|
|
|
Hankekoodi: A77240
Hankkeen nimi: Implementering av en hydrotermisk karboniseringsprocess för bortskaffande av slam och våta organiska strömmar
Toimintalinja: 2. Uusimman tiedon ja osaamisen tuottaminen ja hyödyntäminen
Erityistavoite: 3.2. Uusiutuvan energian ja energiatehokkaiden ratkaisujen kehittäminen
Suunnitelman mukainen toteutusaika: Alkaa 1.9.2021 ja päättyy 31.12.2022
Toiminnan tila: Toiminta päättynyt
Vastuuviranomainen: Pirkanmaan liitto
Hakijan virallinen nimi: Åbo Akademi
Organisaatiotyyppi: Yliopisto
Y-tunnus: 0246312-1
Jakeluosoite: Rantakatu 2
Puhelinnumero: 0408180981
Postinumero: 65100
Postitoimipaikka: Vaasa
WWW-osoite: https://www.abo.fi/en/
Hankkeen yhteyshenkilön nimi: Cataldo De Blasio
Yhteyshenkilön asema hakijaorganisaatiossa: Biträdande professor (tenure track) i Energiteknik
Yhteyshenkilön sähköpostisoite: eura.neuvonta(at)gov.fi
Yhteyshenkilön puhelinnumero: 0408180981
Hakijoiden lukumäärä tai tuen siirto -menettely:
Det finns en växande oro när det gäller klimatförändringar, utarmning av naturresurser och miljöförstöring. Stränga regler har införts med avseende på miljöfrågor. Finlands och EU:s bestämmelser om avfallsbehandling och utnyttjande av avfall och biprodukter blir allt stramare. Europeiska kommissionen har utvecklat ramdirektivet för vatten (Water Framework Directive, WFD) 2000/60/EG och rekommendationerna är att genomföra ekonomiska analyser och genomförbarhetsstudier för processer där vatten utnyttjas. Dessutom har COVID-19-pandemin påverkat ekonomin i Österbottenregionen negativt.
Inom regionen verkar ett flertal företag inom produktion av biomassa och biodrivmedel. Behandlingen av det organiska slammet som produceras av kommunala och privata företag utgör en utmaning i förhållande till kostnader och miljö.
Huvudsyftet med detta projekt är att driva en hydrotermisk karboniseringsanläggning i pilotskala (HTC) och demonstrera dess drift på en verklig industrianläggning. I detta projekt visar vi effektiviteten av HTC-processen när det gäller bearbetning av slam och tillsammans med genomförbarhetsstudier kommer vi att bekräfta vår forskningshypotes.
Detta projekt kommer att påverka den regionala ekonomin i Österbotten. De långsiktiga effekterna av resultaten av detta projekt kan härledas från bidraget till hållbara utvecklingsmål (SDG) och EU:s miljömål för 2050. Detta utgör ett förnuftigt steg mot cirkulär ekonomi med noll utsläpp/avfall och ökad effektivitet för industriell verksamhet.
En fungerande HTC-transportabel anläggning är ett nödvändigt verktyg för att uppgradera organiska processer i flera typer av industrisektorer, till exempel:
- Teknikutvecklarna.
- Små och medelstora industriella processer som jobbar med bearbetning av biomassa och organiskt avfall.
- Stora teknikutvecklare (till exempel Valmet).
- Stora bioraffinaderiprocesser som massa- och pappersindustrin.
- Kommuner (till exempel Vasa).
Projektet ger inte bara den nödvändiga utvecklingen för att nå en nivå av beredskap för denna teknik och därmed producera ekonomisk inverkan på territoriet, men bidrar också till att skapa ett lokalt team som bygger upp ämnet. Detta är viktigt eftersom vi kommer att ha exklusiv kunskap om hur man använder utrustningen. Som nämnts i andra avsnitt är produktionen av kolstrukturer verkligen ett hett ämne idag. Exempelvis Tri-lager grafitfolier produceras för elektrokemiska kondensatorer och det rapporteras i den vetenskapliga litteraturen att “hydrochar” tydligt gynnar tillväxten av grödor. Pellets av hydrochar har också ett mycket bra högre värmevärde som också gör det möjligt för dem att användas som energikälla.
