|
|
|
Project code: A74157
Project name: Biochar and bio fly ash micronization and material applications in Kymenlaakso region
Policy: 2. Production and utilisation of latest knowledge and expertise
Specific objective: 4.1. Developing research, competence and innovation clusters that draw from regional strengths
Planned completion time: Start 1.8.2018 and end 31.12.2020
Operational status: Ended
Responsible authority: Helsinki-Uusimaa Regional Council
Official name of the applicant: Kaakkois-Suomen Ammattikorkeakoulu Oy
Organisation type: University of applied sciences
Business ID: 2472908-2
Street: PL 68 (Patteristonkatu 3D)
Telephone number: 040 655 0555
Postal code: 50100
City/town: Mikkeli
Website: http://www.xamk.fi
Project contact person's name: Anne Gango
Contact person's position in the organisation: Projektipäällikkö
Contact person’s email address: anne.gango(at)xamk.fi
Contact person's phone number: 044 702 8217
Number of applicants or subsidy transfer:
The goal of the project Biochar and bio fly ash micronization and material applications in Kymenlaakso (HITU) is to micronize biochar and bio fly ash and to find novel applications to micronized materials and to develop the micronization equipment to be more suitable for research purposes. HITU-project is administrated by South-Eastern Finland University of Applied Sciences (Xamk). Xamk has experience and knowledge of bio fly ash treatment. The project duration is 1.8.2018–31.12.2020.
In HITU-project bio fly ash from power plants is micronized and the utilization possibilities of micronized bio fly ash in concrete are studied. Concrete products with best qualities are tested in real environment. Furthermore, development possibilities of the micronization equipment and other suitable material applications for micronized bio fly ash are examined. Biochar from different origins is micronized and best technical material applications are investigated. With this technical char is possible to reduce fossil-based materials. The increased use of biobased materials decreases CO2 emissions. The advantages of micronized material are homogeneity and increased specific surface area and thus increased reactivity.
As results of HITU project reports on utilization possibilities of bio fly ash and biochar have been made, most potential applications are identified. In addition, the micronization equipment has been improved to meet the research purposes better, and concrete samples have been prepared and their properties have been tested. Furthermore the use of micronized bio fly ash in concrete products has been piloted.
HITU-project is based on Kymenlaakso´s smart specialization RIS3 strategy in which one of the three key features is bio-economy. The project enables growth in local knowledge of industrial side stream utilization and micronization and further develops Xamk BioSampo Bio and Circular Economy Research Center. Thus business, sustainable development and circular economy are enhanced in Kymenlaakso region. HITU project works together with businesses, municipalities and cities of Kymenlaakso creating networks for research co-operation. The results of the project are available for the teaching in South-Eastern Finland University of Applied Sciences (Xamk) and for target groups throughout the duration of the project.
The horizontal principles are taken into account in HITU-project during its entire life cycle. The main theme in project implementation is sustainable development and its sub-categories. HITU-project advances utilization of industrial side streams targeting to reduce the amount of waste to be landfilled and increases knowledge of bioeconomy in the region. These are concrete efforts to enhance sustainable development in Kymenlaakso. Furthermore the principles of non-discrimination are basic values of the project and the Xamk´s plan for equality is taken into account in every action, for example in work distribution.
HITU-hankkeen kohderyhminä sivuvirtojen tuottajapuolelta ovat ympäristöalan toimijat ja energia-, saha- ja metsäteollisuus, joiden toiminnasta muodostuu biolentotuhkaa ja biohiilen valmistukseen tarvittavaa materiaalia. Mikronisoidun biohiilen ja -lentotuhkan osalta kohderyhmiä ovat betoni-, rakennus-, komposiitti- ja kumiteollisuus. Kymenlaakson kunnat ja kaupungit kuuluvat kohderyhmiin materiaalisovellusten kokeilemisessa, kehittämisessä ja todellisten tarpeiden löytämisessä.
