Yhdyskuntajätteiden hyödyntäminen biojalostamossa

Translated title of the contribution: Utilization of municipal waste in biorefinery

Marjaana Rättö, Minna Vikman, Matti Siika-aho

Research output: Book/ReportReportProfessional

Abstract

Biojalostamossa hyödynnetään biomassaa fossiilisista raaka-aineista valmistettuja tuotteita korvaavien biopolttoaineiden, bioenergian ja kemikaalien tuotannossa. Esimerkiksi sokeri-, tärkkelys- ja selluloosapitoisista materiaaleista voidaan valmistaa entsymaattisen hydrolyysin ja bioteknisen prosessoinnin avulla etanolia tai kemikaaleja. Biomassaa hyödynnetään laajenevassa mitassa polttoaineiden tuotannossa, mutta kemianteollisuus perustuu toistaiseksi lähes yksinomaan fossiilisten raaka-aineiden käyttöön. Tässä hankkeessa selvitettiin yhdyskuntajätteen hyödyntämismahdollisuuksia biojalostamo-konseptissa käyttäen malliprosessina polttoaine-etanolin tuottoa. Yhdyskuntien jätevirtojen kartoituksen perusteella valittiin sokerireittiin perustuvan biojalostamon raaka-aineeksi soveltuvat, runsaasti hiilihydraatteja sisältävä fraktiot, joiden soveltuvuutta biotekniseen jatkokäsittelyyn tutkittiin laboratoriomittakaavan kokeissa. Soveltuvia jätefraktioita ovat erilliskerätty biojäte, sekajäte, kuitupakkaukset, keräyspaperi ja rakennusjätteen tietyt fraktiot. Osalle näistä jakeista on jo olemassa toimivat hyödyntämisjärjestelmät, joten ne jätettiin tämän selvityksen ulkopuolelle. Saatujen tulosten mukaan erilliskerätty biojäte soveltuu teknisesti erittäin hyvin sokereita hyödyntävän biojalostamon raaka-aineeksi. Erilliskerätyn biojätteen volyymit ovat kuitenkin pieniä: YTV-alueen biojätteen käyttävä laitos tuottaisi 3 000 tonnia etanolia vuodessa, ja kokonaisetanolintuottopotentiaali biojätteestä Suomessa on alle 20 000 tonnia vuodessa. Kaatopaikoille menevä sekajäte on volyymiltaan biojätettä huomattavasti suurempi jätefraktio. Hiilihydraattikoostumuksen perusteella arvioiden Suomen sekajätekertymästä olisi teoreettisesti mahdollista tuottaa 260 000 tonnia etanolia vuodessa. Sekajätteen heterogeenisuus vaikeuttaa hiilihydraattien hyödyntämistä, ja tässä työssä saatujen tulosten perusteella saanto fraktioimattomaan sekajätteeseen perustuvassa prosessissa ilmeisesti olisi alle 50 % teoreettisesta. Sekajätteen tehokas hyödyntäminen sokerireittiin perustuvassa biojalostamoissa edellyttääkin raaka-aineen fraktiointia joko keräyksen yhteydessä tai jätteenkäsittelylaitoksessa ja prosessien edelleen kehittämistä, muun muassa esikäsittelyjen optimointia.
Original languageFinnish
Place of PublicationEspoo
PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
Number of pages70
ISBN (Electronic)978-951-38-7311-0
ISBN (Print)978-951-38-7310-3
Publication statusPublished - 2009
MoE publication typeNot Eligible

Publication series

NameVTT Tiedotteita - Research Notes
PublisherVTT
No.2494
ISSN (Print)1235-0605
ISSN (Electronic)1455-0865

Keywords

  • biorefinery
  • municipal waste
  • biowaste
  • mixed waste
  • cellulose
  • starch
  • carbohydrate,hydrolysis
  • fermentation
  • fuel ethanol

