Metsäteollisuuden lietteiden jatkokäsittely ja hyödyntäminen kiinnostavat alan toimijoita. Lietteillä tarkoitetaan metsäteollisuuden jätevedenpuhdistuksen eri vaiheissa syntyviä, orgaanista ainesta ja ravinteita sisältäviä runsaita sivuvirtoja. Tuotantoprosessit ja käsittelytavat vaikuttavat oleellisesti lietteiden soveltuvuuteen jatkoprosessointiin ja hyödyntämiseen. Tärkeitä ominaisuuksia ovat mm. tuhka- ja kuiva-ainepitoisuus, orgaanisen aineen pitoisuus ja raskasmetallit. Tähän asti suurin osa lietteestä on hyödynnetty yksinkertaisesti polttamalla muun biomassan seassa. Liete vaatii yleensä kuivauksen, joka on erityisesti joidenkin sekalietteiden ja biolietteiden kohdalla haastavaa ja aiheuttaa lisäkustannuksia.
Useat tutkimuslaitokset yhteistyössä yritysten kanssa ovat laajasti selvittäneet metsäteollisuuden lietteiden jatkohyödyntämistä. On tutkittu niiden käyttöä peltomaiden maanparannusaineena ja vesiensuojelutarkoituksessa, lietteen poltossa syntyvän tuhkan ja kuitusaven eli linkokuivatun lietteen hyödyntämistä sementin, tiilen ja asfaltin raaka-aineena, hyödyntämistä energiana tai maisemoinnissa, kateaineena, tie- ja katu- tai viherrakentamisessa jne. Myös biokaasulaitokset ovat jo melko yleisiä paperi- ja sellutehtaiden yhteydessä, ja nyt onkin aktiivisessa selvityksessä biohiilen tuotanto niiden rinnalle.
Sellulietteen hyödyntäminen biohiilen raaka-aineena on mahdollista, ja erilaisista hiilen valmistusmenetelmistä, kuten hidaspyrolyysi ja HTC (hydrothermal carbonization) onkin tehty kattavia vertailuja. Yleensä biohiilen valmistukseen käytetään hidaspyrolyysia, jossa lähes kuivaa biomassaa käsitellään hapettomissa oloissa, lievässä ylipaineessa ja yli 400 asteen lämpötilassa. HTC:ssä puolestaan kosteaa biomassaa käsitellään matalammassa, noin 180–350 asteen lämpötilassa, yhtä lailla hapettomissa nesteolosuhteissa ja korkeassa paineessa.
HTC-menetelmää pidetään parhaana biohiilen (HTC-prosessin yhteydessä hydrohiilen) valmistusprosessina sellulietteelle erityisesti siksi, että liete on hyvin märkää, eikä tässä menetelmässä ole yleensä tarpeen poistaa vettä erikseen merkittäviä kustannuksia aiheuttavilla esiprosessoinneilla, sillä liete syötetään reaktoriin märkänä (kuiva-ainetta n. 10–30 %). Prosessissa syntyy hiili-, neste- sekä kaasufraktio, kun biomassan orgaaninen aines hajoaa pienemmiksi orgaanisiksi molekyyleiksi reaktiossa veden kanssa. Hajonnut biomassa muodostaa myös usein kompleksisempia orgaanisia yhdisteitä. Käsittelyn jälkeen hiiltynyt biomassa kuivataan ja voidaan esimerkiksi pelletöidä. Merkittävää on myös se, että nestefraktiota voidaan jatkokäyttää biokaasun tuotannossa tai kierrättää uudelleen HTC-prosessiin.
HTC-prosessissa muodostuvan hydrohiilen pääasiallinen käyttö on yleensä poltto, mutta muita käyttökohteita, kuten maanparannus, kasvualustat ja kompostointi, on pyritty aktiivisesti löytämään mm. Pohjoismaissa. Olemme UEF:lla suunnitelleet kevään 2026 aikana toteutettaviksi HTC-ajot kahdessa lämpötilassa, sekä Savonian laboratoriossa fermentoidun lietteen tähteelle että fermentoimattomalle raakalietteelle. Pyrimme selvittämään hydrohiilistä saannon lisäksi biokaasun tuotannon aiheuttamia muutoksia niiden ominaisuuksissa sekä arvioimaan niiden ja nestefraktion käyttömahdollisuuksia. Savonian ja UEF:n yhteisenä tavoitteena on vertailla biokaasun tuotannon ja HTC-prosessin kannattavuutta myös yrityksien näkökulmasta.
Kirjoittajat:
Sofia Marttunen, Isa Lyijynen, Reijo Lappalainen
Itä-Suomen yliopisto
Lähteet:
KUITU-hankkeen loppuraportti, 2022. Kuitulietteet maatalouden vesiensuojelukeinona. https://www.vhvsy.fi/files/upload_pdf/10171/Raportti%2015-2022_KUITU-hankkeen%20loppuraportti.pdf
Peltokuitu-hankkeen loppuraportti, 2020. Kuitulietettä peltoon ravinteiden välittäjäksi syksystä seuraavalle kasvukaudelle. https://jukuri.luke.fi/server/api/core/bitstreams/3901eba9-001f-4bf6-a392-4abd5f09dd04/content
Vesilaitosyhdistys 2019. Puhdistamolietteen termiset käsittelymenetelmät ja niiden soveltuvuus Suomeen. https://www.vesilaitosyhdistys.fi/site/assets/files/4753/puhdistamolietteen_termiset_kasittelymenetelmat_ja_niiden_soveltuvuus_suomeen.pdf
METVI-hankkeen loppuraportti, 2018. Metsäteollisuuden jätevesien energiatehokas esikäsittely. https://www.theseus.fi/bitstream/handle/10024/148803/Metvi_Loppuraportti_Final.pdf?sequence=1
Tieliikelaitos 2005. Kuitusaven ja lentotuhkan käyttö tierakenteissa – Kokemukset suunnittelua ja rakentamista varten. https://projektit.ramboll.fi/luopioinen/life/pdf/julkaisut/LIFE02_ENV_FIN_329_ohje(0305).pdf