Biokaasun valmistus kasvibiomassasta laboratoriomittakaavan biokaasureaktorilla
Luoranen, Maarit (2011)
Luoranen, Maarit
Metropolia Ammattikorkeakoulu
2011
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201104144285
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201104144285
Tiivistelmä
Insinöörityössä tehtiin kirjallisuusselvitys anaerobisen hajoamisen vaiheista ja biokaasun tuotantoprosesseista sekä biokaasuprosessin käynnistämiseen ja toimintaan vaikuttavista tekijöistä. Insinöörityön tuloksia hyödynnetään myöhemmin Metropolia Ammattikorkeakoulun kemiantekniikan laboratoriotiloihin valmistuvan laboratoriomittakaavan biokaasureaktorin suunnittelussa ja rakentamisessa.
Insinöörityön kokeellista osiota varten rakennettiin yksinkertainen laboratoriomittakaavan mädätysreaktori. Reaktorin koeajoilla saatiin tietoa mädätysprosessin kulusta ja vastaantulevista ongelmista. Mädätysreaktori käynnistettiin panostoimisesti. Tämän jälkeen tehtiin useita kokeita, ja aina uuden panoksen käynnistämisessä keskityttiin havaittuihin ongelmakohtiin. Kokeiltiin myös kaksivaiheista prosessia, eli hajotusprosessin kolmen ensimmäisen vaiheen annettiin mennä loppuun ennen varsinaista metaaninmuodostusta. Sitten reaktoriin lisättiin ymppiä mikrobikannan varmistamiseksi. Kaasuntuoton käynnistyttyä reaktoriin lisättiin myös pieniä määriä uutta biomassaa, jotta hajotettavaa materiaalia riittäisi mikrobeille. Hajotusprosessin viimeisessä vaiheessa eli metaaninmuodostuksessa kiinnitettiin huomiota pH:n pitämiseen optimaalisena lisäämällä tarvittaessa emästä reaktoriin. Kaasuntuotto saatiin käynnistymään ja jatkumaan kaksivaiheisuuden sekä reaktorin ruokkimisen ansiosta.
Reaktorin sisälle saatiin vakaat olosuhteet ja biokaasua saatiin muodostumaan, vaikka määrät jäivät pieniksi aiempiin tutkimustuloksiin verrattuna. Olosuhteet eivät kuitenkaan olleet optimaaliset, koska reaktorista puuttui sekoitus. Anaerobisten olosuhteiden ylläpitäminen ei onnistunut, koska näytteenottoa varten reaktori piti aina avata. Suuri mädätettävän materiaalin määrä aiheutti liiallista pH:n laskua ja hidasti täten metaania muodostavien arkkien toimintaa. Uuden reaktorin rakentamisessa ja käyttöönotossa tulisikin kiinnittää erityistä huomiota muun muassa reaktorin tiiviyteen, biomassan määrään, sekoitukseen ja pH:n reaaliaikaisen mittaamiseen.
Insinöörityön kokeellista osiota varten rakennettiin yksinkertainen laboratoriomittakaavan mädätysreaktori. Reaktorin koeajoilla saatiin tietoa mädätysprosessin kulusta ja vastaantulevista ongelmista. Mädätysreaktori käynnistettiin panostoimisesti. Tämän jälkeen tehtiin useita kokeita, ja aina uuden panoksen käynnistämisessä keskityttiin havaittuihin ongelmakohtiin. Kokeiltiin myös kaksivaiheista prosessia, eli hajotusprosessin kolmen ensimmäisen vaiheen annettiin mennä loppuun ennen varsinaista metaaninmuodostusta. Sitten reaktoriin lisättiin ymppiä mikrobikannan varmistamiseksi. Kaasuntuoton käynnistyttyä reaktoriin lisättiin myös pieniä määriä uutta biomassaa, jotta hajotettavaa materiaalia riittäisi mikrobeille. Hajotusprosessin viimeisessä vaiheessa eli metaaninmuodostuksessa kiinnitettiin huomiota pH:n pitämiseen optimaalisena lisäämällä tarvittaessa emästä reaktoriin. Kaasuntuotto saatiin käynnistymään ja jatkumaan kaksivaiheisuuden sekä reaktorin ruokkimisen ansiosta.
Reaktorin sisälle saatiin vakaat olosuhteet ja biokaasua saatiin muodostumaan, vaikka määrät jäivät pieniksi aiempiin tutkimustuloksiin verrattuna. Olosuhteet eivät kuitenkaan olleet optimaaliset, koska reaktorista puuttui sekoitus. Anaerobisten olosuhteiden ylläpitäminen ei onnistunut, koska näytteenottoa varten reaktori piti aina avata. Suuri mädätettävän materiaalin määrä aiheutti liiallista pH:n laskua ja hidasti täten metaania muodostavien arkkien toimintaa. Uuden reaktorin rakentamisessa ja käyttöönotossa tulisikin kiinnittää erityistä huomiota muun muassa reaktorin tiiviyteen, biomassan määrään, sekoitukseen ja pH:n reaaliaikaisen mittaamiseen.