Cite this

Rättö, M., Vikman, M., & Siika-aho, M. (2009). Yhdyskuntajätteiden hyödyntäminen biojalostamossa. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland. VTT Tiedotteita - Research Notes, No. 2494
Rättö, Marjaana ; Vikman, Minna ; Siika-aho, Matti. / Yhdyskuntajätteiden hyödyntäminen biojalostamossa. Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 2009. 70 p. (VTT Tiedotteita - Research Notes; No. 2494).
@book{3e774d8ee73f47f4af5c0e49fcc310ad,
title = "Yhdyskuntaj{\"a}tteiden hy{\"o}dynt{\"a}minen biojalostamossa",
abstract = "Biojalostamossa hy{\"o}dynnet{\"a}{\"a}n biomassaa fossiilisista raaka-aineista valmistettuja tuotteita korvaavien biopolttoaineiden, bioenergian ja kemikaalien tuotannossa. Esimerkiksi sokeri-, t{\"a}rkkelys- ja selluloosapitoisista materiaaleista voidaan valmistaa entsymaattisen hydrolyysin ja bioteknisen prosessoinnin avulla etanolia tai kemikaaleja. Biomassaa hy{\"o}dynnet{\"a}{\"a}n laajenevassa mitassa polttoaineiden tuotannossa, mutta kemianteollisuus perustuu toistaiseksi l{\"a}hes yksinomaan fossiilisten raaka-aineiden k{\"a}ytt{\"o}{\"o}n. T{\"a}ss{\"a} hankkeessa selvitettiin yhdyskuntaj{\"a}tteen hy{\"o}dynt{\"a}mismahdollisuuksia biojalostamo-konseptissa k{\"a}ytt{\"a}en malliprosessina polttoaine-etanolin tuottoa. Yhdyskuntien j{\"a}tevirtojen kartoituksen perusteella valittiin sokerireittiin perustuvan biojalostamon raaka-aineeksi soveltuvat, runsaasti hiilihydraatteja sis{\"a}lt{\"a}v{\"a} fraktiot, joiden soveltuvuutta biotekniseen jatkok{\"a}sittelyyn tutkittiin laboratoriomittakaavan kokeissa. Soveltuvia j{\"a}tefraktioita ovat erillisker{\"a}tty bioj{\"a}te, sekaj{\"a}te, kuitupakkaukset, ker{\"a}yspaperi ja rakennusj{\"a}tteen tietyt fraktiot. Osalle n{\"a}ist{\"a} jakeista on jo olemassa toimivat hy{\"o}dynt{\"a}misj{\"a}rjestelm{\"a}t, joten ne j{\"a}tettiin t{\"a}m{\"a}n selvityksen ulkopuolelle. Saatujen tulosten mukaan erillisker{\"a}tty bioj{\"a}te soveltuu teknisesti eritt{\"a}in hyvin sokereita hy{\"o}dynt{\"a}v{\"a}n biojalostamon raaka-aineeksi. Erillisker{\"a}tyn bioj{\"a}tteen volyymit ovat kuitenkin pieni{\"a}: YTV-alueen bioj{\"a}tteen k{\"a}ytt{\"a}v{\"a} laitos tuottaisi 3 000 tonnia etanolia vuodessa, ja kokonaisetanolintuottopotentiaali bioj{\"a}tteest{\"a} Suomessa on alle 20 000 tonnia vuodessa. Kaatopaikoille menev{\"a} sekaj{\"a}te on volyymiltaan bioj{\"a}tett{\"a} huomattavasti suurempi j{\"a}tefraktio. Hiilihydraattikoostumuksen perusteella arvioiden Suomen sekaj{\"a}tekertym{\"a}st{\"a} olisi teoreettisesti mahdollista tuottaa 260 000 tonnia etanolia vuodessa. Sekaj{\"a}tteen heterogeenisuus vaikeuttaa hiilihydraattien hy{\"o}dynt{\"a}mist{\"a}, ja t{\"a}ss{\"a} ty{\"o}ss{\"a} saatujen tulosten perusteella saanto fraktioimattomaan sekaj{\"a}tteeseen perustuvassa prosessissa ilmeisesti olisi alle 50 {\%} teoreettisesta. Sekaj{\"a}tteen tehokas hy{\"o}dynt{\"a}minen sokerireittiin perustuvassa biojalostamoissa edellytt{\"a}{\"a}kin raaka-aineen fraktiointia joko ker{\"a}yksen yhteydess{\"a} tai j{\"a}tteenk{\"a}sittelylaitoksessa ja prosessien edelleen kehitt{\"a}mist{\"a}, muun muassa esik{\"a}sittelyjen optimointia.",
keywords = "biorefinery, municipal waste, biowaste, mixed waste, cellulose, starch, carbohydrate,hydrolysis, fermentation, fuel ethanol",
author = "Marjaana R{\"a}tt{\"o} and Minna Vikman and Matti Siika-aho",
note = "Project code: 7055",
year = "2009",
language = "Finnish",
isbn = "978-951-38-7310-3",
series = "VTT Tiedotteita - Research Notes",
publisher = "VTT Technical Research Centre of Finland",
number = "2494",
address = "Finland",

