Hakkeen jalostusta vedyksi ja biohiileksi  

Västankvarnin maatalousoppilaitoksen verstastilat Inkoossa ovat toimineet Xylogasin  pilottilaitoksen synnytysahjona parin viime vuoden ajan. Itse on tehty pitkälti kaikki, suunnittelusta, osien sorvauksesta ja hitsauksesta lähtien. Tyytyväiset kehittäjät, Fredrik Ek ja Ott Pärtel, esittelivät prototyyppilaitosta toukokuun lopulla. Muita kantavia voimia hankkeessa ovat olleet Pasi Virintie ja Dag Lindholm. 

Testiajo luvannut hyvää 

Testiajoihin laitos valmistui huhtikuussa 2024, ja tulokset ovat erittäin lupaavia, Ek hehkuttaa. Tuotekaasun vetypitoisuus on ollut vähintään 50 % ja häkää lisäksi ainakin 25 %. Kyseessä on hyötykelpoinen ja korkeaenerginen kaasu. Kaasu ei sisällä tervaa eikä ilmasta peräisin olevaa typpeä. 

Suurusluokaltaan noin 1 MW laitosta on ajettu vasta puolella teholla. Integroidusti toteutettu reaktori pyrolysoi ensivaiheessa hakkeen ja heti saman tien jalostaa pyrolyysikaasut synteesikaasuksi. 

Monipuolinen säätömahdollisuus 

Laitoksen ajoa pystytään säätämään varsin monipuolisesti. Säätö perustuu polttoaineen syöttönopeuteen ja siihen mitä laitos halutaan tuottavan. Käyttäjä voi lämmön tarpeen mukaan päättää tehdäänkö synteesikaasua vai lämpöä. Tavallisesti puolet energiasta menee hiileen ja toista puolta voidaan säätää synteesikaasun ja lämmön välillä. 

Vähäinen savukaasu prosessista on hajutonta ja väritöntä. Synteesikaasu puolestaan palaa sinisellä liekillä niin puhtaasti, että sitä ei tahdo nähdä päivänvalolla. 

Biohiiltä tehokkaasti

Biohiiltä syntyy reipasta tahtia, vaikka Ek ja Pärtel ovat ajaneet vasta koeajoja. Analyysien perusteella biohiilen hiilipitoisuus on yli 94 %. Lämpötila laitteistossa on korkeimmillaan yli tuhat astetta. 

Vuosien kokemuksen voimalla 

Xylogasin taustana on Ekin ja Pärtelin vuosikausien käytännön osaaminen puukaasun kanssa ja muiden kokeiluiden perusteellinen opiskelu. Yrityksen ydinosaamista on synteesikaasuprosessi ja hakkeen syöttölaitteisto. Biohiilen tekijöitä on useita, Xylogasin tekniikalla puun hiiletyksessä muodostuva tervainen pyrolyysikaasu saadaan muutettua puhtaaksi tervattomaksi synteesikaasuksi. Tämä lisää prosessissa muodostuvien tuotteiden käyttökelpoisuutta ja jalostusarvoa. 

Seuraavaksi teknologia tuotteeksi 

Yritys on edelleen perustajiensa hallussa, mutta teknologian kehittäminen tuotteeksi vaatii lisähartioita. Keskustelut ovat käynnissä mahdollisten sijoittajien kanssa biohiilikärjellä. Laitokselle on myös paikka etsinnässä, sillä demokohteessa ei pystytä hyödyntämään synteesikaasua eikä lämpöä. 

Pienen ja keskikokoluokan kaasutuslaitoksia kehitettiin 2010-luvulla useissa yrityksissä Suomessa. Niistä on kaupallisessa tuotannossa vain Volter. Biohiilen tuotannon yhdistäminen sekä hyötykelpoisen synteesikaasun tuotanto eroaa perusajatukseltaan tavanomaisen puukaasun tuottamisesta.  

Ei typpeä: enemmän energiaa 

Puukaasussa on noin puolet typpeä, joka päätyy kaasun sekaan käytettävän ilman mukana. Typpi laimentaa kaasua ja estää sen käyttämistä esimerkiksi puhtaan metaanin raaka-aineena. Typpivapaa synteesikaasu sisältää noin kaksinkertaisen määrän energiaa normaalikuutiota kohti puukaasuun verrattuna ja soveltuu myös jatkojalostettavaksi metaaniksi tai nestemäisiksi polttoaineiksi.  

Monipuolinen kokonaisuus 

Synteesikaasun tuotannon ja biohiilen yhdistävän laitosten kehittäjiä ei ole maailmanlaajuisestikaan vielä useita. MW-kokoluokan laitos voi olla kiinnostava vaihtoehto pienissä kunnallisissa laitoksissa tai lämpöyrittäjien parissa. Lämmön lisäksi laitos voi tuottaa biohiiltä ja synteesikaasua, tarvittaessa puhdasta vetyä. Laitoksen monipuolisuus edesauttaa kannattavan toiminnan pyörittämistä ympäri vuoden. Silloin kun lämpöä ei tarvita, laitosta ei ole pakko ajaa alas, vaan sen sijaan voidaan tehdä biohiiltä ja kaasua. Ja kaasun voi jalostaa biometaaniksi – tai miksi ei myös vedyksi.

Puu muuntuu monenlaisiksi kaasuiksi 

Biomassan kaasutuksella on pitkä historia, joka lähtee liikkeelle tervan poltosta, kaupunkikaasusta ja häkäpönttöautoista. Kaupunkikaasua on myös aikanaan tehty myrkyttömäksi konvertoimalla häkä vedyksi. Maakaasu on sittemmin korvannut kaupunkikaasun. Puusta voi tuottaa monenlaisia kaasuja. Yleisiä nimityksiä ovat pyrolyysikaasu, puukaasu ja synteesikaasu. Kaikki nämä kaasut sisältävät vetyä, hiilimonoksidia ja hiilidioksidia, mutta tähän loppuvatkin yhtäläisyydet. 

Ek osaa kertoa perusteellisesti erilaisten kaasujen erot ja hyödynnettävyyden: 

”Synteesikaasussa ei ole juuri muuta kuin vetyä ja hiilimonoksidia. Puhtaassa synteesikaasussa ei ole tervaa. Synteesikaasu on koostumuksensa puolesta lähellä kivihiilestä tuotettua kaupunkikaasua. Synteesikaasusta voidaan tuottaa nestemäisiä polttoaineita tai polttaa polttomoottorissa.” 

”Pyrolyysikaasussa on vedyn ja hiilimonoksidin lisäksi hiilidioksidia, vettä, metaania ja tervaa. Terva tekee kaasun siirtämisen putkistoja pitkin vaikeaksi ja estää käyttämästä kaasua pidempään polttomoottorissa”, Ek selventää. 

Terva haastaa 

Tervan poistaminen puolestaan on Ekin mukaan osoittautunut vaikeaksi. Terva tukkii suodattimia ja muodostaa veden kanssa hankalaa jätettä. Pyrolyysikaasu palaa ja sitä voidaan hyödyntää lämmöntuotannossa polttamalla se paikan päällä. 

”Puukaasussa sitten on typpeä noin puolet, lisäksi hiilimonoksidia, vetyä ja hiilidioksidia sekä vähän metaania. Kaasu voi olla hyvin tervatonta, ja täten soveltua polttomoottorin polttoaineeksi. Suuren typpisisältönsä takia puukaasu ei puolestaan sovellu jatkojalostettavaksi esimerkiksi metaaniksi.”