Kestävä ja laadukas biohiilen tuotanto edistää uusia innovaatioita

Abstract

Kestävässä tuotantoprosessissa raaka-aineenvalinta ja tehokkaat ympäristövaikutuksia vähentävät tuotantoteknologiat mahdollistavat suuremman biohiilen tuotannonkapasiteetin ja pidemmän arvoketjun syntymisen. Kestävyyskriteereiden edistämisellä lisätään myös uusien tuotesovellusten tutkimusta. Opinnäytetyössä tehdyssä tutkimuksessa tunnistettiin keskeisiä biohiilen laadullisia ominaisuuksia raaka-aineena käytettyjen kotimaisten puulajien pajun, koivun, kuusen ja männyn osalta sekä tuotantoprosessin lämpötilan vaikuttavuutta. Tutkimustyössä valmistettiin huoneakustinen biohiililevy osana Kaakkois-Suomen ammattikorkeakoulun hanketta Korkeamman lisäarvon biohiili ja sen arvoketjut – ARVOHIILI. Työssä tehdyt laboratoriotutkimukset toteutettiin Bio- ja kiertotalouden tutkimusyksikön BioSammon analyysi- ja mittauslaitteilla sekä ulkopuolisessa laboratoriossa.

Biohiilen laadullisia ominaisuuksia ja tuotantomenetelmiä ohjataan lainsäädännöllä ja eri sertifikaateilla, jotka asettavat vaatimuksia hiilen käytölle ilmakehän hiilen poistajana hiiliviljelyssä tai maaperän päästöjen vähentäjänä. Biohiileen liittyvä tutkimus on keskittynyt vahvasti maaperäkäyttöön ja hiilidioksidin sidontaan rakennustuotteissa. Rakennustuotteiden ja -tuotesovellusten kehittämisessä sekä tutkimuksessa tulee huomioida raaka-aineen sekä tuotantoprosessin ja valmistumismenetelmän vaikutukset valmistettavaan hiileen. Työssä esitetään laaja-alaisesti biohiilen fysikaalisia ja kemiallisia ominaisuuksia. Tutkimustulokset erityyppisten biohiililaatujen toiminnallisuudesta rakennusmateriaaleissa tai tuotesovelluksissa eivät ole kuitenkaan kiistattomia. Biohiili voi lisätä tai heikentää tuotteen fysikaalisia ja kemiallisia ominaisuuksia. Biohiilen laadukkuutta, vaikutuksia ja turvallisuutta tulee arvioida kokonaisvaltaisesti pitkän aikavälin suorituskyvyn sekä kestävyyden tutkimuksilla.

In a sustainable production process, the selection of raw materials and the use of efficient production technologies that minimise environmental impacts enable a greater biochar production capacity and the creation of a longer value chain. Future research conducted into new product applications promotes sustainabil-ity criteria.

The thesis research identified key qualitative characteristics of biochar from domestic wood species used as feedstock (willow, birch, spruce and pine), as well as the influence of temperature on the production process. The room-acoustic biochar panel was produced as part of the Higher Added Value Bio-char and its Value Chains - ARVOHIILI project of the South-Eastern Finland University of Applied Sciences. The laboratory studies were conducted using analytical and measurement equipment at the Bio-based and Circular Economy Research unit BioSampo and in an external laboratory.

The qualitative characteristics and production methods of biochar were con-trolled by legislation and various certificates that set requirements for the use of carbon as an atmospheric carbon sink in carbon farming or as a soil emis-sion reducer. Research on biochar has focused primarily on soil use and CO2 sequestration in building products. The development of building products or product applications and research must consider the impact of the raw materials, production process and manufacturing method on the carbon produced.

The thesis presents a broad overview of the physical and chemical properties of biochar. However, the research results on the functionality of different types of biochar in building materials or product applications were not indisputable. Biochar can enhance the physical and chemical properties of a product. The quality, impact and safety of biochar should be assessed comprehensively through long-term performance and sustainability studies.