}

Rättö, M, Vikman, M & Siika-aho, M 2009, Yhdyskuntajätteiden hyödyntäminen biojalostamossa. VTT Tiedotteita - Research Notes, no. 2494, VTT Technical Research Centre of Finland, Espoo.

Yhdyskuntajätteiden hyödyntäminen biojalostamossa. / Rättö, Marjaana; Vikman, Minna; Siika-aho, Matti.

Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 2009. 70 p. (VTT Tiedotteita - Research Notes; No. 2494).

Research output: Book/ReportReportProfessional

TY - BOOK

T1 - Yhdyskuntajätteiden hyödyntäminen biojalostamossa

AU - Rättö, Marjaana

AU - Vikman, Minna

AU - Siika-aho, Matti

N1 - Project code: 7055

PY - 2009

Y1 - 2009

N2 - Biojalostamossa hyödynnetään biomassaa fossiilisista raaka-aineista valmistettuja tuotteita korvaavien biopolttoaineiden, bioenergian ja kemikaalien tuotannossa. Esimerkiksi sokeri-, tärkkelys- ja selluloosapitoisista materiaaleista voidaan valmistaa entsymaattisen hydrolyysin ja bioteknisen prosessoinnin avulla etanolia tai kemikaaleja. Biomassaa hyödynnetään laajenevassa mitassa polttoaineiden tuotannossa, mutta kemianteollisuus perustuu toistaiseksi lähes yksinomaan fossiilisten raaka-aineiden käyttöön. Tässä hankkeessa selvitettiin yhdyskuntajätteen hyödyntämismahdollisuuksia biojalostamo-konseptissa käyttäen malliprosessina polttoaine-etanolin tuottoa. Yhdyskuntien jätevirtojen kartoituksen perusteella valittiin sokerireittiin perustuvan biojalostamon raaka-aineeksi soveltuvat, runsaasti hiilihydraatteja sisältävä fraktiot, joiden soveltuvuutta biotekniseen jatkokäsittelyyn tutkittiin laboratoriomittakaavan kokeissa. Soveltuvia jätefraktioita ovat erilliskerätty biojäte, sekajäte, kuitupakkaukset, keräyspaperi ja rakennusjätteen tietyt fraktiot. Osalle näistä jakeista on jo olemassa toimivat hyödyntämisjärjestelmät, joten ne jätettiin tämän selvityksen ulkopuolelle. Saatujen tulosten mukaan erilliskerätty biojäte soveltuu teknisesti erittäin hyvin sokereita hyödyntävän biojalostamon raaka-aineeksi. Erilliskerätyn biojätteen volyymit ovat kuitenkin pieniä: YTV-alueen biojätteen käyttävä laitos tuottaisi 3 000 tonnia etanolia vuodessa, ja kokonaisetanolintuottopotentiaali biojätteestä Suomessa on alle 20 000 tonnia vuodessa. Kaatopaikoille menevä sekajäte on volyymiltaan biojätettä huomattavasti suurempi jätefraktio. Hiilihydraattikoostumuksen perusteella arvioiden Suomen sekajätekertymästä olisi teoreettisesti mahdollista tuottaa 260 000 tonnia etanolia vuodessa. Sekajätteen heterogeenisuus vaikeuttaa hiilihydraattien hyödyntämistä, ja tässä työssä saatujen tulosten perusteella saanto fraktioimattomaan sekajätteeseen perustuvassa prosessissa ilmeisesti olisi alle 50 % teoreettisesta. Sekajätteen tehokas hyödyntäminen sokerireittiin perustuvassa biojalostamoissa edellyttääkin raaka-aineen fraktiointia joko keräyksen yhteydessä tai jätteenkäsittelylaitoksessa ja prosessien edelleen kehittämistä, muun muassa esikäsittelyjen optimointia.

