Jätevesilietteiden jalostus termokemiallisella prosessilla mahdollistaa kokonaisvaltaisemman ravinteiden, hiilen ja energian talteenoton kuin anaerobinen mädätys yksinään.
Asian osoitti tutkimuksessaan Tampereen yliopistossa väittelevä Anna Hämäläinen.
Hänen tuloksensa rohkaisevat lisäämään termokemiallisia menetelmiä (HTC) biokaasulaitoksiin ja teolliseen jätevedenkäsittelyyn, sillä niiden avulla lietteen hyödyntämisastetta voitaisiin kohentaa.
Termokemiallinen käsittely pienentäisi jätevesilietteen määrää, nostaisi sen ravinnepitoisuutta ja tuhoaisi siitä haitallisia patogeeneja ja kemiallisia yhdisteitä.
Käsittely mahdollistaisi lietteen käytön paitsi lannoitteena myös sen sisältämän hiilen talteenoton.
Märkäpyrolyysi ei edellytä esikuivausta
Hämäläinen keskittyi työssään lietteen käsittelyyn märkäpyrolyysillä ja pyrolyysillä.
Molemmilla menetelmillä lietteestä voidaan tuottaa sekä nestejaetta että hiiltynyttä kiinteää jaetta eli niin kutsuttua hydrohiiltä tai biohiiltä.
Lupaavampana vaihtoehtona jätevedenpuhdistamoille pidetään kuitenkin märkäpyrolyysiä, joka ei vaadi lietteen esikuivausta.
Hämäläinen selvitti märkäpyrolyysin soveltuvuutta sekä mädätetylle yhdyskuntajätevesilietteelle että sellu- ja paperiteollisuuden jätevesilietteelle.
Niin hydrohiili kuin nestejae hyötykäyttöön
Hämäläinen osoitti, että märkäpyrolyysi tuottaa hydrohiiltä, jonka tilavuus on jopa alle puolet käsittelemättömän jätevesilietteen tilavuudesta. Siinä on lisäksi korkeammat fosforin, mineraalien ja hiilen pitoisuudet.
Paperi- ja selluteollisuuden lietteen hydrohiilellä on myös korkeampi lämpöarvo.
Korkeammat käsittelylämpötilat lisäsivät lämpöarvoa ja tuhkapitoisuuksia ja pienensivät volyymia tehokkaammin.
Ravinteiden talteenotto kuitenkin kärsi, sillä niitä päätyi runsaammin kaasufaasiin lämpötilan noustessa 210 asteesta 250 asteeseen.
Hydrohiilen sisältämien raskasmetallien ja lääkkeiden jäämät olivat pitoisuksiltaan niin pienet, että hydrohiiltä voisi Hämäläisen mukaan huoletta hyödyntää maaperässä ravinteiden ja hiilen lähteenä.
Avittaisi sellutehtaita kohti hiilineutraaliutta
Lietteiden märkäpyrolyysi kiinnostaa hiilineutraaliksi pyrkivää sellu- ja paperiteollisuutta, joka pyrkii löytämään uusia, polttoa kestävämpiä ja vähäpäästöisempiä ratkaisuja lietteenkäsittelyyn.
”Märkäpyrolyysillä sellu- ja paperiteollisuuden lietteestä tuotettua hydrohiiltä voitaisiin käyttää hiilen sidontaan maaperään, mikä vähentäisi hiilidioksidipäästöjä”, Hämäläinen sanoo.
Märkäpyrolyysin nestejae voidaan puolestaan hyödyntää puhdistamon biokaasureaktorissa, mikä osaltaan lisää biokaasun tuotantoa.
Vaikka sellu- ja paperitehtaissa ei biokaasureaktorieja ole, löydy, myös tehtaiden jätevesilietteen nestejakeella on biokaasuntuottopotentiaalia.
Hämäläisen laboratoriokokeet osoittivat, että myös pyrolyysin nestejae voidaan syöttää biokaasureaktoriin jätevesilietteen seassa, vaikka sellaisenaan se oli mikrobeille inhiboiva.
Diplomi-insinööri Anna Hämäläisen väitöskirja Increasing Sludge Valorization by Combining Thermochemical Treatment with Anaerobic Digestion: Focus on hydrothermal carbonization and pyrolysis tarkastetaan Tampereen yliopistossa 20. lokakuuta 2023.
(Kuva Peetu Tuominen) Anna Hämäläinen toimii tätä nykyä tutkijana Helsingin yliopistossa, jossa hän kehittää puupohjaisia stabilointiaineita elintarvikkeisiin.
Tilaa Kemiamedian uutiskirje!
Tilaajana saat sähköpostiisi kerran viikossa kiinnostavimmat uutiset ja tärkeimmät tiedot alan tapahtumista ja työpaikoista.
Arvomme uusien uutiskirjetilaajien kesken palkintoja.
Lue lisää ja tee tilaus täällä.
P.S. Oletko kemian seurojen jäsen? Jos haluat uutiskirjeemme myös vuonna 2023, käy uusimassa tilauksesi täällä.
