Kimmo Rasa, vanhempi tutkija, MMT

MTT, Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus

Pyrolyysipäivä, Tampere-talo

12.11.2014

Jätevesilietteen pyrolyysi

14.11.2014 1

Esityksen sisältö

• Ravinnerikkaiden biomassojen pyrolyysi

• Prosessoidun lopputuotteen ominaisuuksia

• Yhteenveto

• Tulevaisuuden näkymät ja jatkotutkimukset

14.11.201

4

© Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus 2

Teknologiavaihtoehtona pyrolyysi

• Pyrolyysi on olemassa oleva teknologia

• Tarvitaan sovelluksia ravinnerikkaiden biomassojen käsittelyyn

• Lanta, Jätevesilietteet, biokaasulaitosten mädätteet, yms.

• Tutkimusta tarvitaan:

• Raaka-aineiden esikäsittely

• Prosessin optimointi huomioiden

• Lopputuotteiden laatu

• Turvallisuus

• Energiatehokkuus

• Lopputuotteiden käyttökelpoisuus

• Lopputuotteiden markkinat

• Hallinto, lainsäädäntö ja liiketoiminta

14.11.201

4

© Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus 3

Step Time Temp C/min

1 10 100 10

2 175 450 2

3 60 450 0

4 Cooling

14.11.201

4

© Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus 4

Näyte 310 ºc 410 ºC

Pilot-

laite

Raakaliete putsarilta X X

Mädätysjäännös X X X

Sakokaivoliete X X

Kuivattu raaka-aine

Pyrolyysilaite Lämpötilakäyrä

Hiili Kaasu Neste

H2O + CO2 + H2 + CO + CH4 + C2H6 + CH2O + ?

Mobiili

pilottimitta-

kaavan laite • Traktorivetoinen

• Lämmitys puulla ja

pyrolyysikaasulla

• Lämpötila-anturit x 4

• Lauhdutin

• Nesteen talteenotto

• Kaasun ”jälkipoltin”

• Laite nyt Egyptissä

14.11.201

4

© MTT Agrifood Research Finland 5

Mädäte

Lämpötila ja hiilen saanto

• Pyrolyysi +410 ºC hiilen ”itsesyttymisominaisuus”

• Turvallisuusriski, tekninen ongelma

• Pilot-mittakaavan vastaava lämpötila ongelmaa ei havaittu

• Kuivan raaka-aineen massa voidaan puolittaa (saanto 50%)

• Haihtumattomien yhdisteiden konsentroituminen

• Sakokaivolietteen tuhkapitoisuus korkea ei sovellu pyrolyysiin

14.11.201

4 © Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus 6

63

44

75

62

48

9082

0

20

40

60

80

100

saan

to %

Saanto

24

34

50

3443

64

25

54

0

20

40

60

80

P g

kg

-1

Hiilijakeen fosfori

• Fosforipitoisuus kohosi pyrolyysissä

• Fosforipitoisuus mineraalilannoitteiden tasoa, 3-6%

• +310 ºC turhan alhainen lämpötila vs. +410ºC ”Jälkikuumeneminen”

• Pilot-laitteistolla P-pitoisuus tuplaantui ilman ongelmia

• Prosessiolosuhteet on

optimoitava raaka-aineen

laatu ja laitteiston

ominaisuudet huomioiden

7

Fosforin liukoisuus

• Puhdistamoliete ja mädäte, P niukkaliukoisessa muodossa

• Voi toimia hidasliukoisena P lannoitteena Precover jatkohanke?

• Pyrolyysi ei lisää helppoliukoisen fosforin määrää

• Rautasaostukselle vaihtoehtoiset menetelmät jätevedenpuhdistamolla!

14.11.201

4

© Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus 8

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Superfosfaatti Raakaliete_310 Mädäte_310 Mädäte_Pilot

P g

kg

-1

HCl NaOH Labile

Raskasmetallit

14.11.201

4

© Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus 9

Lannoitevalmiste Hg Cd Cr Cu Pb Ni Zn

Raakaliete_310 0,03 0,7 56 196 32 33 586

raakaliete_410 0,01 1,0 88 249 42 49 832

Mädäte_310 0,03 1,0 59 280 27 37 691

Mädäte _410 0,00 1,3 80 406 40 52 978

Mädäte_Pilot 0,01 1,0 77 366 32 51 959

Sakokaivo_310 0,04 0,3 11 264 7 4 222

Sakokaivo-410 0,01 0,3 11 291 7 5 244

MMM, Asetus 24/11 1 1,5 300 600 100 100 1500

• Maa- ja metsätalousministeriön asetus

lannoitevalmisteista 24/11

• Pitoisuudet eivät ylittäneen raja-arvoja

• Huomioitava kuitenkin maatalouskäytön levitysmäärissä (mm. kadmium)

mg kg-1

4

6

8

10

12

14

16M

J kg

-1 k

uiv

a-a

ine

Kalorimetrinen lämpöarvo

• Raakaliete ja mädäte 9-15 MJ kg-1

• Hevosen kuivikelanta 21-26, kivihiili 29 MJ kg-1

14.11.201

4

© Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus 10

Varastointi

=

4800 m3

Varastointi ja kuljetus

14.11.201

4

© Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus 11

Tilavuus 1 m3

Paino 1000kg

Varastointi

20 000 t

=

20 000 m3

Kuljetus

40 t / kuorma

= 40 m3

= 500 kuormaa

Mädäte

20 000 t

Mädäte

Pyrolysoitu

mädäte

1m3 0,24 m3

1 m3 = 604 kg

Kuljetus

40 t / kuorma

= 66 m3

= 73 kuormaa

1 m3 = 1000 kg

Yhteenveto

• Esikuivatun raaka-aineen massa voitiin pyrolyysin avulla

puolittaa.

• Helpompi kuljettaa, varastoida ja jatkojalostaa rakeiseen muotoon

• Fosforin konsentraatio kasvoi hiilifraktiossa

• Jatkotutkimukset fosforin käyttökelpoisuuden osalta

• Soveltuu mahdollisesti hidasliukoiseksi lannoitevalmisteeksi

• Hiilijakeiden raskasmetallipitoisuudet eivät ylittäneet

asetettuja raja-arvoja

• Tutkittava miten pyrolyysi vaikuttaa patogeenien ja

orgaanisten haitta-aineiden määriin lopputuotteessa

• Lääke- ja hormonijäämät, Polyaromaattisiset hiilivedyt (PAH)

14.11.201

4

© Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus 12

Baltic Phoenix

• Hankeaihio ravinteiden kierrätyksen tehostamiseksi

• Uusien teknologioiden käytön edistäminen

• Kierrätysravinnemarkkinoiden edistäminen

• Interreg Baltic Sea Region Program

• Haku aukeaa joulukuun alussa

• MTT toimii koordinaattorina

• Partnereita Suomesta, Virosta, Puolasta, Tanskasta, Ruotsista…

• Yhteistyöyrityksiä etsitään

• Co-financing rate up to 75%

• Lisätietoja

• Baltic Phoenix posteri

• Kimmo.rasa@mtt.fi

14.11.201

4

© Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus 13

Kiitos mielenkiinnosta

14.11.201

4

© Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus 14

kimmo.rasa@mtt.fi