LAB-ammattikorkeakoulu ja LUT-yliopisto toteuttivat hiilidioksidin talteenottopilotoinnin Gasumin Kujalan biokaasulaitoksen savukaasuista. Hiilidioksidin talteenottopilotointi on osa alueellisen hiilidioksidin kierrätyskonseptin kehitystä ja se toteutetaan osana EAKR-rahoitteista BIOSYKLI-hanketta.
Työpaketin tarkoituksena on selvittää, onko tällä hetkellä ilmaan päästettävän savukaasun sisältämä hiilidioksidi hyödynnettävissä uudelleen talteenoton ja puhdistuksen jälkeen. Pilotin tarkoituksena on tuottaa käytännön tietoutta. Pilotissa olivat LABin kanssa toteuttamassa Lahden Seudun Kehitys Ladec, Gasum, LUT, Päijät-Hämeen Jätehuolto Oy ja LABIO Oy. Talteenottopilotoinnista uutisoi myös YLE.
Hiilidioksidin talteen ottaminen ympäristöystävällisesti savukaasuista
Talteenottopilotoinnissa käytetty laitteisto perustuu kaasujen veteen liukenemiseen (fysikaalinen absorptio) ja liuenneiden kaasujen vedestä vapauttamiseen (desorptio). Kemikaalittomassa prosessissa hyödynnetään ainoastaan nesteen ja kaasun virtausnopeuksien sekä paineen ja lämpötilan muutoksia. Vesiabsorptio-menetelmä hiilidioksidin talteen ottoon on kehitetty Mikkelin ammattikorkeakoulun Kuitulaboratoriossa ” CO2:n fysikaaliseen erotusprosessiin liittyvien prosessi-ilmiöiden ja olosuhteiden hallinta” -tutkimusprojektissa. (Linnanen 2014) Kaksi viikkoa kestäneen pilotin aikana biokaasujalostamon savukaasusta erotettua ja puhdistettua hiilidioksidia kerättiin talteen kaasupusseihin ja paineistettiin kaasupulloihin. Kaasupussit kerättiin talteen otetun sekä puhdistetun hiilidioksidin laadunvarmistamiseksi ja kaasupullot paineistettiin suunniteltujen hyödynnyskohteiden demoamista varten.
Tulokset
Talteenottopilotin aikana mitattiin sekä biokaasulaitokselta tulevan savukaasun että puhdistetun tuotekaasun CO2-pitoisuutta. Mittaukset tehtiin laitteistoon integroiduilla ja LABin omalla kaasumittarilla. Puhdistamattoman kaasun CO2-pitoisuus vaihteli kahden viikon aikana 12,2–17,5 tilavuusprosentin välillä, keskiarvon ollessa 14,85vol%. Puhdistetun tuotekaasun CO2-pitoisuus puolestaan vaihteli 54–94vol% välillä. Talteenottopilotoinnissa kerätyistä kaasunäytteistä tehtiin vielä tarkemmat analyysit LUTin laboratoriossa ja ne suoritettiin FTIR-analysaattorilla. Alla olevassa taulukossa on havainnollistettu savukaasun sisältämien eri yhdisteiden keskiarvopitoisuuksien muutosta puhdistusprosessin aikana.
