Hidaspyrolyysituotteiden hyödyntäminen ja tuotannon kannattavuus

Biohiili ja tisle

Translated title of the contribution: Utilization of slow pyrolysis products and feasibility of the production: Biochar and distillate

Leena Fagernäs, Eeva Kuoppala, Jussi Ranta, Vesa Arpiainen, Kari Tiilikkala, Riitta Kemppainen, Marleena Hagner, Heikki Setälä

    Research output: Book/Report › Report › Professional

    Abstract

    Tutkimusprojekti "Hidaspyrolyysin kokonaisratkaisut tuotevirtojen hyödyntämiseksi" (Hidaspyro II) toteutettiin Tekesin "BioRefine Uudet biomassatuotteet" -teknologiaohjelmassa vuosina 2011 - 2014 tutkimusosapuolten VTT:n, MTT:n ja Helsingin yliopiston kesken. Projektin päätavoitteena oli hidaspyrolyysiprosessin optimointi kaikkien tuotteiden (hiili, tisleet, terva, kaasut) hyödyntämiseksi ja uusien sovellusten kehittämiseksi. Osatavoitteina oli selvittää hiilen ja tisleiden vaikutus kasveihin, maaperään, maanparannukseen ja viljelyn ympäristöpäästöihin, määrittää hyvän biohiilen laatukriteereitä sekä selvittää tisleen käyttömahdollisuuksia hajuntorjunnassa ja tuotteiden ympäristö- ja ekotoksikologisia vaikutuksia. Hidaspyrolyysiprosessin kehittämiseksi ja optimoimiseksi suunniteltiin ja rakennettiin VTT:lle hallittu panostoiminen koelaitteisto (6 kg). Pyrolyysilaitteiston mitoittamiseksi ja ajo-olosuhteiden määrittämiseksi tehtiin ensin TGA-määrityksiä ja useita esikoeajoja. Varsinaisissa koeajoissa valmistettiin koivupuuraaka-aineesta hiiltä kolmessa eri hiiltolämpötilassa ja kerättiin nesteet talteen. Lisäksi tehtiin koeajo mädätysjäännöksen lietteellä. Kokeiden massataseet määritettiin ja hiili-ja nestetuotteiden laatua ja koostumusta analysoitiin. Eri lämpötiloissa tuotettuja koivupuuhiiliä käytettiin MTT:n ja HY:n käyttökokeissa. Hiilien vaikutusta kasveihin ja maaperään tutkittiin astiakokeilla kasvihuoneissa ja lierojen toksisuuskokeilla laboratoriossa. Biohiilen ja tisleiden vaikutusta kompostointiin tutkittiin kenttäkokeilla yhteistyössä osallistuvien yritysten kanssa. Tutkimustulosten pohjalta laadittiin uusien prosessikonseptien teknistaloudelliset arviot. Lisäksi tehtiin markkinaselvitys puupohjaisen hiilen markkinoista maanparannusaineena ja grillihiilenä. Pyrolyysilaitteiston suunnittelu ja toteutus erilaisten hiilien ja tisleiden tuottamiseksi ja prosessin optimoimiseksi onnistui. Työssä kehitettiin kaksivaiheinen ajo-ohjelma tervavapaan tisleen, ns. puhdastisleen, saamiseksi ja määrän maksimoimiseksi. Ainoana muuttujana koeajoissa oli hiillon loppulämpötila. Kokeiden perusteella valittiin lämpötilat selkeiden erojen saamiseksi hiilien välille. Matalassa lämpötilassa (300 °C) tuotetun hiilen saanto oli korkea ja kiinteän hiilen pitoisuus matala. Keskilämpötilahiilellä (375 °C) saanto pieneni ja vastaavasti kiinteän hiilen pitoisuus kasvoi. Saatujen hiilien ominaispinta-alat olivat kuitenkin hyvin pieniä. Korkean lämpötilan (475 °C) hiili vastasi hyvälaatuista grillihiiltä. Sen ominaispinta-ala oli 44 m2/g. Kehitetyllä kaksivaiheisella lämpötilaohjelmalla voidaan optimoida hiilen ja nesteiden saantoa ja laatua. Biohiilen käytön kannalta tärkeätä oli tieto biohiilen tehosta sitoa vettä tehokkaasti heti maahan sekoituksen jälkeen. Käytännössä biohiili kannattaa levittää kasvualustaan hyvissä ajoin ennen kasvien kylvöä ja aikaan, jolloin on tarve sitoa maassa olevaa vettä. Karkeaan kivennäismaahan lisätty biohiili lisäsi kasvien kasvua ja satoa, mutta ei kaikilla testatuilla viljelykasveilla. Kasvien kasvuun ja ominaisuuksiin vaikuttavat sekä hiilen että kasvin ominaisuudet. Hiiltolämpötilalla ei ollut ratkaisevaa vaikutusta, miten hiililisä vaikuttaa maan vesi- ja ravinnetalouteen tutkitulla aikavälillä. 300 °C:een lämpötilassa valmistetun hiilen vaikutukset kasvien kasvuun olivat pienempiä ja maan ominaisuuksiin erilaisia kuin korkeammissa lämpötiloissa valmistettujen hiilien. Biohiili paransi kompostoitumista sekä vähensi typpioksiduulipäästöjä ja hajuhaittoja. On mahdollista parantaa ravinteiden kierrätystä kompostoinnin avulla ja samalla sitoa hiiltä pois kierrosta. Vaikka biohiilen laatu vaihtelee, puuperäinen biohiili on ympäristöystävällinen tuote, jolla ei havaittu olevan kielteisiä vaikutuksia maaperän hajottajaeliöstöön ja sen toimintaan. Teknis-taloudellisten arvioiden perusteella uudet prosessikonseptit, joissa tisle käytetään kasvinsuojelussa ja hajunpoistossa, hiili grillihiilenä ja maanparannusaineena, ja tervat ja kaasut hyödynnetään energiantuotannossa, mahdollistavat merkittävän parannuksen tuotannon kannattavuudessa aikaisempiin konsepteihin verrattuna.
    Original languageFinnish
    Place of PublicationEspoo
    PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
    Number of pages80
    ISBN (Electronic)978-951-38-8277-8
    ISBN (Print)978-951-38-8276-1
    Publication statusPublished - 2014
    MoE publication typeNot Eligible

