Kierrätysravinnetuotteita jätevesilietteen lämpökemiallisella käsittelyllä (RavinneKelpo)
Kehittämisrahaston rahoitusosuus: 15000 €
Rahoituspäätös tehty: 2013-03-19
Hakijan toimittamat tiedot
| Hankkeen nimi | Kierrätysravinnetuotteita jätevesilietteen lämpökemiallisella käsittelyllä (RavinneKelpo) |
| Yhteyshenkilön nimi | Kimmo Rasa |
| Toteuttajaorganisaatio | Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus, MTT |
| Hankkeen muut toteuttajat | |
| Hankkeen koko budjetti (sis alv) | 15 000,00 € |
| Hankkeen aikataulu | 2013-2014 |
| Hankkeen aihepiiri | Lietteet |
| Tavoitteet | Hankeessa 1) pyrolysoidaan eri prosessiolosuhteissa (lämpötila) laboratoriomittakaavan laitteistolla jätevedenpuhdistamon raakalietettä, biokaasulaitoksen mädätysjäännöstä (syötteenä puhdistamoliete) sekä sakokaivolietettä, 2) pyrolyysiprosessin hiilipitoisesta lopputuotteesta määritetään ravinteiden ja haitallisten raskasmetallien kokonaispitoisuudet sekä liukoisen fosforin määrä kemiallisin uuttomenetelmin, 3) valitaan yksi raaka-aineista jatkotestaukseen pilotti mittakaavan pyrolyysilaitteistoon (lopputuotteen analyysit kuten edellä). Tutkittavista materiaaleista määritetään massa, kuiva-ainepitoisuus, tilavuuspaino ja ravinnepitoisuus ennen ja jälkeen pyrolysoinnin. Lopputuotteen soveltuvuutta maatalouskäyttöön arvioidaan ravinne- ja raskasmetallipitoisuuksissa tapahtuneiden muutosten perusteella. |
| Toteutus | Tutkimusmateriaalit (lietteet) saadaan alan toimijoilta (jätevedenpuhdistamot, biokasulaitokset) ja niiden tarvittavat esikäsittelyt toteutetaan MTT:n toimesta. MTT suorittaa myös laboratoriomittakaavan pyrolyysiajot, kaikkien lopputuotteiden laboratorioanalyysit sekä tulosten käsittelyn ja raportoinnin. Pilottimittakaavan pyrolysointi toteutetaan tarkoitusta varten rakennetulla mobiililla kuutiokokoluokan pyrolyysilaitteella. |
| Tulokset | Jätevesilietteiden ja niitä raaka-aineen käyttävien biokaasulaitosten mädätejäännöksen sisältämien ravinteiden entistä tehokkaamman hyödyntämisen edistämiseksi tarvitaan uusia ratkaisumalleja. Tässä tutkimuksessa tarkasteltiin erilaisten jätevesipohjaisten raaka-aineiden käyttäytymistä pyrolyysiprosessissa sekä arvioitiin syntyvien lopputuotteiden soveltuvuutta kasvinravitsemukseen. Pyrolyysiteknologiasta on markkinoilla sovelluksia, joita hyödynnetään mm. puupohjaisten materiaalien ja auton renkaiden prosessoinnissa. Ravinnerikkaiden biomassojen, kuten jätevesiliete ja lanta, pyrolyysiin liittyy kuitenkin avoimia kysymyksiä sekä itse prosessimuuttujien (aika, lämpötila) että lopputuotteiden ominaisuuksien osalta. Tutkimuksissa havaittiin jätevesilietettä sisältävien materiaalien pyrolysoimiseen liittyvän merkittävä turvallisuusriski. Prosessin jälkeen hiilijakeen päästessä kosketuksiin hapen kanssa, se alkoi voimakkaasti kuumentua. Paloturvallisuusriskin lisäksi jälkikuumeneminen vaikuttaa lopputuotteen ominaisuuksiin. Tulokset viittasivat kuitenkin siihen, että raaka-aine ja laitteistokohtaisella optimoinnilla riskiä voidaan hallita. Pyrolyysin avulla voitiin konsentroida haihtumattomia yhdisteitä hiilijakeeseen. Esimerkiksi hiilijakeen kokonaisfosforin määrä ylsi normaalisti markkinoilla olevien mineraalilannoitteiden tasolle. Fosforin käyttökelpoisuuden tarkastelu kuitenkin osoitti, että pyrolysoitujen lopputuotteiden helposti käyttökelpoisen fosforin määrät olivat yhtä alhaisia kuin raaka-aineessa. Tulokset osoittavat kuitenkin merkittävän jatkotutkimustarpeen fosforin pitkäaikaisen käyttökelpoisuuden osalta. On mahdollista, että tutkitut hiilijakeet voisivat toimia hidasliukoisina lannoitevalmisteina. Hiilijakeen maatalouskäyttöä arvioitaessa lopputuotteen puhtauteen raskasmetallien suhteen tulee kiinnittää huomioita. Tutkittujen materiaalien pitoisuudet eivät ylittäneen nykyisiä raja-arvoja. Haihtumattomina yhdisteinä monet raskasmetallit kuitenkin konsentroituvat fosforin lailla hiilijakeeseen. Erityisesti kadmiumin kohonneet pitoisuudet tulee huomioida peltokäyttöä suunniteltaessa (vuotuinen haitallisten metallien kuormitus maanviljelyssä). Tutkimuksessa arvioitiin myös sitä, millaisia vaikutuksia pyrolyysiteknologian käyttöönotolla olisi materiaalivirtoihin kuljetuksen ja varastoinnin näkökulmasta. Laskennallisesti kiintojakeen osalta voitaisiin alentaa varastotilan ja kuljetuksen tarve neljännekseen. Käytännössä toteumat tulisi testata raaka-aine ja prosessikohtaisesti. Laskelmassa ei ole huomioitu neste- ja kaasujakeen mahdollisia varastointi ja kuljetustarpeita, mikäli jakeita ei pystytä välittömästi hyödyntämään tai johtamaan muihin prosesseihin. Pyrolyysiteknologia voi tulevaisuudessa olla yksi vaihtoehto ravinnerikkaiden ravinnevirtojen hyödyntämiseksi. Tällöin tavoitteena tulee olla korkealaatuinen lisäarvotuote kustannusten kattamiseksi. Lisäksi kaikille prosessissa syntyville jakeille on kehitettävä mielekäs käyttökohde. Erityisesti maatalouskäyttöön tähtäävillä tuotteilla turvallisuus, puhtaus ja helppokäyttöisyys ovat avaintekijöitä. Hyvään lopputulokseen pääseminen vaatii kuitenkin tutkimustietoon perustuvia laitteisto- ja raaka-ainevalintoja sekä raaka-ainekohtaista prosessin optimointia. |
| Tietoa hankkeesta muualla internetissä | http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-326-021-4 |
| Loppuraportti (julkinen) | |
| Yhteenvetokalvot ja tiedote (julkiset) |