Miten biokaasua tuotetaan?

Biokaasua voidaan valmistaa hyvin monista eri raaka-aineista. Biokaasun tuotantoprosessissa tärkein rooli on biomassaa ravintonaan käyttävillä mikrobeilla.

Mikrobien ruokailun yhteydessä syntyy metaania, jota voidaan käyttää sellaisenaan paikallisesti tai jalostaa siitä maakaasun laatua vastaavaa biokaasua, jolloin biokaasua voidaan kuljettaa pidempiä matkoja Lisäksi tuotannossa syntyy orgaanista ravinnetta sisältävää ainesta, jota voidaan hyödyntää mm. maataloudessa.

Biokaasun tuotannon vaiheet

Biokaasuteknologia on vakiintunutta ja tuotanto etenee usean vaiheen läpi:

1. Biojäte murskataan ja valmistellaan mädätysprosessia varten liettämällä. Liettäminen tarkoittaa, että biojätteeseen lisätään nestettä, jotta siitä tulee helpommin käsiteltävää.

2. Mikrobit tarvitsevat lämpöä, minkä vuoksi biojäte lämmitetään n. 37 asteen lämpötilaan.

3. Itse biokaasu tuotetaan mädättämällä biojätettä suurissa säiliöissä noin kolmen viikon ajan.

4. Lopuksi kaasu puhdistetaan poistamalla siitä epäpuhtauksia ja hiilidioksidia.

5. Tämän jälkeen biokaasu on valmista yritysten sekä kuluttajien käyttöön esimerkiksi kaasuverkkoon syötettynä tai nesteytettynä kaasuna.

Monipuolisesta materiaalista kaasuksi

Biokaasun tuotanto lähtee liikkeelle raaka-aineen saapumisesta biokaasulaitokselle. Raaka-aine on monimuotoista, niin kiinteää kuin lietemäistäkin.

Biokaasun materiaaliksi kelpaavat

• yritysten ja teollisuuden biohajoavat jätteet, mm. laktoosittomien maitotuotteiden valmistuksessa ylijäävä laktoosi

• kaupan pilaantuneet elintarvikkeet

• kuluttajilta kertyneet biojätteet

• jätevedenpuhdistamoiden lietteet

• maatalouden lanta ja peltobiomassa

Materiaali toimitetaan ensin biokaasulaitokseen vastaanottomonttuun tyypillisesti kuorma- tai jäteautoilla. Raaka-aineita tarvitaan jatkuvasti enenevissä määrin.

Jos kyseessä on kiinteä aines, kuten biojätteet, on seuraavana edessä käsittely murskaimessa, jossa aineesta pyritään tekemään koostumukseltaan tasaista. Aineksen joukkoon lisätään tässä vaiheessa myös myöhemmin tuotantoprosessissa syntynyttä ravinnepitoista vettä, kunnes kiinteää ainesta on enää noin kymmenes kokonaisvolyymista.

Samalla seoksesta erotetaan kaikki joukkoon kuulumaton, biohajoamaton jäte, kuten kauppojen vanhaksi jääneiden tuotteiden pakkausmuovit. Nämä jätteet viedään jätteenpolttolaitokseen, jossa niistä tuotetaan lämpöä ja sähköä. Lietetty biomassa ja valmiiksi lietteenä laitokselle saapuneet biomassat yhdistetään, ja pumpataan esimädätyssäiliöön, jossa biomassa entisestään liukoistuu hienojakoisempaan muotoon bakteerien erittämien entsyymien avulla.

Ennen varsinaista biokaasureaktoria biomassa käy vielä läpi hygienisoinnin. Hygienisoinnissa massan joukossa olevista haitallisista bakteereista päästään eroon lämmittämällä se tunniksi yli 70 asteen lämpöiseksi. Hygienisoinnista massa pumpataan itse pääreaktoriin, jossa biokaasun tuotanto tapahtuu. Hygienisointi mahdollistaa lannoitevalmisteen hyödyntämisen pelloilla. 

Mikrobit muuttavat biomassaa kaasuksi

Biokaasureaktorissa mikrobit ryhtyvät toimeen, ja biomassa alkaa vähitellen käydä.

Käytännössä tämä tarkoittaa sitä, että mikrobien ravintona toimiva orgaaninen massa kuten proteiinit, hiilihydraatit ja rasvat muuttuvat niiden toimesta metaaniksi ja hiilidioksidiksi.

Suurin osa orgaanisesta massasta hajoaa noin kolmessa viikossa biokaasuksi, eli metaanin ja hiilidioksidin seokseksi. Biokaasu kerätään talteen pallon muotoiseen kaasukelloon biokaasureaktoreiden yläosasta.

Jäännöksestä lannoitetta tai multaa

Biokaasun valmistuksessa jäljelle jäänyt mädätysjäännös johdetaan jälkimädätysreaktoriin ja sieltä edelleen varastosäiliöihin. Tämä jäännös käy hyvin esimerkiksi peltojen kierrätyslannoitteeksi.

Mädätysjäännös voidaan myös käsitellä linkoamalla, jolloin kiinteä ja nestemäinen osa erottuvat toisistaan.

Kiinteä mädätysjäännös voidaan käyttää esimerkiksi lannoitteena maanviljelyksessä tai viherrakentamiseen ja siitä voidaan tuottaa jälkikypsytyksen avulla myös multaa.

Mädätysjäännöstä lingotaan sen verran kuin prosessivettä tarvitaan biojätteiden liettämiseen prosessin alussa. Näin voidaan vähentää puhtaan veden käyttöä. Lingottu neste sisältää runsaasti ravinteita, erityisesti typpeä, joka voidaan edelleen erottaa esimerkiksi strippausteknologian avulla ja käyttää lannoitteena tai teollisuusprosessien ravinnelähteenä.

Puhdas biokaasu vie kohti vähähiilistä yhteiskuntaa

Kaasu olisi jo kaasukellosta suoraan otettaessa käyttökelpoista moniin käyttötarkoituksiin. Kuitenkin esimerkiksi ennen kaasuverkkoon syöttöä tai ajoneuvopolttoainekäyttöä se käy vielä puhdistuksessa. Kaasu suodatetaan ja puhalletaan pesurikolonniin, jossa siihen suihkutetaan tarkasti määritellyssä paineessa ja lämpötilassa vettä. Vesi sitoo itseensä tehokkaasti kaasun sisältämää hiilidioksidia ja rikkiyhdisteitä.

Biokaasua voidaan puhdistaa myös muilla keinoin, esimerkiksi ajamalla sitä epäpuhtauksia sitovien aktiivihiilisuodattimien läpi.

Lopullinen kaasuverkkoon syötettävä biokaasu on vähintään 95-prosenttisesti, yleensä noin 98-prosenttisesti metaania. Puhdistettu biokaasu sisältää vielä pari prosenttia hiilidioksidia, sillä sen tarkempi erottelu metaanista ei ole kustannustehokasta, saati järkevää kaasun käyttökelpoisuuden näkökulmasta. Biokaasu kuivataan huolellisesti ennen kaasuverkkoon syöttöä, jottei siitä tiivisty kosteutta Suomen kovissa pakkasissa.

Syntynyttä biokaasua voidaan käyttää esimerkiksi kuntien jätehuollon hyötyajoneuvojen, kaupunkibussien tai yksittäisten kaupunkilaisten autojen polttoaineena. Samalla kaasu toimii osoituksena niistä käytännön teoista, jotka vievät meitä kohti tulevaisuuden vähähiilistä yhteiskuntaa.