Artikkelit jotka sisältää sanan 'esikäsittely'

Torrefioidun puun kosteusominaisuudet ja lahoaminen varastoinnin aikana Globaalia ilmastonmuutosta pyritään hidastamaan korvaamalla fossiilisia polttoaineita uusiutuvilla energianlähteillä ja tähän liittyvä tutkimus on yhä tärkeämmässä asemassa. Suomessa puuta on perinteisesti hyödynnetty biopolttoaineena ja sen ominaisuudet tunnetaan hyvin. Puulla, kuten kaikilla selluloosapohjaisilla biomassoilla, on kuitenkin joitain ongelmallisia ominaisuuksia. Kosteus vaikuttaa näiden polttoaineiden toimitusketjuun negatiivisesti hankaloittaen logistiikkaa ja polttoa. Puun hygroskooppisuus johtaa varastoinnin yhteydessä lahoamiseen, josta seuraa kuiva-ainetappioita. Tähän ongelmaan on etsitty ratkaisua lämpökäsittelyllä, torrefioinnilla, jossa puun hygroskooppisuutta vähenee. Torrefioidun materiaalin on sanottu olevan biologisesti lahoamatonta, eikä se siten ole alttiina kuiva-ainehäviölle. Aiheesta ei kuitenkaan ole monia tutkimuksia ja torrefioidun materiaalin varastointiominaisuuksien selvittämisen on osoitettu olevan tärkeä tutkimusalue. Tämä väitöskirja pyrkii vastaamaan kysymyksiin torrefioidun puun ja hiilen varastointiominaisuuksista ja erityisesti kosteuden vaikutuksesta varastoitavuuteen. Tämä väitöskirja koostuu neljästä osajulkaisusta, joissa tutkitaan monipuolisesti torrefioidun kuusen ja koivun, sekä samoista lähdemateriaaleista valmistetun hiilen, kosteusominaisuuksia. Yhdessä osajulkaisussa verrataan torrefioitujen ja höyryräjäytettyjen pellettien ominaisuuksia tiivistämättömään materiaaliin. Tutkimusmateriaali otti itseensä vain pieniä määriä vesihöyryä ja hiukkaskoko sekä materiaalin hydroksyyliryhmien saavutettavuus pienenivät. Vaikka kapillaarinen absorptio hidastui, vedenottokapasiteetti kasvoi. Tämä johti korkeisiin kosteusprosentteihin varastointikokeiden aikana. Torrefioidusta materiaalista eristettiin runsaasti erilaisia sieniä ulkovarastointikokeen aikana. Moni tunnistetuista suvuista piti sisällään tunnettuja allergeenejä. Kokeissa myös osoitettiin, että torrefioidut pelletit eivät siedä vettä ja ne tulisi varastoida katettuina. Tutkimuksissa osoitettiin oikeanlaisen, katetun varastoinnin sekä työturvallisuuden tärkeys.

• Kymäläinen, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: Maija.kymalainen@helsinki.fi

Lignoselluloosabiomassan käyttö fermentoinnilla tuotetun biobutanolin biojalostusprosesseissa Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli käyttää lignoselluloosabiomassaa - ohran olkea - biobutanolin tehokkaassa tuotannossa. Ohran oljen hemiselluloosa erotettiin selluloosasta laimealla rikkihappo- esikäsittelyllä. Esikäsittelyssä syntynyt hydrolysaatti fermentoitiin yhdessä tärkkelys biomassan kanssa (yhteisfermentointi) asetoni-butanoli-etanoli (ABE) liuokseksi. Työssä tutkittiin kaksi erilaista yhteisfermentointiprosessia: I) Ohran olki sekoitettiin yhteen ohran jyvien kanssa ja seos käsiteltiin laimea happo -esikäsittelyllä. Hemiselluloosasta ja tärkkelyksestä hydrolysaattiin vapautuneet sokerit fermentoitiin biobutanoliksi; II) esikäsitelty ohran olki hydrolysaatti ja gelatinoitu tärkkelys liuos sekoitettiin ja fermentoitiin. Esikäsittelyssä syntynyt kiinteä jäännös, joka pääosin sisältää selluloosaa, hydrolysoitiin fermentoituviksi sokereiksi yhtäaikaisesti sellulaasilla ja ksylanaasilla yhdessä pinta-aktiivisten lisäaineiden kanssa. Syntynyt liuos fermentoitiin ABE fermentoinnilla. Kypsymättömästä ohrasta tehtyä tuoretta säilörehua tutkittiin esimerkkinä tärkkelyksen ja lignoselluloosan yhteisfermentoinnista biobutanoliksi. Ohran olki ja jyvä sekoituksen (prosessi I) optimaalinen sokerisaanto saatiin esikäsittelyolosuhteissa jossa käytettiin 1,5 % rikkihappoa 60 minuuttia. Yksiprosenttinen rikkihappo tuotti kuitenkin paremman ABE fermentointituloksen hydrolysaattisekoituksena kuin 1,5 % rikkihappo.  Tämän liuoksen (1% rikkihappokäsittely) fermentointi tuotti 11,3 g/l ABE liuosta mutta vain 19 % pentoosisokereista oli kulutettu. Prosessi II:ssa jossa fermentointiin liuosta joka oli esikäsitellystä olki ja jyvä sekoituksesta tuotti enemmän ABE liuosta (13,5 g/l) kuin prosessi I, ja 95 % pentoosisokereista oli kulutettu. Kypsymättömän ohran esikäsittelystä syntyvä hydrolysaatti, johon lisättiin gelatinoitua tärkkelystä, tuotti 9,0 – 10,9 g/l ABE liuosta. Ksylanaasin, sellulaasin ja pinta-aktiivisten aineiden (PEG 4000) yhteiskäyttö esikäsittelystä jäävän kiinteän aineen hydrolyysissä lisäsi glukoosin ja ksyloosin tuottoa verrattuna käsittelyyn ilman ksylanaasia ja PEG 4000. Lisääntynyt sokereiden saanto lisäsi ABE tuottoa 93,8 g/kg 135 g/kg esikäsiteltyä olkea. Tulokset viittaavat siihen, että olkibiomassasta tuotettu hemiselluloosa lisättynä sopivalla määrällä tärkkelystä sisältävää biomassaa on käyttökelpoinen raaka-aine biobutanolin tuotannossa. Hemiselluloosan tehokkaassa hyödyntämisessä prosessi II näyttää parhaimmalta erityisesti kun on useita biomassoja käytössä. Ksylanaasin ja pinta-aktiivisten aineiden lisäys sellulaasilla tehtyyn hydrolyysiin tuotti hyvälaatuista materiaalia biobutanolifermentointiin. Vihreä ohrasäilörehu tuotti selvitetyillä esikäsittelymenetelmillä hyvin biobutanolia, mikä indikoi vihersäilörehun potentiaalia biojalostusprosesseissa.

• Yang, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: ming.yang@uef.fi