HITU-hankkeen välillisiä kohderyhmiä ovat Xamkin ympäristötekniikan ja rakennustekniikan opettajat ja opiskelijat, jotka hyötyvät uusimman, bio- ja kiertotalouteen liittyvän tiedon saamisesta. Hankkeen aikana voi syntyä lisää välillisiä kohderyhmiä, kun hankkeen tutkimustulokset alkavat valmistua.
EU and State funding granted: 246 904
EU and State funding used: 246 904
Planned public funding (total): 342 720
Planned public funding used (total): 342 720
Regions: Kymenlaakso
Subregions: Kotka-Hamina, Kouvola
Municipalities: Kouvola, Pyhtää, Hamina, Miehikkälä, Virolahti, Iitti, Kotka
Street:
Postal code:
City/town:
Planned: 0, in which women are employed 0
Completed according to monitoring information: 0.00, in which women are employed 0.00
Planned: 0, which are founded by women 0
Completed according to monitoring information: 0.00, which are founded by women 0.00
| Direct | Indirect | |
| Luonnonvarojen käytön kestävyys | 6 | 7 |
| HITU-hankkeessa hyödynnetään biopohjaisia teollisuuden sivuvirtoja, kuten biolentotuhkia. Lisäksi biohiilen hyödyntäminen teknisenä hiilenä korvaa perinteistä teknisen hiilen valmistusta öljystä ja kivihiilestä. Hanke vähentää tarvetta neitseellisten luonnonvarojen käytölle. | ||
| Ilmastonmuutoksen aiheuttamien riskien vähentäminen | 7 | 8 |
| Sementin valmistuksessa muodostuu perinteisesti merkittävä määrä hiilidioksidipäästöjä, joita voidaan vähentää korvaamalla osa sementistä mikronisoidulla biolentotuhkalla. HITU-hankkeessa tutkitaan mikronisoidun biolentotuhkan soveltuvuutta betonissa ja etsitään parasta sovellusta. Biohiili sitoo itseensä hiilidioksidia, ja kyseessä on monipuolinen materiaali. Selvittämällä mikronisoidulle biohiilelle parhaat tekniset materiaalisovellukset, voidaan sovellusten hiilijalanjälkeä pienentää. Teollisuuden sivuvirtojen hyödyntäminen vähentää hiilidioksidipäästöjen muodostumista, kun neitseellisten raaka-aineiden käytön tarve vähenee. | ||
| Kasvillisuus, eliöt ja luonnon monimuotoisuus | 4 | 5 |
| Teollisuuden sivuvirtojen hyödyntäminen mahdollistaa neitseellisten luonnonvarojen käytön vähentämistä. Tämä voi tarkoittaa esim. elinympäristöjen säästymistä. Hankkeessa tutkittava biohiili ei ole alkuperältään luonnontilaisesta metsästä. | ||
| Pinta- ja pohjavedet, maaperä sekä ilma (ja kasvihuonekaasujen väheneminen) | 4 | 5 |
| Teollisuuden sivuvirtojen hyödyntäminen mahdollistaa neitseellisten luonnonvarojen käytön vähentämisen. Tällä on mahdollisuus vaikuttaa pienentävästi kasvihuonekaasupäästöihin ja riskeihin, jotka kohdistuvat pinta-ja pohjavesiin sekä maaperään. | ||
| Natura 2000 -ohjelman kohteet | 1 | 1 |
| HITU-hankkeella ei ole merkittävää vaikutusta Natura 2000-ohjelman kohteisiin. | ||
| Materiaalit ja jätteet | 6 | 7 |
| HITU-hankkeen yhtenä kantavana ajatuksena on resurssitehokkuus. Hankkeessa pyritään lisäämään teollisuuden sivuvirtojen hyödyntämistä, jonka vaikutuksena on neitseellisten raaka-aineiden käytön sekä jätemäärän pieneneminen. Esimerkiksi osa biolentotuhkasta päätyy edelleen loppusijoitukseen. HITU-hankkeessa halutaan pienentää loppusijoitukseen menevän hyödyntämiskelpoisen materian määrää. | ||
| Uusiutuvien energialähteiden käyttö | 1 | 2 |
| Biolentotuhka on peräisin uusiutuvien energialähteiden käytöstä. Hanke ei varsinaisesti edistä uusiutuvien energialähteiden käyttöä, mutta edistää uusiutuvan materiaalin käytöstä syntyvien sivuvirtojen hyödyntämistä. | ||
| Paikallisen elinkeinorakenteen kestävä kehittäminen | 6 | 7 |
