Biomassan pyrolysoinnin lopputuotteena syntyvä biohiili on mustaa kultaa

Aikaisemmassa blogitekstissäni kirjoitin pyrolyysiprosessista, jonka lopputuotteena syntyy erilaisia hiililaatuja käytetystä raaka-aineesta riippuen. Tässä kirjoituksessa kerron tarkemmin erityisesti biohiilestä ja sen eroista muihin pyrolysointiprosessissa lopputuotteena syntyviin hiililaatuihin verrattuna.

Kuva 1. Puuhiiltä käytetään yleisesti grillaukseen. (Alexas_Fotos 2016)

Hiililaatujen erottaminen toisistaan voi olla hankalaa, koska niillä on keskenään paljon samankaltaisuuksia. Eri hiilillä on kuitenkin runsaasti eroja ja niiden ominaisuuksiin voidaan vaikuttaa käytettävillä raaka-aineilla, lisäaineilla sekä tuotanto-olosuhteilla.

• Grillihiili, puuhiili: Energiakäyttöön tuotettu hiili. Vapauttaa sidotun hiilen (CO₂)
takaisin ilmaan poltettaessa.

• Aktiivihiili, tekninen hiili: Valmistetaan yleensä ”räjäyttämällä” kivihiili vesihöyryn avulla. Laavamainen pinta. Käytetään erilaisissa suodattimissa.

• Torrefioitu, hiilletty biomassa: Biomassan energiapotentiaalin tiivistämistä. Käytetään ainoastaan energiatuotantoon.

• Biohiili: Maaperähiili, jossa biomassan luonnollinen huokosrakenne on säilynyt. Tuotetaan pyrolysoimalla. Sivutuotteena saadaan puutislettä, synteesikaasuja ja lämpöenergiaa (Nummela 2020)

Mitä biohiili on?

Biohiili on kansainvälisen biohiilijärjestön IBI:n määritelmän mukaan kiinteä materiaali, jota syntyy biomassan pyrolyysissä. Biohiiltä voidaan tuottaa orgaanisesta materiaalista, kuten puu tai lanta (biomassa). Sen ensisijainen käyttö on muuttaa maaperän ominaisuuksia paremmaksi ja vähentää biomassan päästöjä, jotka muuten hajoaisivat kasvihuonekaasuina ilmakehään. (International Biochar Initiative 2020)

Biohiili on pitkäikäinen hiilinielu. Yksi gramma biohiiltä sitoo 3,5 grammaa hiilidioksidia pois ilmakehästä 300-200 000 vuotta. Se on korkeahuokoista ja sen pinta-ala voi olla 500-1000m2/g. Biohiilellä on myös merkittävä adsorptiokyky, joka mahdollistaa ravinteiden sitoutumisen sen rakenteisiin. Se voi sitoa itseensä vettä jopa viisi kertaa oman massansa verran. Lisäksi biohiilen käyttö tehostaa mikrobien kasvua, mistä on hyötyä erityisesti kompostoinnissa. (Nummela 2020.)

Kuva 2. Pyrolysointilämpötilan vaikutus biohiilen rakenteeseen. (Are 2019)

Biohiilen käyttö, hyödyt ja haasteet

Biohiilellä on 55 tunnistettua käyttökohdetta ja sitä voidaan käyttää muun muassa lääketieteessä ja nanoteknologiassa. Biohiilen hyödyntäminen on kasvava ala tulevaisuudessa. Haasteena tällä hetkellä on biohiilen huono saatavuus, koska kysyntä ylittää tarjonnan. Tuotantolaitokset ovat vielä pääsääntöisesti pilot-mittakaavan laitoksia, mikä nostaa biohiilen hintaa ja tekee siitä liian kallista tiettyihin sovelluksiin, kuten viljanviljelyyn. Lisäksi ongelmana ovat markkinoilla liikkuvat väärät lupaukset sekä laadultaan ja alkuperältään tuntemattomat biohiilituotteet. (Nummela 2020)

Alla olevassa kaaviossa (Kuva 3.) esitetään ns. from waste tuo value-kierto, missä pyrolyysiprosessin syötteenä toimii joku sivuvirta tai jäte. Pyrolysointiprosessissa syntyvät lopputuotteet kerätään talteen ja niitä hyödynnetään halutuissa käyttökohteissa. Tisleet, kaasu ja öljy hyödynnetään energiantuotannossa sekä polttoaineena. Biohiilellä puolestaan on lukuisia eri käyttökohteita, kuten vesien suodatus ja käyttö maaperänparannusaineena.

