Biohiilen tuotanto- ja hyödyntämismahdollisuudet Ruskon jätekeskuksessa

Abstract

Biohiiltä voidaan käyttää monipuolisesti erilaisiin käyttötarkoituksiin. Sitä voidaan valmistaa erilaisista biomassoista käyttäen erilaisia pyrolyysitekniikoita. Kiertokaari on kiinnostunut hyödyntämään vastaanottamiaan jätevirtoja biohiilen valmistamiseen. Erilaisista jätemateriaaleista muodostuu erilaisia biohiiliä riippuen jätemateriaalin ominaisuuksista. Tässä työssä selvitetään, mitkä Kiertokaaren jätemateriaalit sopivat käytettäväksi biohiilen valmistukseen ja mikä pyrolyysitekniikka sopii niille parhaiten. Lisäksi työssä selvitetään biohiilen valmistuksen kannattavuutta ja siihen tarvittavien investointien arvoa. Työssä tarkastellaan myös prosessista muodostuvan ylijäämäenergian käyttömahdollisuuksia Kiertokaarella.

Biohiilen valmistukseen liittyviä asioita selvitettiin kirjallisuudesta ja tehdyistä tutkimuksista. Lisäksi biohiilen valmistajilta selvitettiin biohiilen valmistamisen kannattavuutta tietyillä jätemateriaaleilla ja niiden käyttöön liittyviä mahdollisia ongelmia. Kyselyillä ja haastatteluilla saatiin tietoa myös tarvittavista investoinneista ja Kiertokaaren materiaaleja koskevia tärkeitä yksityiskohtia. Laskelmien avulla selvitettiin kannattavuutta ja biohiilen valmistuksen hyötyjä. Diplomityössä saatiin selville, että perusteellinen tutkimustyö on välttämätöntä biohiilen valmistamista ja käyttöä ajatellen. Kiertokaaren materiaalit soveltuvat käytettäväksi pyrolyysissä, mutta niiden käytön kannattavuus vaihtelee. Valitut materiaalit ja halutut käyttökohteet ovat myös prosessin kokonaiskannattavuutta ohjaavia tekijöitä. Biohiilen valmistajan tarpeista riippuu, mitä biohiilen tuotannossa tulee huomioida ja millaisia yksiköitä laitos tarvitsee, ja siksi myös investoinnin määrä vaihtelee. Kiertokaari voi työn pohjalta tarkastella pyrolyysiin soveltuvia jätemateriaalivirtoja ja sen jälkeen etsiä soveltuvan laitosvalmistajan. Lisäksi Kiertokaari pystyy miettimään kattavammin, millaiset biohiilen käyttökohteet ovat sille tärkeimpiä ja tekemään materiaalivalintoja myös sillä perusteella. Laitoksen valinta, biomassa ja sen määrä ohjaavat muodostuvan ylijäämäenergian määrää ja ne optimoimalla Kiertokaari pystyisi potentiaalisesti kattamaan lämmöntarpeensa. Myös muut toimijat pystyvät hyödyntämään työn tuloksia etsiessään tietoa biohiilen valmistamiseen ja miettiessään mahdollisuuksia käyttää samankaltaisia materiaaleja valmistuksessa. On kuitenkin huomioitava, että työ on tehty suurimmilta osin saatavilla olevaan tietoon perustuen ja siksi tulokset ovat suuntaa antavia.

Biochar can be used for multiple different purposes. It can be manufactured using different biomasses and pyrolysis techniques. Kiertokaari is interested in utilizing waste streams it receives to produce biochar. Depending on the characteristics of waste materials, different kinds of biochars are formed. In this thesis the aim was to study which waste materials of Kiertokaari are suitable for producing biochar and which pyrolysis techniques suit those the best. In addition, in this study the profitability and the amount of needed investment for biochar production are viewed. The ways to utilize the excess energy formed from the pyrolysis process are also considered.

Matters regarding the production of biochar were viewed based on the open literature and existing studies. In addition, from biochar manufacturers it was cleared how specific waste materials would be profitable to produce biochar and what possible issues could arise from their utilization. Questionnaires and interviews were used to find out required investment costs and important factors regarding Kiertokaari’s materials. Theoretical calculations were used to view profitability and benefits of biochar production. It was clarified that thorough research is required for the production and utilization of biochar in an optimal way. The materials of Kiertokaari are suitable to be used to produce biochar, but their profitability varies. The overall profitability of the process is directed also by the chosen materials and targets for utilization. Total investment costs depend on the biochar producer’s needs, what must be considered in biochar production and which units the facility is composed of. Based on the thesis Kiertokaari can search for the most suitable waste stream and find the most suitable technology for pyrolysis. In addition, Kiertokaari can more profoundly consider the best utilization targets and choose materials based on them. The formation of excess energy depends on the chosen facility, biomass and its amount, and by optimizing those factors Kiertokaari could potentially cover its entire heat demand. Other operators considering the production of biochar or the usage of the same type of materials can also utilize the results of this thesis. However, it must be noted that the thesis is mostly theoretical and therefore the results should be considered mainly indicative.