Pilot-mittakaavan kuivamädätysreaktorin käyttöönotto ja testaus nurmirehulla

Abstract

Opinnäytetyön tavoitteena oli jatkuvatoimisen pilot-mittakaavan kuivamädätysreaktorin käyttöönotto. Käyttöönotossa testattiin kuivamädätysreaktorin ylösajoa, jossa käytettiin syötteenä säilöntäaineetonta säilönurmirehua. Käyttöönoton tavoite oli tutkia miten säilöntäaineeton säilönurmirehu, ja reaktorin tekniset ominaisuudet toimivat keskenään. Opinnäytetyön toimeksiantajana oli HAMK Bio - tutkimusyksikkö, joka tulee käyttämään opinnäytetyössä tehtyjä havaintoja kuivamädätysreaktorilla tehtävissä jatkotutkimuksissa. Pilot-mittakaavan kuivamädätystä tutkittiin laboratorio-olosuhteissa, jolloin on mahdollista saada arvokasta tietoa syötejakeiden soveltuvuudesta reaktorille. Maatalouden kuivimpia jakeita on toistaiseksi tutkittu kuivamädätysreaktorissa toistaiseksi vähän. Opinnäytetyössä testattu reaktori mukailee Doranova Oy:n Hardferm-biokaasulaitosta.

Opinnäytetyön taustassa perehdyttiin biokaasuun ja sen tuotantoon. Taustassa käsiteltiin biokaasulaitoksien syötteitä, etenkin nurmirehua, ja sen esikäsittelyä. Prosessin ymmärtämisen takia, käytiin läpi myös anaerobisen hajoamisen periaatteita ja siihen vaikuttavia tekijöitä. Työssä vertailtiin kuivamädätystä ja märkämädätystä keskenään, ja perehdyttiin teollisuuden kuivamädätysreaktoreihin.

Käyttöönottossa kartoitettiin reaktorin toimintaperiaate, ja toimintojen kuten lämmityksen ja syötön valmiudet ja asennettiin kaasumittaristo. Nurmirehun mahdollisuuksia toimia biokaasuprosessin syötteenä selvitettiin metaanituottopotentiaalin avulla, joka suoritettiin AMPTS-laitteistolla. Käyttöönotossa suoritettiin 30 päivän ylösajo, jonka aikana nurmirehun ja reaktorin toimintaa havainnoitiin, ja reaktoripoisteesta suoritettiin analyysejä prosessin tilan seurantaa varten. Nurmirehulle toteutettiin erilaisia mekaanisia esikäsittelyitä, ja niiden vaikutusta nurmirehun käyttäytymisessä syötössä ja reaktorissa havainnoitiin.

Käyttöönoton tuloksena saatiin toimiva reaktori, jossa sekoitus, syöttö ja lämmitys olivat toiminnassa. Poisteen analyysitulosten perusteella reaktorin olosuhteet pysyivät suotuisina käyttöönoton aikana. Käyttöönotossa selvisi reaktorin kaasutiiviyden tila, joka täytyy ajon alussa varmistaa koko käyttötilavuuden kattavalla ympillä. Syöttöruuvin toiminta saatiin automatisoitua, mutta nurmirehu ei soveltunut reaktorin automaattiselle syöttötavalle. Reaktorin sisällä nurmirehu sekoittui reaktorimassaan muutaman päivän reaktorissa olon jälkeen. Stabiilia ajoa nurmirehun kuivamädätykselle ei kuitenkaan saavutettu. Jatkotutkimuksissa biokaasun tuotantoa nurmirehusta tulee tutkia pidempiaikaisella koejaksolla, jolloin stabiilius olisi mahdollista saavuttaa. Nurmirehu täytyisi myös saada pienemmäksi partikkeliksi, jos nurmirehun mahdollisuuksia tämän reaktorin kanssa halutaan tutkia perusteellisemmin.