Biokaasulaitos
Biokaasulaitos – tuottavaa orgaanisten jätteiden käsittelyä
Biokaasulaitoksessa biojätteet ja orgaaniset sivuvirrat muutetaan tuotoiksi valmistamalla niistä uusiutuvaa energiaa ja lannoitetta.
Biokaasua voidaan:
- hyödyntää lämmön- ja sähköntuotantoon (lue lisää CHP-yksiköstä »),
- syöttää maakaasuverkkoon tai
- jalostaa liikennepolttoaineeksi (lue lisää Kaasunjalostusyksiköstä »).
Laitoskoot ovat skaalattavissa, ja biokaasun tuottajia ovat tyypillisesti muun muassa:
- jätehuoltoyhtiöt
- jätevedenpuhdistamot
- elintarviketeollisuuden yritykset
- maatilat tai niiden yhtymät.
Mitä biokaasu on?
Biokaasu muodostuu, kun orgaaninen jäte hajoaa hapettomissa olosuhteissa. Biokaasu sisältää syötemateriaalista riippuen noin 50-70 % metaania, jolla on hyvät ominaisuudet polttoaineena. Loput kaasuseoksesta on pääosin hiilidioksidia. Yhden metaanikuution tuottamiseen tarvitaan noin 7 kg biojätettä, ja se vastaa energiasisällöltään yhtä litraa dieselöljyä.
Biokaasun tuotantoon soveltuu melkein kaikki orgaaniset materiaalit, muun muassa:
- Maatalouden lannat ja energiakasvit
- Elintarviketeollisuuden jätteet
- Teurasjätteet
- Kalanperkuujätteet
- Yhdyskuntien erilliskerätyt biojätteet
- Jätevedenpuhdistamolietteet
- Sellu- ja paperiteollisuuden sivuvirrat.
Optimaalisen ja toimivan biokaasuntuotannon takaamiseksi projektiin tarvitaan syötteille sopivat esikäsittely- ja syöttöteknologiat niiden käsittelemiseen ja siirtoon biokaasureaktorille.
Biokaasuprojektin kannattavuus
Biokaasulaitoksen takaisinmaksuaika voi olla jopa muutamia vuosia. Projektin kannattavuuden arvioinnissa huomioidaan muun muassa:
- Orgaanisen materiaalin kaasuntuotto-ominaisuudet
- Syötteen vastaanottomaksut tai säästöt käsittelykuluissa
- Tuotetun biokaasun hyödyntämistapa ja sen tulovirrat
- Lannoitteeseen liittyvät tulot ja/tai säästöt
- Käytettävä teknologia ja biokaasulaitoksen energiatehokkuus.
Biokaasuteknologian valinta riippuu käsiteltävistä syötteistä
Kuivamädätys eli tulppavirtausreaktori märkämädätyksen haastajana
Biokaasua on perinteisesti tuotettu sylinterimuotoisilla ns. märkämädätysreaktoreilla (CSTR, continuous stirred-tank reactor). Se on erittäin vakiintunut teknologia ja usein sopiva tuotantoprosessi märille syötteille kuten jätevedenpuhdistamolietteille ja lietelannoille. Biokaasureaktorin toiminnan kannalta sen sisällön tulee olla erittäin tasalaatuista ja yli 90 % siitä tulee olla vettä.
Pienemmän tarvittavan reaktoritilavuuden ja korkeamman kuormitettavuuden vuoksi kuitenkin myös lietteitä kuivataan nykyään usein ennen biokaasutusprosessia, jolloin syötteitä on edullisempi kuljettaa ja syötteitä voidaan käsitellä kuivamädätys- eli tulppavirtaustekniikalla (PFR, plug flow reactor). Kuivamädätys mahdollistaa haastavienkin syötteiden käsittelyn biokaasuprosessissa. Kuivamädätys on vähemmän herkkä epäpuhtauksille verrattuna märkäprosessiin, jossa ne voivat aiheuttaa kellumis- ja sedimentoitumishaasteita. Kuivaprosessissa voidaan käsitellä, ilman ulkoisen veden lisäämistä, kuiva-ainepitoisuudeltaan jopa 35 % syötteitä, kuten kuivahkoa heinää ja monenlaisia biojätevirtoja.
Kuiva- ja märkäprosessien edut yhdistelmälaitoksella
Yhdistelmälaitos koostuu kuiva- ja märkätekniikan peräkkäin rakennettavista laitoksista, jossa yhdistyvät molempien teknologioiden tärkeimmät edut. Kuivamädätyksen korkea kuormitettavuus takaa biokaasulaitoksen korkean käytettävyyden ja kaasuntuoton reaktorikuutiota kohden. Märkämädätyksen pitkä viipymäaika puolestaan mahdollistaa sen, että suurempi osa syötteen orgaanisesta materiaalista hajoaa biokaasuksi.
Yhdistelmälaitoksella saavutetaan muun muassa seuraavat edut:
- Varmatoiminen, myös vaikeita syötteitä käsittelevä tulppavirtausreaktori
- Optimaalisen orgaanisen materiaalin hajoamisen ja parhaan biokaasun tuoton varmistava jälkimädätysreaktori
- Modulaarinen laitosrakenne: käsittelykapasiteetti helposti skaalattavissa rinnakkaisilla reaktoreilla
- Alhainen kokonaisenergiankulutus
- Mahdollisuus kierrättää nestemäistä käsittelyjäännöstä prosessin sisällä, mikä vähentää ulkoisen veden tarvetta ja usein jopa poistaa sen kokonaan.