Ligniinistä kestävä ratkaisu tulevaisuuden energiavarastointiin
Voidaksemme irrottautua fossiilitaloudesta tarvitsemme polttoaineratkaisujen lisäksi myös vaihtoehtoisia biopohjaisia kemikaaleja ja materiaaleja. Biojalostamoiden sivuvirtana syntyvä ligniini on lupaava biopohjainen yhdiste, joka voisi korvata fossiilisia kemikaaleja ja materiaaleja mm. hartsi- tai energiavarastoinnin sovelluksiin.
Business Finlandin rahoittaman SmartRecovery-hankkeen tavoitteena oli edistää suomalaisten teollisuusalojen siirtymää biopohjaisiin ratkaisuihin vauhdittamalla ligniinin kaupallistamista ja mahdollistamalla uusien ligniinipohjaisten tuotteiden ja materiaalien markkinoille tulon.
Tällä hetkellä kaupallisesti saatavilla olevaa ligniiniä on haastavaa hyödyntää sellaisenaan erilaisiin applikaatioihin, sillä sen käyttö edellyttää muokkaamista. Ligniiniä voidaan muokata esimerkiksi kemiallisesti tai siitä voidaan muodostaa nanopartikkeleita. Nämä ovat hyviä vaihtoehtoja, mutta lisäävät kustannuksia.
Mainos, juttu jatkuu alla
Mainos päättyy
VTT:llä kehitetyssä menetelmässä ligniini voidaan eristää sellaisessa muodossa, että se on suoraan hyödynnettävissä eri applikaatioissa. Elinkaarianalyysin perusteella prosessi tuottaa vähemmän kemikaalijätettä kuin käytössä olevat ligniininsaostusmenetelmät, joten uusi menetelmä on myös ympäristöystävällisempi.
- Hankkeessa mukana olleiden yritysten rooli on ollut tutkimustyössä merkittävä. Olemme saaneet yrityksiltä arvokasta palautetta ja kehitysehdotuksia koko projektin ajan. Myös tutkimuksessa käytettävät pääraaka-aineet olivat heiltä, VTT:n tutkija ja hankkeen projektipäällikkö Miriam Kellock kertoo.
Kehitetyllä teknologialla eristetty ligniini soveltuu erityisen hyvin hiiltämiseen ja kovahiilenä energiavarastointiin
Projektissa kehitetty ligniini käyttäytyy ainutlaatuisella tavalla korkeissa lämpötiloissa. Kehitetyllä teknologialla talteen otettu ligniini on stabiili eikä kuohu hiillon aikana, kuten kaupallinen ligniini. Tämän takia ligniini pysyy irrallisena jauhona kuumennuksen jälkeenkin. Tämä on ehdoton etu kovahiilen jatkojalostamisessa, kun työläs ja energiaintensiivinen jauhatusvaihe jää kokonaan pois kuumennuksen jälkeen.
- Ensimmäisten tulosten perusteella kovahiili toimii yhtä hyvin Li-ioniakuissa kuin kaupallinen kovahiili. Tulokset ovat hyvin lupaavia erilaisiin energiavarastointisovelluksiin, kertoo VTT:n tutkimuspäällikkö Katariina Torvinen.
Nopeampaa laadunvalvontaa teollisiin olosuhteisiin
Projektin aikana kehitettiin myös ligniinin analytiikkaa. Perinteisesti ligniinianalytiikka on työlästä ja aikaa vievää. Tasalaatuisen ligniinituotteen varmistamiseksi tarvitaan tekniikoita, joilla ligniinin laatua voidaan arvioida nopeasti ja helposti.
Mainos, juttu jatkuu alla
Mainos päättyy
- Hyödyntämällä kemometriaa olemme luoneet mallin, jolla voidaan arvioida ligniinin puhtautta sekä ominaisuuksia suoraan FTIR spektristä, ilman työlästä ligniinin karakterisointivaihetta. Menetelmän oletetaan soveltuvan esimerkiksi ligniinin laadunvalvontaan tehdasolosuhteissa, Kellock kuvailee.
Lisäksi projektissa saatiin perustavanlaatuista tietoa ligniinipartikkelien sisäisestä rakenteesta sekä laboratorioympäristössä että teollisissa olosuhteissa.
- SmartRecovery-projektin ansiosta olemme voineet käyttää edistyneitä tutkimusmenetelmiä, kuten synkrotronisäteilyä, teollisuudelle tärkeiden ligniininäytteiden tutkimiseen. Työn tulokset tukevat ligniinin karakterisointimenetelmien kehittämistä ja ovat myös mielenkiintoisia ligniinin vuorovaikutusten ja saostumiskäyttäytymisen näkökulmasta, kertoo akatemiatutkija Paavo Penttilä Aalto-yliopistolta.
