Pyrolysoinnilla jalostetaan bio- ja jätemateriaaleista arvokkaampia lopputuotteita

LAB-ammattikorkeakoulun kiertotalouslaboratorio on tällä hetkellä suunnitteluvaiheessa ja sen rakennustyöt aloitetaan kesän 2020 aikana. Alustavan arvion mukaan se otetaan käyttöön alkuvuodesta 2021. Kiertotalouslaboratorio on käynnissä olevan Energia- ja kiertotaloustoimintaympäristöt -hankkeen (EKI-hanke) päätavoite ja sisältää mielenkiintoisia laiteinvestointeja. Tässä blogikirjoituksessa esitellään yksi keskeisimmistä kiertotalouslaboratorion investoinneista, joka on pilot-mittakaavan jatkuvatoiminen pyrolyysilaite.

Kuva 1. Puun polttaminen avotulessa on eräänlainen pyrolyysiprosessi. (Kuva: Pixabay.)

Pyrolyysiprosessi

Kuivatislaus eli pyrolyysi on lämpökemiallinen reaktio, jossa materiaalia lämmitetään ympäristössä, jossa happi on poistettu kokonaan tai korvattu toisella inertillä kaasulla. Pyrolyysiprosessi voidaan jakaa eri tyyppeihin: torrefionti, hidas ja nopea pyrolyysi sekä kaasutus.

Taulukko 1. Eri pyrolyysityyppien olosuhteet ja saannot. (Laitinen 2015).
Kuvio 1. Yksinkertaistettu prosessikaavio pyrolyysiprosessista (Koski 2014).

Esikäsitelty materiaali syötetään pyrolyysikammioon, jossa se lämmitetään haluttuun lämpötilaan. Materiaalista (esim. biomassa) vapautuvat kondensoituvat ja ei-kondensoituvat kaasut poistuvat kammiosta. Syntyvä hiili jää osittain sekä kammioon että kaasuun. Kaasu erotetaan hiilestä ja jäähdytetään. Kondensoituvat höyryt lauhdutetaan bioöljyksi tai pyrolyysiöljyksi. Ei-kondensoituvat kaasut poistuvat kammiosta ja ne joko soihdutetaan tai kerätään talteen myöhemmässä vaiheessa. Nämä kaasut voidaan myös hyödyntää pyrolyysikammion lämmitykseen samoin kuin syntynyt hiili voidaan kierrättää ja hyödyntää pyrolyysikammion lämmitykseen. (Koski 2014).

Pyrolyysireaktiossa suurista monimutkaisista molekyyleistä hajotetaan pienempiä hienojakoisempia molekyylejä. Reaktion päätuotteina voidaan pitää:

  • kiinteät tuotteet (jäännöshiili)
  • nesteet (pyrolyysiöljy)
  • kaasut (pyrolyysikaasu)

Näiden tuotteiden saanto eli määrä riippuu monista eri tekijöistä, kuten käytettävien materiaalien kemiallisista ja fyysisistä ominaisuuksista sekä käytettävästä pyrolyysitekniikasta. (Laitinen 2015).

LAB-ammattikorkeakoulu tarjoaa tulevaisuudessa mahdollisuuden pyrolyysiprosessien pilotointiin.  Pyrolyysilaitteisto hankitaan Energia- ja kiertotaloustoimintaympäristöt -hankkeessa (EKI-Hanke) ja sillä on tarkoitus tutkia eri materiaalien kuten biomassan, puun, muovin ja tekstiilin pyrolysointia ja prosessissa syntyviä lopputuotteita sekä niiden hyödyntämismahdollisuuksia. Projektin rahoittajana toimii Euroopan aluekehitysrahasto (EAKR).

Kirjoittaja

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

Lähteet

Koski, P. 2014. Eri puulajien pyrolyysi ja analysointi. Opinnäytetyö. Kemiantekniikan koulutusohjelma. Centria Ammattikorkeakoulu. [Viitattu 4.6.2020]. Saatavilla: https://www.theseus.fi/bitstream/handle/10024/80606/Koski_Petri.pdf?sequence=1&isAllowed=y

Laitinen, A. 2015. Kolmivaiheisen pyrolyysiprosessin mallintaminen. Pro gradu -tutkielma. Soveltava kemia. Kemian laitos. Jyväskylän Yliopisto. [Viitattu 4.6.2020]. Saatavilla: https://jyx.jyu.fi/bitstream/handle/123456789/48787/URN:NBN:fi:jyu-201602151576.pdf?sequence=1

Kuvat

Kuva 1. Pixapay, Palo-avotulella-liekki. 2020. [Viitattu 4.6.2020]. Saatavilla: https://pixabay.com/fi/photos/palo-avotulella-liekki-171229/

Kuvio 1. Koski, P. 2014. Eri puulajien pyrolyysi ja analysointi. Opinnäytetyö. Kemiantekniikan koulutusohjelma. Centria Ammattikorkeakoulu. 4.[Viitattu 4.6.2020]. Saatavilla: https://www.theseus.fi/bitstream/handle/10024/80606/Koski_Petri.pdf?sequence=1&isAllowed=y

Taulukko 1. Laitinen, A. 2015. Kolmivaiheisen pyrolyysiprosessin mallintaminen. Pro gradu -tutkielma. Soveltava kemia. Kemian laitos. Jyväskylän Yliopisto. 10. [Viitattu 4.6.2020]. Saatavilla: https://jyx.jyu.fi/bitstream/handle/123456789/48787/URN:NBN:fi:jyu-201602151576.pdf?sequence=1

Linkit

EKI. 2020. EKI: Energia- ja kiertotalouden toimintaympäristöt. [viitattu 4.6.2020]. Saatavilla: https://lab.fi/fi/projekti/eki

BIOSYKLI. 2020. BIOSYKLI – Päijät-Hämeen biokiertotalous [viitattu 4.6.2020]. Saatavilla: https://www.lab.fi/fi/projekti/biosykli

Jätä kommentti

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.