Uusiutuvien ja kestävien raaka- aineiden kokonaisvaltainen
Uusiutuvien ja kestävien raakaaineiden kokonaisvaltainen hyötykäyttö TkT Risto Korpinen Luonnonvarakeskus Uudet liiketoimintamahdollisuudet Uudet tuotteet, palvelut ja teknologia Biokomponenttien erotus ja biotuotteet ©©Luonnonvarakeskus Luonnonvarakeskus Metsäteollisuuden raakapuun käyttö toimialoittain 2014 Massateollisuus 37,2 Mm3 Puutuoteteollisuus 26,7 Mm3 2 27.10.2015 © Luonnonvarakeskus Sellu- ja sahateollisuuden hyödynnettävät sivutuotteet 3 27.10.2015 Puun sahaus 2,2 m3 raakapuuta = 1,0 m3 sahatavaraa + 0,7 m3 haketta 0,3 m3 purua 0,2 m3 kuorta Raaka-puusta syntyy sahauksen yhteydessä 13,6 % purua Puun kuoripitoisuus on n. 9 % 4 27.10.2015 © Luonnonvarakeskus Hakkeen seulonta 5 • Ennen sellun tai TMP:n valmistusta, kuorittu puu täytyy hakettaa • Hake täytyy myös seuloa • Purua 1–2 % • Ylisuurta haketta peräti 7 % 27.10.2015 © Luonnonvarakeskus Sivutuotteiden määrät 2014 1) 2) 3) 4) 5) Selluteollisuus Miljoonaa m3 Sahateollisuus Miljoonaa m3 Raakapuuta 29,5 Raakapuuta 23,6 Kuorta1) 2,66 Kuorta1) 2,12 Haketta 26,85 Purua4) 3,21 Purua2) 0,54 Haketta5) 7,50 Ylisuurta haketta3) 1,88 Purua2) 0,15 Ylisuurta haketta3) 0,53 Kuoripitoisuus 9 % Purua seulonnasta 2 % Ylisuurta haketta seulonnasta 7 % Purua sahauksesta 13,6 % Haketta sahauksesta 31,8 % 6 27.10.2015 © Luonnonvarakeskus Ylisuuren hakkeen käyttö 7 27.10.2015 © Luonnonvarakeskus Ylisuuri hake • Massan valmistuksessa ylisuuri hake jälkikäsitellään – Ylisuuri hake muokataan uudelleen massanvalmistusta varten – Litistys – Murskaus – Uudelleen haketus (tikkuhaketus) Saatu massa huonolaatuisempaa kuin akseptihakkeesta • 8 27.10.2015 © Luonnonvarakeskus Oksapuuta 9 27.10.2015 © Luonnonvarakeskus Christer Eckerman ja Bjarne Holmbom Åbo Akademi Patentti ja Marcus Wallenberg palkinto 2008 10 27.10.2015 © Luonnonvarakeskus Kokonaisvaltainen raaka-aineen käyttö 11 27.10.2015 © Luonnonvarakeskus Ylisuuren hakkeen erotus arvokomponentteihin Ylisuuri hake • Sellutehdas Rouhiminen • Palakoon pienentäminen Paineistettu kuumavesiuutto • Uuteaineet ja hemiselluloosa Ligniiniuutto • Ligniini Valkaisu • Selluloosa 12 27.10.2015 © Luonnonvarakeskus Raaka-aine • • Kuusihaketta Metsä Fibren Rauman sellutehtaalta Ilmakuivaus ja seulonta (8 mm rako) – < 8 mm akseptijae – > 8 mm ylisuuri hake Rouhinta oksamyllyllä Kylmäkuivaus Säilytys -20 °C • • • 13 27.10.2015 © Luonnonvarakeskus Ylisuuren hakkeen määrä • 17,30 kg haketta seulottiin – 16,30 kg akseptia – 1,29 kg ylisuurta (~7.5%) • • 1000 tonnia haketta 75 tonnia ylisuurta jaetta saatavilla 14 • Ylisuuri hake 27.10.2015 © Luonnonvarakeskus Raaka-aineen uuteainepitoisuus • • • 5 g absoluuttisen kuivaa puuta Accelerated solvent extraction (ASE) 1) Heksaani – 90 °C – 3 x 5 min uuttosykliä 2) Asetoni:vesi – asetoni:vesi 95:5 (v/v) – 100 °C – 3 x 5 min uuttosykliä Gravimetrinen uuteainepitoisuus Pitkä kolonni GC/MS – Heksaaniuute – Asetoni:vesi-uute – Derivatisointi • • • 15 27.10.2015 © Luonnonvarakeskus Gravimetrinen uuteainepitoisuus 1000 tonnia haketta 75 tonnia ylisuurta haketta ~2 tonnia uuteaineita 16 27.10.2015 © Luonnonvarakeskus Uuteainepitoisuus (pitkä kolonni GC/MS) Heksaaniuute 17 Asetoni:vesi-uute 27.10.2015 © Luonnonvarakeskus Lignaanit 18 27.10.2015 © Luonnonvarakeskus Uuteaineiden erotus paineistetulla kuumalla vedellä • • • • 5 g abs. kuivaa puuta Ionivaihdettu vesi tai 0,15 M NaHCO3 120, 140, 160, 180 °C 5, 10, 20, 40, 60 min 19 27.10.2015 © Luonnonvarakeskus Uutteen pH-arvo 20 27.10.2015 © Luonnonvarakeskus Uuttunut kuiva-aine Vesi 21 0,15 M NaHCO3 27.10.2015 © Luonnonvarakeskus • • Neste/neste-uutto Metyyli-tert-butyylieetteri (MTBE) Pitkä kolonni GC/MS • 22 27.10.2015 © Luonnonvarakeskus Kuumavesiuutteiden uuteainepitoisuus Vesi 23 0,15 M NaHCO3 27.10.2015 © Luonnonvarakeskus Lignaanit HMR Vesi 40 min, 180 °C HMR 0,15 M NaHCO3 40 min, 180 °C 24 27.10.2015 © Luonnonvarakeskus Ylisuuren hakkeen arvokkaat uuteaineet • Lignaanien määrää ja laatua voidaan säätää uutto-olosuhteilla – Matala lämpötila • Enemmän HMR:ia • Vähemmän muita lignaaneja • Vähemmän ligniiniperäisiä komponentteja – Korkea lämpötila • Vähemmän HMR:ia • Enemmän muita lignaaneja • Enemmän ligniiniperäisiä komponentteja 25 27.10.2015 © Luonnonvarakeskus • NaHCO3-lisäyksen vaikutus – Vähemmän uuteaineita verrattuna pelkkään veteen • MUTTA enemmän uutteen kuiva-aineeseen suhteutettuna – Vähemmän ligniiniperäisiä komponentteja – Vähemmän hemiselluloosaa uutteessa 26 27.10.2015 © Luonnonvarakeskus Seuraavat askeleet • Kuumavesiuuteen fraktiointi eri jakeisiin – Hemiselluloosan ja uuteaineiden erotus esim. ioninvaihtokolonnissa • Ligniinin uutto ja erotus • Selluloosan valmistus – Mahdollisten käyttökohteiden kartoitus • Massa- ja vesitaseiden lasku • Kustannusten laskeminen eri jakeille • Lignaanien uutto kuoresta 27 27.10.2015 © Luonnonvarakeskus Kiitos! Lisätietoja: [email protected] 029 532 3571 28 27.10.2015 © Luonnonvarakeskus
© Copyright 2024