Ksylitolin muuttaminen vedyksi vesifaasissa

Abstract

Työn tavoitteena oli tutkia vedyn valmistusta ksylitolista käyttäen vesifaasireformointia ja selvittää onko menetelmä teknisesti toteutettavissa prosessisimuloinnin näkökulmasta. Tämä menetelmä voisi mahdollisesti korvata fossiilisten polttoaineiden käytön vedyn valmistuksessa, koska vesifaasireformoinnin raaka-aineena voidaan käyttää uusiutuvia raaka-aineita kuten puuta ja sen sisältämää hemiselluloosaa. Vesifaasireformointi voisi olla potentiaalisesti ympäristöystävällisempi vaihtoehto kuin tämän hetkiset kaupalliset menetelmät. Vedyn vesifaasireformointi ksylitolista on kuitenkin vielä melko uusi menetelmä ja sitä ei ole vielä kaupallistettu.

Suurimmassa osassa työtä käytettiin apuna eri artikkeleita, jotka käsittelivät vetyä, ja sen valmistusta. Kirjallisuuskatsauksen perusteella havaittiin, että ksylitolia voidaan tuottaa joko kemiallisesti hydrogenoimalla tai fermentoimalla ksyloosia. Ksylitoli voidaan muuntaa vedyksi ja muiksi hiilivedyiksi käyttämällä erilaisia katalyyttejä vesifaasireformoinnissa. Työn soveltavassa osassa tehtiin Aspen Plus -simulointiohjelmalla vesifaasireformoinnin simulointitarkasteluja, jonka avulla saatiin luotettavaa tietoa siitä, kuinka prosessi tulisi käyttäytymään. Simulointi tehtiin käyttäen apuna kirjallisuudesta saatuja tietoja.

Tuloksista voidaan päätellä, että vetyä voidaan valmistaa ksylitolista vesifaasireformoinnilla, mutta samalla syntyy myös muita sivutuotteita. Tulokset eroavat jossain määrin kirjallisuudessa esitellyistä arvoista. Tämä havainto selittyy osittain sillä, ettei ole vielä tarkkaa tietoa siitä, mitä nämä kyseiset sivu- ja välituotteet ovat. Tämän vuoksi simulointi oli vaikea toteuttaa. Tulokset ovat toistettavissa, mutta niihin tulee kuitenkin suhtautua varovaisesti käytettyihin parametreihin liittyvistä epävarmuuksista johtuen. Saatuja tuloksia voidaan käyttää pohjatietona esimerkiksi mahdollisesti toteutettavissa laboratoriokokeissa, joissa vetyä pyritään valmistamaan vesifaasireformoinnilla. Toisaalta simulointimallia voidaan käyttää vesifaasireformointiin perustuvan vedyn valmistusprosessin alustavassa prosessisuunnittelussa.