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/ReportReport

    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

    SeriesVTT Technology
    Number59
    ISSN2242-1211

    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., Järvinen, O., Hagner, M., Setälä, H., & Bergroth, K. (2012). Hidaspyrolyysin liiketoimintojen kehittäminen Suomessa. VTT Technical Research Centre of Finland. VTT Technology, No. 59 http://www.vtt.fi/inf/pdf/technology/2012/T59.pdf