|
|
|
Hankekoodi: A76104
Hankkeen nimi: Metsäbiojalostamon valkaisuvesien karakterisointi ja tehokkaat käsittelytekniikat PUREWA
Toimintalinja: 2. Uusimman tiedon ja osaamisen tuottaminen ja hyödyntäminen
Erityistavoite: 3.2. Uusiutuvan energian ja energiatehokkaiden ratkaisujen kehittäminen
Suunnitelman mukainen toteutusaika: Alkaa 1.8.2020 ja päättyy 31.7.2022
Toiminnan tila: Toiminta päättynyt
Vastuuviranomainen: Etelä-Savon elinkeino-, liikenne- ja ympäristökeskus
Hakijan virallinen nimi: Kaakkois-Suomen Ammattikorkeakoulu Oy
Organisaatiotyyppi: Ammattikorkeakoulu
Y-tunnus: 2472908-2
Jakeluosoite: Patteristonkatu 3D
Puhelinnumero: 040 655 0555
Postinumero: 50100
Postitoimipaikka: Mikkeli
WWW-osoite: http://www.xamk.fi
Hankkeen yhteyshenkilön nimi: Juhani Turunen
Yhteyshenkilön asema hakijaorganisaatiossa: TKI-asiantuntija
Yhteyshenkilön sähköpostisoite: juhani.turunen(at)xamk.fi
Yhteyshenkilön puhelinnumero: 0405079392
Hakijoiden lukumäärä tai tuen siirto -menettely:
Kiristyvät ympäristömääräykset edellyttävät sellutehtailta toimenpiteitä jätevesikuormituksen pienentämiseksi. Valkaisu on pääosin vastuussa sellutehtaan jätevesissä olevan orgaanisen aineksen syntymisestä. Sellutehtaan valkaisujätevedet ovat vain osittain biohajoavia johtuen pääosin erittäin kestävistä ligniiniyhdisteistä ja usein tarvitaan lupaehtojen saavuttamiseksi biologisen käsittelyn lisäksi jotakin muuta käsittelyä kuten saostamista alumiinisuolojen avulla, mikä lisää kustannuksia ja hankalasti käsiteltävän lietteen määrää. Tässä kaksivuotisessa hankkeessa selvitetään valkaisujätevesien orgaanista koostumusta kirjallisuuden, nykyaikaisen analytiikan ja perinteisten jätevesivesianalyysien avulla. Pyritään löytämään ja testaamaan soveltuvaa tekniikkaa valkaisujätevesien biohajoavuuden parantamiseksi laboratorio-olosuhteissa sekä suunnitellaan pilot-mittainen esikäsittelyprosessi. Saatuja tuloksia voidaan hyödyntää uudentyyppisen sellutehtaille tarkoitetun nykyistä suoritustasoa tehokkaamman vedenpuhdistusprosessin kehittelyssä laajasti alan tuotantolaitoksissa, suunnittelutoimistoissa ja laitetoimittajien parissa.
Metsäteollisuusklusterin yritykset kemiallisen puunjalostuksen alalla ja alan prosessi- ja laitetekniikoissa. Vesialan yritykset, selluloosan valmistajat.
Metsäteollisuuspaikkakunnat sidosryhmineen.