Resultaten från detta projekt är tillgängliga för företag och organisationer som inte nödvändigtvis deltar i projektet. Resultaten kommer att publiceras och annonseras på olika sätt och vi har arbetat med en kommunikationsplan för att säkerställa detta (se avsnitt 6.1). Aktiviteterna relaterade till detta arbetspaket inkluderar direktkommunikation, seminarier, konferenser, vetenskapliga artiklar. Dessutom kommer vi att använda internetplattformar som ResearchGate, LinkedIn och våra institutioners webbsidor inklusive bloggar. Data som produceras inom projektet är av allmän karaktär. Vi kommer att känna till processens avkastning och effektivitet, sammansättningar av råvaror och produkter. Processintegrationsstudierna kommer att erbjuda ännu fler alternativ för ett brett spektrum av teknikanvändare.
Detta projekt riktar sig inte bara till teknikleverantörerna och användarna på regional nivå utan också till mycket stora företag som arbetar med storskalig bearbetning av råvaror. Med vår kunskap och erfarenhet av den testade enheten kan vi tillhandahålla tjänster för att skala upp systemet. Små företag kommer att vara involverade i design och utveckling av delar. Mycket stora företag kommer att delta i uppskalning och distribution av tekniken över hela världen. Som sammanfattning kommer vi att ha:
- Design.
- Konsultation.
- Mekaniska delar.
- Stora teknikutvecklare över hela världen.
- Indirekta användare och kommuner utanför Österbotten.
Tekniken kommer att exporteras med ytterligare fördelar för vår regionala ekonomi.
Myönnetty EU- ja valtion rahoitus: 151 872
Toteutunut EU- ja valtion rahoitus: 141 203
Suunniteltu julkinen rahoitus yhteensä: 189 840
Toteutunut julkinen rahoitus yhteensä: 176 510
Maakunnat: Pohjanmaa
Seutukunnat: Jakobstadsregionen, Kyrönmaan, Vaasan, Sydösterbottens kustregion
Kunnat: Uusikaarlepyy, Pietarsaari, Vöyri, Laihia, Kaskinen, Pedersören kunta, Mustasaari, Kruunupyy, Kristiinankaupunki, Vaasa, Luoto, Maalahti, Närpiö, Korsnäs
Jakeluosoite:
Postinumero:
Postitoimipaikka:
Suunniteltu: 0, joihin työllistyvät naiset 0
Toteutunut seurantatietojen mukaan: 0.00, joihin työllistyvät naiset 0.00
Suunniteltu: 0, joista naisten perustamia 0
Toteutunut seurantatietojen mukaan: 0.00, joista naisten perustamia 0.00
| Välitön | Välillinen | |
| Ekologinen kestävyys | ||
| Luonnonvarojen käytön kestävyys | 10 | 10 |
| Genom att omvandla biomassavfall till bränsle och värdefulla material kan vi stänga partnerföretagens materialslinga och uppnå en effektiv cirkulär produktionsväg. | ||
| Ilmastonmuutoksen aiheuttamien riskien vähentäminen | 10 | 10 |
| Övergången till en koldioxidsnål ekonomi har hög prioritet för Europeiska regionala utvecklingsfonden i Finland. I detta sammanhang är omvandling av biomassavfall till energi grundläggande för den framtida anpassningen av energisektorn. Dessutom kan den uppnå en effektiv minskning av klimatförändringen, eftersom energianvändning är den viktigaste källan till koldioxidutsläpp. | ||
| Kasvillisuus, eliöt ja luonnon monimuotoisuus | 7 | 7 |
| Projektet medför inte miljömässiga eller bioetiska risker. Det bidrar till att bevara naturresurser eftersom det minskar föroreningarna. | ||
| Pinta- ja pohjavedet, maaperä sekä ilma (ja kasvihuonekaasujen väheneminen) | 10 | 10 |
| På grund av valorisering av biomassavfallsströmmar förhindrar vi att organiskt avfall når jordmån och grundvatten. Biodrivmedel är ett effektivt sätt att minska växthusgaser om materiallogistiken optimeras. Under detta projekt kommer vi att öka effektiviteten i materialströmmar för produktion av biobränsle och värdefullt material. | ||
