@book{0661c8dece4c4a3a94c1035b237a80a8,
title = "Hidaspyrolyysituotteiden hy{\"o}dynt{\"a}minen ja tuotannon kannattavuus: Biohiili ja tisle",
abstract = "Tutkimusprojekti {"}Hidaspyrolyysin kokonaisratkaisut tuotevirtojen hy{\"o}dynt{\"a}miseksi{"} (Hidaspyro II) toteutettiin Tekesin {"}BioRefine Uudet biomassatuotteet{"} -teknologiaohjelmassa vuosina 2011 - 2014 tutkimusosapuolten VTT:n, MTT:n ja Helsingin yliopiston kesken. Projektin p{\"a}{\"a}tavoitteena oli hidaspyrolyysiprosessin optimointi kaikkien tuotteiden (hiili, tisleet, terva, kaasut) hy{\"o}dynt{\"a}miseksi ja uusien sovellusten kehitt{\"a}miseksi. Osatavoitteina oli selvitt{\"a}{\"a} hiilen ja tisleiden vaikutus kasveihin, maaper{\"a}{\"a}n, maanparannukseen ja viljelyn ymp{\"a}rist{\"o}p{\"a}{\"a}st{\"o}ihin, m{\"a}{\"a}ritt{\"a}{\"a} hyv{\"a}n biohiilen laatukriteereit{\"a} sek{\"a} selvitt{\"a}{\"a} tisleen k{\"a}ytt{\"o}mahdollisuuksia hajuntorjunnassa ja tuotteiden ymp{\"a}rist{\"o}- ja ekotoksikologisia vaikutuksia. Hidaspyrolyysiprosessin kehitt{\"a}miseksi ja optimoimiseksi suunniteltiin ja rakennettiin VTT:lle hallittu panostoiminen koelaitteisto (6 kg). Pyrolyysilaitteiston mitoittamiseksi ja ajo-olosuhteiden m{\"a}{\"a}ritt{\"a}miseksi tehtiin ensin TGA-m{\"a}{\"a}rityksi{\"a} ja useita esikoeajoja. Varsinaisissa koeajoissa valmistettiin koivupuuraaka-aineesta hiilt{\"a} kolmessa eri hiiltol{\"a}mp{\"o}tilassa ja ker{\"a}ttiin nesteet talteen. Lis{\"a}ksi tehtiin koeajo m{\"a}d{\"a}tysj{\"a}{\"a}nn{\"o}ksen lietteell{\"a}. Kokeiden massataseet m{\"a}{\"a}ritettiin ja hiili-ja nestetuotteiden laatua ja koostumusta analysoitiin. Eri l{\"a}mp{\"o}tiloissa tuotettuja koivupuuhiili{\"a} k{\"a}ytettiin MTT:n ja HY:n k{\"a}ytt{\"o}kokeissa. Hiilien vaikutusta kasveihin ja maaper{\"a}{\"a}n tutkittiin astiakokeilla kasvihuoneissa ja lierojen toksisuuskokeilla laboratoriossa. Biohiilen ja tisleiden vaikutusta kompostointiin tutkittiin kentt{\"a}kokeilla yhteisty{\"o}ss{\"a} osallistuvien yritysten kanssa. Tutkimustulosten pohjalta laadittiin uusien prosessikonseptien teknistaloudelliset arviot. Lis{\"a}ksi tehtiin markkinaselvitys puupohjaisen hiilen markkinoista maanparannusaineena ja grillihiilen{\"a}. Pyrolyysilaitteiston suunnittelu ja toteutus erilaisten hiilien ja tisleiden tuottamiseksi ja prosessin optimoimiseksi onnistui. Ty{\"o}ss{\"a} kehitettiin kaksivaiheinen ajo-ohjelma tervavapaan tisleen, ns. puhdastisleen, saamiseksi ja m{\"a}{\"a}r{\"a}n maksimoimiseksi. Ainoana muuttujana koeajoissa oli hiillon loppul{\"a}mp{\"o}tila. Kokeiden perusteella valittiin l{\"a}mp{\"o}tilat selkeiden erojen saamiseksi hiilien v{\"a}lille. Matalassa l{\"a}mp{\"o}tilassa (300 °C) tuotetun hiilen saanto oli korkea ja kiinte{\"a}n