Potential of neglected biomass and industrial side-streams utilization in biofuels production
Sandar S. (2022). Potential of neglected biomass and industrial side-streams utilization in biofuels production. https://doi.org/10.14214/df.324
Tiivistelmä
Tässä tutkimuksessa pyrittiin hyödyntämään metsäteollisuuden sivuvirtoja, kuten rehevöityvää (EL) ja mesotrofista (ML) järvenpohjan biomassaa sekä kahdeksaa sellun ja paperin valmistuksen sivuvirtaa (PPMS) sellunvalmistusprosessin eri vaiheista (PI – PVIII) biopolttoaineiden tuottamiseksi. Teoreettisia biokaasun ja bioetanolin tuotantomuotoja mallinnettiin Aspen Plus® -simulaatiolla 1) sokeroinnin ja käymisen, 2) kaasutuksen ja sekaalkoholisynteesin, 3) kaasutus-synteesikaasukäymisen ja (4) anaerobisten mädätysprosessien kautta. Lisäksi massan ja paperin sivuvirtojen eri prosessivaiheita tutkittiin ABE-fermentoinnilla Clostridium acetobutylicum DSM 1731:llä. Korkea tuhkapitoisuus ML:ssä (79,6 %) oli epäedullista bioetanolin tuotannolle; 57,1L/t (kuiva-aine) supistui suurempaan etanolin saantoon 244,5L/t (kuiva-aine) EL-biomassan kaasutuksesta. Alkuaineanalyysitulokset osoittivat, että sekä EL- että ML-biomassan tuhkaa voitaisiin käyttää lannoitteena metsätaloudessa. ML- ja EL-biomassat tuottivat biokaasua, jonka pitoisuus oli 38,9 ml/g haihtuvaa kiinteää ainetta ja 136,6 ml/g haihtuvaa kiinteää ainetta. Laimennettu happo 0,2 % H2SO4 180 oC:ssa 10 minuuttia oli tehokas esikäsittelymenetelmä ABE-fermentaatiossa. PI-näytteen korkein sokeripitoisuus oli mahdollinen substraatti butanolin valmistukseen. Lisäksi pesemätön PI-sivuvirta tuotti korkeimman ABE-pitoisuuden, 12,8 g/l, verrattuna vastaavasti pesemättömiin PII- ja PIII-sivuvirtoihin, 5,2 g/l ja 6,3 g/l. Märkä primääriliete (PII), jota muodostuu 300 000 tonnia/vuosi (72 600 kuivatonnia), tuotti vedetöntä etanolia noin 3011 kg/h (24 090 tonnia/vuosi) kaasutus-synteesikaasukäymisprosessimallilla. PII:n etanolin tuotannon taloudellinen kannattavuus voidaan saavuttaa joko ottamalla käyttöön ESP 0,61–0,71 €/l etanoliavustuksen kanssa 150 €/t eri verokannoilla tai ottamalla käyttöön ESP 0,60–0,70 €/l porttimaksun 20 €/t kanssa.
Avainsanat
asetoni-butanoli-etanoli;
Aspen Plus;
saasutus-synteesikaasu käyminen;
Suomen järvet;
sellu ja paperi;
primääriliete;
teknoekonominen analyysi
-
Sandar,
University of Eastern Finland, Faculty of Science and Forestry, School of Forest Sciences
Sähköposti
sandra.sandar@uef.fi
Julkaistu 24.1.2022
Katselukerrat 4418
Saatavilla https://doi.org/10.14214/df.324 | Lataa PDF
Osajulkaisut
Sandar S., Tibebu T.D., Shromova A.O., Kuittinen S., Turunen O., Pappinen A. (2019). Lake bottom biomass as a potential source for the biorefining industry. Bioresource Technology Reports 7, article id 100282.
https://doi.org/10.1016/j.biteb.2019.100282
Sandar S., Yang M., Turunen O., Vepsäläinen J., Pappinen A., Kuittinen S. (2020). Acetone-butanol-ethanol fermentation from different pulp and paper manufacturing process side-streams. Bioresources 15(4): 9265–9290.
https://doi.org/10.15376/biores.15.4.9265-9290
Sandar S., Shromova A.O., Kuittinen S., Turunen O., Pappinen A. (2021). Pulp and paper process side-streams into bioethanol: an economic feasibility study of the gasification-syngas fermentation process. Manuscript.