| Teollisuuden biopohjaisten sivuvirtojen hyödyntämistutkimus edistää niiden potentiaalia olla osa korkeamman jalostusasteen tuotteita, joka tukee paikallista elinkeinoelämää. Tutkimus ja siitä saatavat tulokset ovat hyödynnettävissä paikallisesti, ja paikallisten toimijoiden kanssa tehtävä yhteistyö vahvistaa osaltaan tietotaidon lisääntymistä biotalousalalla. Hankkeessa tehtävissä selvityksissä ja tutkimuksissa hyödynnetään etenkin Kymenlaaksolaisia teollisuuden sivuvirtoja ja huomioidaan materiaalisovellusten vaikutus Kymenlaakson alueella. | ||
| Aineettomien tuotteiden ja palvelujen kehittäminen | 4 | 5 |
| Hanke vahvistaa Kaakkois-Suomen ammattikorkeakoulun henkilöstön osaamista biotalousalalla. BioSammon rooli bio- ja kiertotalouden paikallisena keskittymänä vahvistuu. Hankkeen tuloksia hyödynnetään rakennustekniikan ja ympäristötekniikan koulutuksessa mahdollistaen uusimman tiedon leviämisen tulevaisuuden ammattilaisten keskuuteen. | ||
| Liikkuminen ja logistiikka | 1 | 1 |
| Hankkeessa pyritään löytämään mikronisoidulle biolentotuhkalla potentiaalinen betonisovellus, jota testataan konkreettisesti. Betonisovelluksen ollessa laajemmin käyttökelpoinen, voi tämä lisätä tuhkan kuljetuksia mikronisointiin ja/tai hyötykäyttökohteelle. Toisaalta betonissa käytettävän monesti pidemmältä tulevan klinkkerin kuljetus vähenee. | ||
| Hyvinvoinnin edistäminen | 3 | 4 |
| Hankkeella edistetään Kymenlaakson osaamista biotalousalalla ja haetaan parhaita teknisiä materiaalisovelluksia paikallisen teollisuuden sivuvirroille. Paikallisen osaamisen ja tietotaidon lisääminen edistää työllisyysmahdollisuuksia etenkin biotalousalalla. Hankkeella on näin selvä hyvinvoinnin edistämisen potentiaali. Uusimman tiedon tuottaminen mm. Kaakkois-Suomen ammattikorkeakoulun käyttöön lisää tiedon saatavuutta hankkeen ulkopuolelle. | ||
| Tasa-arvon edistäminen | 2 | 2 |
| Miehiä ja naisia kohdellaan tasa-arvoisesti ja annetaan yhtäläiset työskentelymahdollisuudet. Tehtävien jaossa tekijän sukupuoli ei ole määrittävä tekijä, vaan osaaminen ja sitoutuminen tehtävään. Hankkeessa pidetään tasa-arvoisuuden ilmapiiriä yllä, jossa ei korosteta sukupuolistereotypioita vaan huomioidaan jokainen yksilö omana persoonanaan. | ||
| Yhteiskunnallinen ja kulttuurinen yhdenvertaisuus | 1 | 2 |
| Hanke toteutetaan tasa-arvon periaattein suosimatta ketään ja lokeroimatta ihmisiä taustan, kuten iän, kulttuurin tai uskonnon, takia. Hankkeessa hyväksytään ihmisten ajatusmaailmojen eroavuuksia ja annetaan erilaisille mielipiteille ja näkemyksille tilaa. Koulutus- ja tki-toimintaa tehdään niin, että se mahdollistaa osallistumisen eri lähtökohdista oleville toimijoille. | ||
| Kulttuuriympäristö | 0 | 0 |
| Hankkeella ei ole vaikutusta kulttuuriympäristöön. | ||
| Ympäristöosaaminen | 6 | 7 |
| Hankkeen tavoitteena on lisätä teollisuuden sivuvirtojen hyödyntämistä. Hankkeen aihealue liittyy ympäristötekniikkaan, ja hankkeen aikana vahvistuva mikronisointiosaaminen lisää samalla ympäristöosaamista. Hankkeen tulokset ovat hyödynnettävissä rakennustekniikan ja ympäristötekniikan koulutuksessa, jolloin uusin tieto välittyy tuleville ammattilaisille. Myös ympäristöosaamiseen liittyvän biotalouden merkityksen ymmärtäminen lisääntyy ja vahvistuu. |
In HITU project, the utilization possibilities of micronized biochar and bio fly ash were studied in different applications. Part of the project was to survey the current and potential applications that biochar and bio fly ash could be used in, and to perform a legislation review. Based on the results of utilization possibilities survey, the potential applications were chosen to be tested in practice. Micronized biochar was tested as pigment in paints and bio fly ash in products made of concrete.
