BIOMAN – Ultraääni biomassan mädätyksessä
- Biokaasusta tuotettu energia on yksi tärkeimmistä uusiutuvista energiavaroista, ja sen edellytyksenä on sellaisten substraattien ja jätemateriaalien saatavuus, jotka ovat yhteensopivia peltomaan vastuullisen käytön sekä turvallisen elintarvike- ja rehutuotannon kanssa.
- BIOMAN on EU:n rahoittama hanke, jossa tutkitaan erilaisia fysikaalisia ja entsymaattisia esikäsittelystrategioita ja biokaasulaitosten teknologiaa.
- Tehoultraääni on toimivaksi osoitettu menetelmä biomassan mädätyksen tehostamiseen ja siten biokaasusaannon merkittävään lisäämiseen.
BIOMAN
Biologiset jätemateriaalit, kuten lanta ja maatalouden tähteet, tarjoavat runsaan raaka-aineresurssin tuotantoon Euroopassa ja maailmanlaajuisesti. Koska nämä substraatit sisältävät kuitenkin runsaasti kuituja (5–80% kuiva-ainepitoisuudesta), joiden metaanipotentiaali on alhainen, biokaasulaitoksen toiminnasta saatavat taloudelliset hyödyt ovat usein liian pienet taloudellisen kannattavuuden saavuttamiseksi, sillä biokaasusaanto tonnia kohti on alhainen. Esikäsittelyjen (esim. mekaanisten, termisten, kemiallisten ja biologisten) on osoitettu parantavan biokaasusaantoa (Angelidaki & Ahring, 2000; Uellendahl et al., 2007). Bioman-hankkeessa tutkitaan takaisinsyöttösilmukan käsittelykonseptia, jonka tavoitteena on lisätä biokaasusaantoa jätebiomassatonnia kohti. Edellytyksenä on, että käsittelyn hyödyt ylittävät käyttökustannukset taloudellisen kestävyyden varmistamiseksi.
BIOMAN kehittää useille pk-yrityksille fysikaalisia ja entsymaattisia esikäsittelystrategioita ja biokaasulaitosten teknologiaa. Näin konsortion pk-yritysjäsenet voivat tuoda markkinoille kokonaisratkaisuja, ja maataloussektori voi käyttää biokaasulaitoksissa suoraan naudanlantaa ja olkea.
Takaisinsyöttösilmukka
”Takaisinsyöttösilmukka” ́ on tarkoitettu biokaasun tuottamiseen vaikeasti hajoavista, vähän energiaa sisältävistä substraateista, joiden lignoselluloosapitoisuus on korkea, yhdistämällä erilaisia mekaanisia ja entsymaattisia käsittelyjä, katso kuva 1. Palakoon pienentäminen, ultraääni ja entsymaattiset käsittelyt ovat takaisinsyöttösilmukassa käytettäviä teknologioita, joita sovelletaan esimädätettyihin biomassoihin, joista on poistettu vettä, ennen niiden kierrättämistä takaisin biokaasureaktoriin. Keskeisenä painopisteenä on kokonaisuuden taloudellinen kestävyys (Uellendahl et al. 2013).
Rahoituksen tunnustus
BIOMAN-hanketta rahoittaa Euroopan unionin seitsemäs puiteohjelma, jota hallinnoi REA – tutkimuksen toimeenpanovirasto: (FP7/2007-2013) avustussopimuksen n0 FP7-SME-2012, 315664, ”BIOMAN” mukaisesti.
Hyödyllistä tietoa
Mitä biokaasu on ja mistä se koostuu?
Biokaasu on kaasuseos, jota syntyy orgaanisen aineksen hajotessa hapettomissa olosuhteissa. Sen pääkomponentit ovat metaani (CH₄) ja hiilidioksidi (CO₂). Biokaasun pääkomponentit ovat metaani (CH₄) ja hiilidioksidi (CO₂). Biokaasua voidaan tuottaa raaka-aineista, kuten maatalousjätteestä, lannasta, yhdyskuntajätteestä, kasvimateriaalista, jätevedestä, viherjätteestä tai ruokajätteestä. Se on uusiutuva energialähde, jonka hiilijalanjälki on monissa tapauksissa hyvin pieni.
