Biokaasuprosessin lopputuotteena syntyy biokaasun lisäksi myös kiinteää humusmateriaalia ja vettä.
Biometaani
Biokaasu on biometaanin ja hiilidioksidin seos, jossa biometaania on n. 60 -65% ja hiilidioksidia n. 35-40%.
Biokaasu voidaan hyödyntää sellaisenaan lämmön- ja sähköntuotannossa, mutta ajoneuvopolttoaineeksi ja kaasuverkkoon syötettäväksi se on jalostettava biometaaniksi. Biometaanin jalostuksesta käytetään usein termiä upgrading, eli kaasun metaanipitoisuutta nostetaan puhdistusprosessissa yli 97 %:iin, mikä on yleinen vaatimus ajoneuvokäyttöön tarkoitetulle biometaanille.
Käyttämämme jalostustekniikka perustuu ns. membraanitekniikkaan. Membraanitekniikka on erotusprosessi, jossa metaanin erotukseen käytetään puoliläpäisevää membraania. Erotus perustuu siihen, että erisuuruisilla molekyyleillä on erilainen läpäisevyys eli permeabiliteetti suhteessa membraaniin. Kaasuseoksessa olevilla pienillä ja helposti liukenevilla molekyyleillä (CO2, H2, H2S) on nopeampi kyky läpäistä membraani kuin isommilla molekyyleillä kuten metaanimolekyylillä.
Membraanitekniikalla on pieni energiankulutus, sillä saavutetaan hyvä erotustehokkuus ja sen käyttö on ympäristöystävällistä, sillä päästöjä ei synny merkittävästi. Membraanitekniikka ei myöskään ole herkkä Pohjoismaisissa olosuhteissa ulkolämpötilan vaihteluille. Membraanitekniikka soveltuu erityisen hyvin myös muiden kaasukomponenttien (hiilidioksidi, typpi) erotukseen ja hyödyntämiseen, mikä esim. vesitekniikalla ei ole mahdollista.
Hiilidioksidi
Biokaasusta voidaan membraanierotuksena avulla erottaa biometaanin lisäksi siinä oleva hiilidioksidi omaksi komponentikseen. Hiilidioksidi voidaan hyödyntää käytettäväksi esim. kasvihuonetuotannossa tai teollisuuden prosesseissa. Synergisten laitoskokonaisuuksien suunnittelu on meille tuttua – olemme suunnitelleet mm. hiilidioksidin hyödyntämisprosessin metsäteollisuuden sellutehtaan yhteyteen.
Hiilidioksidi voidaan myös paineistaa varasto- ja kuljetuskontteihin ja kuljettaa hyödynnettäväksi toisaalla – esim. elintarviketeollisuuden suojakaasuna tai kemian prosesseissa.
Lannoitetuotteet
Bioreaktoriin syötetty biomassa muuttuu prosessoinnin aikana humusmaiseksi kiinteäksi massaksi, ns. mädätejäännökseksi, jonka kiintoainepitoisuus on prosessista riippuen 8-20%. Mädätejäännös sisältää runsaasti ravinteita; erityisesti typpeä ja fosforia. Fosfori ja hivenaineet jäävät prosessissa pääsääntöisesti kiintoaineeseen ja biokaasuprosessissa typpi puolestaan muuttuu liukoiseen muotoon ja on pääosin vesifaasiin liuenneena.
Mädätejäännöstä voidaan hyödyntää sellaisenaan elintarvikeviranomaisten luvalla peltolevitettävänä lannoitteena, jonka levittämiseen soveltuu lietelannan levittämiseen tarkoitettu kalusto.
Mädätejäännös voidaan myös prosessissa mekaanisesti kuivata, jolloin kiintoaine ja jäljelle jäänyt ns. lannoitevesi voidaan hyödyntää erikseen. Kiintoaine voidaan käyttää maanparannusaineen, peltolevityksessä tai jopa pelletöidä lannoitepelletiksi edelleen termisesti kuivaamalla ja puristamalla raemaiseksi pelletiksi.
Typpipitoinen lannoitevesi puolestaan voidaan hyödyntää sellaisenaan, se voidaan konsentroida tai siitä voidaan erillisessä strippausprosessissa erottaa siinä oleva typpi ammoniumsulfaattikonsentraatiksi.
Biokaasuprosessin lopputuotteena saadut lannoitustuotteet ovat edullinen, ekologinen ja kestävä vaihtoehto, niitä käyttämällä ravinteet kiertävät ja epäorgaanisten lannoitevarantojen tarve vähenee.
Kiinteä polttoaine
Metsäteollisuuden ligniinipitoisista lietteistä voidaan biokaasuprosessin jälkeen valmistaa myös kierrätyspolttoaineita. Mädätejäännös sisältää usein hajoamatonta ligniiniä, jonka polttoarvo on korkea.
Olemme kehittäneet prosessia näiden massojen jatkojalostukseen yhteistyössä suomalaisten metsäteollisuuden toimijoiden kanssa. Poltettavan biopelletin hyödyntäminen on varteenotettava vaihtoehto juuri metsäteollisuuden biokaasusovelluksissa, kun usein lietteiden koostumus korkean kadmiunpitoisuuden vuoksi ei mahdollista niiden lannoitekäyttöä.
Muut käyttökohteet
Mädätteen kuivausprosessista saatavaa rejektivettä voidaan käyttää myös metsäteollisuuden jätevedenpuhdistamoilla. Metsäteollisuuden jätevedenpuhdistamoilla joudutaan tyypillisesti käyttämään typpilisäkseen kaupallisia kemikaaleja jätevedenpuhdistusprosessin toimivuuden varmistamiseksi. Biokaasuprosessin rejektivesi sisältää typpeä, ja tämä voidaan hyödyntää sellutehtaan jätevedenpuhdistamolla.