Kuva 3. Biohiilen kierto ja sovelluksia (mukaillen Nummela 2020, 17).

LAB-ammattikorkeakoulu tarjoaa tulevaisuudessa mahdollisuuden biomassan pyrolysointiin ja tutkimukseen. Jatkuvatoiminen pilot-mittakaavan pyrolyysilaitteisto mahdollistaa erilaisten raaka-aineiden ja lisäaineiden avulla tehtävän reseptöinnin, jonka avulla voidaan hakea optimaalisia ominaisuuksia haluttuihin käyttökohteisiin.

Kirjoittaja

Kusti Ruokamo toimii projekti-insinöörinä LAB-ammattikorkeakoulun kiertotaloutta edistävissä EKI– ja BIOSYKLI hankkeissa.

Lähteet

Nummela, J. 2020. Biohiili. Seminaari. Bio tutkimusyksikkö. Hämeen ammattikorkeakoulu. [Viitattu 8.5.2020]. Saatavilla: https://www.hamk.fi/wp-content/uploads/2020/03/Jarkko-Nummela-Biohiili-12032020.pdf

International Biochar Initiative. 2020. What is biochar. [Viitattu 8.5.2020]. Saatavilla: https://biochar-international.org/faqs/

Linkit

Linkki 1. Ruokamo, K. 2020. LAB Focus. Pyrolysoinnilla jalostetaan bio- ja jätemateriaaleista arvokkaampia lopputuotteita [viitattu 12.6.2020]. Saatavilla: https://blogit.lab.fi/labfocus/pyrolysoinnilla-jalostetaan-bio-ja-jatemateriaaleista-arvokkaampia-lopputuotteita/

Linkki 2. International Biochar Initiative. 2020. [Viitattu 12.6.2020]. Saatavilla: https://biochar-international.org/

Linkki 3. Schmidt, H-P. & Wilson, K. 2014. The 55 uses of biochair. [Viitattu 12.6.2020]. Saatavilla: https://www.biochar-journal.org/en/ct/2

Linkki 4. EKI. 2020. EKI: Energia- ja kiertotalouden toimintaympäristöt. [Viitattu 12.6.2020]. Saatavilla: https://lab.fi/fi/projekti/eki

Linkki 5. BIOSYKLI. 2020. BIOSYKLI – Päijät-Hämeen biokiertotalous. [Viitattu 12.6.2020]. Saatavilla: https://www.lab.fi/fi/projekti/biosykli

Kuvat

Kuva 1. Alexas_Fotos. 2016. Palo-hiilen-puuhiili-kuuma-hiillos. Pixabay. [Viitattu 12.6.2020]. Saatavilla: https://pixabay.com/fi/photos/palo-hiilen-puuhiili-kuuma-hiillos-2204170/

Kuva 2.  Are, K. S. 2019. Biochar and Soil Physical Health, Biochar – An Imperative Amendment for Soil and the Environment, Vikas Abrol and Peeyush Sharma, IntechOpen, DOI: 10.5772/intechopen.83706. [Viitattu 12.6.2020] Saatavissa: https://www.intechopen.com/books/biochar-an-imperative-amendment-for-soil-and-the-environment/biochar-and-soil-physical-health

Kuva 3. Nummela, J. 2020. Biohiili. Hämeen ammattikorkeakoulu. [Viitattu 8.5.2020]. Saatavilla: https://www.hamk.fi/wp-content/uploads/2020/03/Jarkko-Nummela-Biohiili-12032020.pdf

Jätä kommentti

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.