Myönnetty EU- ja valtion rahoitus: 222 176
Toteutunut EU- ja valtion rahoitus: 222 176
Suunniteltu julkinen rahoitus yhteensä: 269 786
Toteutunut julkinen rahoitus yhteensä: 269 786
Maakunnat: Etelä-Savo
Seutukunnat: Savonlinnan
Kunnat: Savonlinna
Jakeluosoite: Vipusenkatu 10
Postinumero: 57200
Postitoimipaikka: Savonlinna
Suunniteltu: 0, joihin työllistyvät naiset 0
Toteutunut seurantatietojen mukaan: 0.00, joihin työllistyvät naiset 0.00
Suunniteltu: 0, joista naisten perustamia 0
Toteutunut seurantatietojen mukaan: 0.00, joista naisten perustamia 0.00
| Välitön | Välillinen | |
| Ekologinen kestävyys | ||
| Luonnonvarojen käytön kestävyys | 4 | 6 |
| Hankkeessa tuotettu tieto edistää veden, kemikaalien ja energian käytön kannalta tehokkaampien prosessien kehittämisen metsäbiojalostamoihin. | ||
| Ilmastonmuutoksen aiheuttamien riskien vähentäminen | 1 | 3 |
| Hanke ei vaikuta suoraan ilmastopäästöihin, energia- ja vesitehokkuuden (mm. pumppaukset, lämpimän veden käsittely jne., kemikaalien valmistus ja jakelu) hanke vähentää ilmastopäästöjä. | ||
| Kasvillisuus, eliöt ja luonnon monimuotoisuus | 0 | 0 |
| Hanke ei kohdistu suoraan luonnon ympäristöön. | ||
| Pinta- ja pohjavedet, maaperä sekä ilma (ja kasvihuonekaasujen väheneminen) | 7 | 4 |
| Hankkeen tulokset ovat merkittäviä metsäbiojalostamojen kustannustehokkaiden, pintavesien puhtauteen vaikuttavien prosessien ja ratkaisujen kehittämisessä. | ||
| Natura 2000 -ohjelman kohteet | 0 | 0 |
| Ei vaikutusta. | ||
| Taloudellinen kestävyys | ||
| Materiaalit ja jätteet | 4 | 3 |
| Hanke tehostaa onnistuessaan biologista puhdistusta metsäbiojalostamoista ja mahdollistaa näin mm. lietteen tehokkaamman hyödyntämisen. | ||
| Uusiutuvien energialähteiden käyttö | 4 | 3 |
| Potentiaalinen vaikutus lietteen jatkohyödyntämiseen bioenergian tuotannossa. | ||
| Paikallisen elinkeinorakenteen kestävä kehittäminen | 6 | 6 |
| Hanke vahvistaa erittäin merkittävästi paikallista erikoisosaamista ja voi tukea alan vientituotteiden kehittämistä. | ||
| Aineettomien tuotteiden ja palvelujen kehittäminen | 4 | 5 |
| Mahdollistaa metsäbiojalostamojen vesienkäsittelyn asiantuntijapalvelujen osaamisen kasvun yrityksissä. | ||
| Liikkuminen ja logistiikka | 0 | 0 |
| Ei merkittävää vaikutusta. | ||
| Sosiaalinen ja kulttuurinen kestävyys sekä yhdenvertaisuus | ||
| Hyvinvoinnin edistäminen | 3 | 4 |
| Edistää paikallista osaamisklusteria ja vahvistaa työpaikkakehitystä. | ||
| Tasa-arvon edistäminen | 0 | 0 |
| Ei merkittävää vaikutusta. | ||
| Yhteiskunnallinen ja kulttuurinen yhdenvertaisuus | 0 | 0 |
| Ei vaikutusta. | ||
| Kulttuuriympäristö | 0 | 0 |
| Ei vaikutusta. | ||
| Ympäristöosaaminen | 7 | 7 |
| Hanke lisää merkittävästi metsäteollisuuden ympäristöosaamista alueellisesti. | ||
Hankkeen tavoitteena oli karakterisoida sellutehtaiden valkaisujätevesien kemiallista koostumusta erityisesti ligniiniperäisten yhdisteiden kannalta ja etsiä uusia prosessiratkaisuja jätevesien tehokkaalle puhdistamiselle. Työpaketti 1:ssa on laadittu kirjallisuuden avulla kattava selvitys sellutehtaiden valkaisuodoksissa esiintyvistä ligniiniperäisistä yhdisteistä. Ligniiniperäisiä yhdisteitä on satoja erilaisia ja niiden konsentraatiot ovat erittäin pieniä, tyypillisesti tasoa mikrogrammaa litraa kohti tai alle. Suurimolekyyliset yhdisteet hajoavat biologisessa puhdistuksessa huonosti tai eivät hajoa lainkaan. Sen sijaan pienimolekyyliset yhdisteet hajoavat käytännöllisesti katsoen täydellisesti. Yhdisteiden kloorautuminen