Hemiselluloosan tehokas hyödyntäminen biojalostuksessa
Projektin kuvaus
Hankkeen tavoitteena (1.3.2020-31.12.2022) oli tehostaa puun hyötykäyttöä biojalostuksessa. Selluloosapohjaisten tuotteiden valmistuksessa syntyy hemiselluloosajakeita, joiden hyödyntämistä tässä hankkeessa pyrittiin tehostamaan. Hemiselluloosapohjaisten kemikaalien hyödyntämispotentiaali on suuri, koska niille on paljon mahdollisia hyödyntämiskohteita erilaisissa teknokemian tuotteissa, kuten maaleissa ja pesuaineissa.
Hankkeessa selvitettiin selluloosapohjaisten tuotteiden valmistuksessa syntyvien hemiselluloosajakeiden koostumusta ja soveltuvuutta eri käyttökohteisiin. Lisäksi tarkasteltiin hemiselluloosan talteenoton kehittämistä siten, että jakeiden hyödynnettävyys voitaisiin maksimoida. Koska hankkeen keskiössä oli selluloosapohjaisten tuotteiden valmistusprosessit, erityistä huomiota kiinnitettiin hemiselluloosan talteenoton vaikutuksiin selluloosapohjaisen päätuotteen laatuun.
Hankkeen päärahoittajana toimi Euroopan aluekehitysrahasto Pohjois-Pohjanmaan ja Etelä-Savon maakuntaliittojen kautta. Hankkeen toteuttajina toimivat Oulun yliopiston Kemiallisen prosessitekniikan tutkimusyksikkö ja Kaakkois-Suomen ammattikorkeakoulun Kuitulaboratorio.
Projektin tulokset
Hankkeessa etsittiin teknistaloudellisesti kannattavaa tapaa hemiselluloosa oligomeerien (ksylaanien) erottamiseen koivuhakkeesta esihydrolyysillä. Mahdollisista menetelmistä kuumavesiuuton (PHWE) soveltuvia uutto-olosuhteita arvioitiin aluksi paineuutolla laboratoriomittakaavassa (< 100 ml uuttokenno) ja jatkettiin panostoimisena penkkimittakaavassa (10 l pakkokiertokeitin). Tutkimuksessa löydettiin prosessiolosuhdealue, jossa saavutettiin kohtuullinen hemiselluloosan poistuma siten, että päätuotteena saatiin ksyloosioligomeerejä. Ksylaanisaannot penkkimittakaavassa pysyivät lähes laboratoriomittakaavassa saavutetulla tasolla.
Ksylaanioligomeerien erottamiseksi uutteesta tarkasteltiin etanolisaostusta. Uutteen konsentrointiin ennen saostusta käytettiin vaihtoehtoisesti joko alipainehaihdutusta tai kalvoerotusta. Saostuksessa käytetty etanolipitoisuus ja uutteen ksylaanikonsentraatio vaikuttivat merkittävästi ksylaanisaantoon saostuksessa.
Prosessimallinnusta käytettiin uutto- ja erotusvaiheiden toteuttamiskelpoisuuden arviointiin. Lisäksi luotiin prosessimallit furfuraalin ja etanolin valmistukselle uutteesta.
Hemiselluloosa-arvoketjun lopputuotteita tarkasteltiin kirjallisuuden perusteella ja ksylaanisesta hemiselluloosasta saatavista tuotteista tehtiin kirjallisuuskatsaus (linkki).
Kuitulaboratorion jatkuvatoiminen paineruuvireaktorI
Hankkeen webinaari 6.4.2022
Hemiselluloosasta mahdollisuuksia biojalostukseen -webinaari (Teams) keskiviikkona 6.4.2022 klo 9-12.
Webinaaria ei tallennettu. Ohessa Puhujien esitysmateriaalit:
- Chunlin Xu, Åbo Akademi: Value added products from hemicellulose – opportunities and boundary conditions
- Patrick Pitkänen, St1: Metsäbiojalostamo -yrityksen näkökulmia hemiselluloosan prosessointiin ja liiketoimintamahdollisuuksiin
- Markus Paananen, Andritz: Andritz dissolving pulping technology – prehydrolysate (esitysmateriaali saatavilla webinaarin osallistujille. Ota yhteyttä: ella.tirronen@xamk.fi)
- Keijo Pyörälä & Jarkko Ruonala, Vaisala: Vaisala Oyj:n puheenvuoro
- Juha Ahola, Oulun yliopisto: Hemiselluloosa EAKR-projekti: ajankohtaista ja tulevaa
Osallistujapalautetta
”Korkeatasoiset luennoitsijat. Paljon tuli uutta tietoa biosokereista, eritoten kiinnostaa ligniinin käyttö liimojen komponenteissa, varmasti tulevaisuutta ja sovelluksia löytyy.”
”Todella kiinnostava ja aikani arvoinen seminaari. Tulevaisuudessa kannattaa järjestää enemmän.”
”Tosi mielenkiintoiset ja laadukkaat esitykset.”
Hankkeen julkaisuja
Artikkelit Xamkin Metsä, ympäristö ja energia -vahvuusalan vuosijulkaisussa
- Koivuhakkeen kuumavesiuutto pakkokiertokeittimellä
- Ksylaanin saostaminen esihydrolysaatista