Pyrolyysitekniikalla sivuvirroista lannoitehiiltä

Transkriptio

1 Pyrolyysitekniikalla sivuvirroista lannoitehiiltä Itä-Suomen yliopisto tutkii ja kehittää pyrolyysiprosesseja ja käyttökohteita Yrityksesi sivuvirroista biokaasua ja lannoitetta tilaisuus Navitas, Varkaus, Olavi Raatikainen, Mikko Selenius, UEF // University of Eastern Finland

2 Mitä pyrolyysi on? Pyrolyysi eli kuivatislaus on biomassan hajottamista lämmön avulla hapettomissa olosuhteissa. Prosessi jakautuu kolmeen vaiheeseen Kuivausvaihe 180 C Torrefiontivaihe C Pyrolyysi 270 C Pyrolyysissä biomassa alkaa hajota sisäisen energiansa avulla, jolloin vapautuu energiaa puhutaan exotermisestä reaktiosta Energiaa ei enää tarvitse tuoda reaktioon, vaan sitä syntyy. UEF // University of Eastern Finland

3 Hidaspyrolyysi/torrefiointi, nopea pyrolyysi ja kaasutus eroavat merkittävästi toisistaan UEF // University of Eastern Finland

4 Biohiilituotannon välijalosteiden jakautuminen ja niistä saatavat tuotteet - biohiili Energiaksi (prosessin ylläpitoon) Kaasu Hiili Energiaksi (sähkö, polttokennot) FT synt. raaka-aineeksi (Bioöljy) Biohiili (lannoite, maanparannus) Aktiivihiili (suodattimet, lääkkeet, teollisuus) Nanomateriaalit, komposiit Supekondensaattorit Neste UEF // University of Eastern Finland

5 Biohiilituotannon välijalosteiden jakautuminen ja niistä saatavat tuotteet - neste Kaasu Hiili Neste Energia (mm. esteröidään bioöljyiksi) Pinnoiteteollisuus (metallien ja puun suojaus) Kemianteollisuuden raaka-aineet (alkoholit, hapot, esterit, asetaatit, eetterit, jne.) Elintarviketeollisuus (aromiaineet kuten terpeenit, muut biovaikutteiset aineet) Kosmetiikkateollisuus (hajusteet, puhdistusaineet) Antimikrobisesti vaikuttavat aineet ja niiden seokset (fungisidit, antibakteeriset aineet, nilviäisten karkotteet) Lääkinnälliset laitteet (valmisteet, joissa sivuvirtamolekyylien vaikutus hyödynnetään esim ihovoiteena kuten pihkasalvoissa jne) UEF // University of Eastern Finland

6 Biohiilellä on laajat sovellusalueet käytäntöön vienti vaatii tutkimusta ja kokeiluja paikan päällä Kuopion kokemuksia Prosessivesien erikoiskäsittely ja orgaanisten molekyylien poisto Ravinteiden talteenotto ja kierrätys Haitta-aineiden poisto - mm. näissä kaikissa tiedämme miten ne voidaan toteuttaa UEF // University of Eastern Finland

7 Esimerkki hiilestä, jossa on mukana ravinteita Weight % Atom % UEF // University of Eastern Finland

8 Molekyylejä biomateriaaleista ruokiin, juomiin, kosmetiikkaan ja hygieniatuotteisiin? Kuvallinen aloitussivu, kuvan koko 230 x 68mm Omena: alkoholit, esterit Banaani: isoamyyliasetaatti Mandariini: alkoholit, esterit, terpeenit Tomaatti: Terpeenit Paprika: terpeenit, esterit, alkoholit, orgaaniset hapot, Jalapeno: maun aiheuttaa 2-isobutyl-3-methoxypyrazine ja polttavan tunteen kapsaisiini Etikkakurkku: etikka, linalooli (lisääntyy fermentoinnin aikana) Pesuaineet: terpeenit (mm. limoneeni, geranioli, linalooli) Ihonhoito: terpeenit, fenoliset yhdisteet (eugenoli) UEF // University of Eastern Finland

9 Biomassapohjaisia molekyylejä ja kemiallisia seoksia kotimaisista prosesseista osaksi biotaloutta? Elintarvikeprosessien sivuvirroista Elintarvikkeiden valmistuksen sivuvirrat Marjat ja vihannekset Kiertovesilaitokset Puusta Erilaiset terpeenit (mm. limoneeni) Fenoliset molekyylit (mm. partavaahdoissa) Aromiseokset (mm savuaromi) UEF // University of Eastern Finland

10 UEF // University of Eastern Finland

11 Itä-Suomen yliopiston Kuopion kampuksen biohiilitutkimusta tehdään useissa yksiköissä SIB Labs: (Mikko Selenius, Arto Koistinen, Kaisa Raninen) hidaspyrolyysiprosessi (erilaisten sivuvirtojen prosessointi) biohiilen karakterisointi (biohiilen kuvantaminen, alkuaineanalyysit, toimintatestit) nesteen kemiallinen karakterisointi eri menetelmin (FTIR, 2D-GC-MS) Sovellettu fysiikka (prof. Reijo Lappalainen, Jorma Heikkinen, Laura Tomppo) biomassan karakterisointi materiaalitutkimuksen menetelmin hidaspyrolyysiprosessointi (kuituhampun Farmasia: (prof. Jouko Vepsäläinen, Sirpa Peräniemi, Tuomo Keinänen, Petri Turhanen) biohiilen karakterisointi (alkuaineanalyysit, biohiilen toiminnalliset testit) nesteen kemiallinen karakterisointi eri menetelmin (NMR, alkuaineanalyysit) Kliininen ravitsemustiede (Olavi Raatikainen, Jenni Korhonen, Anna Kårlund, Kati Väkeväinen) nesteen antimikrobisten ominaisuuksien määrittäminen, nesteiden toksisuuden arviointi mikrobiologisin menetelmin ja soluviljelytestein nesteiden molekyylien analysointi ja tunnistus ja kytkentä biologiseen aktiivisuuteen UEF // University of Eastern Finland

12 Kiitos! uef.fi