Bioenergiaa biojätteestä

EKT Ecobio Oü tuottaa biometaania kauppojen ja elintarviketeollisuuden biojätteistä, joita vastaanotetaan noin 70 tonnia päivässä. Merkittävä osa jätteistä tulee prosessoitavaksi pakkauksineen, ja siksi biomassan ensimmäinen kohde on Mavitecin pakkauksenerottelija, jonka tarkkuuteen laitoksella ollaan varsin tyytyväisiä. Tämän jälkeen syötemassa jatkaa matkaa hygienisointiin ja sieltä välivaraston kautta reaktoriin. Koska hygienisointi tapahtuu pitämällä massa +70 asteessa tunnin ajan, ei sitä tarvitse lämmittää erikseen ennen reaktoria, vaan välivarastoinnin aikana se jäähtyy sopivasti prosessin edellyttämään noin +40- +42 asteeseen.

Tässä laitoksessa syötteen kuiva-aineen optimi on 20 %. Järjestelmä koostuu kahdesta 1000 m3 reaktorista, joista ensimmäisessä vaiheessa (15-20pv) syntyy 80 % kaasusta ja loput 20 % saadaan kolmen viikon jälkimädätyksessä. Puhdasta, 98-prosenttista biometaania saadaan noin 6000–7000 m3 vuorokaudessa ja se myydään joko polttoaineeksi tai kaasuverkkoon, sen mukaan mistä kulloinkin saadaan paras hinta. Maakaasun korvaaminen biokaasulla on yleistynyt etenkin vientiteollisuudessa.

Prosessin jälkeen mädätejäännös separoidaan neste- ja kuivajakeeksi ja nestejae viedään paikalliselle maatilalle lannoitteeksi. Kuivajakeessa mukana oleva muovi erotellaan Ekoerotuksen separaattorilla ja viedään jätteenpolttolaitokselle. Kuivajakeen puhdas osuus käytetään lannoitteena.

Biokaasua oluen sivutuotteena

A. Le Coqin juomatehtaalla Tartossa pyritään hyödyntämään kaikki prosesseissa syntyvä orgaaninen aines. Varsinaisesta juomanvalmistuksesta ylijäävä biomassa viedään prosessoitavaksi läheisen maatilan yhteydessä toimivaan biokaasulaitokseen, ja tehtaan oman laitoksen prosessiin käytetään vain huuhteluvesiä ja muita vastaavia laimeita nesteitä. Ne voisi ohjata käsiteltäväksi myös vesilaitokselle, mutta biokaasulaitoksen avulla tehdas säästää jätevesimaksuissa vuosittain merkittävän summan.

Kun syötteen kuiva-aine on vain 1–2 %, on kokonaisuus erilainen kuin biojätteitä tai maatilojen lantaa ja peltobiomassoja käsittelevät laitokset. Lähtökohtana on prosessivedet, joita pystytään käsittelemään noin 20 m3 tunnissa. Reaktorin sisällä on ”mutaa”, jonka avulla prosessi pysyy käynnissä. Bakteerien lisääntyminen varmistetaan juuri tälle prosessille optimoidulla vitamiiniseoksella. PH:n pitäminen optimaalisena (6,7–7,5) edellyttää tarkkuutta, sillä syötevesien pH on yleensä happaman puolella, eikä prosessi kestä suuria vaihteluita. Säätö tapahtuu lisäämällä sopivasti natriumhydroksidia eli lipeää.

Erikoista prosessissa on myös sen lyhyt viipymäaika, 12 tuntia. Lopputuloksena on 220 000 m3 biokaasua vuodessa (metaanipitoisuus 80 %), josta käytetään tällä hetkellä itse puolet. Pohdinnassa on prosessista poistuvan nesteen lämmön talteenotto ja käyttö rakennusten lämmitykseen. Potentiaalinen lämpöteho tässä ratkaisussa olisi 300–500 kW. Laitosta on kehitetty tiiviissä yhteistyössä Tarton yliopiston kanssa.

Euroopan modernein biokaasulaitos

Mangeni PM Oü on 1700 lehmän ja 500 hehtaarin maatila, jossa tuotetaan tieliikennekäyttöön paineistettua biometaania lietteestä ja peltobiomassoista. Biokaasulaitos koostuu kahdesta sarjaan rakennetusta 5000 m3 Bioforcen reaktorista, ja sitä sanotaan Euroopan moderneimmaksi. Etenkin etähallintaa on kehitetty koko viisivuotisen käyttöhistorian ajan niin, että tänä päivänä laitoksen kaikkia toimintoja on mahdollista ohjata puhelimella.