| Yhdiste | Puhdistamaton kaasu keskiarvo | Puhdistettu kaasu keskiarvo | muutos |
| Carbon dioxide CO2 [vol %] | 14,85 | 79,22 | 64,37 |
| Carbon monoxide CO [ppm] | 205,81 | 42,72 | -163,09 |
| Nitrogen monoxide NO [ppm] | 0 | 56,50 | 56,50 |
| Nitrous oxide N2O [ppm] | 1,68 | 40,49 | 38,81 |
| Ammonia NH3 [ppm] | 0 | 1,65 | 1,65 |
| Hydrogen chloride HCl [ppm] | 4,02 | 0,78 | -3,24 |
| Hydrogen fluoride HF [ppm] | 0 | 0,02 | 0,02 |
| Methane CH4 [ppm] | 1013,3 | 411,35 | -601,95 |
| Ethylene C2H4 [ppm] | 0 | 6,96 | 6,96 |
| Propane C3H8 [ppm] | 0 | 4,67 | 4,67 |
| Hexane C6H14 [ppm] | 19,81 | 9,79 | -10,02 |
| Formaldehyde CHO [ppm] | 0 | 0,16 | 0,16 |
| Methanol CH4O [ppm] | 91,98 | 2,36 | -89,62 |
| Methyl acetate C3H6O2 [ppm] | 0 | 1,29 | 1,29 |
| Ethyl acetate C4H8O2 [ppm] | 4,37 | 1,29 | -3,08 |
| Phenol C6H6O [ppm] | 0 | 4,44 | 4,44 |
| Acetaldehyde C2H4O [ppm] | 0 | 0,89 | 0,89 |
| Hydroxyacetone C3H6O2 [ppm] | 9,98 | 16,57 | 6,59 |
| TOC as C [ppm] | 1034,25 | 434,22 | -600,03 |
| Sulfur dioxide SO2 (ppm) | 1,45 | 0,00 | -1,45 |
| Oxygen (O2) [vol %] | 18,95 | 5,58 | -13,37 |
| Water vapor H2O [vol %] | 1,27 | 0,65 | -0,62 |
| Ethanol C2H6O [ppm] | 81,93 | 0,00 | -81,93 |
| Acetic acid C2H4O2 [ppm] | 11,07 | 0,00 | -11,07 |
Potentiaaliset käyttökohteet ja tulosten hyödyntäminen
Hankkeen aikana tehdyssä selvitystyössä käytiin läpi potentiaalisia käyttökohteita kierrätetylle hiilidioksidille ja käytön reunaehtoja erityyppisissä kohteissa. Huomioitava kannattavuuteen liittyvä seikka on, että hyödynnettävän kierrätyshiilidioksidin ei tarvitse aina olla täysin puhdasta. Hiilidioksidia hyödyntäviä kohteita on Päijät-Hämeen alueella useita. Sitä voidaan hyödyntää, raja-arvojen ja laatuvaatimuksien täyttyessä, esimerkiksi kasvihuoneissa, levän kasvatuksessa, synteettisen metanolin valmistuksessa, muovin vaahdottamisessa ja hitsauksen suojakaasuna.
Talteenottopilotoinnin jälkeen seuraavana tavoitteena on luoda Päijät-Hämeessä toimiville yrityksille konsepti, mitä hyödyntämällä hiilidioksidin tuottajat sekä erikokoiset ja tyyppiset käyttäjät voivat kierrättää hiilidioksidia sekä kehittää siitä uutta liiketoimintaa. Kasvihuonekaasun hyödyntäminen alueellisena liiketoimintana ja mahdollisesti syntyvät pienet “hiilinielut” ovat alueelle ja monelle tuotteelle myös kiinnostava lisäarvon tekijä.
Kirjoittajat
Sami Luste toimii tutkijana LAB-ammattikorkeakoulun BIOSYKLI-hankkeessa.
Kusti Ruokamo toimii projekti-insinöörinä LAB-ammattikorkeakoulun kiertotaloutta edistävissä EKI– ja BIOSYKLI-hankkeissa
Lähteet
Linnanen, T. 2014. Uusi menetelmä ottaa hiilidioksidin savukaasuista talteen luontoystävällisesti. REaD. [Viitattu 18.11.2020]. Saatavilla: https://read.xamk.fi/read-arkisto/2014/numero-4/uusi-menetelma-ottaa-hiilidioksidin-savukaasuista-talteen-luontoystavallisesti/index.html
Linkit
BIOSYKLI. 2020. BIOSYKLI – Päijät-Hämeen biokiertotalous [viitattu 20.11.2020]. Saatavilla: https://www.lab.fi/fi/projekti/biosykli
YLE. 2020. Kasvihuonekaasun kierrättämisestä on tulossa bisnestä – näin hiilidioksidin kierrätys toimii [Viitattu 20.11.2020]. Saatavilla: https://yle.fi/uutiset/3-11619957
EKI. 2020. EKI: Energia- ja kiertotalouden toimintaympäristöt. [viitattu 20.11.2020]. Saatavilla: https://lab.fi/fi/projekti/eki
