Hidaspyrolyysin liiketoimintojen kehittäminen Suomessa

Leena Fagernäs, Eeva Kuoppala, Vesa Arpiainen, Kari Tiilikkala, Isa Lindqvist, Bengt Lindqvist, Outi Järvinen, Marleena Hagner, Heikki Setälä, Kenneth Bergroth

    Research output: Book/ReportReportProfessional

    Abstract

    Tutkimusprojekti "Hidaspyrolyysin liiketoimintojen kehittäminen Suomessa" toteutettiin Tekesin BioRefine - Uudet biomassatuotteet -ohjelmassa vuosina 2008- 2011 VTT:n, MTT:n ja Helsingin yliopiston kesken. Grillihiilen valmistuksen sivutuotteena muodostuvan koivutisleen käyttö kasvinsuojelussa on uusi, suomalainen innovaatio. Tutkimuksen tavoitteena oli pk-yritysten hidaspyrolyysiliiketoimintojen tukeminen ja kehittäminen lehtipuuperäisten nestetuotteiden, lähinnä koivutisleen, kaupallistamiseksi. Tisle- ja tervatuotteiden tuotteistamispotentiaali on laaja käsittäen mm. kasvinsuojeluaineet, biosidit eli eliöntorjunta-aineet, karkotteet, puun pintakäsittelyaineet ja metallin pinnoitusaineet. Tutkimuksessa tehtiin koeajoja erilaisilla hiiltoretorteilla, määritettiin aine- ja energiataseet retorteille, tutkittiin nesteiden ja kaasujen muodostumista retorttiajon aikana, määritettiin tisleen ja tervan ominaisuudet ja koostumus sekä tehtiin teknis-taloudelliset tarkastelut. Tuotteiden käyttötutkimus kohdistui etana- ja myyräkarkotteisiin sekä puunsuoja-aineeseen. Tuotteiden merkittävät bioaktiiviset tehoaineet tunnistettiin lehtokotiloiden ja vesikirppujen avulla ja määritettiin tuotteiden ympäristövaikutukset sekä maa- että vesiekosysteemeissä. Selvitettiin tuotteiden kaupallistamiseen vaadittavat EU-lainsäädännön luvat ja rekisteröinnit ja osallistuvien yritysten hiili- ja nestetuotteille tehtiin REACH-esirekisteröinti sekä muita REACH-rekisteröintiin liittyviä toimenpiteitä. Nesteiden ja kaasujen koostumuksesta ja yhdisteiden muodostumisesta pro-sessissa saatiin uutta yksityiskohtaista tietoa. Tisle- ja tervatuotteiden saannot ja koostumukset eivät merkittävästi eronneet eri panostoimisten retorttien välillä. Tisleet sisälsivät 15-30 % orgaanista ainesta, joka koostui useista yhdisteistä pääyhdisteen ollessa etikkahappo. Tervavapaa tisle todettiin lupaavaksi ja markkinointikelpoiseksi tuotteeksi erilaisiin tarkoituksiin. Tervaosat sisälsivät pääasiassa pyrolyyttistä ligniiniä. Prosessissa muodostuvat PAH-yhdisteet rikastuvat tervoihin ja kaasuihin, mikä on huomioitava niiden käsittelyssä ja hyödyntämisessä. Tervat ja kaasut voidaan hyödyntää energiaksi itse prosessissa tai muissa kohteissa. Tisleen tuottaminen karkotteeksi parantaa selkeästi grillihiilen tuotannon vuositulosta. Karkotteen hinnalla on kuitenkin suuri merkitys vuositulokseen. Lisäksi raaka-aineen hinta on merkittävä kustannustekijä. Tuotteistamisessa kaikkien tuotefraktioiden (hiili, tisleet, terva, kaasut) hyödyntäminen lisää prosessin kannattavuutta. Koivutisle toimi nilviäiskarkotteena kokeissa ja käytännössä. Eri retorttiproses-sien tuotteiden välillä ei ollut suuria eroja. Karkoteaineissa ei tarvittu tervaosaa. Myyräkarkote toimi kuivissa oloissa. Karkote ei saa kastua, sillä vesiliukoiset tehoaineet menettävät tehonsa. Tisleen karkottava vaikutus selittyy osittain tisleiden sisältämällä etikkahapolla ja furfuraalilla sekä toisaalta usean eri yhdisteen yhteisvaikutuksella. Puunsuojauksessa tarvitaan tervan sisältämiä yhdisteitä. Tisleen kulkeutumisesta maaperästä suodosveteen ei havaittu merkkejä eikä tisleellä havaittu olevan negatiivista vaikutusta maaperän mikrobien toimintaan. Tuotekehityksessä on parempi käyttää tislettä raaka-aineena sellaisenaan kuin eristää siitä yksittäisiä tehoaineita. Olennaista on rekisteröidä tisle tehoaineena EU-tasolla ja valmisteet kansallisesti jokaiselle torjuntakohteelle erikseen.
    Original languageFinnish
    Place of PublicationEspoo
    PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
    Number of pages78
    ISBN (Electronic)978-951-38-7891-7
    ISBN (Print)978-951-38-7890-0
    Publication statusPublished - 2012
    MoE publication typeNot Eligible

