Biovedyn ja biokaasun yhteistuotanto : Koelaitteiston suunnittelu, rakentaminen ja käyttöönotto
Salmela, Milla (2011)
Salmela, Milla
Hämeen ammattikorkeakoulu
2011
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2011112715736
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2011112715736
Tiivistelmä
Erilaisista biomassoista tuotettua biovetyä ja biokaasua pidetään lupaavina energialähteinä korvaamaan fossiilisia polttoaineita. Biokaasun tuotanto edustaa jo vakiintunutta teknologiaa, kun taas biovetyteknologia on vielä kehitysvaiheessa. Tässä työssä suunniteltiin, rakennettiin ja testattiin kaksivaiheinen koelaitteisto fermentatiiviseen biovedyn ja biokaasun yhteistuotantoon, testattiin kaasun tilavuus- ja koostumusmittausmenetelmien toimivuutta ja syötteenä käytetyn bioetanolilaitoksen mäskin soveltuvuus yhdistettyyn vedyn ja metaanin tuotantoon. Lisäksi vertailevaa tutkimusta varten rakennettiin ja käyttöönotettiin 1-vaiheinen biokaasureaktori. Työ oli osa VTT:llä käynnissä olevaa laajempaa leväaiheista tutkimusprojektia.
Työssä käsitellään biovedyn tuotantoa biomassasta biologisin ja termokemiallisin menetelmin. Biologisista prosesseista tarkastellaan lähemmin fermentaatiota. Muita työssä esiteltyjä biologisia menetelmiä ovat fotolyysi ja fotofermentaatio. Termokemiallisisista menetelmistä esitetään lyhyesti kaasutus ja pyrolyysi.
Koelaitteiston testaamista varten reaktorit käynnistettiin mesofiilisella ympillä. Syötteenä käytettiin bioetanolilaitoksen hygienisoitua mäskiä. Syötteelle ja poisteelle suoritettiin kuiva-aineen ja orgaanisen aineen analyysit. Kaasutuottoa seurattiin tilavuus- ja koostumusmittauksilla. Lisäksi seurattiin prosessin pH:ta ja lämpötilaa.
Koelaitteiston rakentaminen ja käyttöönotto onnistuivat: reaktorit toimivat ongelmitta ja kaasumittaukset antoivat luotettavia tuloksia. Biokaasureaktorit tuottivat hyvälaatuista kaasua, jonka metaanipitoisuus oli n. 60–70 % molemmissa reaktoreissa. Vetyreaktori tuotti vähäisesti ja epätasaisesti vetyä, pitoisuudet vaihtelivat välillä 0–6 %. Tämä alhainen tuotto johtui todennäköisesti mäskin soveltumattomuudesta biovedyn tuotantoon. Sen sijaan, metaanintuotantoon mäski osoittautui olevan potentiaalinen raaka-aine.
Työssä käsitellään biovedyn tuotantoa biomassasta biologisin ja termokemiallisin menetelmin. Biologisista prosesseista tarkastellaan lähemmin fermentaatiota. Muita työssä esiteltyjä biologisia menetelmiä ovat fotolyysi ja fotofermentaatio. Termokemiallisisista menetelmistä esitetään lyhyesti kaasutus ja pyrolyysi.
Koelaitteiston testaamista varten reaktorit käynnistettiin mesofiilisella ympillä. Syötteenä käytettiin bioetanolilaitoksen hygienisoitua mäskiä. Syötteelle ja poisteelle suoritettiin kuiva-aineen ja orgaanisen aineen analyysit. Kaasutuottoa seurattiin tilavuus- ja koostumusmittauksilla. Lisäksi seurattiin prosessin pH:ta ja lämpötilaa.
Koelaitteiston rakentaminen ja käyttöönotto onnistuivat: reaktorit toimivat ongelmitta ja kaasumittaukset antoivat luotettavia tuloksia. Biokaasureaktorit tuottivat hyvälaatuista kaasua, jonka metaanipitoisuus oli n. 60–70 % molemmissa reaktoreissa. Vetyreaktori tuotti vähäisesti ja epätasaisesti vetyä, pitoisuudet vaihtelivat välillä 0–6 %. Tämä alhainen tuotto johtui todennäköisesti mäskin soveltumattomuudesta biovedyn tuotantoon. Sen sijaan, metaanintuotantoon mäski osoittautui olevan potentiaalinen raaka-aine.