Uutto- ja fraktiointipilotti – biomassoista arvotuotteita

Luken uutto- ja fraktiointipilotti sekä laaja-alainen osaaminen tarjoavat asiakkaillemme helpon ja nopean tavan pilotoida uusia tuotantomenetelmiä sekä nostaa biomassan jalostus- ja hyödyntämisastetta. Uutto- ja fraktiointimenetelmiä voidaan hyödyntää esimerkiksi sahanpurun, puun kuoren, neulasmassan ja marjan kuorien käsittelyyn.

Hyödyt asiakkaalle

Pilottimittakaavan testaus vähentää varsinaiseen tuotantoon siirtymiseen liittyviä riskejä. Tuotannon ongelmakohtien ennakointi nopeuttaa siirtymistä teolliseen tuotantoon. Uutto- ja fraktiointipilotissa yritykset voivat hoitaa pilotoinnin resurssi- ja kustannustehokkaasti ja välttyä oman pilotointilaitoksen rakentamiselta.

Palvelut

Uutto- ja fraktiointipilotin palvelukokonaisuudet muokataan asiakkaan tarpeen mukaan.

Teemme yhdessä asiakkaan kanssa tarvekartoituksen, esiselvityksen, kokeiden ja testien suunnittelun, tutkimustulosten tulkinnan ja toimenpidesuositukset seuraavaksi askeleeksi tuotteen valmistusprosessin kehittämiseksi. Lisäksi hankimme raaka-aineet tarvittaessa.

• Raaka-aineiden saatavuus
• Koostumus ja määrä
• Varastoinnin vaikutus

Kuumavesiuutto ja paineistettu kuumavesiuutto

• Kuumavesiuutolla voidaan esimerkiksi uuttaa tanniinipitoisia uutteita puun kuoresta. Paineistetulla kuumavesiuutolla voidaan erottaa hemiselluloosaa erilaisista kasvimateriaaleista kuten sahanpurusta. Liuotinaineena käytetään pelkästään vettä.
• Luken uuttopilotissa on reaktori, jonka tilavuus on 300 litraa. Panos- ja läpivirtausuutossa on kemikaalin syöttömahdollisuus. Käyttöpaine on 1–20 bar ja käyttölämpötila on 10–200 °C. Lisäksi on mahdollista käyttää siirrettävää yksikköä, jolla uutteesta voidaan mitata jatkuvatoimisesti pH-arvo, taitekerroin ja sähkönjohtokyky. Yksikössä on mahdollisuus myös uutteen jälkikäsittelyyn, esimerkiksi aktiivihiilellä.

Ylikriittinen hiilidioksidiuutto ja kiteytys

• Ylikriittisellä hiilidioksidilla voidaan uuttaa mm. erilaisia rasvoja ja vahoja kasvimateriaaleista. Menetelmässä ei käytetä orgaanisia liuottimia, joten tuotteeseen ei jää niistä jäämiä. Lisäksi matalaa uuttolämpötilaa voidaan käyttää lämpöherkkien yhdisteiden uuttamisessa.
• Käytössä on Chematur Ecoplanning ylikriittinen uutto- ja kiteytyslaitteisto, jonka kapasiteetti on 10 litraa (0,5–3 kg). Laitteistossa käytetään liuottimena pääasiassa ylikriittistä hiilidioksidia. Apuliuottimena voidaan käyttää etanolia ja etanolin vesiliuosta.
• Laitteistoon voidaan liittää myös kylmäloukko, jolloin haihtuvat yhdisteet voidaan ottaa talteen.

Kalvosuodatus

• Kalvosuodatus on fyysinen erotusmenetelmä, jolla pystytään erottamaan kooltaan ja muilta ominaisuuksiltaan erilaiset molekyylit. Kalvotekniikan avulla voidaan samanaikaisesti pienentää tuotannon kokonaiskustannuksia ja parantaa tuotteiden laatua. Ultrasuodatusta (UF) voidaan käyttää esimerkiksi uutteiden tanniini- tai hemiselluloosapitoisuuden nostamiseen. Suolat, sokerit ja orgaaniset hapot läpäisevät kalvon. Nanosuodatus antaa pienten ionien (esimerkiksi mineraalien) päästä läpi, mutta sulkee pois suuremmat ionit ja useimmat orgaaniset komponentit.
• Kuumavesiuutolla ja paineistetulla kuumavesiuutolla saadut uutteet voidaan myös väkevöidä kalvosuodatuksella. Pilotissa on kaksi PCI B1 -putkityypin moduulia, jotka soveltuvat kalvotekniikoihin käänteisosmoosista mikrosuodatukseen kalvoista riippuen. Ultrasuodatukseen on EM006 (6kDa) muunnellut (PES) polyeetterisulfonikalvot. Ultrasuodatuksessa kalvopinta-ala on 2 x 1,75 m2. Uutteen pH-arvo voi vaihdella 1,5 ja 12 välillä. Enimmäissuodatuspaine on 30 bar ja -lämpötila 80 °C. Uutteiden nanosuodatukseen on FCA30-kalvot. 

Uutto- ja fraktiointipilottia palvelee erinomainen laboratorioanalytiikka, joka räätälöidään asiakkaan tarpeiden mukaan. Raaka-aineista ja uuttojäännöksistä voidaan määrittää fysikaaliset, kemialliset ja mikrobiologiset ominaisuudet. Näitä ovat esimerkiksi kuitumorfologia ja soluseinämärakenne, rakennepolymeerien koostumus ja sekundaarimetaboliitit. 

Saaduista uutteista voidaan määrittää kemiallinen koostumus, antioksidatiivisuus ja antimikrobisuus. Eri jakeiden sisältämät arvoyhdisteet voidaan tunnistaa ja määrittää. Voimme myös testata puolivalmisteiden tai tuotteiden ominaisuuksia.

Teknis-taloudellinen tarkastelu tehdään vaihe vaiheelta jokaiselle arvoketjun vaiheelle, joita ovat tyypillisesti raaka-aineen hankinta, varastointi, kuljetus, prosessointi, jakelu ja käyttö. Lähtötietoja kerätään yhdessä asiakkaan kanssa. Seuraavaksi katsotaan, mitä tuotteita markkinoille voidaan saada ja mihin hintaan. Tämän jälkeen valitaan prosessipolut, joissa on mahdollista käyttää kyseessä olevaa raaka-ainetta niin, että prosessointi kulkee samaan suuntaan ja tuottaa koko ajan lisäarvoa välituotteilleen. 

Toiminnan taloudellista kannattavuutta arvioidaan laskemalla investointi- ja käyttökustannukset ja tuotot sekä näiden perusteella investoinnin takaisinmaksuaika sekä vuosittainen tulos (liikevoitto/tappio).

Uutto- ja fraktiointiprosesseista voidaan tehdä elinkaarianalyysi ympäristövaikutusten tunnistamiseen ja näiden lieventämiseen. Tätä voidaan käyttää tuotteen tai prosessin ympäristövaikutusten arvioimiseen sen koko elinkaaren ajan raaka-aineiden hankinnasta loppusijoitukseen asti. Analyysi voidaan myös suorittaa rajatummin, keskittyen tiettyyn prosessivaiheeseen tai -vaiheiden sarjaan. 

Asiakkaan toiveesta on mahdollista tehdä myös kevyempi ympäristövaikutusten arviointi. Tällöin tarkastellaan esimerkiksi tuotannon ilmastonlämmityspotentiaalia (Global Warming Potential, GWP) ja tunnistetaan mahdolliset tuotannon kipupisteet (hot spots), joissa tuotteiden GWP-vaikutusta voitaisiin vähentää.