    Publication series

    NameVTT Technology
    PublisherVTT
    No.59
    ISSN (Print)2242-1211
    ISSN (Electronic)2242-122X

    Keywords

    • slow pyrolysis
    • birch hardwood
    • charcoal
    • distillate
    • aqueous phase
    • wood vinegar
    • tar
    • pesticide
    • biocide
    • environmental effects

    Cite this

    Fagernäs, L., Kuoppala, E., Arpiainen, V., Tiilikkala, K., Lindqvist, I., Lindqvist, B., ... Bergroth, K. (2012). Hidaspyrolyysin liiketoimintojen kehittäminen Suomessa. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland. VTT Technology, No. 59
    Fagernäs, Leena ; Kuoppala, Eeva ; Arpiainen, Vesa ; Tiilikkala, Kari ; Lindqvist, Isa ; Lindqvist, Bengt ; Järvinen, Outi ; Hagner, Marleena ; Setälä, Heikki ; Bergroth, Kenneth. / Hidaspyrolyysin liiketoimintojen kehittäminen Suomessa. Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 2012. 78 p. (VTT Technology; No. 59).
    @book{6f480f72d4aa431ab667f5d528d225a8,
    title = "Hidaspyrolyysin liiketoimintojen kehitt{\"a}minen Suomessa",
    abstract = "Tutkimusprojekti {"}Hidaspyrolyysin liiketoimintojen kehitt{\"a}minen Suomessa{"} toteutettiin Tekesin BioRefine - Uudet biomassatuotteet -ohjelmassa vuosina 2008- 2011 VTT:n, MTT:n ja Helsingin yliopiston kesken. Grillihiilen valmistuksen sivutuotteena muodostuvan koivutisleen k{\"a}ytt{\"o} kasvinsuojelussa on uusi, suomalainen innovaatio. Tutkimuksen tavoitteena oli pk-yritysten hidaspyrolyysiliiketoimintojen tukeminen ja kehitt{\"a}minen lehtipuuper{\"a}isten nestetuotteiden, l{\"a}hinn{\"a} koivutisleen, kaupallistamiseksi. Tisle- ja tervatuotteiden tuotteistamispotentiaali on laaja k{\"a}sitt{\"a}en mm. kasvinsuojeluaineet, biosidit eli eli{\"o}ntorjunta-aineet, karkotteet, puun pintak{\"a}sittelyaineet ja metallin pinnoitusaineet. Tutkimuksessa tehtiin koeajoja erilaisilla hiiltoretorteilla, m{\"a}{\"a}ritettiin aine- ja energiataseet retorteille, tutkittiin nesteiden ja kaasujen muodostumista retorttiajon aikana, m{\"a}{\"a}ritettiin tisleen ja tervan ominaisuudet ja koostumus sek{\"a} tehtiin teknis-taloudelliset tarkastelut. Tuotteiden k{\"a}ytt{\"o}tutkimus kohdistui etana- ja myyr{\"a}karkotteisiin sek{\"a} puunsuoja-aineeseen. Tuotteiden merkitt{\"a}v{\"a}t bioaktiiviset tehoaineet tunnistettiin lehtokotiloiden ja vesikirppujen avulla ja m{\"a}{\"a}ritettiin tuotteiden ymp{\"a}rist{\"o}vaikutukset sek{\"a} maa- ett{\"a} vesiekosysteemeiss{\"a}. Selvitettiin tuotteiden kaupallistamiseen vaadittavat EU-lains{\"a}{\"a}d{\"a}nn{\"o}n luvat ja rekister{\"o}innit ja osallistuvien yritysten hiili- ja nestetuotteille tehtiin REACH-esirekister{\"o}inti sek{\"a} muita REACH-rekister{\"o}intiin liittyvi{\"a} toimenpiteit{\"a}. Nesteiden ja kaasujen koostumuksesta ja yhdisteiden