Biomassa paistuu hapettomassa tilassa

Biohiilen pientuotanto onnistui

11.10.2023, kello 12:09

Teksti Aaron Lehmus

Ratkaisu edulliseen biohiilen tuotantoon löydettiin Hämeen ammattikorkeakoulun hankkeessa. Lämmityskattilan modifiointi mahdollistaa biohiilen valmistuksen myös pientuottajille.

Biohiili on kasvattanut suosiotaan sen ainutlaatuisten ominaisuuksien ja moninaisten sovelluskohteiden vuoksi. Biohiiltä voidaan esimerkiksi käyttää maanparannusaineena, erilaisissa suodatusratkaisuissa ja jopa rehun paranteena. Lisäksi kiinnostusta biohiilen käyttöön on lisännyt sen potentiaali hiilensidonnassa. Biohiiltä tuotetaan pyrolyysillä eli kuumentamalla biomassaa hapettomissa olosuhteissa, jolloin siitä vapautuu kosteutta ja kaasumaisia yhdisteitä. Biomassaan alkujaan sitoutunut hiilidioksidi muuttuu pysyvään muotoon hiileksi, jolloin se voidaan varastoida maaperään. Yksi kilo biohiiltä voi sitoa jopa 3,5 kiloa hiilidioksidia. 

Lämpöä ja biohiiltä jatkuvatoimisesti pienessä kattilassa 

Hämeen ammattikorkeakoulun FiksuHiili-hankkeen keskimmäisinä tavoitteina oli kehittää biohiilimarkkinoita tekemällä biohiilen tuotannosta halvempaa ja helpommin omaksuttavampaa. Tämä toteutettiin muokkaamalla pienen kokoluokan lämmityskattila tuottamaan lämmön lisäksi myös biohiiltä jatkuvatoimisesti. Modifiointi toteutettiin pääosin tehdasvalmiilla komponenteilla, jolloin laitteiston rakennuskustannukset saatiin pysymään maltillisina. Tällainen tuotantoyksikkö mahdollistaa biohiilen tuotannon myös pientuottajille, kuten esimerkiksi maanviljelijöille. Monilla aloilla, kuten maa-, metsä- ja puutarhataloudessa syntyy paljon erilaisia biohiilen raaka-aineeksi soveltuvia sivuvirtoja, joiden kestävän käsittelyn edistäminen oli myös yksi hankkeen tavoitteista. 

Automaattinen laitteisto 

Kehitetty biohiilen tuotantolaitteisto sisältää syöttö-, poisto- ja jäähdytysjärjestelmät. Kehitetyn pyrolyysilaitteiston koko prosessi on täysin automatisoitu, mikä vähentää käyttäjän työkuormaa sekä varmistaa tasalaatuisen lopputuotteen. Raaka-aineen syöttö pyrolyysireaktoriin tapahtuu ruuvikuljettimella, jonka yläpuolelle asennettu sulkusyötin toteuttaa prosessin ilmatiiveyden. Sulkusyöttimelle raaka-aine annostellaan erillisellä annosteluruuvilla.

Raaka-aineen syöttöjärjestelmä

Pyrolyysireaktori sijaitsee kattilan tulipesän sisällä ja on muodoltaan alaspäin kaareutuva. Reaktorin sisällä on lämpötilamittauspiste, jonka avulla varmistetaan, että oikea pyrolyysilämpötila, 600-700 ℃, saavutetaan. Lisäksi reaktorista lähtee putki, jonka kautta prosessissa vapautuneet pyrolyysikaasut saadaan hyötykäyttöön. Kaasut ohjataan lauhduttimen kautta takaisin kattilaan, jossa ne poltetaan, ja lauhduttimessa tiivistyvä pyrolyysiöljy puolestaan kerätään talteen.

Pyrolyysireaktori kuvattuna tulipesän sisältä.

Tuotettu biohiili kerätään talteen pyrolyysireaktorin pohjaan liitetyllä vetävällä ruuvikuljettimella. Poistoputken ympärillä on kupariputkesta tehty jäähdytyskierukka, jonka sisällä kiertävä vesi jäähdyttää biohiilen sen kulkeutuessa putkessa. Poistopuolella ilmatiiveyden toteuttaa kaksi eri aikaan toimivaa levyluistiventtiiliä.

Biohiilen poisto- ja jäähdytysjärjestelmä.

Laitteiston toiminta-arvot

• Pyrolyysilämpötila: 600—700 astetta
• Biohiilen hiilipitoisuus: >80 prosenttia
• Biohiilen materiaalina monipuolisesti sivuvirtoja

Hankkeen yhtenä tavoitteena oli hyödyntää paikallisia sivuvirtoja biohiilen raaka-aineena. Hankkeen puitteissa päästiin kokeilemaan biohiilen tuottamista puuhakkeesta, viljan lajittelujätteestä ja mäskistä. Erilaisia potentiaalisia raaka-aineita on kuitenkin monia ja jatkossa laitteistolla on mahdollista testata biohiilen valmistusta yhä useammista sivuvirroista.

Kirjoittaja on FiksuHiili-hankkeen projekti-insinööri HAMK Tech -tutkimusyksikössä Hämeen ammattikorkeakoulussa.

Artikkeli on julkaistu myös Bioenergia-lehdessä.

 

 

#bioenergia