Laboratoriomittakaavan biokaasureaktorin käyttöönotto ja testaus

Abstract

Biokaasureaktoreiden ja biokaasun käyttö kasvaa maailmalla ja biokaasun potentiaali energiatalouteen kuin myös liikennepolttoaineena kasvaa jatkuvasti. EU on asettanut ta-voitteen saada 20 % energian kokonaiskulutuksesta pelkästään uusiutuvista luonnonvaroista vuoteen 2020 mennessä sekä pienentää samalla kasvihuonekaasuja 20 % vuoden 1990 tasosta vuoteen 2020 mennessä. Biokaasulla saattaa olla tämän tavoitteen saavut-tamisessa melko suuri merkitys.

Tässä insinöörityössä paneuduttiin laboratoriomittakaavan biokaasureaktorin käyttöönottoon ja testaukseen. Työssä selvitettiin, saadaanko reaktori tuottamaan biokaasua halutulla tavalla ja miten kaikki siihen liittyvät anturit ja instrumentit toimivat. Työssä kuvataan yleisimpiä biokaasuprosesseja, miten biokaasu muodostuu ja mitä se on, sekä prosessien hallintaan liittyviä asioita ja prosessiin liitetyn automaatiojärjestelmän toiminta pääpiirteittäin.

Kokeellisia mittaustuloksia saatiin vähän johtuen antureiden nesteliitosten tukkeutumisesta biomassalla. Biokaasua saatiin kuitenkin tuotettua jonkin verran lisäämällä biokaasureaktoriin kasviperäistä syötettä. Kaasunmuodostus olisi voinut olla runsaampaa, mutta tämä riitti todistamaan, että reaktorilla voidaan tuottaa biokaasua.

Parannusehdotuksia antureiden nesteliitosten tukkeutumisen estoksi voisi olla jonkinlainen tiheä suojaverkko, joka suojaisi antureiden nesteliitoksia tukkeutumiselta. Toinen ehdotus voisi olla jonkinlainen mekaaninen puhdistin suoraan reaktorin sisälle. Kaasunvirtausmittari olisi hyvä asentaa seuraamaan kaasun muodostusta.

The usage of biogas and biogas reactors has been growing all around the world and their potential for energy economy and transportfuel is increasing constantly. The EU has placed a goal to achieve 20 % of all energy consumption by using renewable resources by 2020, as well as at the same time decrease greenhouse gases by 20 % from 1990’s level till year 2020. Biogas might have a huge influence on this achievement.

The purpose of this final project was to introduce and test laboratory scale biogas reactor. The reactor was tested for producing biogas as intended and also the instruments and sensors in the reactor were tested. The thesis explains common biogas processes, how the biogas forms, and what this biogas is. Also some things concerning how to control the biogas reactor and how the automation system connected to the process works.

The results were very limited because liquidbonds of the probes were blocked by biomass. Biogas was produced in small amounts by adding feed from plants into the biogasreactor. There could have been much more biogas production, but this was enough to know that the reactor is working and producing biogas.

I came up with a few improvements. There should be some wiremesh to protect liquid-bonds of the probes or some mechanical cleanser that cleans the probes inside the reac-tor. There should also be a gasflow-meter that shows the formation of gas which comes from the reactor.