muodostumisesta pro-sessissa saatiin uutta yksityiskohtaista tietoa. Tisle- ja tervatuotteiden saannot ja koostumukset eiv{\"a}t merkitt{\"a}v{\"a}sti eronneet eri panostoimisten retorttien v{\"a}lill{\"a}. Tisleet sis{\"a}lsiv{\"a}t 15-30 {\%} orgaanista ainesta, joka koostui useista yhdisteist{\"a} p{\"a}{\"a}yhdisteen ollessa etikkahappo. Tervavapaa tisle todettiin lupaavaksi ja markkinointikelpoiseksi tuotteeksi erilaisiin tarkoituksiin. Tervaosat sis{\"a}lsiv{\"a}t p{\"a}{\"a}asiassa pyrolyyttist{\"a} ligniini{\"a}. Prosessissa muodostuvat PAH-yhdisteet rikastuvat tervoihin ja kaasuihin, mik{\"a} on huomioitava niiden k{\"a}sittelyss{\"a} ja hy{\"o}dynt{\"a}misess{\"a}. Tervat ja kaasut voidaan hy{\"o}dynt{\"a}{\"a} energiaksi itse prosessissa tai muissa kohteissa. Tisleen tuottaminen karkotteeksi parantaa selke{\"a}sti grillihiilen tuotannon vuositulosta. Karkotteen hinnalla on kuitenkin suuri merkitys vuositulokseen. Lis{\"a}ksi raaka-aineen hinta on merkitt{\"a}v{\"a} kustannustekij{\"a}. Tuotteistamisessa kaikkien tuotefraktioiden (hiili, tisleet, terva, kaasut) hy{\"o}dynt{\"a}minen lis{\"a}{\"a} prosessin kannattavuutta. Koivutisle toimi nilvi{\"a}iskarkotteena kokeissa ja k{\"a}yt{\"a}nn{\"o}ss{\"a}. Eri retorttiproses-sien tuotteiden v{\"a}lill{\"a} ei ollut suuria eroja. Karkoteaineissa ei tarvittu tervaosaa. Myyr{\"a}karkote toimi kuivissa oloissa. Karkote ei saa kastua, sill{\"a} vesiliukoiset tehoaineet menett{\"a}v{\"a}t tehonsa. Tisleen karkottava vaikutus selittyy osittain tisleiden sis{\"a}lt{\"a}m{\"a}ll{\"a} etikkahapolla ja furfuraalilla sek{\"a} toisaalta usean eri yhdisteen yhteisvaikutuksella. Puunsuojauksessa tarvitaan tervan sis{\"a}lt{\"a}mi{\"a} yhdisteit{\"a}. Tisleen kulkeutumisesta maaper{\"a}st{\"a} suodosveteen ei havaittu merkkej{\"a} eik{\"a} tisleell{\"a} havaittu olevan negatiivista vaikutusta maaper{\"a}n mikrobien toimintaan. Tuotekehityksess{\"a} on parempi k{\"a}ytt{\"a}{\"a} tislett{\"a} raaka-aineena sellaisenaan kuin erist{\"a}{\"a} siit{\"a} yksitt{\"a}isi{\"a} tehoaineita. Olennaista on rekister{\"o}id{\"a} tisle tehoaineena EU-tasolla ja valmisteet kansallisesti jokaiselle torjuntakohteelle erikseen.",
    keywords = "slow pyrolysis, birch hardwood, charcoal, distillate, aqueous phase, wood vinegar, tar, pesticide, biocide, environmental effects",
    author = "Leena Fagern{\"a}s and Eeva Kuoppala and Vesa Arpiainen and Kari Tiilikkala and Isa Lindqvist and Bengt Lindqvist and Outi J{\"a}rvinen and Marleena Hagner and Heikki Set{\"a}l{\"a} and Kenneth Bergroth",
    year = "2012",
    language = "Finnish",
    isbn = "978-951-38-7890-0",
    series = "VTT Technology",
    publisher = "VTT Technical Research Centre of Finland",
    number = "59",
    address = "Finland",

