Uusiutuvan dieselin bio-osuusmääritys nestetuikelaskentamenetelmällä

Abstract

Ilmaston lämpenemisen myötä kestävien ja uusiutuvien energiamuotojen tuottamisen ja käytön tärkeys korostuu, joten öljyteollisuus on siirtynyt luomaan puhtaita ja kestäviä ratkaisuja hiilidioksidipäästöjen vähentämiseksi. Globaalisti merkittävä öljynjalostusyhtiö Neste Oyj, tuottaa uusiutuvaa dieseliä, jonka avulla on saatu vähennettyä kasvihuonepäästöjä. Opinnäytetyön tarkoituksena oli laajentaa aikaisemmin suoritettua validointia menetelmälle DIN 51637:2015-04, joka kuvaa uusiutuvan dieselin bio-osuusmäärityksen suoralla nestetuikelaskentamenetelmällä. Validointi tehtiin alusta alkaen uudelleen 0–100 m–% uusiutuvaa dieseliä sisältäville näytteille. Työn käytännön osuus tehtiin Neste Oyj:n laboratoriossa Porvoossa.

Mittauksia varten valmistettiin kolmetoista eri pitoisuuksista näytettä välillä 0–100 m–% uusiutuvaa dieseliä sekoitettuna fossiiliseen dieseliin. Näytteisiin lisättiin nestetuikekoktailia suhteessa 1:1, ja niiden bio-osuus mitattiin nestetuikelaskurilla. Referenssimittauksina käytettiin kahden ulkoisen kiihdytinmassaspektrometrilaboratorion tuloksia samoista näytteistä, joita mitattiin nestetuikelaskurilla Porvoossa. Validoinnissa tarkasteltiin menetelmän lineaarisuutta, toteamis- ja määritysrajoja, mittaustarkkuutta ja laajennettua mittausepävarmuutta. Toteamis- ja määritysrajoja tarkasteltiin kolmella eri tavalla, nollanäytteen vaihtelun, regressiosuoran ja pienten pitoisuuksien avulla. Laajennettu mittausepävarmuus määritettiin SYKE:n MUkit-ohjelmalla.

Menetelmän todettiin soveltuvan uusiutuvan dieselin bio-osuuden mittaamiseen alueella 0–100 m–% ja olevan lineaarinen koko mittausalueella. Määritysrajaksi saatiin 1,8 m–% ja toteamisrajaksi 0,6 m–%. MUkit-ohjelmalla laskettu laajennettu mittausepävarmuus oli 2–22,2 m–% alueella 2 m–% luottamustasolla 95 %, ja sitä suuremmilla pitoisuuksilla 100 m–%:iin asti epävarmuus oli 5 % luottamustasolla 95 %.

As global warming is increasing, the importance of producing and using renewable forms of energy has become more significant. Therefore, the oil industry has proceeded to create clean and sustainable solutions in reducing carbon dioxide emissions. Neste Oyj, a globally significant oil refining company, produces renewable diesel, which has played an important role in reducing greenhouse gas emissions. The purpose of this thesis was to expand a previously performed validation of the method DIN 51637:2015-04, which concerns the measurement of biogenic content of renewable diesel by the direct liquid scintillation counting. The validation was performed from the beginning for samples containing 0–100 wt–% renewable diesel. The practical part of the thesis was done in Neste Corporation’s laboratory in Porvoo.

Thirteen samples of different concentrations between 0 and 100 wt–% renewable diesel were prepared by mixing renewable diesel and fossil fuel. Liquid scintillation cocktail was added to each sample in ratio 1:1, and sample’s biogenic content was measured with a liquid scintillation counter. The results of two external accelerator mass spectrometry laboratories on the same samples measured with the liquid scintillation counter in Porvoo were used as reference measurements. The validation parameters were the linearity of the method, the limits of detection and quantitation, the measurement accuracy, and the extended measurement uncertainty. The limits of detection and quantitation were examined by using three different methods, using blank variation, regression line, and low concentrations. The expanded measurement uncertainty was determined with SYKE’s MUkit program.

The method was determined to be suitable for biogenic content measurements of renewable diesel in the range of 0–100 wt–% and to be linear throughout the measurement range. The limit of quantitation was 1.8 wt–% and the limit of detection was 0.6 wt–%. The expanded measurement uncertainty calculated with the MUkit program in the range of 2–22.2 wt–% was 2 wt–% and at higher concentrations up to 100 wt–% the uncertainty was 5 % at 95 % confidence level.