HITU project replied to Kymenlaakso municipality’s RIS3 strategy that emphasizes bioeconomy. During the project, local know-how in utilization of side streams and material micronization were improved. The operational environment of BioSampo, a research unit of South-Eastern Finland University of Applied Sciences, was also improved. A vibrating sieve was acquired. The advantage of this instrument is the possibility to pre-sort the material, which minimizes the risk of the micronization equipment to get blocked.
During the project, bio fly ash and biochar form different sources were micronized, and the micronization equipment of research unit BioSampo was improved to meet the research purposes better. A new Loop-grinder was developed at Xamk, and it was used to successfully micronize biochar.
While studying the possible utilization applications, it was discovered that both materials, biochar and bio fly ash, have many potential utilization possibilities. At the moment bio fly ash can be used e.g. to improve the geotechnical properties of the ground, and today, the most popular way to use bio fly ash is to use it in building roads. However, bio fly ash has potential to be used in many other ways as well. It could also be used in construction industry to partially replace cement. However, the current concrete standard does not allow bio fly ash to be used in concrete in Finland. Based on its properties, bio fly ash could be suitable as a raw material in manufacturing ceramic products and as filler material in paints. Biochar has been hoped to replace fossil carbon, and it could replace fossil carbon in many industries including rubber, plastic and metal industry, as well as a fuel. Biochar could also be used in construction materials. Biochar has a huge potential to be used in binding harmful substances from soil, air and water. These harmful substances include heavy metals, harmful organic substances and microplastics. Before the commercialization can truly begin, further studies are needed to discover the best raw materials and production methods for each utilization purpose.
Both materials have a potential to reduce global warming. Using biochar for example in construction materials, the carbon is bound to the products manufactured and not released to the atmosphere. Using bio fly ash to partially replace cement in concrete the need for manufacturing cement can be minimized. Today, the cement industry is accountable for approximately 8 % of global carbon dioxide emissions. If the need to manufacture cement is reduced, the emissions related to cement industry are also reduced.
Micronized bio fly ash was tested in concrete during the making of two theses. The concrete samples were prepared in Kymilabs concrete laboratory. The results were promising, and with one batch a 20 % replacement level gave good compressive strength results. It seems that bio fly ash could be used at least in concrete products that do not require the concrete standards to be met. Bio fly ash is not mentioned in concrete standards, so it cannot be used in products that require the standard to be met. However, bio fly ash could be used in concrete products in gardens, for example.
Micronized bio fly ash was also added to concrete products that were placed in the roof of Kotka campus to be tested for different weather conditions. Some of these products were tested for carbonization. Other concrete products containing bio fly ash were also manufactured, including door weights and flowerpots. These products were placed in city environment of Kouvola area.
Micronized biochar was found to be suitable for used in oil based paints as a black pigment. With water based paints it was discovered that biochar pigment can produce a black color if a proper binder and emulsifier for biochar is added.