    }

    Fagernäs, L, Kuoppala, E, Arpiainen, V, Tiilikkala, K, Lindqvist, I, Lindqvist, B, Järvinen, O, Hagner, M, Setälä, H & Bergroth, K 2012, Hidaspyrolyysin liiketoimintojen kehittäminen Suomessa. VTT Technology, no. 59, VTT Technical Research Centre of Finland, Espoo.

    Hidaspyrolyysin liiketoimintojen kehittäminen Suomessa. / Fagernäs, Leena; Kuoppala, Eeva; Arpiainen, Vesa; Tiilikkala, Kari; Lindqvist, Isa; Lindqvist, Bengt; Järvinen, Outi; Hagner, Marleena; Setälä, Heikki; Bergroth, Kenneth.

    Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 2012. 78 p. (VTT Technology; No. 59).

    Research output: Book/ReportReportProfessional

    TY - BOOK

    T1 - Hidaspyrolyysin liiketoimintojen kehittäminen Suomessa

    AU - Fagernäs, Leena

    AU - Kuoppala, Eeva

    AU - Arpiainen, Vesa

    AU - Tiilikkala, Kari

    AU - Lindqvist, Isa

    AU - Lindqvist, Bengt

    AU - Järvinen, Outi

    AU - Hagner, Marleena

    AU - Setälä, Heikki

    AU - Bergroth, Kenneth

    PY - 2012

    Y1 - 2012

    N2 - Tutkimusprojekti "Hidaspyrolyysin liiketoimintojen kehittäminen Suomessa" toteutettiin Tekesin BioRefine - Uudet biomassatuotteet -ohjelmassa vuosina 2008- 2011 VTT:n, MTT:n ja Helsingin yliopiston kesken. Grillihiilen valmistuksen sivutuotteena muodostuvan koivutisleen käyttö kasvinsuojelussa on uusi, suomalainen innovaatio. Tutkimuksen tavoitteena oli pk-yritysten hidaspyrolyysiliiketoimintojen tukeminen ja kehittäminen lehtipuuperäisten nestetuotteiden, lähinnä koivutisleen, kaupallistamiseksi. Tisle- ja tervatuotteiden tuotteistamispotentiaali on laaja käsittäen mm. kasvinsuojeluaineet, biosidit eli eliöntorjunta-aineet, karkotteet, puun pintakäsittelyaineet ja metallin pinnoitusaineet. Tutkimuksessa tehtiin koeajoja erilaisilla hiiltoretorteilla, määritettiin aine- ja energiataseet retorteille, tutkittiin nesteiden ja kaasujen muodostumista retorttiajon aikana, määritettiin tisleen ja tervan ominaisuudet ja koostumus sekä tehtiin teknis-taloudelliset tarkastelut. Tuotteiden käyttötutkimus kohdistui etana- ja myyräkarkotteisiin sekä puunsuoja-aineeseen. Tuotteiden merkittävät bioaktiiviset tehoaineet tunnistettiin lehtokotiloiden ja vesikirppujen avulla ja määritettiin tuotteiden