Bioetanolin valmistus puupohjaisista raaka-aineista
Teittinen, Daniel (2022)
Kandidaatintyö
2022
School of Energy Systems, Energiatekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2022021118615
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2022021118615
Tiivistelmä
Tämän kandidaatintyön tavoitteena on selvittää, mitä vaiheita puupohjaisen bioetanolin valmistukseen kuuluu sekä mitä sivuvirtoja ja päästöjä tuotannossa syntyy. Työ toteutetaan kirjallisuuskatsauksena ja se perustuu Suomeen rakennettavien bioetanolin tuotantolaitosten omiin raportteihin sekä ajankohtaiseen tutkimustietoon ja kirjallisuuteen. Kandidaatin työ tehtiin Kaakkois-Suomen ELY-keskukselle.
Liikenteen hiilidioksidipäästöjä on mahdollista vähentää korvaamalla fossiilisia polttoaineita biopolttoaineilla. Suomessa laki uusiutuvien polttoaineiden käytön edistämisestä liikenteessä edellyttää polttoaineiden jakelijan kasvattavan uusiutuvien polttoaineiden jakelun osuutta tulevina vuosina. Vastauksena bioetanolin tuotannon tarpeeseen Suomeen on valmistumassa lähivuosina kaksi uutta bioetanolin tuotantolaitosta, jotka käyttävät prosessin raaka-aineena puuta.
Puuperäisen bioetanolin tuotantoon kuuluu neljä vaihetta, jotka ovat esikäsittely, entsymaattinen hydrolyysi, fermentointi eli käyminen ja tislaus. Prosessissa puuainekseen sitoutunut sokeri vapautetaan käymisprosessin mikrobeille sopivaan muotoon. Käymisen tuloksena saadaan etanolia, jota voidaan tislattuna hyödyntää liikenteen polttoaineena. Bioetanolin tuotannosta syntyy myös hyödynnettäviä sivuvirtoja sekä päästöjä ilmaan ja veteen. Tuotantoon integroidulla biokaasureaktorilla pystytään hyödyntämään jätevirtoja, joita bioetanolin tuotannosta syntyy ja lisäämään koko prosessin materiaalitehokkuutta. Hyvin toteutettuna bioetanolin tuotanto puupohjaisista materiaaleista auttaa vähentämään liikenteen hiilidioksidipäästöjä ja lisäämään biopolttoaineiden tuotantoa kestävistä raaka-aineista. The goal of this bachelor's thesis is to find out what steps include the manufacture of wood-based bioethanol, as well as what side streams and emissions are generated in production. The work is carried out as a literature review and is based on the reports of bioethanol production plants being built in Finland and on current research and literature. The bachelor's thesis was done for the ELY Centre of Southeast Finland.
It is possible to reduce carbon emissions from transport by replacing fossil fuels with biofuels. In Finland, the law on promoting the use of renewable fuels in transport requires the fuel distributor to increase the share of the distribution of renewable fuels in the coming years. In response to the need for bioethanol production, two new bioethanol production plants are built in Finland in the next few years.
The production of wood-based bioethanol involves four phases, which are pretreatment, enzymatic hydrolysis, fermentation and distillation. In the process, sugar bound to the wood material is released into a form suitable for the microbes of the fermentation process. Fermentation results in ethanol, which can be used as a fuel for transport when distilled. Useful side flows as well as emissions into air and water are generated in process. A biogas reactor can take advantage of the waste streams generated by bioethanol production process and increase the material efficiency of the entire process. Well implemented, bioethanol production from wood helps reduce carbon dioxide emissions from transport and increase production of biofuels from sustainable raw materials.
Liikenteen hiilidioksidipäästöjä on mahdollista vähentää korvaamalla fossiilisia polttoaineita biopolttoaineilla. Suomessa laki uusiutuvien polttoaineiden käytön edistämisestä liikenteessä edellyttää polttoaineiden jakelijan kasvattavan uusiutuvien polttoaineiden jakelun osuutta tulevina vuosina. Vastauksena bioetanolin tuotannon tarpeeseen Suomeen on valmistumassa lähivuosina kaksi uutta bioetanolin tuotantolaitosta, jotka käyttävät prosessin raaka-aineena puuta.
Puuperäisen bioetanolin tuotantoon kuuluu neljä vaihetta, jotka ovat esikäsittely, entsymaattinen hydrolyysi, fermentointi eli käyminen ja tislaus. Prosessissa puuainekseen sitoutunut sokeri vapautetaan käymisprosessin mikrobeille sopivaan muotoon. Käymisen tuloksena saadaan etanolia, jota voidaan tislattuna hyödyntää liikenteen polttoaineena. Bioetanolin tuotannosta syntyy myös hyödynnettäviä sivuvirtoja sekä päästöjä ilmaan ja veteen. Tuotantoon integroidulla biokaasureaktorilla pystytään hyödyntämään jätevirtoja, joita bioetanolin tuotannosta syntyy ja lisäämään koko prosessin materiaalitehokkuutta. Hyvin toteutettuna bioetanolin tuotanto puupohjaisista materiaaleista auttaa vähentämään liikenteen hiilidioksidipäästöjä ja lisäämään biopolttoaineiden tuotantoa kestävistä raaka-aineista.
It is possible to reduce carbon emissions from transport by replacing fossil fuels with biofuels. In Finland, the law on promoting the use of renewable fuels in transport requires the fuel distributor to increase the share of the distribution of renewable fuels in the coming years. In response to the need for bioethanol production, two new bioethanol production plants are built in Finland in the next few years.
The production of wood-based bioethanol involves four phases, which are pretreatment, enzymatic hydrolysis, fermentation and distillation. In the process, sugar bound to the wood material is released into a form suitable for the microbes of the fermentation process. Fermentation results in ethanol, which can be used as a fuel for transport when distilled. Useful side flows as well as emissions into air and water are generated in process. A biogas reactor can take advantage of the waste streams generated by bioethanol production process and increase the material efficiency of the entire process. Well implemented, bioethanol production from wood helps reduce carbon dioxide emissions from transport and increase production of biofuels from sustainable raw materials.