Kuivamädätys

Teknologiat_icon    Kuivamädätys

ratkaisut_123rf_28717916

Kuivamädätys vs. märkämädätys

Biokaasun tuotantoprosessit jaetaan yleensä kahteen päätyyppiin syötteen kuiva-ainepitoisuuden mukaan: märkä- ja kuivamädätys. Nämä voidaan toteuttaa joko panosprosesseina tai jatkuvatoimisina prosesseina. Konventionaalinen märkämädätys hyödyntää pumpattavissa olevia syötteitä, joiden kuiva-ainepitoisuus on yleensä alle 15%. Pumpattavuuden takaamiseksi substraatteja joudutaan monesti liuottamaan suureen määrään vettä. Märkäprosesseilla on hyvä käyttöhistoria ja prosessisäädön aste on korkea. Märkäprosessille ominaista on herkkä vaahdon muodostus, korkea energian- ja vedenkulutus sekä tukokset putkistoissa. Märkäprosesseissa ongelmana on monesti myös mädätejäännökseen sekoittuva käymätön raaka biomateriaali.

Kuivamädätyksessä kuiva-ainepitoisuus on yli 20%, yleensä 22-40%. Materiaaleiksi sopii oljet, lanta ja muu orgaaninen jäte. Prosessin vesitilavuus on määräävä tekijä energiankulutuksessa, joten kuivamädätyksessä tarvittava energia on pienempi: märkäprosessissa lämmitysenergian tarve on noin 30% systeemin tuottamasta energiasta, ja kuivaprosessissa vastaava energiantarve on 10% kokonaisenergiantuotosta. Vesitilavuus vaikuttaa suoraan myös tarvittavaan reaktorikokoon, joten kuivamädätysprosessissa tarvittava reaktorikoko on pienempi.

Kuivamädätyksessä biomateriaalin pumpattavuus ei ole tarpeen, joten vettä ei tarvitse käyttää biomateriaalin laimentamiseen. Kuivamädätyksen vahvuuksina on myös korkeampi biomassan retentio, säädetty syöttö ja yksinkertainen esikäsittely. Märkämädätysprosessit ovat yleensä aina jatkuvatoimisia, mutta kuivamädätyksessä käytetään myös panosprosesseja, jotka ovat toistaiseksi yleisimpiä. Ne on halpoja rakentaa, mutta tasaisen biokaasun tuotannon saavuttamiseen tarvitaan useampia panosreaktoreita, jolloin kustannuksetkin kasvavat.

Jatkuvatoimisessa kuivamädätysprosessissa biokaasun tuotto on tasaista, kun sekoitus on riittävää ja syötettävä biomateriaali tasalaatuista. Jatkuvatoimisessa kuivamädätysprosessissa käytetään yleensä vertikaalista tai horisontaalista putkireaktoria, jolloin ohi- tai paluuvirtauksia ei reaktorissa voi syntyä. Tämän ansiosta raakaa mädättämätöntä biomassaa ei pääse sekoittumaan mädätejäännökseen.

Kuivamädätyksessä pienempi vesimäärä helpottaa myös mädätejäännöksen jälkikäsittelyä ja hyödyntämistä lannoitteena. Esi- ja jälkikäsittely on myös energiatehokkaampaa pienemmän vesitilavuuden ansiosta. Tehokkaalla energia- ja vesitaloudella voidaan toteuttaa taloudellisesti kannattavia pienemmän mittakaavan kuivamädätykseen perustuvia biokaasulaitoksia.

  • Miksi valita jatkuvatoiminen kuivamädätysprosessi:
    matalampi investointikustannus pienemmän reaktorikoon ansiosta
    skaalautuvuus pienempiin yksiköihin
    energiatehokkuus
    matala vedenkulutus
    ei tuota jätevettä: vesi voidaan haihduttaa tai sitoa lopputuotteeseen
    mädätejäännös hyödynnettävissä lannoitteena (sellaisenaan tai jatkojalostettuna, kuten granuloituna)
    tuottaa tasaisesti biokaasua
    robusti prosessiautomaatio ja etävalvonta vähentävät työmäärää

 

Lähteet ja linkit:

- Kirja: Modern Solid State Fermentation: Theory and Practice

- http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114004638 (vaatii tunnukset)

- Artikkeli: Weiland, P. Biogas production: current state and perspectives 2009

- www.seipub.org/awrp/Download.aspx?ID=2916

- http://www.lemvigbiogas.com/BiogasHandbook.pdf

- https://jyx.jyu.fi/dspace/bitstream/handle/123456789/38260/978-951-39-4803-0.pdf?sequence=1

- http://www.doranova.fi/index.php/fi/ajankohtaista/81-suomi/ajankohtaista/uusiutuva-energia/296-biokaasuteknologian-nykytila-ja-kehitystrendit-suomessa-1092014

 

kuivamädätys termofiilisyys faq - usein kysytyt kysymykset