Soveltavaa tutkimusta orgaanisten materiaalien kiertotalouteen

Xamkin ympäristöturvallisuuden ja vesiteknologian tutkimusryhmällä on vahvaa osaamista biotaloudessa ja biokaasuprosesseissa.

Biokaasun tuotannolla on merkittävä rooli ilmastonmuutoksen hillitsemisessä ja ravinteiden kierrätyksessä. Biokaasulla voidaan korvata fossiilisia polttoaineita, ja biokaasuprosessin lopputuotteena syntyvien mädätteiden sisältämät ravinteet voidaan hyödyntää kierrätyslannoitteissa ja kasvualustoissa. Samalla korvataan mineraalilannoitteita ja lisätään ravinneomavaraisuutta.

Mikkelin kampuksella on tehty soveltavaa tutkimustyötä orgaanisten materiaalien kiertotalouteen liittyen yhteistyössä alueen yritysten kanssa yli kahdenkymmenen vuoden ajan. Xamk on ollut mukana Etelä-Savon alueen biokaasulaitosten kuten Juvan BioSon Oy:n ja BioSairila Oy:n kehittämistoiminnassa niiden suunnittelusta ja rakentamisesta lähtien.

Xamkilla on monipuolista biokaasututkimukseen liittyvää tutkimus- ja kehittämisinfrastuktuuria Mikkelin kampuksen ympäristölaboratoriossa sekä Metsäsairilan lajittelu- ja kierrätyskeskuksessa. Ympäristölaboratoriossa on käytössä biokaasureaktoreita yhdestä litrasta aina 15 litraan, ja BioLuuppi-ympäristössä voidaan tehdä demonstraatiomittaavan kokeita 0,5 kuution biokaasureaktoreilla.

Biokaasureaktoreilla tietoa täysmittakaavan prosesseihin

Laboratoriomittakaavan biokaasukokeilla voidaan muun muassa määrittää orgaanisten raaka-aineiden biokaasun- ja metaanintuottopotentiaali sekä testata erilaisten haitta-aineiden tai haitallisten materiaalien käyttäytymistä biokaasuprosessissa. Xamkin ympäristölaboratoriossa on käytössä 1–2 litran biokaasukoereaktorit sekä 15 litran puoliautomaattiset biokaasureaktorit.

Tutkimus voidaan viedä Xamkissa myös demonstraatiomittakaavaan. Xamkin BioLuuppi-biokaasukontissa on kaksi 500 litran biokaasureaktoria. Näillä reaktoreilla voidaan tehdä kokeita sekä kuiva- että märkämädätykseen liittyen.

Reaktoreissa muodostuva biokaasu hyödynnetään kontin ja reaktorien lämmityksessä. Metener Oy:n suunnitteleman tutkimuskontin prosesseja voidaan seurata ja ajaa sekä paikan päällä että etänä.

Biokaasun testausympäristö mahdollistaa uudenlaisen materiaalien ja prosessien testauksen sekä auttaa kehittämään eri biokaasulaitosten toimintaa. Demonstraatiomittakaavassa toteutettujen testien optimaalisimmat havainnot voidaan siirtää tämän jälkeen laitosmittakaavaan, joilla voidaan parantaa täysmittakaavanlaitosten prosessien tehokkuutta.

Mädätteistä valmistetuille uusille kasvualusta- tai lannoitetuoteaihioille voidaan tehdä ympäristölaboratoriossa erilaisia testauksia. Kasvatuskokeilla voidaan testata tuotteen vaikutusta kasvien kasvuun kontrolloiduissa olosuhteissa kasvatuskaapissa. Valobakteeritestillä saadaan tietoa tuotteiden mahdollisesta ekotoksisuudesta turvallisen käytön varmistamiseksi.

Biokaasusta kasvua

Biokaasulaitokset ovat yleistyneet Suomessa, mutta alalla on edelleen merkittävästi kasvupotentiaalia. Esimerkiksi maatalouden sivuvirtojen ja yhdyskuntien erilliskerättyjen biojätteiden biokaasupotentiaalia on vielä pitkälti hyödyntämättä.

Xamk on useissa hankkeissa tehnyt tutkimus- ja kehitystyötä, jolla on edistetty näiden materiaalivirtojen hyödyntämistä. Esimerkiksi CityLoops-hankkeessa kehitettiin kiertotaloutta kansainvälisesti yhdessä seitsemän Euroopan maan kanssa. Laboratorio- ja pilot-mittakaavan biokaasukokeissa tutkittiin erityisesti kotitalouksien biojätteen mädätystä ja biohiilen toimivuutta biokaasuprosessia tukevana tekijänä.

Tulevaisuudessa tutkimus- ja kehittämistyötä jatketaan Mikkelin kampuksella alueellisten, kansallisten ja kansainvälisten yhteistyökumppaneiden kanssa kiertotalouden edistämiseksi.

BioLuuppi – Demonstraatioympäristö kiertotalouden sivuainevirroille ja Biocir – Kiertotalouden sivuainevirrat uusiksi tuotteiksi -hankkeita rahoittivat Etelä-Savon ELY-keskus Euroopan aluekehitysrahastosta, Suur-Savon Energiasäätiö sr, BioHauki Oy, Etelä-Savon Energia Oy, BioSairila Oy ja Juvan Bioson Oy.

CityLoops – Closing the loop for urban material flows 1.10.2019–30.9.2023, EU:n Horisontti 2020 tutkimus- ja innovaatio-ohjelma, Grant Agreement No. 821033.

Lisätietoja: www.xamk.fi/bioluuppi ja www.xamk.fi/cityloops