Epäpuhtauksien havainnointi ja poisto biomassasta johdetusta nesteestä

Abstract

Yhteiskunnan pyrkiessä kohti kestävämpää kehitystä, on alettu etsiä ja innovoida uusia tapoja vähentää päästöjä ja hidastaa ilmastonmuutoksen etenemistä. Yksi keino kasvihuonekaasupäästöjen vähentämiseksi on biomassojen ja jätteiden hyödyntäminen energiantuotannossa. Selluntuotannosta saadaan arvokasta sivutuotetta, mäntyöljyä. Sillä on laajasti käyttökohteita ja se tuo muun muassa uusiutuvan vaihtoehdon raakaöljylle.

Opinnäytetyön aiheena oli kartoittaa mäntyöljyn epäpuhtauksia ja tutkia sekä testata menetelmiä niiden poistamiseksi mäntyöljyn esikäsittelyn yhteydessä. Mäntyöljy sisältää muun muassa vaahdonestoaineesta tulleita siloksaaneja ja puuraaka-aineesta sekä prosessikemikaaleista lähtöisin olevia metalleja. Nämä tulisi esikäsittelyssä poistaa mahdollisimman tehokkaasti, koska ne voivat aiheuttaa haasteita jatkojalostuksessa.

Opinnäytetyön tutkimusosuus suoritettiin UPM:n tutkimuskeskuksessa Lappeenrannassa ja toteutus tapahtui spiraalimallin mukaisena tutkimuksellisena kehittämisprosessina. Tutkimusmenetelmän kemialliseksi osuudeksi valikoitui koagulantin käyttö mäntyöljyn puhdistuksessa. Fysikaaliseen puhdistusprosessiin otettiin jätevedenpuhdistuksessa yleisesti käytettävät prosessit koagulaatio, flokkulaatio sekä flotaatio. Kemikaalin ja olosuhteiden muutosten hallitsemiseksi ja toistettavuuden varmistamiseksi testaukset suoritettiin panosreaktorilla kontrolloiduissa olosuhteissa. Tutkimusprosessin koepisteet jaettiin vaiheisiin, joissa selvitettiin mäntyöljyn puhdistukseen vaikuttavia tekijöitä.

Opinnäytetyössä selvisi, että mäntyöljyssä olevat epäpuhtaudet voidaan tietyissä määrin poistaa käytettyjen olosuhteiden avulla. Puhdistustulokseen positiivisesti vaikuttavia tekijöitä olivat lämpötilan vaihtelu, lisätyn veden määrä sekä painovoimaan perustuva laskeutus ja faasien erottelu. Koagulantin lisäyksen myötä mäntyöljyn saostuneisuus ei kasvanut verrattuna samoissa olosuhteissa tehtyyn koepisteeseen ilman koagulanttia. Parhaassa puhdistustuloksessa mitatut metallit sekä epämetallit rikkiä lukuun ottamatta saatiin poistettua 81,5-prosenttisesti. Epäpuhtaudet siirtyivät osittain raskaampiin yhdisteisiin ja faaseihin, jotka saatiin eroteltua painovoiman avulla. Tulokset osoittavat, että käytetystä koagulantista osa siirtyy mäntyöljyyn. Tämä voi tuottaa haasteita jatkokäsittelyssä.