valkaisuprosessin aikana tyypillisesti heikentää niiden biohajoavuutta. Kirjallisuustyön tuloksista pidettiin seminaari, jossa oli läsnä yritysten edustajia 22 kpl. Työpaketti 2:ssa on pyritty kehittämään ligniiniperäisten yhdisteiden analytiikkaa Xamk Kuitulaboratorion analyysilaitteilla, joita ovat nestekromatokrafi (LC), ionikromatokrafi (IC) ja massaspektrometri (MS). IC:lla voitiin luotettavasti määrittää vesissä esiintyviä kationeja ja anioneja. Eräitä tärkeitä kationeja kuten barium ei voitu analysoida niiden alhaisen konsentraation takia. Havaittiin, että LC ei soveltunut ligniiperäisten yhdisteiden määrittämiseen valkaisuvesien kompleksisuuden, useiden häiriötekijöiden ja liian alhaisten konsentraatioiden takia. Toimiva analyysilaiteyhdistelmä olisi ollut molekyylimassakromatokrafi (SEC), pyrolyysikaasukromatokrafi ja massaspektrometri (MS). Eräs hankkeessa osallisena ollut yritys on käynnistänyt Purewan kokemuksia hyväksi käyttäen jatkotutkimushankkeen jätevesien ligniiniyhdisteistä alan tutkimuslaitoksen kanssa. Työpaketti 3:ssa on pyritty lähinnä kirjallisuudesta tunnistamaan sellaisia teknillisesti ja taloudellisesti potentiaalisia jätevesien esikäsittelymenetelmiä, joilla vesien biohajoavuutta voitaisiin parantaa. Jätevesien kalvosuodatus on potentiaalinen tapa erottaa vedestä suurimolekyylisiä yhdisteitä. Kysymykseen voisivat tulla ultra- ja nanosuodatus, joiden käytöstä on pitkäaikaista kokemusta muilla teollisuusaloilla. Konsentroitujen vesien jatkokäsittelymenetelmiksi nousivat erilaiset kemialliset hapettimet kuten vetyperoksidi, peretikkahappo ja otsoni. Nämä ovat jo nyt selluteollisuudessa käytössä olevia kohtuuhintaisia ja helposti käytettävissä olevia bulkkikemikaaleja. WP 4:ssa on tehty onnistuneita laboratoriomittaisia ultra- ja
nanosuodatuksia. Jätevesiä voidaan puhdistaa kalvosuodatusmenetelmillä sekä orgaanisen että epäorgaanisen aineksen suhteen. Nanosuodatuksella on saatavissa erittäin puhdasta vettä, mutta menetelmän käyttöä rajoittaa suuret investointi- ja käyttökustannukset. Jatkotutkimuksiin valittiin ultrasuodatus, joka tuottaa tarkoitukseen sopivia vesijakeita kohtuukustannuksilla. Testattiin myös jätevesikonsentraattien hapetusmenetelmiä, joista lupaavin oli otsonihapetus. Tällä menetelmällä voitiin D0-valkaisuodoksen ligniinipitoisuutta, kemiallista hapenkulutusta ja väriä oleellisesti alentaa. WP 5:ssa on tehty pilot-mittaisia kokeita tehdasjätevesillä. Ultrasuodatukset onnistuivat erinomaisesti kaikilla tutkituilla valkaisusuodoksilla (D0, D1 ja EOP), jolloin saatiin aikaiseksi alkuperäistä jätevettä oleellisesti puhtaampaa permeaattia ja toisaalta likaisempaa konsentrattia. Konsentraatteja pyrittiin hapettamaan erilaisilla otsoniannoksilla paineellisessa reaktorissa korkean sekoitusnopeuden avulla (ns. flash-mixing). Toisin kuin esikokeissa, tyydyttäviä tuloksia otsonin käytöstä ei saatu. Reduktiot kemiallisen hapenkulutuksen (COD) suhteen jäivät vaatimattomiksi. Analyysitulosten perusteella jonkinlaista ligniiniyhdisteiden hajoamista saatiin aikaiseksi. Menetelmän toimivuutta tulisi selvittää edelleen. Esimerkiksi sekoitusajan merkitys jäi selvittämättä hankkeen päättymisen takia. WP 6:n osalta on toteutettu normaalit viranomaisraportoinnit. Tämän lisäksi on laadittu 2 julkista artikkelia, "Sellutehtaan valkaisuodosten puhdistaminen kalvotekniikan avulla" (Xamk MYE vuosijulkaisu 2021) ja "Sellutehtaan happamien valkaisusuodosten puhdistaminen ultrasuodatuksella" (Xamk MYE vuosijulkaisu 2022).