ympäristövaikutukset sekä maa- että vesiekosysteemeissä. Selvitettiin tuotteiden kaupallistamiseen vaadittavat EU-lainsäädännön luvat ja rekisteröinnit ja osallistuvien yritysten hiili- ja nestetuotteille tehtiin REACH-esirekisteröinti sekä muita REACH-rekisteröintiin liittyviä toimenpiteitä. Nesteiden ja kaasujen koostumuksesta ja yhdisteiden muodostumisesta pro-sessissa saatiin uutta yksityiskohtaista tietoa. Tisle- ja tervatuotteiden saannot ja koostumukset eivät merkittävästi eronneet eri panostoimisten retorttien välillä. Tisleet sisälsivät 15-30 % orgaanista ainesta, joka koostui useista yhdisteistä pääyhdisteen ollessa etikkahappo. Tervavapaa tisle todettiin lupaavaksi ja markkinointikelpoiseksi tuotteeksi erilaisiin tarkoituksiin. Tervaosat sisälsivät pääasiassa pyrolyyttistä ligniiniä. Prosessissa muodostuvat PAH-yhdisteet rikastuvat tervoihin ja kaasuihin, mikä on huomioitava niiden käsittelyssä ja hyödyntämisessä. Tervat ja kaasut voidaan hyödyntää energiaksi itse prosessissa tai muissa kohteissa. Tisleen tuottaminen karkotteeksi parantaa selkeästi grillihiilen tuotannon vuositulosta. Karkotteen hinnalla on kuitenkin suuri merkitys vuositulokseen. Lisäksi raaka-aineen hinta on merkittävä kustannustekijä. Tuotteistamisessa kaikkien tuotefraktioiden (hiili, tisleet, terva, kaasut) hyödyntäminen lisää prosessin kannattavuutta. Koivutisle toimi nilviäiskarkotteena kokeissa ja käytännössä. Eri retorttiproses-sien tuotteiden välillä ei ollut suuria eroja. Karkoteaineissa ei tarvittu tervaosaa. Myyräkarkote toimi kuivissa oloissa. Karkote ei saa kastua, sillä vesiliukoiset tehoaineet menettävät tehonsa. Tisleen karkottava vaikutus selittyy osittain tisleiden sisältämällä etikkahapolla ja furfuraalilla sekä toisaalta usean eri yhdisteen yhteisvaikutuksella. Puunsuojauksessa tarvitaan tervan sisältämiä yhdisteitä. Tisleen kulkeutumisesta maaperästä suodosveteen ei havaittu merkkejä eikä tisleellä havaittu olevan negatiivista vaikutusta maaperän mikrobien toimintaan. Tuotekehityksessä on parempi käyttää tislettä raaka-aineena sellaisenaan kuin eristää siitä yksittäisiä tehoaineita. Olennaista on rekisteröidä tisle tehoaineena EU-tasolla ja valmisteet kansallisesti jokaiselle torjuntakohteelle erikseen.

