Biomassan kaasutuksen avulla tehokkaammin biometaania

Siuntiolainen Fredrik Ek on tullut tutuksi varsinkin ruotsinkielisille viljelijöille hänen toimiessaan neuvontajajärjestö SLF:n energianeuvojana. Hän on ollut monenlaisissa energiahankkeissa kädet rasvassa ja naama noessa. Yksi esimerkki tästä on Fiskarsin Voima Oy:n pienvesivoimalaitos Fiskarsissa, jonka Ek kunnosti yhtiökumppaninsa Timo Karjalaisen kanssa 2010 luvulla, ja joka jauhaa 400–500 megawattituntia vuodessa valtakunnan verkkoon.

Häkäpönttö-Jeepistä se alkoi

Puun kaasutusteknologia on kuitenkin Ekin lempilapsi. Sen parissa on vietetty kymmeniä tuhansia tunteja. Eikä vähiten ajettuaan maatalousnäyttelyistä tutulla häkäpönttö-Jeepillään yli 80 000 km. Mielenkiintoista pienemmän kokoluokan termisen kaasuttamisen kehityssuunnassa on, että se voi tarjota merkittävän tavan tehostaa biometaanin tuotantoa mädätyksen rinnalla.

CAD-suunnittelusta hitsaukseen

Xylo Gasissa kaasutuslaitoksia ovat Ekin lisäksi olleet mukana kehittämässä neljä muuta henkilöä. ”Haluan erityisesti mainita laitoksen automaation kehittäneen Dag Lindholmin, joka on uskomaton osaaja”, Ek kiittelee. Ott Pärteliltä taas onnistuu kaikki CAD-suunnittelusta hitsaukseen ja hänen kanssaan enimmät työt tehdään. Ott teki myös diplomityönsä ensimmäisen hapella toimivan kaasuttimen suunnittelusta ja toteuttamisesta. Kaikki puuenergiaan liittyvä toiminta on nyt Xylo Gas Oy:ssä Fiskarsin voiman keskittyessä vesivoimaan.

Automatisoitua puun happikaasutusta

Siirrytään Q Powerin laitokselle Paraisten Qvidjan kartanon yhteyteen. Kirjoitimme Q Powerin biometanointilaitoksesta Bioenergia-lehdessä 1/2020. Q Powerin kaasutusdemolaitos on juuri sellainen hanke, jossa Ek on ollut mielellään mukana. Sinne toimitettujen kaasutusyksiköiden avulla Xylo Gas on päässyt todella haastamaan osaamistaan. Syyskuun alussa laitoksella käydessä sain kunnian käynnistää laitoksen napista painamalla. Laitos ajoi itsensä ylös automatisoidusti kylmätilasta parissa kymmenessä minuutissa. Ensin hake siirtyi ilmatiiviin sulkusyöttimen läpi kaasutusyksikköön, jonka jälkeen kaasutus käynnistyi ensin ilmalla. Rakenteeseen on integroitu neljä erillistä lämmönvaihdinta, joiden avulla voidaan parantaa polttoaineen kaasuuntumista ja kokonaistehokkuutta.

Kuiva hake parempi

Q Powerin ja Xylo Gasin yhdessä kehittämä kaasutin ei ole erityisen kranttu polttoaineen laadulle. ”Normaali hake käy, jonka kosteuspitoisuus saisi olla mieluummin alle 20 %”, Ek toteaa. Hakkeesta otetaan varaston pohjalta hienoimmat ainekset erikseen, sillä myötävirtakaasutuksessa suotavaa on polttoaineen riittävä karkeus. Kaasutuslaitos voi tuottaa kaasua mittausten perusteella noin 250 kW teholla. Ekillä on kiinnostuneille selvä viesti: ”Tämä peruslaitos on nyt pitkälti valmis myytäväksi erillisenä laitoksena chp-tuotantoon tai puukaasun tuottamiseen.”