hiilen pitoisuus matala. Keskil{\"a}mp{\"o}tilahiilell{\"a} (375 °C) saanto pieneni ja vastaavasti kiinte{\"a}n hiilen pitoisuus kasvoi. Saatujen hiilien ominaispinta-alat olivat kuitenkin hyvin pieni{\"a}. Korkean l{\"a}mp{\"o}tilan (475 °C) hiili vastasi hyv{\"a}laatuista grillihiilt{\"a}. Sen ominaispinta-ala oli 44 m2/g. Kehitetyll{\"a} kaksivaiheisella l{\"a}mp{\"o}tilaohjelmalla voidaan optimoida hiilen ja nesteiden saantoa ja laatua. Biohiilen k{\"a}yt{\"o}n kannalta t{\"a}rke{\"a}t{\"a} oli tieto biohiilen tehosta sitoa vett{\"a} tehokkaasti heti maahan sekoituksen j{\"a}lkeen. K{\"a}yt{\"a}nn{\"o}ss{\"a} biohiili kannattaa levitt{\"a}{\"a} kasvualustaan hyviss{\"a} ajoin ennen kasvien kylv{\"o}{\"a} ja aikaan, jolloin on tarve sitoa maassa olevaa vett{\"a}. Karkeaan kivenn{\"a}ismaahan lis{\"a}tty biohiili lis{\"a}si kasvien kasvua ja satoa, mutta ei kaikilla testatuilla viljelykasveilla. Kasvien kasvuun ja ominaisuuksiin vaikuttavat sek{\"a} hiilen ett{\"a} kasvin ominaisuudet. Hiiltol{\"a}mp{\"o}tilalla ei ollut ratkaisevaa vaikutusta, miten hiililis{\"a} vaikuttaa maan vesi- ja ravinnetalouteen tutkitulla aikav{\"a}lill{\"a}. 300 °C:een l{\"a}mp{\"o}tilassa valmistetun hiilen vaikutukset kasvien kasvuun olivat pienempi{\"a} ja maan ominaisuuksiin erilaisia kuin korkeammissa l{\"a}mp{\"o}tiloissa valmistettujen hiilien. Biohiili paransi kompostoitumista sek{\"a} v{\"a}hensi typpioksiduulip{\"a}{\"a}st{\"o}j{\"a} ja hajuhaittoja. On mahdollista parantaa ravinteiden kierr{\"a}tyst{\"a} kompostoinnin avulla ja samalla sitoa hiilt{\"a} pois kierrosta. Vaikka biohiilen laatu vaihtelee, puuper{\"a}inen biohiili on ymp{\"a}rist{\"o}yst{\"a}v{\"a}llinen tuote, jolla ei havaittu olevan kielteisi{\"a} vaikutuksia maaper{\"a}n hajottajaeli{\"o}st{\"o}{\"o}n ja sen toimintaan. Teknis-taloudellisten arvioiden perusteella uudet prosessikonseptit, joissa tisle k{\"a}ytet{\"a}{\"a}n kasvinsuojelussa ja hajunpoistossa, hiili grillihiilen{\"a} ja maanparannusaineena, ja tervat ja kaasut hy{\"o}dynnet{\"a}{\"a}n energiantuotannossa, mahdollistavat merkitt{\"a}v{\"a}n parannuksen tuotannon kannattavuudessa aikaisempiin konsepteihin verrattuna.",
keywords = "Slow pyrolysis, birch, biochar, charcoal, distillate, aqueous phase, wood vinegar, tar, soil improvement, composting, odour control, carbon sequestration, environmental effects",
author = "Leena Fagern{\"a}s and Eeva Kuoppala and Jussi Ranta and Vesa Arpiainen and Kari Tiilikkala and Riitta Kemppainen and Marleena Hagner and Heikki Set{\"a}l{\"a}",
note = ".",
year = "2014",
language = "Finnish",
isbn = "978-951-38-8276-1",
series = "VTT Technology",
publisher = "VTT Technical Research Centre of Finland",
number = "182",
address = "Finland",
}