vrouw maria, tutkija nano- kuljetin pronssi- linnut - Kemia-lehti

VTT tutkimuksen uranuurtajanaPyrolyysiöljy voi korvatafossiiliset polttonesteetBiomassasta nopealla pyrolyysillätuotettava öljy on noussutkiinnostavaksi vaihtoehdoksi,kun etsitään korvaajia fossiilisillepolttonesteille teollisuudeneri prosesseihin.Anja Oasmaa, Jani Lehto jaYrjö SolantaustaTervan tekeminen oli Suomessa pitkääntuottoisa, kannattava elinkeino. Oulunousi 1700- ja 1800-lukujen taitteessajopa yhdeksi maailman suurimmista tervanviejistä.Hitaasta pyrolyysistä siirryttiin parisataavuotta myöhemmin nopeaan pyrolyysiin,jonka avulla biomassasta voidaantuottaa pyrolyysi- eli bioöljyä. Sitä pidetäänlupaavana vaihtoehtona fossiilisillepolttonesteille teollisuuden eri prosesseissa.Motivaatio fossiilisten polttoaineidenkorvaamiseen biomassalla on historiallisestilikimain aina löytynyt öljystä ja senhinnasta. Tilanne on yhä sama, vaikkakinnykypäivän ihmiset ja yritykset ovatTerminenkonversioprosessiNopea pyrolyysi on terminen konversioprosessi,jossa hiiliperäinenaines, tyypillisesti puubiomassa,kuumennetaan nopeasti eli allekahdessa sekunnissa korkeaan,noin 500 celsiusasteen lämpötilaanhapettomissa olosuhteissa,jolloin puubiomassa hajoaa nesteeksi.Sivutuotteina saadaan kaasujaja hiiltojäännöstä.kasvavassa määrin kiinnostuneita myösympäristöstään. Uusiutuvat, fossiilisiapolttoaineita käyttäville järjestelmillevaihtoehtoiset energiantuotantomuodotovat kasvattaneet suosiotaan molemmistasyistä.Tutkimusta 1980-luvulta lähtienNopean pyrolyysin tutkimuksen voidaansanoa alkaneen 1980-luvun alussa, jolloinkanadalaisen Waterloon yliopistonprofessori Don Scott tutkijoineen tuottiensimmäiset pisarat pyrolyysiöljyä biomassasta.VTT osallistui muutamaa vuotta myöhemminkansainvälisen energiajärjestönIEA:n tutkimushankkeeseen, jossaarvioitiin erilaisia biomassasta tehtävienpolttonesteiden tuotantokonsepteja.Halvimmaksi tavaksi valmistaa polttonesteitäbiomassasta katsottiin nopeapyrolyysi.VTT on siitä pitäen kehittänyt systemaattisestiomaa nopean pyrolyysinosaamistaan. 1980-luvun laboratoriokokeistasiirryttiin 1990-luvulla suurempaanmittakaavaan, kun Otaniemeenhankittiin kanadalaiselta Ensyniltä, alanpioneeriyritykseltä, nopean pyrolyysinprosessikehitysyksikkö, jolla pystyttiintuottamaan bioöljyä 15 kiloa tunnissa.Samalla tutkimus laajeni nopean pyrolyysintekniikan ja valmistuksen kehittämiseensekä tuotteiden laadun jakoostumuksen tuntemiseen. Alkuperäisenlaitteiston lähes jokainen osa onajan saatossa muutettu, mutta Otaniemenprosessikehitysyksikkö on yhä maailmansuurin yliopistojen ja tutkimuslaitostennopean pyrolyysin tutkimuslaitteisto.Maailman johtavapyrolyysiöljyn analysoijaRuskea, tervanhajuinen pyrolyysiöljyon ominaisuuksiltaan täysin erilaistakuin fossiiliset polttonesteet, muutbioöljyt tai hitaan pyrolyysin terva.Pyrolyysiöljy on hapanta, sen tiheyson korkea ja lämpöarvo matala. Viskositeettion raskaan ja kevyen polttoöljynvälissä. Pyrolyysiöljy on hyvinpolaarinen, hiilivetyihin liukenematonja pääosin vesiliukoinen neste, jossaon runsaasti suurimolekyylistä haihtumatontaainesta. Öljyn kemiallinenkarakterisointi on ollut erittäin haastavaa,koska vain pieni osa siitä voidaananalysoida perinteisin kaasukromatografisinmenetelmin.VTT:ssä on siksi kehitetty vesiuuttoonperustuva fraktiointimenetelmä,jota tarvittaessa täydennetään muillatekniikoilla. Suomalainen tutkimuslaitoson tätä nykyä maailman johtavaosaaja pyrolyysiöljyn analytiikassa.Pyrolyysiöljy sisältää satoja yhdisteitä,joista suurinta osaa öljyssä on alleyhden painoprosentin verran. Fraktiointimenetelmälläöljy on jaettu viiteenryhmään, joiden pääyhdisteet määräävätsen ominaisuudet.Vettä pyrolyysiöljyssä on 25–30painoprosenttia, mikä vaikuttaa läheskaikkiin öljyn ominaisuuksiin. Öljynhappamuuteen ovat pääsyynä hapot,joita öljy sisältää 5–10 painoprosenttia.Pyrolyysiöljyn epästabiilisuuden aiheuttavataldehydit ja ketonit, joita öljyssäon 15–25 painoprosenttia. Epästabiilisuusnäkyy viskositeetin kasvamisenavarastointilämpötilan ja -ajanfunktiona. Pyrolyysiöljyn raskain osakoostuu oligo- ja polysakkarideista(25–35 painoprosenttia) ja veteen liukenemattomastaligniiniperäisestä aineksesta(15–20 painoprosenttia).Pyrolyysiöljyn kaikki erikoisominaisuudeton otettava huomioon bioöljynkäsittelyyn ja varastointiin liittyvissäratkaisuissa.7/2012 KEMIA47