    AB - Tutkimusprojekti "Hidaspyrolyysin liiketoimintojen kehittäminen Suomessa" toteutettiin Tekesin BioRefine - Uudet biomassatuotteet -ohjelmassa vuosina 2008- 2011 VTT:n, MTT:n ja Helsingin yliopiston kesken. Grillihiilen valmistuksen sivutuotteena muodostuvan koivutisleen käyttö kasvinsuojelussa on uusi, suomalainen innovaatio. Tutkimuksen tavoitteena oli pk-yritysten hidaspyrolyysiliiketoimintojen tukeminen ja kehittäminen lehtipuuperäisten nestetuotteiden, lähinnä koivutisleen, kaupallistamiseksi. Tisle- ja tervatuotteiden tuotteistamispotentiaali on laaja käsittäen mm. kasvinsuojeluaineet, biosidit eli eliöntorjunta-aineet, karkotteet, puun pintakäsittelyaineet ja metallin pinnoitusaineet. Tutkimuksessa tehtiin koeajoja erilaisilla hiiltoretorteilla, määritettiin aine- ja energiataseet retorteille, tutkittiin nesteiden ja kaasujen muodostumista retorttiajon aikana, määritettiin tisleen ja tervan ominaisuudet ja koostumus sekä tehtiin teknis-taloudelliset tarkastelut. Tuotteiden käyttötutkimus kohdistui etana- ja myyräkarkotteisiin sekä puunsuoja-aineeseen. Tuotteiden merkittävät bioaktiiviset tehoaineet tunnistettiin lehtokotiloiden ja vesikirppujen avulla ja määritettiin tuotteiden ympäristövaikutukset sekä maa- että vesiekosysteemeissä. Selvitettiin tuotteiden kaupallistamiseen vaadittavat EU-lainsäädännön luvat ja rekisteröinnit ja osallistuvien yritysten hiili- ja nestetuotteille tehtiin REACH-esirekisteröinti sekä muita REACH-rekisteröintiin liittyviä toimenpiteitä. Nesteiden ja kaasujen koostumuksesta ja yhdisteiden muodostumisesta pro-sessissa saatiin uutta yksityiskohtaista tietoa. Tisle- ja tervatuotteiden saannot ja koostumukset eivät merkittävästi eronneet eri panostoimisten retorttien välillä. Tisleet sisälsivät 15-30 % orgaanista ainesta, joka koostui useista yhdisteistä pääyhdisteen ollessa etikkahappo. Tervavapaa tisle todettiin lupaavaksi ja markkinointikelpoiseksi tuotteeksi erilaisiin tarkoituksiin. Tervaosat sisälsivät pääasiassa pyrolyyttistä ligniiniä. Prosessissa muodostuvat PAH-yhdisteet rikastuvat tervoihin ja kaasuihin, mikä on huomioitava niiden käsittelyssä ja hyödyntämisessä. Tervat ja kaasut voidaan hyödyntää energiaksi itse prosessissa tai muissa kohteissa. Tisleen tuottaminen karkotteeksi parantaa selkeästi grillihiilen tuotannon vuositulosta. Karkotteen hinnalla on kuitenkin suuri merkitys vuositulokseen. Lisäksi raaka-aineen hinta on merkittävä kustannustekijä. Tuotteistamisessa kaikkien tuotefraktioiden (hiili, tisleet, terva, kaasut) hyödyntäminen lisää prosessin kannattavuutta. Koivutisle toimi nilviäiskarkotteena kokeissa ja käytännössä. Eri retorttiproses-sien tuotteiden välillä ei ollut suuria eroja. Karkoteaineissa ei tarvittu tervaosaa. Myyräkarkote toimi kuivissa oloissa. Karkote ei saa kastua, sillä vesiliukoiset tehoaineet menettävät tehonsa. Tisleen karkottava vaikutus selittyy osittain tisleiden sisältämällä etikkahapolla ja furfuraalilla sekä toisaalta usean eri yhdisteen yhteisvaikutuksella. Puunsuojauksessa tarvitaan tervan sisältämiä yhdisteitä. Tisleen kulkeutumisesta maaperästä suodosveteen ei havaittu merkkejä eikä tisleellä havaittu olevan negatiivista vaikutusta maaperän mikrobien toimintaan. Tuotekehityksessä on parempi käyttää tislettä raaka-aineena sellaisenaan kuin eristää siitä yksittäisiä tehoaineita. Olennaista on rekisteröidä tisle tehoaineena EU-tasolla ja valmisteet kansallisesti jokaiselle torjuntakohteelle erikseen.

    KW - slow pyrolysis

    KW - birch hardwood

    KW - charcoal

    KW - distillate

    KW - aqueous phase

    KW - wood vinegar

    KW - tar

    KW - pesticide

    KW - biocide

    KW - environmental effects

    M3 - Report

    SN - 978-951-38-7890-0

    T3 - VTT Technology

    BT - Hidaspyrolyysin liiketoimintojen kehittäminen Suomessa

    PB - VTT Technical Research Centre of Finland

    CY - Espoo

    ER -

    Fagernäs L, Kuoppala E, Arpiainen V, Tiilikkala K, Lindqvist I, Lindqvist B et al. Hidaspyrolyysin liiketoimintojen kehittäminen Suomessa. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland, 2012. 78 p. (VTT Technology; No. 59).