Kokopuuhakkeen puhdistus Massahake-menetelmällä: Kokeet jatkuvatoimisella koelaitteistolla

Suomen metsien kokonaiskasvu on tällä hetkellä noin 126 milj. m3 vuodessa, josta kuorellista runkopuuta on arvioitu olevan n. 79 milj. m3/a. Teollisuus käyttää tästä määrästä raaka-aineenaan n. 50 milj. m3 kuorellista runkopuuta. On arvioitu, että metsiin jäävien nykytekniikalla korjuukelpoisten hakkuutähteiden energiasisältö on n. 38,5 TWh ja hakkuusäästön energiasisällön on arvioitu olevan n. 56,5 TWh. Tällä hetkellä puupolttoaineiden käyttö on n. 20,5 TWh/a, mikä on n. 6 % primäärienergiantuotannosta. Valtion teknillisen tutkimuskeskuksen (VTT) poltto- ja lämpötekniikan laboratoriossa kehitetyn puhdistusmenetelmän tavoite on tuottaa metsähakkeesta paitsi korkealaatuista raaka-ainetta selluteollisuudelle myös kustannuksiltaan kilpailukykyistä polttoainetta energiantuotantoon. Puhdistusmenetelmän keskeiset uudet piirteet liittyvät kuoren irroittamiseen hakepaloista sekä sellujakeen laadun varmistamiseen prosessin eri vaiheissa. Koetulosten perusteella laadittiin puhdistusprosessille lineaarista monimuuttujamallia apuna käyttäen malli, jolla tutkittiin eri muuttujien vaikutusta prosessiin. Muuttujina mallissa olivat värierolajittelijan herkkyys ja hihnanopeus, jauhimen teräväli, puhdistettavan hakkeen syöttömäärä ja syöttöpaikka sekä puulaji. Tulosten perusteella kuoripitoisuuteen vaikuttivat tarkastelluista muuttujista voimakkaimmin värierolajittelijan hihnan nopeus ja hakkeen syöttöpaikka. Saantoon puolestaan vaikuttivat eniten värierolajittelijan herkkyys ja jauhimen teräväli. Puhdistetun hakkeen kuoripitoisuudessa päästiin tällä koelaitteistolla koivukokopuuhakkeella 2,5 %:iin ja mäntykokopuuhakkeella 1,5 %:iin ja pintalautahakkeella alle 0,5 %:iin. Selluhakkeen saanto oli vastaavasti koivukokopuuhakkeella n. 65 %, mäntykokopuuhakkeella yli 70 % ja pintalautahakkeella yli 80 %. Koelaitteiston tasoon nähden tulos on tyydyttävä, ja menetelmällä on realistiset mahdollisuudet päästä alle 1 % kuoripitoisuuteen kaikilla kokopuuhakkeilla kehittämällä prosessin eri vaiheita. Vastaavan kokoisesta puusta kuitupuumenetelmällä korjattaessa selluhakkeen saanto karsimattoman puun biomassasta on noin 40 % ja polttojakeen saanto n . 10 %. Massahake-menetelmää käytettäessä sellujaetta saadaan 1,5 2-kertainen määrä ja polttojaetta 2 4-kertainen määrä samasta määrästä puuta kuin nykyisellä kuitupuumenetelmällä tuotettaessa. Puhdistusprosessista saatavien polttojakeiden lämpöarvot olivat tuotantokosteudessa 8,9 MJ/kg (koivu) ja 6,3 MJ/kg (mänty). Keskiraekoko ja kosteus jakeilla oli n. 3 mm ja 49 % (koivu) ja n. 4 mm ja 60 % (mänty). Prosessista saatava polttojae on tasalaatuista ja sellaisenaan käyttökelpoista esimerkiksi leijukerroskattiloissa. Hakkeen puhdistuksen laskettiin olevan kannattavaa pieniläpimittaisella koivulla ja kaikenkokoisella männyllä. Kannattavuuden rajalla oli laskelmien mukaan keskikokoinen koivu. Pieniläpimittaisen ensiharvennuspuun hakkuupotentiaalin on arvioitu olevan n. 10 milj m3/a kuorellista runkopuuta, josta nykymenetelmin korjattaessa syntyisi selluraaka-ainetta n. 8 milj. m3/a ja polttojaetta noin 2 milj. m3/a. Tämä vastaa noin 4,5 TWh/a energiamäärää. Massahake-menetelmällä tuotettaessa vastaavasta puumäärästä saataisiin enimmillään noin nelinkertainen määrä polttojaetta ja lisäksi lähes kaksinkertainen määrä sellujaetta nykymenetelmiin verrattuna.