    Publication series

    NameVTT Technology
    PublisherVTT
    No.182
    ISSN (Print)2242-1211
    ISSN (Electronic)2242-122X

    Fingerprint

    Intsia bijuga
    biochar
    pyrolysis

    Keywords

    • Slow pyrolysis
    • birch
    • biochar
    • charcoal
    • distillate
    • aqueous phase
    • wood vinegar
    • tar
    • soil improvement
    • composting
    • odour control
    • carbon sequestration
    • environmental effects

    Cite this

    Fagernäs, L., Kuoppala, E., Ranta, J., Arpiainen, V., Tiilikkala, K., Kemppainen, R., ... Setälä, H. (2014). Hidaspyrolyysituotteiden hyödyntäminen ja tuotannon kannattavuus: Biohiili ja tisle. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland. VTT Technology, No. 182
    Fagernäs, Leena ; Kuoppala, Eeva ; Ranta, Jussi ; Arpiainen, Vesa ; Tiilikkala, Kari ; Kemppainen, Riitta ; Hagner, Marleena ; Setälä, Heikki. / Hidaspyrolyysituotteiden hyödyntäminen ja tuotannon kannattavuus : Biohiili ja tisle. Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 2014. 80 p. (VTT Technology; No. 182).
    @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",

    }

    Fagernäs, L, Kuoppala, E, Ranta, J, Arpiainen, V, Tiilikkala, K, Kemppainen, R, Hagner, M & Setälä, H 2014, Hidaspyrolyysituotteiden hyödyntäminen ja tuotannon kannattavuus: Biohiili ja tisle. VTT Technology, no. 182, VTT Technical Research Centre of Finland, Espoo.

    Hidaspyrolyysituotteiden hyödyntäminen ja tuotannon kannattavuus : Biohiili ja tisle. / Fagernäs, Leena; Kuoppala, Eeva; Ranta, Jussi; Arpiainen, Vesa; Tiilikkala, Kari; Kemppainen, Riitta; Hagner, Marleena; Setälä, Heikki.

    Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 2014. 80 p. (VTT Technology; No. 182).

