Typen sitoutuminen kuituun
Hinkkanen, Iita (2019)
Kandidaatintyö
2019
School of Engineering Science, Kemiantekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
http://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2019053017814
http://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2019053017814
Tiivistelmä
Luonnon monimuotoisuuden varjeleminen ja kasvavat päästörajoitukset ajavat maa- ja metsäteollisuuden toimijat kehittämään uusia tapoja hyödyntää jätevirtoja. Samaan aikaan kasvavan väestön ruokkimiseksi viljelyspeltojen lannoitustoimintaan on panostettava, jotta ravinnon tuotanto olisi mahdollisimman tehokasta. Typen valunta pelloilta on kuitenkin suuri ongelma, mikä aiheuttaa esimerkiksi Suomessa järvien rehevöitymistä. On havaittu, että peltoon lisättynä orgaaninen aines, kuten puukuidut, lisäävät mikrobitoimintaa. Tämän seurauksena maan mururakenne paranee vähentäen eroosiota ja ravinnehuuhtoumaa. Edellisten tutkimusten perusteella on havaittu, että kuitumateriaaleihin, kuten selluun, sitoutuu typpeä.
Työn tavoitteena oli selvittää, kuinka paljon erilaisiin kuitumateriaaleihin sitoutuu typpeä, missä muodossa se sitoutuu ja kuinka nopeasti sitoutuminen tapahtuu. Kuitumateriaaleina käytettiin nollakuitua, sellua, sekä ruskeaa ja valkoista kartonkia. Kuitumateriaalit lisättiin typpiliuokseen, joka oli valmistettu liuottamalla ammoniumnitraattia ja ureaa puhtaaseen veteen. Kokeita tehtiin ravistelijassa, virtaussysteemissä ja dekantterilasissa käsimittarin avulla. Kokonaistyppimääritykset tehtiin TOC:lla, nitraattimääritys IC:llä ja nitraatti- sekä ammoniummäärityksiä käsimittarilla. Kuitumateriaalit myös märkäpoltettiin kokeiden jälkeen ja saadut liuokset analysoitiin, jotta saatiin selville, paljon kuitumateriaaleihin on todellisuudessa sitoutunut typpeä, ja missä muodossa typpi on.
Tulosten perusteella kuitumateriaaleihin sitoutuneesta typestä suurin osa on nitraattityppeä. Sitoutumista tapahtui myös eniten, kun käytössä oli pelkästä ammoniumnitraatista valmistettu liuos. Suurin osa sitoutumisesta tapahtui ensimmäisten minuuttien aikana, mutta esimerkiksi ruskea kartonki sitoi typpeä enemmän pidemmissä kokeissa. Tämä voi johtua sen sisältämästä ligniinistä ja täyteaineista, jotka pitävät sen rakenteen koossa. Sellu vastaavasti vain luovutti typpeä liuokseen, koska sen rakenne hajosi vesiliuoksessa.
Työn tavoitteena oli selvittää, kuinka paljon erilaisiin kuitumateriaaleihin sitoutuu typpeä, missä muodossa se sitoutuu ja kuinka nopeasti sitoutuminen tapahtuu. Kuitumateriaaleina käytettiin nollakuitua, sellua, sekä ruskeaa ja valkoista kartonkia. Kuitumateriaalit lisättiin typpiliuokseen, joka oli valmistettu liuottamalla ammoniumnitraattia ja ureaa puhtaaseen veteen. Kokeita tehtiin ravistelijassa, virtaussysteemissä ja dekantterilasissa käsimittarin avulla. Kokonaistyppimääritykset tehtiin TOC:lla, nitraattimääritys IC:llä ja nitraatti- sekä ammoniummäärityksiä käsimittarilla. Kuitumateriaalit myös märkäpoltettiin kokeiden jälkeen ja saadut liuokset analysoitiin, jotta saatiin selville, paljon kuitumateriaaleihin on todellisuudessa sitoutunut typpeä, ja missä muodossa typpi on.
Tulosten perusteella kuitumateriaaleihin sitoutuneesta typestä suurin osa on nitraattityppeä. Sitoutumista tapahtui myös eniten, kun käytössä oli pelkästä ammoniumnitraatista valmistettu liuos. Suurin osa sitoutumisesta tapahtui ensimmäisten minuuttien aikana, mutta esimerkiksi ruskea kartonki sitoi typpeä enemmän pidemmissä kokeissa. Tämä voi johtua sen sisältämästä ligniinistä ja täyteaineista, jotka pitävät sen rakenteen koossa. Sellu vastaavasti vain luovutti typpeä liuokseen, koska sen rakenne hajosi vesiliuoksessa.