Biokaasulaitosten ennustavaa optimointia testataan Oulun yliopistossa: Monipuolisista raaka-aineista enemmän energiaa ja vähemmän päästöjä
Oulun yliopistossa tutkitaan biokaasulaitoksen mädätysprosessin tehostamista rakentamalla siitä digitaalinen malli, joka voidaan sovittaa mille tahansa biokaasulaitokselle. Mallin avulla voidaan ennustaa biokaasulaitoksen toimintaa, optimoida hyvin erilaisten raaka-aineiden kulutusta ja kaasuntuottoa sekä vähentää ilmastopäästöjä.

Suurin hyöty biokaasulaitoksen ennustavasta optimoinnista saadaan laitoksilla, joiden raaka-ainejakauma ja määrä vaihtelee paljon viikoittain tai kuukausittain.
”Kun orgaanisen eli kasvi- ja eläinperäisen materiaalin kuormitus pidetään koko ajan sopivana biokaasulaitoksen ennustavalla optimointimallilla, saatavan biokaasun määrä maksimoituu ja mädätejäännöksen ympäristöpäästöt minimoituvat. Tämä parantaa biokaasulaitoksen kannattavuutta ja lyhentää takaisimaksuaikaa, jolloin pienemmätkin toimijat hyötyvät”; kertoo projektipäällikkö, tutkijatohtori Petri Österberg. Ennustavaa mallia on kehitetty juuri päättyneessä BITUPROP-hankkeessa (Biokaasun tuottavuuden nosto prosessin optimoinnin avulla).
Biokaasulaitoksen raaka-aineina voidaan käyttää perinteisten lannan, nurmen ja ylivuotisen rehun lisäksi mitä erilaisimpia elintarviketeollisuuden jakeita, kuten teurasjätettä, kalanperkuujätettä, leipomon sivuvirtoja, ruokaöljyjä, juustoheraa sekä hedelmien ja vihannesten kuoria. Periaatteessa kaikki mitä kotitaloudessa voi lajitella biojätteeseen, sopii biokaasuntuotantoon.
”Yksinkertaisimmillaan biokaasulaitoksen prosessimallille annetaan syötetietona, kuinka paljon mitäkin raaka-ainetta biokaasuprosessiin on syötetty sekä mikä on kaasun tuotantomäärä kunakin hetkenä. Mitä enemmän tietoa prosessista malli saa, sen paremmin sillä voidaan ennustaa prosessin käyttäytymistä”, kuvaa professori Mika Ruusunen. Malliin voidaan lisätä vaikkapa mädätysprosessin kemiallista analyysitietoa esimerkiksi haihtuvista rasvahapoista tai tuotetun kaasun laadusta ja jopa säätietoja. Malli päivittyy automaattisesti prosessista kertyvällä datalla.
Jokaisella raaka-aineella on erilainen metaanintuottopotentiaali painoa kohden. Kun näitä syötetään sekaisin, voi orgaaninen kuormitus vaihdella raaka-aineiden mukaan paljonkin, vaikka syötetty massa olisi sama. Biokaasulaitoksen reaktorissa bakteerit käyttävät sinne syötettyä orgaanista materiaalia ravintonaan. ”Raaka-ainetta pitää syöttää jatkuvasti niin paljon, että kaikilla bakteereilla on riittävästi syötävää, jotta bakteeripopulaatio tuottaa mahdollisimman paljon biokaasua. Jos taas bakteereille syötetään liikaa ravintoa, jää osa hyödyntämättä”, Österberg selittää. Silloin mädätejäännökseen jää orgaanista materiaalia, joka mätänee myöhemmin esimerkiksi pellolle jo levitettynä, ja metaania vapautuu ilmakehään.
Hankkeessa yhteistyökumppanina oli Viskaalin tilalle Muhokselle hankkeen aikana rakennettu biokaasulaitos, jonka prosessiin mallia sovitettiin. Rakennusvaiheessa mietittiin, miten ja mistä automaatio- ja kemiallista mittaustietoa päästään keräämään. Mittaustiedon keräys aloitettiin hankkeessa ja mallia päästiin myös alustavasti kokeilemaan. Seuraavassa vaiheessa kehitettyä mallia testataan useammalla laajaa raaka-ainejakaumaa käyttävällä biokaasulaitoksella vähintään vuoden ajan.
”Nykyisten biokaasulaitosten kaasuntuotannon tehostaminen, ja ennustettavuuden sekä kannattavuuden parantaminen vähentävät ilmastopäästöjä, lisäävät ympäristöystävällisesti tuotetun energian kokonaismäärää ja hajautettua energiantuotantoa, mikä parantaa yhteiskunnan huoltovarmuutta. Biokaasulaitosten kannattavuuden parantuessa niiden määräkin lisääntynee. Kaikki voittavat”, toteaa Österberg.
