Maissin yhdistetty bioetanoli- ja biokaasutuotanto
Mölsä, Panu (2012)
Mölsä, Panu
Hämeen ammattikorkeakoulu
2012
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201205117689
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201205117689
Tiivistelmä
TIIVISTELMÄ
EU:n tavoitteena on päästä uusiutuvista energianlähteistä tehtyjen liikenteenbiopolttoaineiden käytössä 10 %:n tasolle vuoteen 2020 mennessä. Suomi on kuitenkin asettanut kansalliseksi tavoitteeksi 20 %:n tason vuo-teen 2020 mennessä. Tällä hetkellä merkittävimmät liikennebiopolttoaineet ovat bioetanoli ja biodiesel, ja potentiaalisena liikennebiopolttoaineena voidaan pitää biokaasusta jalostettua biometaania.
Tämän työn keskeisinä tavoitteina oli selvittää rehumaissin, sisältäen koko maissin kasvibiomassan, soveltuvuutta yhdistettyyn bioetanoli- ja biokaasutuskäsittelyyn sekä verrata säilömismenetelmien vaikutusta raaka-aineeseen ja tuottoihin. Lisäksi tarkasteltiin bioetanolintuottovaiheen vaikutusta sen jälkeisen biokaasutuksen metaanintuottoihin. Opinnäytetyön kokeellinen osio suoritettiin HAMK:n tiloissa Hämeenlinnassa ja Helsingin yliopiston tiloissa Viikissä keväällä ja kesällä 2011.
Työn kirjallisuusosiossa käsitellään maissin säilöntää ja lignoselluloosapitoisen materiaalin hajoamista liittyen bioetanoli- ja biokaasutuotantoon. Työn kokeellisessa osiossa eri tavoin säilötyistä maisseista tuotettiin bioetanolia ja metaania laboratoriotason koelaitteistolla. Etanolin (EtOH) määrä laskettiin sekä fermentointipullojen punnitustuloksista, että kulutettujen sokereiden määrityksellä. Tuotetun metaanin määrä rekisteröityi koesysteemistä automaattisesti.
Tuoreen- ja muurahaishapolla säilötyn (8 kk) maissin EtOH-tuotot olivat hyvin vastaavia, kun taas luonnollisesti säilötyn (8 kk) maissin EtOH-tuotto jäi vain puoleen em. tuotoista. Tämä selittyy luonnollisen säilönnän aikana tapahtuvasta sokerien happokäymisestä, mikä johtaa pienempään sokereiden määrään fermentoinnissa. Tällä ei kuitenkaan ollut vaikutusta metaanintuottoon. Sen sijaan EtOH-fermentointi paransi metaanintuottoa, sillä metaanintuotto oli suurempi fermentoidun orgaanisen aineen osalta kuin EtOH-vaiheen syötteillä. Suurin kokonaisenergiantuotto yhdistetyssä bioetanoli- ja biokaasutuotossa saavutettiin muurahaishapolla säilötyllä maissilla.
EU:n tavoitteena on päästä uusiutuvista energianlähteistä tehtyjen liikenteenbiopolttoaineiden käytössä 10 %:n tasolle vuoteen 2020 mennessä. Suomi on kuitenkin asettanut kansalliseksi tavoitteeksi 20 %:n tason vuo-teen 2020 mennessä. Tällä hetkellä merkittävimmät liikennebiopolttoaineet ovat bioetanoli ja biodiesel, ja potentiaalisena liikennebiopolttoaineena voidaan pitää biokaasusta jalostettua biometaania.
Tämän työn keskeisinä tavoitteina oli selvittää rehumaissin, sisältäen koko maissin kasvibiomassan, soveltuvuutta yhdistettyyn bioetanoli- ja biokaasutuskäsittelyyn sekä verrata säilömismenetelmien vaikutusta raaka-aineeseen ja tuottoihin. Lisäksi tarkasteltiin bioetanolintuottovaiheen vaikutusta sen jälkeisen biokaasutuksen metaanintuottoihin. Opinnäytetyön kokeellinen osio suoritettiin HAMK:n tiloissa Hämeenlinnassa ja Helsingin yliopiston tiloissa Viikissä keväällä ja kesällä 2011.
Työn kirjallisuusosiossa käsitellään maissin säilöntää ja lignoselluloosapitoisen materiaalin hajoamista liittyen bioetanoli- ja biokaasutuotantoon. Työn kokeellisessa osiossa eri tavoin säilötyistä maisseista tuotettiin bioetanolia ja metaania laboratoriotason koelaitteistolla. Etanolin (EtOH) määrä laskettiin sekä fermentointipullojen punnitustuloksista, että kulutettujen sokereiden määrityksellä. Tuotetun metaanin määrä rekisteröityi koesysteemistä automaattisesti.
Tuoreen- ja muurahaishapolla säilötyn (8 kk) maissin EtOH-tuotot olivat hyvin vastaavia, kun taas luonnollisesti säilötyn (8 kk) maissin EtOH-tuotto jäi vain puoleen em. tuotoista. Tämä selittyy luonnollisen säilönnän aikana tapahtuvasta sokerien happokäymisestä, mikä johtaa pienempään sokereiden määrään fermentoinnissa. Tällä ei kuitenkaan ollut vaikutusta metaanintuottoon. Sen sijaan EtOH-fermentointi paransi metaanintuottoa, sillä metaanintuotto oli suurempi fermentoidun orgaanisen aineen osalta kuin EtOH-vaiheen syötteillä. Suurin kokonaisenergiantuotto yhdistetyssä bioetanoli- ja biokaasutuotossa saavutettiin muurahaishapolla säilötyllä maissilla.