 34 50 34 43 64 25 54 0 7
P g kg-1 Fosforin liukoisuus Hedley n fraktiointi(mod.), peräkkäisten uuttojen menetelmä Pyrkii kuvaamaan kuinka voimakkaasti fosfori on sitoutunut Labiili = kasveille helposti käyttökelpoinen fosfori Ei korvaa kasvatuskokeita lannoitevasteen selvittämiseksi Puhdistamoliete ja mädäte, P niukkaliukoisessa muodossa Pyrolyysi ei lisää helppoliukoisen fosforin määrää 9.4. 201 5 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 8 Maa- ja elintarviketaloud en tutkimuskeskus HCl NaOH Labile Superfosfaatti SikakuituPO_410 Raakaliete_310 Mädäte_310 Mädäte_Pilot
Raskasmetallit Maa- ja metsätalousministeriön asetus lannoitevalmisteista 24/11 Ei huolestuttavia pitoisuuksia Poikkeuksena polymeerisaostettu sian lietelannan sinkkipitoisuus mg kg -1 Lannoitevalmiste Hg Cd Cr Cu Pb Ni Zn SikakuituPO_410 0,01 0,5 26 229 3 15 2759 Raakaliete_310 0,03 0,7 56 196 32 33 586 raakaliete_410 0,01 1,0 88 249 42 49 832 Mädäte_310 0,03 1,0 59 280 27 37 691 Mädäte _410 0,00 1,3 80 406 40 52 978 Mädäte_Pilot 0,01 1,0 77 366 32 51 959 Sakokaivo_310 0,04 0,3 11 264 7 4 222 Sakokaivo-410 0,01 0,3 11 291 7 5 244 MMM, Asetus 24/11 1 1,5 300 600 100 100 1500 9
Yhteenveto Esikuivatun raaka-aineen massa voidaan pyrolyysin avulla puolittaa. Helpompi kuljettaa, varastoida ja jatkojalostaa rakeiseen muotoon Yli 50 % raaka-aineen hiilestä säilyi prosessissa Hiilipitoinen lannoitevalmiste, hiilen sidonta maaperään Fosforin konsentraatio kasvaa hiilifraktiossa Jatkotutkimukset fosforin käyttökelpoisuuden osalta Hiilijakeiden raskasmetallipitoisuudet eivät ylittäneet asetettuja raja-arvoja Tutkittava miten pyrolyysi vaikuttaa patogeenien ja orgaanisten haitta-aineiden määriin lopputuotteessa Orgaaniset haitta-aineet, Polyaromaattisiset hiilivedyt (PAH) 9.4.2015 10
Käynnissä olevia hankkeita PRecover, Jätevesien fosfori kiertoon lannoitteeksi Jätevesilietteen fosforin käyttökelpoisuuden parantaminen Torrefikaatio, pyrolyysi, Märkähiillytys (HTC), poltto PProduct Promise,Phosphorus Recycling of Mixed Substances Poltto, ravinteiden talteenotto tuhkasta CircuNuts-Sustainable recovery and recycling of nutrients safety and efficacy Interreg Baltig Sea Region Program (BSR) Teknologiat lannan ja lietteen käsittelyyn, ravinteiden kierrätys, kierrätysravinnemarkkinat Mobile Flip, Horizon 2020 Mobile and Flexible Industrial Processing of Biomass 9.4.2015
Kiitos! 12 9.4.2015
13 Teppo Tutkija 9.4.2015