Tuotantolaitoksen hiilen sidonta
Flander, Sakari (2023)
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2023122138945
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2023122138945
Tiivistelmä
Opinnäytetyön tarkoituksena oli laskea, kuinka paljon Carbon Balance Finland Oy:n rakentaman tuotantolaitoksen tuottama biohiili sitoo maaperään potentiaalista hiilidioksidia ilmakehästä. Ohessa esiteltiin myös biohiiltä ja, biohiilen tuotantomenetelmiä sekä laitoksen eri osien toimintaa.
Biohiiltä valmistetaan biomateriaalista, kuten puuhakkeesta prosessilla nimeltään pyrolyysi. Biohiiltä voidaan käyttää esimerkiksi maanparannukseen ja lannoitevalmisteisiin. Käyttötarkoituksen johdosta biohiili on hiilinegatiivinen tuote ja sitä ei nimenomaan ole tarkoitettu energiantuotantoon. Biohiili sitoo ilmakehässä olevaa hiilidioksidia maaperään pitkäksi aikaa. Maaperässä oleva hiili ei palaa takaisin ilmakehään ja hiilen kiertoon, näin vähentäen ilmastonmuutoksen vaikutuksia.
Laitoksen hiilidioksidisidontapotentiaali saatiin laskettua ja tulosta vertailtiin eri näkökulmien puitteissa. Laskennassa huomioitiin laitoksen toiminnan kannalta merkitykselliset päästöjen lähteet laitoksen toiminnan näkökulmasta. Tuotetun biohiilen hiilensidontaa sekä toiminnan päästöjä vertailtiin toisiinsa eri näkökulmista. Laskennan tuloksien pohjalta voitiin todeta kehityskohteita laitoksen toiminnallisuudessa päästöjen osalta.
Tuotantolaitoksen oli määrä olla täydessä tuotannossa keväällä 2023, mutta täyttä tuotantokapasiteettia ei ollut vielä saavutettu työn aikana. Carbon Balance Finland Oy has built a new biochar production plant. The carbon sequestration of the plant was calculated in this thesis. The functionality of the production plant and its main components were also introduced in the thesis, as well as some basic information about biochar and its production methods. The main components of the production plant were the dryers, the reactors, the preheating unit, and the cooling unit.
Biochar is a product made from biomatter in a process called pyrolysis. It has multiple uses, in-cluding soil improvement and fertilization products. The product is essentially carbon negative as the intended use is to put the material to the ground where it stays for a long time out of the natu-ral carbon cycle.
Carbon sequestration was calculated from the biochar production rate of the production plant in its current operational situation at the time of writing. This was done from biochar yield calculations and referenced the amount of carbon dioxide (CO2) that would be released into the atmosphere if the amount of carbon was burned. Calculations were made to account for the CO2 emissions caused by the operation of the production plant. The main emission sources were from pyrolysis reaction, bio-burners, plant electricity consumption, wheel loader, and the transportation of the biomaterial to the production plant. Emissions from the pyrolysis reaction and bio-burners can be considered carbon neutral as renewable biomass used in the process. The only true source of non-renewable emissions was from material transportation as the wheel loader used bio-based fuel and the electricity was contracted to be from renewable sources only. However, the wheel loader and the electricity were considered non-renewable and for this reason, those emissions were subtracted from the carbon sequestration of the plant.
The results of the calculations showed ways to increase the carbon sequestration of the produc-tion plant by increasing the production rate of biochar and reducing the need to use bio-burners. Other sources of emissions were relatively small and making any changes to those would not change the outcome more than the margin of error is.
Biohiiltä valmistetaan biomateriaalista, kuten puuhakkeesta prosessilla nimeltään pyrolyysi. Biohiiltä voidaan käyttää esimerkiksi maanparannukseen ja lannoitevalmisteisiin. Käyttötarkoituksen johdosta biohiili on hiilinegatiivinen tuote ja sitä ei nimenomaan ole tarkoitettu energiantuotantoon. Biohiili sitoo ilmakehässä olevaa hiilidioksidia maaperään pitkäksi aikaa. Maaperässä oleva hiili ei palaa takaisin ilmakehään ja hiilen kiertoon, näin vähentäen ilmastonmuutoksen vaikutuksia.
Laitoksen hiilidioksidisidontapotentiaali saatiin laskettua ja tulosta vertailtiin eri näkökulmien puitteissa. Laskennassa huomioitiin laitoksen toiminnan kannalta merkitykselliset päästöjen lähteet laitoksen toiminnan näkökulmasta. Tuotetun biohiilen hiilensidontaa sekä toiminnan päästöjä vertailtiin toisiinsa eri näkökulmista. Laskennan tuloksien pohjalta voitiin todeta kehityskohteita laitoksen toiminnallisuudessa päästöjen osalta.
Tuotantolaitoksen oli määrä olla täydessä tuotannossa keväällä 2023, mutta täyttä tuotantokapasiteettia ei ollut vielä saavutettu työn aikana.
Biochar is a product made from biomatter in a process called pyrolysis. It has multiple uses, in-cluding soil improvement and fertilization products. The product is essentially carbon negative as the intended use is to put the material to the ground where it stays for a long time out of the natu-ral carbon cycle.
Carbon sequestration was calculated from the biochar production rate of the production plant in its current operational situation at the time of writing. This was done from biochar yield calculations and referenced the amount of carbon dioxide (CO2) that would be released into the atmosphere if the amount of carbon was burned. Calculations were made to account for the CO2 emissions caused by the operation of the production plant. The main emission sources were from pyrolysis reaction, bio-burners, plant electricity consumption, wheel loader, and the transportation of the biomaterial to the production plant. Emissions from the pyrolysis reaction and bio-burners can be considered carbon neutral as renewable biomass used in the process. The only true source of non-renewable emissions was from material transportation as the wheel loader used bio-based fuel and the electricity was contracted to be from renewable sources only. However, the wheel loader and the electricity were considered non-renewable and for this reason, those emissions were subtracted from the carbon sequestration of the plant.
The results of the calculations showed ways to increase the carbon sequestration of the produc-tion plant by increasing the production rate of biochar and reducing the need to use bio-burners. Other sources of emissions were relatively small and making any changes to those would not change the outcome more than the margin of error is.