| Natura 2000 -ohjelman kohteet | 7 | 10 |
| Skogens ekosystem täcker 74% av Finland. Genom att förbättra valoriseringen av biomassavfall bidrar projektet direkt till den lokala hållbara skogsförvaltningen. Detta har en positiv socioekonomisk inverkan och bidrar också till miljöskyddsmål inom Finlands markbundna Natura 2000-nätverk. | ||
| Taloudellinen kestävyys | ||
| Materiaalit ja jätteet | 10 | 10 |
| Projektet är dedikerat till avfallsvalorisering genom att syfta till att integrera hydrotermisk karbonisering av biomassavfallsströmmar från lokala partnerföretag. | ||
| Uusiutuvien energialähteiden käyttö | 10 | 10 |
| Projektet syftar till att producera förnybar energi baserad på biomassa som för tillfället slösas bort. | ||
| Paikallisen elinkeinorakenteen kestävä kehittäminen | 10 | 10 |
| En kombination av stads- och industriplanering, kombinerat med utveckling och intensifiering av processer som kan omvandla avfall till bränslen eller biovaror, skulle göra det möjligt att främja hållbara affärsverksamhet och samhällen. | ||
| Aineettomien tuotteiden ja palvelujen kehittäminen | 5 | 10 |
| Detta projekt strävar efter att bestämma optimala avvägningar vid utformningen av energiförsörjningskedjan. Vi överväger omvandlingsteknik och platser. Detta kommer att utgöra grunden för att bygga lämpliga digitala verktyg som syftar till att effektivt optimera de organiska strömmarna på territoriet och minska kostnader och föroreningar. | ||
| Liikkuminen ja logistiikka | 10 | 10 |
| Den data som produceras av detta projekt kommer att vara lättillgänglig för tillämpning i processintegrationsstudier och optimering av lokala biomasseströmmar inom Österbotten. Produktionen av biodrivmedel för transport är ytterligare ett bidrag. | ||
| Sosiaalinen ja kulttuurinen kestävyys sekä yhdenvertaisuus | ||
| Hyvinvoinnin edistäminen | 10 | 10 |
| Det bästa sättet att stoppa föroreningar är att fånga upp avfall och valorisera det till bränsle och råvaror och därmed förbättra det lokala samhällets välfärd och välbefinnande. Dessutom kan företag fortsätta sin verksamhet på ett renare sätt samtidigt som de bevarar (och till och med främjar) sysselsättningen. | ||
| Tasa-arvon edistäminen | 7 | 7 |
| Arbetsmiljön som vi skapar som ett team är i sig byggt för att tillgodose och stödja rättvisa och innovation. | ||
| Yhteiskunnallinen ja kulttuurinen yhdenvertaisuus | 7 | 10 |
| Vårt team och ledarskap representeras av en varierad blandning av både män och kvinnor med olika bakgrund. | ||
| Kulttuuriympäristö | 7 | 10 |
| I detta projekt har vi en mångkulturell miljö. | ||
| Ympäristöosaaminen | 10 | 10 |
| Statliga beslutsfattare och behöriga myndigheter kräver en hög nivå av ny information. Detta beror på komplexiteten i genomförandet av EU:s Green New Deal, som fokuserar på att nå målen för miljöavtal och samtidigt förbättra de ekonomiska resultaten. De uppgifter som produceras av detta projekt kommer att vara lättillgängliga för viktiga beslutsfattare. | ||
Behovet av cirkulär ekonomi ökar på grund av klimatförändringar, utarmning av naturresurser och föroreningar. Ett kritiskt steg för att uppnå cirkulär ekonomi är processintegration för att värdera avfallsströmmarna. Speciellt utmanande är det att värdesätta stora volymer och utspädda avfallsströmmar trots möjligheten till material- och energiåtervinning.