Koska metaania, vetyä ja hiilimonoksidia (CO) voidaan polttaa tai hapettaa hapen avulla, biokaasua käytetään uusiutuvana energialähteenä. Tätä energiaa käytetään pääasiassa polttoaineena ja lämmitykseen, tai se muunnetaan kaasumoottorilla sähköksi ja lämmöksi.
Miksi biokaasun tuotannossa tarvitaan esikäsittelyä?
Biologiset jätemateriaalit, kuten lanta ja maatalouden tähteet, sisältävät runsaasti kuituja (5–80% kuiva-aineesta), joiden metaanipotentiaali on alhainen. Tämä tekee biokaasulaitoksista usein kannattamattomia, koska biokaasusaanto tonnia kohti on alhainen. Saannon parantamiseen käytetään esikäsittelyjä (mekaanisia, termisiä, kemiallisia ja biologisia).
Millainen rooli tehoultraäänellä on biomassan mädätyksessä?
Tehoultraääni on toimivaksi osoitettu menetelmä biomassan mädätyksen tehostamiseen ja biokaasusaannon merkittävään lisäämiseen. Takaisinsyöttösilmukassa ultraääni on yksi keskeisistä hajotusteknologioista, joita käytetään palakoon pienentämisen ja entsymaattisten käsittelyjen rinnalla.
Miten löydän prosessiini sopivan ultraäänijärjestelmän?
Hielscher tarjoaa laboratorio- ja teollisuuskäyttöön tarkoitettuja ultraääniprosessoreita (jopa 16 000 W) ja keskustelee kanssasi erityisvaatimuksistasi tarjotakseen mädätys- tai esikäsittelylaitteistoosi sopivan järjestelmän.
Parantaako ultraäänikäsittely ylijäämäaktiivilietteen aerobista hajotusta?
Ultraäänikäsittely on tehokas tapa tehostaa lietteen hajotusta. Ultraääni parantaa prosessia lisäämällä soluseinämien hajotusta ja substraatin biosaatavuutta, mikä anaerobisessa mädätyksessä lisää metaanisaantoa jätebiomassatonnia kohti. Ylijäämäaktiivilietteen (WAS) aerobisessa hajotuksessa sama ultraäänikäsittelyn mekanismi nopeuttaa myös hajotusta ja hydrolyysiä ja voi pienentää lietteen tilavuutta. Tutustu ultraäänikäsittelyn hyötyihin ylijäämäaktiivilietteen aerobisessa hajotuksessa!
Kirjallisuus/Viitteet
- Karaalp, Duygu (2014): Enhancement of Biogas Production from Laying Hen Manure via Sonolysis as Pretreatment. Journal of Bioprocessing & Biotechniques 04(06), January 2014.
- Kavitha S., Jessin Brindha G.M., Sally Gloriana A., Rajashankar K., Yeom I.T., Rajesh Banu J. (2016): Enhancement of aerobic biodegradability potential of municipal waste activated sludge by ultrasonic aided bacterial disintegration. Bioresource Technology 2016 Jan;200:161-169.
- C. M. Braguglia, G. Mininni, A. Gianico (2008): Is sonication effective to improve biogas production and solids reduction in excess sludge digestion? Water Science Technology 1 March 2008; 57 (4): 479–483.
- Uellendahl, H., Njoku, S.I., Kragelund, C., Ottosen, L.,Ruiz , B.(2013): Boosting the economy of manure based biogas plants. Proceedings of the International Anaerobic Digestion Symposium at BiogasWorld 2013, April 23- 25, Berlin.
Hielscher Ultrasonics valmistaa suorituskykyisiä ultraäänihomogenisaattoreita laboratoriokoosta aina teolliseen kokoon asti.