    Research output: Book/Report › Report › Professional

    TY - BOOK

    T1 - Hidaspyrolyysituotteiden hyödyntäminen ja tuotannon kannattavuus

    T2 - Biohiili ja tisle

    AU - Fagernäs, Leena

    AU - Kuoppala, Eeva

    AU - Ranta, Jussi

    AU - Arpiainen, Vesa

    AU - Tiilikkala, Kari

    AU - Kemppainen, Riitta

    AU - Hagner, Marleena

    AU - Setälä, Heikki

    N1 - .

    PY - 2014

    Y1 - 2014

    N2 - Tutkimusprojekti "Hidaspyrolyysin kokonaisratkaisut tuotevirtojen hyödyntämiseksi" (Hidaspyro II) toteutettiin Tekesin "BioRefine Uudet biomassatuotteet" -teknologiaohjelmassa vuosina 2011 - 2014 tutkimusosapuolten VTT:n, MTT:n ja Helsingin yliopiston kesken. Projektin päätavoitteena oli hidaspyrolyysiprosessin optimointi kaikkien tuotteiden (hiili, tisleet, terva, kaasut) hyödyntämiseksi ja uusien sovellusten kehittämiseksi. Osatavoitteina oli selvittää hiilen ja tisleiden vaikutus kasveihin, maaperään, maanparannukseen ja viljelyn ympäristöpäästöihin, määrittää hyvän biohiilen laatukriteereitä sekä selvittää tisleen käyttömahdollisuuksia hajuntorjunnassa ja tuotteiden ympäristö- ja ekotoksikologisia vaikutuksia. Hidaspyrolyysiprosessin kehittämiseksi ja optimoimiseksi suunniteltiin ja rakennettiin VTT:lle hallittu panostoiminen koelaitteisto (6 kg). Pyrolyysilaitteiston mitoittamiseksi ja ajo-olosuhteiden määrittämiseksi tehtiin ensin TGA-määrityksiä ja useita esikoeajoja. Varsinaisissa koeajoissa valmistettiin koivupuuraaka-aineesta hiiltä kolmessa eri hiiltolämpötilassa ja kerättiin nesteet talteen. Lisäksi tehtiin koeajo mädätysjäännöksen lietteellä. Kokeiden massataseet määritettiin ja hiili-ja nestetuotteiden laatua ja koostumusta analysoitiin. Eri lämpötiloissa tuotettuja koivupuuhiiliä käytettiin MTT:n ja HY:n käyttökokeissa. Hiilien vaikutusta kasveihin ja maaperään tutkittiin astiakokeilla kasvihuoneissa ja lierojen toksisuuskokeilla laboratoriossa. Biohiilen ja tisleiden vaikutusta kompostointiin tutkittiin kenttäkokeilla yhteistyössä osallistuvien yritysten kanssa. Tutkimustulosten pohjalta laadittiin uusien prosessikonseptien teknistaloudelliset arviot. Lisäksi tehtiin markkinaselvitys puupohjaisen hiilen markkinoista maanparannusaineena ja grillihiilenä. Pyrolyysilaitteiston suunnittelu ja toteutus erilaisten hiilien ja tisleiden tuottamiseksi ja prosessin optimoimiseksi onnistui. Työssä kehitettiin kaksivaiheinen ajo-ohjelma tervavapaan tisleen, ns. puhdastisleen, saamiseksi ja määrän maksimoimiseksi. Ainoana muuttujana koeajoissa oli hiillon loppulämpötila. Kokeiden perusteella valittiin lämpötilat selkeiden erojen saamiseksi hiilien välille. Matalassa lämpötilassa (300 °C) tuotetun hiilen saanto oli korkea ja kiinteän hiilen pitoisuus matala. Keskilämpötilahiilellä (375 °C) saanto pieneni ja vastaavasti kiinteän hiilen pitoisuus kasvoi. Saatujen hiilien ominaispinta-alat olivat kuitenkin hyvin pieniä. Korkean lämpötilan (475 °C) hiili vastasi hyvälaatuista grillihiiltä. Sen ominaispinta-ala oli 44 m2/g. Kehitetyllä kaksivaiheisella lämpötilaohjelmalla voidaan optimoida hiilen ja nesteiden saantoa ja laatua. Biohiilen käytön kannalta tärkeätä oli tieto biohiilen tehosta sitoa vettä tehokkaasti heti maahan sekoituksen jälkeen. Käytännössä biohiili kannattaa levittää kasvualustaan hyvissä ajoin ennen kasvien kylvöä ja aikaan, jolloin on tarve sitoa maassa olevaa vettä. Karkeaan kivennäismaahan lisätty biohiili lisäsi kasvien kasvua ja satoa, mutta ei kaikilla testatuilla viljelykasveilla. Kasvien kasvuun ja ominaisuuksiin vaikuttavat sekä hiilen että kasvin ominaisuudet. Hiiltolämpötilalla ei ollut ratkaisevaa vaikutusta, miten hiililisä vaikuttaa maan vesi- ja ravinnetalouteen tutkitulla aikavälillä. 300 °C:een lämpötilassa valmistetun hiilen vaikutukset kasvien kasvuun olivat pienempiä ja maan ominaisuuksiin erilaisia kuin korkeammissa lämpötiloissa valmistettujen hiilien. Biohiili paransi kompostoitumista sekä vähensi typpioksiduulipäästöjä ja hajuhaittoja. On mahdollista parantaa ravinteiden kierrätystä kompostoinnin avulla ja samalla sitoa hiiltä pois kierrosta. Vaikka biohiilen laatu vaihtelee, puuperäinen biohiili on ympäristöystävällinen tuote, jolla ei havaittu olevan kielteisiä vaikutuksia maaperän hajottajaeliöstöön ja sen toimintaan. Teknis-taloudellisten arvioiden perusteella uudet prosessikonseptit, joissa tisle käytetään kasvinsuojelussa ja hajunpoistossa, hiili grillihiilenä ja maanparannusaineena, ja tervat ja kaasut hyödynnetään energiantuotannossa, mahdollistavat merkittävän parannuksen tuotannon kannattavuudessa aikaisempiin konsepteihin verrattuna.