Målet med detta projekt var att undersöka integrationen av hydrotermisk karbonisering (HTC) för att värdera de organiska våta strömmarna och slammet. Råvaran valdes som avloppsslam och matavfall, med hänsyn till det regionala behovet och biogasanläggningen i Stormossen.
De huvudsakliga aktiviteterna inkluderade experiment i laboratorieskala, experiment med pilotanläggningar och processintegrationsstudier på HTC av rötgas. Testerna i laboratorieskala utfördes vid universitetet i Messina (i Italien), pilotanläggningsexperiment utfördes i en Recomill pilotanläggning belägen nära Stormossens biogasanläggning. Rötrestråvaran tillhandahölls av Stormossen. Råvaru- och produktproverna analyserades vid Åbo Akademi, Messinas universitet, Vasa universitet, Uleåborgs universitet och Yrkeshögskolan Novia. Processintegrationsstudierna genomfördes vid Åbo Akademi. Integrationsstudierna involverade en ny metodik för att välja optimala förhållanden, massbalans runt en HTC-reaktor baserat på experimentella resultat, konstruktion av en processimuleringsmodell och teknisk utvärdering av att integrera HTC med biogasanläggningar. Det gjordes också korta undersökningar om användningen av hydrochar och bearbetningen av avfallsvattnet från HTC.
Projektet drog slutsatsen att HTC är en lovande process för att integreras med biogasanläggningar. På liknande sätt kan HTC integreras med andra processer med vattenhaltiga organiska utsläpp. Hydrokolet från HTC av avloppsslamrötslam kan användas som gödsel eftersom HTC-processen förstör de skadliga ämnena i rötrest samt återvinner delar av mineraler och näringsämnen på kolet. Värmevärdet för kolväte från avloppsslam är dock ganska lågt, vad gäller användning som bränsle. Kolet från HTC av matavfall kan antingen användas som gödningsmedel eller som fast bränsle. Genom att utvärdera både experiment i detta projekt och rapporterade experiment i litteraturen visar resultaten att de optimala förhållandena är 200 °C, 1 timmes uppehållstid och råvarukoncentrationen så hög som möjligt vad gäller pumpbarhet. Simuleringsmodellen inkluderade värmeväxlarna, avvattning av reaktorns utlopp och termisk torkning av kolväteprodukten. Simuleringen konstruerades för att producera hydrokol med 20 % fukthalt, för att undvika ytterligare nedbrytning eller biologiska reaktioner. Simuleringsresultaten visade att värmen som frigörs av exotermisk HTC-reaktion täcker en stor del av den värme som behövs för att torka kolet. Reaktionsvärmen är också i linje med de uppmätta värdena som rapporterats i litteraturen.
De framtida aspekterna inkluderar valorisering av rejektvatten från HTC-processen, utredning av operativa aspekter, ekonomisk bedömning och detaljerad utredning av användningen av hydrochar. Rejektvattnet innehåller organiskt innehåll och en del av mineralerna och näringsämnena. Alternativen för att avvisa vatten inkluderar att matas till rötkammaren eller förstöra organiskt innehåll och vattna de närliggande jordbruksmarkerna. Användningen av kolväte kan också definiera efterbearbetning. Det är nödvändigt att ta bort mineraler och näringsämnen för att använda hydrochar som fast bränsle på grund av höga alkaliska och nedsmutsningsindex. De operativa aspekterna påverkar processdesignen och det ekonomiska resultatet. Till exempel är två viktiga aspekter implementeringen av värmeväxling och koncentrationsgränserna för råmaterial för pumpbarhet. Den ekonomiska bedömningen kräver en metod för att prissätta rötrest och hydrochar: rötresten är en avfallsström och hydrochar är ännu inte en allmänt använd kommersiell produkt. Användning av hydrokol som gödningsmedel kan undersökas med växttillväxttester och analys av hydrochars ytegenskaper.