Biologinen metanointi ja kaasufermentaatio energian varastoinnissa
Väärälä, Minttu (2021)
Kandidaatintyö
2021
School of Energy Systems, Energiatekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2021050328452
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2021050328452
Tiivistelmä
Tässä kandidaatintyössä käsitellään metaanin tuottamista biologisella metanoinnilla ja etanolin tuottamista kaasufermentaatiolla. Työn lähdeaineistona käytettiin useita alan lehtiartikkeleita ja tutkielmia.
Työn tavoitteena on antaa hyvä yleiskuva biologisesta metanointiprosessista ja kaasufermentaatiosta, niiden nykytilanteesta ja hieman niiden kustannusarvioista. Lisäksi työssä kuvaillaan yleisimpiä bioreaktoreita, käsitellään prosessien tarvitseman vedyn tuottamista veden elektrolyysillä ja hiilidioksidin talteenottoa eri hiilidioksidilähteistä.
Biologinen metanointi ja kaasufermentaatio prosessien haasteiksi osoittautui kaasujen matala liukoisuus nestefaasiin, mikä hidastaa prosesseja. Bioreaktorin tyyppi ei vaikuttanut laboratoriokokoluokan reaktoreiden tuottomääriin merkittävästi, mutta synteesikaasujen konversioasteiden havaittiin laskevan tuottomäärän kasvaessa. Kaasufermentaation ja biologisen metanoinnin kustannuksia ei ole vielä pystytty arvioimaan kuin mallinnusohjelmien avulla laadittujen prosessien pohjalta, ja arvioidut tuotetun etanolin ja metaanin hinnat ovat selvästi korkeampia kuin perinteisen etanolin ja metaanin.
Työn tavoitteena on antaa hyvä yleiskuva biologisesta metanointiprosessista ja kaasufermentaatiosta, niiden nykytilanteesta ja hieman niiden kustannusarvioista. Lisäksi työssä kuvaillaan yleisimpiä bioreaktoreita, käsitellään prosessien tarvitseman vedyn tuottamista veden elektrolyysillä ja hiilidioksidin talteenottoa eri hiilidioksidilähteistä.
Biologinen metanointi ja kaasufermentaatio prosessien haasteiksi osoittautui kaasujen matala liukoisuus nestefaasiin, mikä hidastaa prosesseja. Bioreaktorin tyyppi ei vaikuttanut laboratoriokokoluokan reaktoreiden tuottomääriin merkittävästi, mutta synteesikaasujen konversioasteiden havaittiin laskevan tuottomäärän kasvaessa. Kaasufermentaation ja biologisen metanoinnin kustannuksia ei ole vielä pystytty arvioimaan kuin mallinnusohjelmien avulla laadittujen prosessien pohjalta, ja arvioidut tuotetun etanolin ja metaanin hinnat ovat selvästi korkeampia kuin perinteisen etanolin ja metaanin.