    AB - Tutkimusprojekti "Hidaspyrolyysin kokonaisratkaisut tuotevirtojen hyödyntämiseksi" (Hidaspyro II) toteutettiin Tekesin "BioRefine Uudet biomassatuotteet" -teknologiaohjelmassa vuosina 2011 - 2014 tutkimusosapuolten VTT:n, MTT:n ja Helsingin yliopiston kesken. Projektin päätavoitteena oli hidaspyrolyysiprosessin optimointi kaikkien tuotteiden (hiili, tisleet, terva, kaasut) hyödyntämiseksi ja uusien sovellusten kehittämiseksi. Osatavoitteina oli selvittää hiilen ja tisleiden vaikutus kasveihin, maaperään, maanparannukseen ja viljelyn ympäristöpäästöihin, määrittää hyvän biohiilen laatukriteereitä sekä selvittää tisleen käyttömahdollisuuksia hajuntorjunnassa ja tuotteiden ympäristö- ja ekotoksikologisia vaikutuksia. Hidaspyrolyysiprosessin kehittämiseksi ja optimoimiseksi suunniteltiin ja rakennettiin VTT:lle hallittu panostoiminen koelaitteisto (6 kg). Pyrolyysilaitteiston mitoittamiseksi ja ajo-olosuhteiden määrittämiseksi tehtiin ensin TGA-määrityksiä ja useita esikoeajoja. Varsinaisissa koeajoissa valmistettiin koivupuuraaka-aineesta hiiltä kolmessa eri hiiltolämpötilassa ja kerättiin nesteet talteen. Lisäksi tehtiin koeajo mädätysjäännöksen lietteellä. Kokeiden massataseet määritettiin ja hiili-ja nestetuotteiden laatua ja koostumusta analysoitiin. Eri lämpötiloissa tuotettuja koivupuuhiiliä käytettiin MTT:n ja HY:n käyttökokeissa. Hiilien vaikutusta kasveihin ja maaperään tutkittiin astiakokeilla kasvihuoneissa ja lierojen toksisuuskokeilla laboratoriossa. Biohiilen ja tisleiden vaikutusta kompostointiin tutkittiin kenttäkokeilla yhteistyössä osallistuvien yritysten kanssa. Tutkimustulosten pohjalta laadittiin uusien prosessikonseptien teknistaloudelliset arviot. Lisäksi tehtiin markkinaselvitys puupohjaisen hiilen markkinoista maanparannusaineena ja grillihiilenä. Pyrolyysilaitteiston suunnittelu ja toteutus erilaisten hiilien ja tisleiden tuottamiseksi ja prosessin optimoimiseksi onnistui. Työssä kehitettiin kaksivaiheinen ajo-ohjelma tervavapaan tisleen, ns. puhdastisleen, saamiseksi ja määrän maksimoimiseksi. Ainoana muuttujana koeajoissa oli hiillon loppulämpötila. Kokeiden perusteella valittiin lämpötilat selkeiden erojen saamiseksi hiilien välille. Matalassa lämpötilassa (300 °C) tuotetun hiilen saanto oli korkea ja kiinteän hiilen pitoisuus matala. Keskilämpötilahiilellä (375 °C) saanto pieneni ja vastaavasti kiinteän hiilen pitoisuus kasvoi. Saatujen hiilien ominaispinta-alat olivat kuitenkin hyvin pieniä. Korkean lämpötilan (475 °C) hiili vastasi hyvälaatuista grillihiiltä. Sen ominaispinta-ala oli 44 m2/g. Kehitetyllä kaksivaiheisella lämpötilaohjelmalla voidaan optimoida hiilen ja nesteiden saantoa ja laatua. Biohiilen käytön kannalta tärkeätä oli tieto biohiilen tehosta sitoa vettä tehokkaasti heti maahan sekoituksen jälkeen. Käytännössä biohiili kannattaa levittää kasvualustaan hyvissä ajoin ennen kasvien kylvöä ja aikaan, jolloin on tarve sitoa maassa olevaa vettä. Karkeaan kivennäismaahan lisätty biohiili lisäsi kasvien kasvua ja satoa, mutta ei kaikilla testatuilla viljelykasveilla. Kasvien kasvuun ja ominaisuuksiin vaikuttavat sekä hiilen että kasvin ominaisuudet. Hiiltolämpötilalla ei ollut ratkaisevaa vaikutusta, miten hiililisä vaikuttaa maan vesi- ja ravinnetalouteen tutkitulla aikavälillä. 300 °C:een lämpötilassa valmistetun hiilen vaikutukset kasvien kasvuun olivat pienempiä ja maan ominaisuuksiin erilaisia kuin korkeammissa lämpötiloissa valmistettujen hiilien. Biohiili paransi kompostoitumista sekä vähensi typpioksiduulipäästöjä ja hajuhaittoja. On mahdollista parantaa ravinteiden kierrätystä kompostoinnin avulla ja samalla sitoa hiiltä pois kierrosta. Vaikka biohiilen laatu vaihtelee, puuperäinen biohiili on ympäristöystävällinen tuote, jolla ei havaittu olevan kielteisiä vaikutuksia maaperän hajottajaeliöstöön ja sen toimintaan. Teknis-taloudellisten arvioiden perusteella uudet prosessikonseptit, joissa tisle käytetään kasvinsuojelussa ja hajunpoistossa, hiili grillihiilenä ja maanparannusaineena, ja tervat ja kaasut hyödynnetään energiantuotannossa, mahdollistavat merkittävän parannuksen tuotannon kannattavuudessa aikaisempiin konsepteihin verrattuna.

    KW - Slow pyrolysis

    KW - birch

    KW - biochar

    KW - charcoal

    KW - distillate

    KW - aqueous phase

    KW - wood vinegar

    KW - tar

    KW - soil improvement

    KW - composting

    KW - odour control

    KW - carbon sequestration

    KW - environmental effects

    M3 - Report

    SN - 978-951-38-8276-1

    T3 - VTT Technology

    BT - Hidaspyrolyysituotteiden hyödyntäminen ja tuotannon kannattavuus

    PB - VTT Technical Research Centre of Finland

    CY - Espoo

    ER -

    Fagernäs L, Kuoppala E, Ranta J, Arpiainen V, Tiilikkala K, Kemppainen R et al. Hidaspyrolyysituotteiden hyödyntäminen ja tuotannon kannattavuus: Biohiili ja tisle. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland, 2014. 80 p. (VTT Technology; No. 182).

    Access to Document