Prosessiin lisätään päivittäin noin 200 tn lietettä ja 30 tn rehua, kuivikepohjaa tai muuta kuivaa syötettä. Kuiva tavara syötetään maan päälle asennetun, vaa’alla varustetun esisekoittimen kautta ja sekoitetaan lietteeseen 400 m3 esisäiliössä. Navetoilta tulevan raakalietteen kuiva-aine on keskimäärin 6 %, ja karkeiden syötteiden avulla seoksen kuiva-aine nostetaan 10 % tasolle ennen reaktoriin pumppausta. Esisekoittimen yhteyteen jälkikäteen asennettu ketjumurskain on lyhentänyt viipymää ja nostanut kaasunsaantoa jopa 15 %.

Esisäiliöstä liete pumpataan reaktoriin lämmönvaihtimen kautta, mutta syöte lämpenee siinä vain 10 astetta. Lisälämmityksestä huolehtii tilan hakelämpölaitos (Ala-Talkkari), toisin kuin Suomessa, missä lähes kaikilla maatilojen biokaasulaitoksilla käytetään lämmöntuotantoon raakakaasua. Rikkivedyn poistamiseksi kaasusta käytössä on useita keinoja: rautakloridi lisäravinteena, happigeneraattorin syöttämä happi sekä aktiivihiilisuodatus ennen jalostusprosessia.

Mangenin tilan Biometaan Oü:n koko biokaasutuotanto jalostetaan biometaaniksi jatkuvatoimisella yksiköllä, joka on varustettu kolmivaiheisella membraanipuhdistuksella. Puhdistettua, 97–98 prosenttista biometaania saadaan noin 200m3 tunnissa. Jalostuksen yhteydessä syntyvä lämpö otetaan talteen ja käytetään huoltorakennusten lämmittämiseen. Puhdistuksessa kaasusta erotettava hiilidioksidi (250 kg/h) menee toistaiseksi suoraan taivaalle. Eräs pieni juomatehdas on ollut kiinnostunut yhteistyöstä, mutta he pystyisivät hyödyntämään syntyvästä hiilidioksidista vain murto-osan, eikä talteenoton vaatima investointi ole kannattava.

Puhdistettu biometaani paineistetaan 250 bariin ja myydään joko tilan omalta tankkauspisteeltä (30%) tai kuljetetaan pullokonteissa Viljandiin ja Pärnuun. Lisäksi tilalla on tuotteistettu separoidusta rejektistä sekä nestemäinen että kuiva lannoitevalmiste kuluttajamarkkinoille. Esimerkiksi 5 litran kanisteri nestemäistä lannoitevalmistetta maksaa kaupassa 5e.

Muutama lisähuomio Mangenin tilan biokaasuprosessiin liittyen: raakakaasua käyttävän CHP-laitteiston sijaan sähköä tuotetaan sekä tilan että laitoksen tarpeisiin hakekattilan lisäksi 260 kW aurinkosähköjärjestelmällä ja tarvittaessa Convionin 60 kW metaanipolttokennolaitteistolla. Tilan lehmänavetoissa on syvät hiekkaparret ja hiekka separoidaan lietteestä uudelleen käytettäväksi. Viiden vuoden käytön jälkeen reaktoreiden pohjalta oli poistettu 1,5 metrin hiekkakerros, mutta tätä ei pidetty ongelmana.

Kohti biokaasutuotannon käyttöönottoa Pohjois-Savossa

Savonian, Luonnonvarakeskuksen ja Itä-Suomen Yliopiston yhteisessä FarmGas PS3 -hankkeessa pyritään edistämään biokaasuntuotantoa Pohjois-Savon alueella. Osana hankkeen toimintaa osallistuimme ProAgria Etelä-Suomen järjestämälle biokaasuaiheiselle opintomatkalle Viroon.

Lisätietoja hankkeesta https://maaseutuverkosto.fi/manual-projects/farmgas-ps-3-kohti-biokaasutuotannon-kayttoonottoa-pohjois-savossa-iii/

Kirjoittaja:

Anu Tiikkainen, TKI-asiantuntija, Savonia AMK

anu.tiikkainen@savonia.fi