Kaasua ja biohiiltä 1 MW:n teholla

Mutta ei tässä ollut kuitenkaan kaikki! Xylo Gas on Ekin johdolla kehittänyt uutta ideaa suomalaisen biokaasulaitostoimittajan, Doranovan kanssa. Kolmeen merikonttiin suunnitellulla 1 megawatin kokonaisuudella voi tuottaa kaasua ja biohiiltä. Prosessilla voi vielä säätää minkälaista biohiiltä syntyy. Yhdessä nämä muodostaisivat Wood2Biogas- konseptin, jonka potentiaalinäkymät Euroopassa ovat huikeat. Kokonaisvaltaisen toimituksen eri osat toimivat myös synergiassa; kaasutuslaitos tuottaa reaktorilla sen tarvitsemaa lämpöä ja tarvittaessa myös prosessisähköä.

Markkinat odottavat ratkaisua

”Euroopan 19 000 biokaasulaitoksista monen sähkötariffijärjestelmä loppuu lähivuosina. Markkinanäkymät ovat selvästi jalostetussa biometaanissa, millä korvataan verkossa ja suoraan fossiilista kaasua. Konseptillamme voidaan lisätä kustannustehokkaasti biometaanin tuotantoa, Fredrik Ek ja Antti Myllärinen Doranovalta toteavat: ”Tämän markkinan voi arvioida Euroopassa jopa 10 miljardin euron suuruiseksi.”

Energiatehokas prosessointi

Kaasutusteknologian etu tulee Ekin perustelun mukaan biokaasutuotantoa edullisemmasta investointitasosta laitostehoa kohden. Yhdistämällä terminen kaasutus biokaasun tuotantoon saadaan kokonaismetaanimäärä kasvatettua. Päästään matalampaan investointiin tuotettua metaanikuutiota kohden. Keskeinen tehokkuutta lisäävä tekijä on synteesikaasun noin 50 % häkä- ja 30 % vetyosuus, joita molempia saadaan biologisessa prosessissa muutettua metaanin ja hiilidioksidin seokseksi. Prosessit tukevat toisiaan myös siinä, että puukaasutusprosessi sinällään sekä tuotekaasun muuntuminen metaaniksi tuottavat lämpöä mitä biokaasuprosessi tarvitsee.

Ravinnekiertoon kestävyysratkaisuja

Konsepti luo ratkaisua vielä toiseenkin haasteeseen. Biokaasulaitosten mädätteet ovat Euroopassa monin paikoin alihyödynnettyjä ravinnekäytössä. Vahvasti sähkötariffin ohjaamassa markkinassa mädätteet ovat jääneet täysin toisarvoisiksi ja aiheuttaneet ravinnevalumia tai pohjavesien pilaantumista. Laitoksilla ei ole välttämättä ollut kannusteita saada viimeisen päälle metaani irti massasta, vaan jälkimädätyksessä on syntynyt metaanipäästöjä. ”Tällä tekniikallamme metaanin tuoton tehostaminen erillisessä jälkimädätyksessä voi olla myös kannattava ratkaisu.”

Jalostusarvo korkeammaksi

Ehkä vielä tärkeämpää on, että kaasutuksessa syntyvä biohiili ja biokaasulaitoksen mädäte yhdessä ovat tasapainoisempi ratkaisu ravinteiden hyödyntämisen kannalta. Biohiili voi parantaa maaperämikrobien toimintaa ja sitoo ravinteita. ”Biohiilen tuotannon kautta prosessista saadaan kokonaisuudessa hiilinegatiivinen”, Fredrik Ek painottaa. ”Ja mahdollisuus hyödyntää pyrolyysikaasujen energia myytäväksi kaasuksi kasvattaa puusta saatavien energiatuotteiden jalostusarvoa.”

Ensimmäisiä pilotteja valmistellaan

Vielä ei uuden konseptin kokonaisuutta ole toteutettu. ”Monta keskustelua on käyty merkittävienkin toimijoiden kanssa”. ”Etsimme parhaillaan yhteistyökumppaneita ja rahoitusta wood2biogas -konseptin demonstroimiseksi kaupallisesti mielekkäässä mittakaavassa.”