LAB-ammattikorkeakoulun kiertotalouslaboratoriossa tutkitaan pyrolyysituotteiden hyötykäyttömahdollisuuksia. Opinnäytetyössä ”Pyrolyysituotteiden PAH-analytiikan kehittäminen GC-MS-menetelmällä: Koivun tuohen biohiilen esikäsittely ja analysointi” kehitettiin hyötykäyttötutkimusta tukeva analyysimenetelmä. Erityisenä mielenkiinnon kohteena on pyrolyysistä saatava biohiili, mutta ohessa saatava pyrolyysiöljy on myös hyötykäytön näkökulmasta kiinnostava sivutuote. (Bröijer 2023.)
Biohiilen esikäsittely perustuu PAH-yhdisteiden eli polysyklisten aromaattisten hiilivetyjen uuttamiseen liuottimella, josta sitten analysoidaan tutkittavat yhdisteet (Kuva 1). Lopputuloksena saatiin kehitettyä menetelmä, joka hyödyntää perinteistä neste-nesteuuttoa (Kuva 2). Yhdisteitä saatiin määritettyä n. 70 % saannoilla, eli esikäsittely vaatii vielä hiomista, jotta biohiilessä olevien PAH-yhdisteiden saantoprosentti saadaan korkeammaksi. (Bröijer 2023, 34, 46.)
Biohiilen lainsäädäntö toistaiseksi hajanaista
Biohiilellä on monia käyttökohteita. Sen hiilipitoisuus on korkea, se edistää pitkäaikaista hiilensidontaa maaperässä ja täten hillitsee ilmastonmuutosta (Schmidt & Wilson 2014). PAH-yhdisteiden määrittämisellä voidaan osaltaan taata biohiilen turvallisuus. EU:n tai Suomen lainsäädäntö ei toistaiseksi vaadi mitään tiettyä analyysimenetelmää biohiilen PAH-yhdisteiden määrittämiseksi. Yhdysvaltain ympäristönsuojeluvirasto (EPA) on luonut yleisen 16 PAH-yhdisteen summan, jota käytetään eri lainsäädännöissä. EU:n markkinoille asetettaville lannoitevalmisteille on asetettu suurimmaksi sallituksi summapitoisuudeksi 6 mg/kg ka. Suomen markkinoilla sovelletaan PIMA-asetusta (214/2007, Liite), jossa raja-arvot ovat esim. lannoitevalmisteille 30 mg/kg ka. Biohiilen tuottaja voi kuitenkin vapaasti valita laboratorioanalyysin tekijän. PIMA-asetus toteaa vain, että analyysin tulee perustua standardeihin tai luotettavuudeltaan vastaavanlaisiin menetelmiin. (EU-lannoiteasetus 1009/2019, Liite II II osa.)
Pyrolyysiöljystä on moneksi
Pyrolyysiöljyä voidaan jatkojalostaa uusiokemikaaleiksi tai hyödyntää sitä energiana. Se on näytteenä haastava esikäsitellä sen kompleksisen kemiallisen rakenteen ja korkean vesipitoisuuden takia. Vesi voidaan kuitenkin erotella öljystä, jonka jälkeen PAH-yhdisteet on yksinkertaisempi määrittää. Tutkimusten mukaan PAH-yhdisteet päätyvät tervamaiseen pyrolyysiöljyyn (Kuva 3). Tätä tervamaista öljyä voisi hyödyntää esim. kreosootin korvaajana tai energiana, mutta muissa käyttökohteissa PAH-yhdisteet aiheuttavat rajoitteita (Fagernäs ym. 2012, 1281). Pyrolyysiä voisi hyödyntää esim. erilaisissa yritysklustereissa; teollisuuden sivuvirroista voitaisiin pyrolysoida bioöljyä ja jatkojalostaa siitä uusiokemikaaleja. (DTC; Bröijer 2023, 8.)
Kirjoittajat
Ville Bröijer opiskelee LAB-ammattikorkeakoulussa energia- ja ympäristötekniikan koulutusohjelmassa.
Mervi Pulkkinen toimii laboratoriovastaavana LAB-ammattikorkeakoulun teknologiayksikön analyysilaboratoriossa.
Lähteet
Bröijer, V. 2023. Pyrolyysituotteiden PAH-analytiikan kehittäminen GC-MS-menetelmällä. AMK-opinnäytetyö. LAB-ammattikorkeakoulu, energia- ja ympäristötekniikan koulutus. Lahti. Viitattu 22.5.2023. Saatavissa https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2023051912039
DTC. About DTC. Dutch Thermochemical Cluster. Viitattu 17.5.2023. Saatavissa https://www.dutchthermochemicalcluster.nl/about-dtc/
EU-Lannoitevalmisteasetus 1009/2019. Euroopan parlamentin ja neuvoston asetus EU-lannoitevalmisteiden asettamista saataville markkinoilla koskevien sääntöjen vahvistamisesta ja asetusten (EY) N:o 1069/2009 ja (EY) N:o 1107/2009 muuttamisesta sekä asetuksen (EY) N:o 2003/2003 kumoamisesta. EUR-Lex. Viitattu 17.5.2023. Saatavissa https://eur-lex.europa.eu/legal-content/FI/TXT/?uri=CELEX%3A02019R1009-20220716
Fagernäs, L., Kuoppala, E., Tiilikkala, K. & Oasmaa, A. 2012. Chemical Composition of Birch Wood Slow Pyrolysis Products. Energy Fuels. Vol. 26 (2), 1275–1283. Viitattu 17.5.2023. Saatavissa http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ef2018836
PIMA-asetus 214/2007. Valtioneuvoston asetus maaperän pilaantuneisuuden ja puhdistustarpeen arvioinnista 214/2007. Finlex. Viitattu 17.5.2023. Saatavissa https://www.finlex.fi/fi/laki/alkup/2007/20070214 Schmidt, H.-P. & Wilson, K. 2014. The 55 uses of biochar. The Biochar Journal. Viitattu 17.5.2023. Saatavissa https://biochar-journal.org/en/ct/2