AB - Biojalostamossa hyödynnetään biomassaa fossiilisista raaka-aineista valmistettuja tuotteita korvaavien biopolttoaineiden, bioenergian ja kemikaalien tuotannossa. Esimerkiksi sokeri-, tärkkelys- ja selluloosapitoisista materiaaleista voidaan valmistaa entsymaattisen hydrolyysin ja bioteknisen prosessoinnin avulla etanolia tai kemikaaleja. Biomassaa hyödynnetään laajenevassa mitassa polttoaineiden tuotannossa, mutta kemianteollisuus perustuu toistaiseksi lähes yksinomaan fossiilisten raaka-aineiden käyttöön. Tässä hankkeessa selvitettiin yhdyskuntajätteen hyödyntämismahdollisuuksia biojalostamo-konseptissa käyttäen malliprosessina polttoaine-etanolin tuottoa. Yhdyskuntien jätevirtojen kartoituksen perusteella valittiin sokerireittiin perustuvan biojalostamon raaka-aineeksi soveltuvat, runsaasti hiilihydraatteja sisältävä fraktiot, joiden soveltuvuutta biotekniseen jatkokäsittelyyn tutkittiin laboratoriomittakaavan kokeissa. Soveltuvia jätefraktioita ovat erilliskerätty biojäte, sekajäte, kuitupakkaukset, keräyspaperi ja rakennusjätteen tietyt fraktiot. Osalle näistä jakeista on jo olemassa toimivat hyödyntämisjärjestelmät, joten ne jätettiin tämän selvityksen ulkopuolelle. Saatujen tulosten mukaan erilliskerätty biojäte soveltuu teknisesti erittäin hyvin sokereita hyödyntävän biojalostamon raaka-aineeksi. Erilliskerätyn biojätteen volyymit ovat kuitenkin pieniä: YTV-alueen biojätteen käyttävä laitos tuottaisi 3 000 tonnia etanolia vuodessa, ja kokonaisetanolintuottopotentiaali biojätteestä Suomessa on alle 20 000 tonnia vuodessa. Kaatopaikoille menevä sekajäte on volyymiltaan biojätettä huomattavasti suurempi jätefraktio. Hiilihydraattikoostumuksen perusteella arvioiden Suomen sekajätekertymästä olisi teoreettisesti mahdollista tuottaa 260 000 tonnia etanolia vuodessa. Sekajätteen heterogeenisuus vaikeuttaa hiilihydraattien hyödyntämistä, ja tässä työssä saatujen tulosten perusteella saanto fraktioimattomaan sekajätteeseen perustuvassa prosessissa ilmeisesti olisi alle 50 % teoreettisesta. Sekajätteen tehokas hyödyntäminen sokerireittiin perustuvassa biojalostamoissa edellyttääkin raaka-aineen fraktiointia joko keräyksen yhteydessä tai jätteenkäsittelylaitoksessa ja prosessien edelleen kehittämistä, muun muassa esikäsittelyjen optimointia.

KW - biorefinery

KW - municipal waste

KW - biowaste

KW - mixed waste

KW - cellulose

KW - starch

KW - carbohydrate,hydrolysis

KW - fermentation

KW - fuel ethanol

M3 - Report

SN - 978-951-38-7310-3

T3 - VTT Tiedotteita - Research Notes

BT - Yhdyskuntajätteiden hyödyntäminen biojalostamossa

PB - VTT Technical Research Centre of Finland

CY - Espoo

ER -

Rättö M, Vikman M, Siika-aho M. Yhdyskuntajätteiden hyödyntäminen biojalostamossa. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland, 2009. 70 p. (VTT Tiedotteita - Research Notes; No. 2494).