BITUPROP-anke sai EIP-rahoituksen (European Innovation Partnership) Maa- ja metsätalousministeriön hallinnoimasta Manner-Suomen maaseudun kehittämisohjelmasta. Oulun yliopistosta hankkeessa mukana ovat Ympäristö- ja kemiantekniikan tutkimusyksiköstä biojalostamon mittausten tutkimusryhmä ja Mittaustekniikan yksikkö Kajaanista.
Avainsanat
Yhteyshenkilöt
Petri Österberg, tutkijatohtori, Ympäristö- ja kemiantekniikan tutkimusyksikkö, Oulun yliopisto, petri.osterberg@oulu.fi, 044 7500 779
Mika Ruusunen, professori, Ympäristö- ja kemiantekniikan tutkimusyksikkö, Oulun yliopisto, mika.ruusunen@oulu.fi, 0505760587
Kaisu Koivumäki, viestintäasiantuntija, Oulun yliopisto, 050 4344261, kaisu.koivumaki@oulu.fi
Kuvat

Linkit
Tietoja julkaisijasta
Oulun yliopisto on monitieteinen, kansainvälisesti toimiva tiedeyliopisto. Tuotamme uutta tietoa ja ratkaisuja kestävämmän tulevaisuuden rakentamiseksi sekä koulutamme osaajia muuttuvaan maailmaan. Tärkeimmissä yliopistovertailuissa Oulun yliopisto sijoittuu kolmen prosentin kärkeen maailman yliopistojen joukossa. Meitä yliopistolaisia on noin 17 000.
Tilaa tiedotteet sähköpostiisi
Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat tiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.
Lue lisää julkaisijalta Oulun yliopisto
6G-testikeskuksen ensimmäinen yritysasiakas kehittää luodinkestävää lasia, joka suojaa myös RF-signaaleilta17.4.2025 07:15:27 EEST | Tiedote
Oulun yliopiston 6G-testikeskus on päässyt aloittamaan yritysasiakkaiden testaustoiminnan. Ensimmäinen asiakas on kotimainen lasinjalostustehdas Tambest, mikä saattaa tuntua yllättävältä.
Sota meissä – Lapin sotaa muistellaan Arktikumissa 26. huhtikuuta16.4.2025 08:40:00 EEST | Tiedote
Huhtikuun lopussa tulee kuluneeksi 80 vuotta Lapin sodan päättymisestä. Lapin sota on merkittävä ajanjakso, joka on jättänyt jälkensä niin Suomen historiaan kuin yksittäisten perheiden ja ihmisten muistoihin. Sodan vaikutukset pysyvät lappilaisten mielissä ja elämässä: ne ulottuvat tähän päivään muistojen ja tarinoiden kautta. Rovaniemellä Arktikumin Polarium-salissa järjestetään ”Sota meissä – muistoja Lapin sodasta” -tilaisuus lauantaina 26.4.2025 kello 12–16.
Masennus- ja ahdistusoireet lisäävät riskiä vapautukselle varusmiespalveluksesta16.4.2025 05:50:00 EEST | Tiedote
Oulun yliopiston tuoreen tutkimuksen mukaan masennuksen ja ahdistuksen oireet ovat yhteydessä heikompaan sosiaaliseen vuorovaikutukseen sekä suurempaan todennäköisyyteen saada lykkäystä tai vapautus varusmiespalveluksesta jo kutsuntavaiheessa. Tutkija Jan Silvalan mukaan masennus- ja ahdistusoireita tulisi seuloa kutsuntalääkärintarkastuksissa nykyistä useammin.
Kädellisten evoluutio tarkentuu – uusi radioisotooppinen ajoitus käänteentekevä askel vulkaanisten kerrostumien tutkimuksessa14.4.2025 05:49:00 EEST | Tiedote
Vulkaanisten fossiiliesiintymien uudet radioisotooppiset ajoitukset auttavat tutkijoita selvittämään nisäkkäiden evoluutiota. Oulun yliopisto on mukana tutkimuksessa, jonka odotetaan tuovan lisävalaistusta varhaisen ihmisen kehitykseen.
Hubble-avaruusteleskooppi paljastaa ensimmäiset kuvat meneillään olevista ydintähtijoukkojen sulautumisista9.4.2025 18:00:00 EEST | Tiedote
Uusi tutkimus raportoi ensimmäisestä suorasta havainnosta sulautuvista tähtijoukoista galaksien keskustoissa. Sulautuminen tapahtuu pienten tähtijoukkojen valuessa galaksien keskustaan, jolloin ne voivat yhdistyä tultuaan tarpeeksi lähekkäin.
Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.
Tutustu uutishuoneeseemme