Mikrobiologisen metaanireaktorin rakentaminen, käyttöönotto ja mittaaminen

Ilmastonmuutoksen, kasvihuoneilmiön, fossiilisten polttoaineiden rajallisten varantojen, maailmanlaajuisesti kasvavan energiankulutuksen ja näiden tekijöiden ilmastonmuutoksen torjumiseksi aiheuttamien poliittisten sitoumusten takia on tarpeen yhä enenevässä määrin kehittää ja ottaa käyttöön hiilineutraaleja ja uusiutuvia energiantuotantomuotoja. Uusiutuvan energian ongelmana on tuotannon syklisyys: energiaa tuotetaan silloin, kun sille ei ole kulutusta, kun taas silloin, kun energiankulutukselle on tarve, ei ole tuotantoa. Vedystä ja hiilidioksidista mikrobiologisesti tuotettu biometaani tarjoaa hiilineutraalin vaihtoehdon uusiutuvan energian varastointiin. Metaanilla on nykyisistä energianvarastointimenetelmistä suurin energianvarastointikyky niin määrällisesti kuin ajallisestikin. Maailmanlaajuisesti on kasvava tarve tuottaa myös liikenteen käyttöön hiilineutraaleja ja uusiutuvia polttoaineita Tutkimuksen tavoitteena oli tutkia vedyn ja hiilidioksidin mikrobiologista metanointia uudentyyppisessä kiintoreaktorissa. Tilavuudeltaan 4 l kiintoreaktori pakattiin vermikuliitin ja perliitin seoksella. Kyseinen seos toimi mikrobien kantaja-aineena. Tutkimuksessa saavutettiin reaktorille hetkellinen volumetrinen teho 1,6 W / l ja tuotto 0,15 l CH4 / h 1 l reaktoritilavuutta kohden. Vedynkäytön hyötysuhde oli kyseisillä hetkellisillä huippuarvoilla alhainen 25 %. Korkeampi vedynkäytön hyötysuhde 92 % saavutettiin kokeen viimeisenä päivänä, jolloin volumetrinen teho oli 0,35 W / l ja metaanintuotto 0,03 l CH4 / h 1 l reaktoritilavuutta kohden. Tutkimuksessa saatiin osoitettua, että mikrobiologinen vedyn ja hiilidioksidin metanointireaktori on mahdollista toteuttaa kustannustehokkaasti halvoista ja yksinkertaisista materiaaleista siten, ettei reaktori tarvitse jatkuvaa mekaanista sekoitusta tai nesteiden kierrätystä. Lisäksi saatiin osoitettua, että tutkimuksessa rakennettu reaktorityyppi ei tarvitse ravinteiden, pH:n, johtokyvyn ja mikrobiympin osalta tarkkaa säätelyä, mittausta ja annostelua. Tutkimuksessa saavutettiin reaktorille verrattain korkea hetkellinen volumetrinen teho verrattuna kilpaileviin teknologioihin, mutta reaktorin jatkuva toiminta, sekä reaktorin jatkuvan tehon kasvattaminen vaatii lisätutkimusta. Tutkimus oli osa laajempaa Luonnonvarakeskuksen tutkimushanketta kiintoreaktoriteknologian kehitykseen liittyen.

Grantor dc:publisher

Helsingfors universitet

Year dc:date.issued

2016

Author dc:creator

• Niskanen, Marko

Contributors dc:contributor

• Helsingin yliopisto, Maatalous-metsätieteellinen tiedekunta, Maataloustieteiden laitos
• University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Agricultural Sciences
• Helsingfors universitet, Agrikultur- och forstvetenskapliga fakulteten, Institutionen för lantsbruksvetenskaper

• power to gas
• methanation
• hydrogen
• carbon dioxide
• biomethane
• carbon neutral
• circular economy
• metanointi
• biometaani
• vety
• hiilidioksidi
• hiilineutraali
• kiertotalous

Language dc:language.iso

fin

Identifier URI

URN:NBN:fi:hulib-201606092288

OAI identifier oai:identifier

oai:helda.helsinki.fi:10138/163728