Lainsäädäntö kannustaa käyttämään tehokkaammin hyödyksi myös teollisuudessa, maataloudessa ja yhdyskunnissa muodostuvat eloperäiset biohajoavat sivutuotteet ja jätteet kompostoinnin tai kaatopaikalle sijoittamisen sijaan, jolloin voi olla aiheellista selvittää erilaisten materiaalien soveltuvuus biokaasuprosessiin eli määrittää niiden metaanintuottopotentiaali (Kymäläinen & Pakarinen 2015, 11–12). Tähän tarpeeseen vastaa LAB-ammattikorkeakoulun kiertotalouslaboratorio, jossa on mahdollista määrittää erilaisten materiaalien metaanintuottopotentiaali paitsi panostoimisella AMPTS II -biokaasuanalysaattorilla myös jatkuvatoimisella biokaasureaktorilla (CSTR) (Kuva 1).
Kokeellinen jatkuvatoiminen biokaasuprosessi tarjoaa mahdollisuuden seurata muun muassa orgaanisen kuormituksen vaikutusta materiaalin metaanintuottopotentiaaliin. Orgaaninen kuormitus (Organic Loading Rate, OLR) ilmaisee reaktoriin syötettävän orgaanisen aineen (VS) määrän vuorokaudessa reaktorin tilavuutta kohti yksikössä kgVS/m3vrk tai gVS/lvrk. Optimaalista kuormitusta haetaan nostamalla orgaanisen aineen osuutta vähitellen. Isoissa biokaasulaitoksissa, joissa käsitellään biojätteitä ja lietteitä yhdessä, optimaalinen kuormitus on yleisesti 4–5 kgVS/m3vrk. (Kymäläinen & Pakarinen 2015, 72–73.) Tietylle materiaalille sopivaa kuormitusta voidaan siis hakea käynnistämällä mädätys esimerkiksi kuormituksella 0,5 gVS/lvrk ja lisäämällä kuormitusta 0,5 gVS/lvrk viikoittain, kunnes metaanintuotto suhteessa syötetyn orgaanisen aineen määrään ei enää kasva vaan vakiintuu materiaalille ominaiselle tasolle (Kymäläinen & Pakarinen 2015, 77).
Lisäksi jatkuvatoimista biokaasureaktoria käytettäessä syötettä voidaan vaihtaa helposti, jolloin erilaisia syötteitä ja niiden vaikutusta toisiinsa päästään vertailemaan. Syötteen kuiva-ainepitoisuus on tavallisesti pidetty 10 prosentissa, eli kyseessä on märkämädätys (Tampio ym. 2018, 17). Tarvittaessa syötteet laimennetaan ja hienonnetaan prosessiin sopivaksi.
Biokaasulaboratorion laitteistoa kehitetään
Reaktorin hoitotoimenpiteisiin kuuluvat muun muassa mädätyksessä muodostuneen kaasun tilavuusmittaus, kaasun koostumuksen mittaaminen kaasuanalysaattorilla (Kuva 2), syötteen lisääminen, rejektin eli mädätysjäännöksen poistaminen ja rejektin pH-arvon seuraaminen. Lisäksi rejektistä määritetään säännöllisesti kuiva-ainepitoisuus ja orgaanisen aineen pitoisuus. (Kymäläinen & Pakarinen 2015, 76). Toistaiseksi kiertotalouslaboratorion jatkuvatoimista reaktoria hoidetaan manuaalisesti, mutta suunnitelmissa on sekä lisätä että automatisoida mittausjärjestelmiä. Myös biokaasuprosessin toiminnan tarkkailuun ja sitä häiritsevien tekijöiden hallintaan kehitetään lisää menetelmiä.
LAB-ammattikorkeakoulun kiertotalouslaboratoriosta löytyy biokaasulaboratorion lisäksi mm. pyrolyysi, magneettierottelija sekä tekstiili-, muovi- ja analyysilaboratoriot. Laboratoriopalveluiden lisäksi yrityksille on tarjolla myös kiertotalousasiantuntijapalveluita (LAB-ammattikorkeakoulu 2023). Linkki LAB-ammattikorkeakoulun kiertotalouslaboratorion esittelysivulle.
Kirjoittaja
Raisa Pajarinen työskentelee kehitysinsinöörinä LAB-ammattikorkeakoulun kiertotalouslaboratoriossa.
Lähteet
Kymäläinen, M. & Pakarinen, O. (toim.). 2015. Biokaasuteknologia. Raaka-aineet, prosessointi ja lopputuotteiden hyödyntäminen. HAMKin e-julkaisuja 36/2015. Hämeenlinna: Hämeen ammattikorkeakoulu. Viitattu 30.3.2023. Saatavissa https://urn.fi/URN:ISBN:978-951-784-771-1
LAB-ammattikorkeakoulu. 2023. Kiertotalouslaboratorio. Viitattu 5.4.2023. Saatavissa https://lab.fi/fi/palvelu/kiertotalouslaboratorio
Tampio, E., Vainio, M., Virkkunen, E., Rahtola, M., Heinonen, S. 2018. Opas kierrätyslannoitevalmisteiden tuottajille. Helsinki: Luonnonvarakeskus (Luke). Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 37/2018. Viitattu 30.3.2023. Saatavissa http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-326-606-3
Linkit
Linkki 1. LAB-ammattikorkeakoulu. 2023. Kiertotalouslaboratorio. Viitattu 5.4.2023. Saatavissa https://lab.fi/fi/palvelu/kiertotalouslaboratorio
