Kiristyvät kestävyystavoitteet ja kemikaalisääntely lisäävät fossiilivapaiden vaihtoehtojen kysyntää. Tämä myös luo kemianteollisuudelle painetta siirtyä ympäristöystävällisempiin ainesosiin. Uusiutuvia kemikaaleja valmistava Circa ja prosessiteknologian toimittaja Valmet yhdistivät voimansa VTT:n kanssa. Tavoitteena oli kasvattaa Circan biopohjaisen liuottimen, Cyrenen™, tuotantoa.
Lyhyesti
VTT ja Valmet auttoivat Circaa kehittämään Cyrenen™ tuotantoprosessia.
VTT:n infrastruktuuri ja asiantuntemus sopivat huipputeknologian kehittämiseen ja pilotointiin.
Patentoitu tuotantoprosessi tukee kiertotaloutta ja on täysin fossiilivapaa.
Turvallisemmille liuottimille on runsaasti kysyntää
Ympäristötietoisuuden lisääntymisen ja tiukentuvien säädösten myötä kestävämmille kemikaaleille on paljon kysyntää. Circa on vuonna 2006 perustettu uusiutuvia kemikaaleja valmistava yritys, joka kehittää ja tuottaa ainutlaatuisia biopohjaisia kemikaaleja. Circan tuotteilla voidaan korvata myrkyllisiä fossiilipohjaisia ainesosia monissa eri käyttötarkoituksissa.
Circan lippulaivatuote Cyrene™ on biopohjainen liuotin, joka on johdettu levoglukosenonista (LGO). Se on valmistettu vastuullisista, selluloosapohjaisista raaka-aineista, joita ei voida käyttää elintarvikkeissa. Cyrene™ sopii maaleihin, pinnoitteisiin ja useisiin teollisiin prosesseihin ja se on turvallisempi ja ympäristöystävällisempi vaihtoehto perinteisille fossiilipohjaisille liuottimille. Circa on tuottanut tätä monikäyttöistä liuotinta 6 vuoden ajan, ja yli 200 tutkimusta on dokumentoinut sen toimivuutta eri käyttötarkoituksissa. Liuotin toimii yhtä hyvin tai jopa paremmin kuin fossiilipohjaiset vaihtoehdot. Ainoa puuttuva pala oli suuremman mittakaavan tuotannon mahdollistava tuotantolaitos.
Valmet on johtava kansainvälinen prosessiteknologian, automaation ja teollisten palveluiden kehittäjä ja toimittaja. Circa ja Valmet yhdistivät voimansa tavoitteenaan perustaa uusi, tuhannen tonnin valmistuskapasiteetin tuotantolaitos Ranskaan. Laitos on osa EU:n rahoittamaa ReSolute-projektia, ja kehityshanke saa tukea myös Ranskan hallituksen France Relance -ohjelmalta.
Valmetin rooli oli toimittaa laitokselle pyrolyysiteknologia, kiertoleijupetikattila ja automaatiojärjestelmä. Circan patentoidun Furacell™ -tuotantoprosessin ainutlaatuisen luonteen takia teknologian toteutuskelpoisuuden ja skaalautuvuuden varmistamiseen tarvittiin laajamittaista pilotointia siihen erikoistuneissa tiloissa.
Asiantuntijayhteistyö johtaa kaupalliseen kannattavuuteen
Circa oli jo tutkinut erilaisia tapoja tuottaa Cyreneä™ suuremmassa mittakaavassa. Tässä vaiheessa oli Valmetin vuoro hypätä mukaan. Vuonna 2020 Valmet toteutti teknologiatutkimuksen, jossa arvioitiin, sopisiko Valmetin pyrolyysiprosessi Circan tuotantovaatimuksiin. Materiaalikustannusten noustessa vuoden 2021 lopulla Circan täytyi suunnitella Furacell™ -prosessinsa uudelleen ja vaihtaa toimittajia. Valmet valittiin yhteistyökumppaniksi tehokkaan, lähes energiaomavaraisen pyrolyysiprosessinsa ansiosta.
”Olemme pyrolyysilaitosten johtava kaupallinen toimittaja”, sanoo Valmetin uusien teknologioiden johtaja Jari Niemelä. ”Toimitimme myös maailman suurimman pyrolyysilaitoksen Joensuuhun vuonna 2013.”
”Valmet ehdotti, että kattila ja pyrolysaattori voitaisiin yhdistää ja Cyrenen™ tuotantoprosessin sivutuotteena syntyvä hiili voitaisiin käyttää kattilan polttoaineena. Se oli suuri etu operatiivisten kustannusten näkökulmasta”, kertoo Circan tuotantojohtaja Philipp Morgenthaler. ”Kestävyys on kaiken toimintamme keskiössä, ja hiilen hyötykäyttö paransi tuotantoprosessin resurssitehokkuutta.”
Valmet validoi teknologiaratkaisunsa yhteistyössä VTT:n kanssa. VTT:n Espoossa ja Jyväskylässä sijaitsevat pilottilaitokset tarjosivat tarvittavat välineet ja räätälöintimahdollisuudet, joilla tuotantoprosessin tekninen toteuttamiskelpoisuus voitiin varmistaa laajemmassa mittakaavassa.
Valmetilla ja VTT:llä on pitkä yhteinen historia. Kumppanuus pyrolyysin ja palamisen kehittämisen tiimoilta alkoi jo 1980-luvulla, joten Valmetin oli helppo kääntyä jälleen VTT:n puoleen.
”Laadukkaat pilotointitilamme ja asiakaskeskeinen lähestymistapamme ovat mahdollistaneet Valmetin tukemisen lukuisissa projekteissa”, kertoo VTT:n asiakkuuspäällikkö Jaakko Kuusisaari. ”Pystymme palvelemaan asiakkaita eri teollisuudenaloilla tieteellisen osaamisemme avulla. Tavoitteenamme on auttaa asiakkaitamme menestymään kaupallisesti. Ymmärrämme heidän tarpeensa ja esimerkiksi tässä projektissa autoimme Valmetia tukemaan heidän asiakkaidensa menestystä.”
Kestävyys on kaiken toimintamme keskiössä, ja hiilen hyötykäyttö paransi tuotantoprosessin resurssitehokkuutta.
Energiaomavaraisen prosessin kehittämistä
Testaus ja pilotointi oli tärkeää, jotta pyrolyysiprosessi saatiin toimimaan halutulla tavalla ja sivutuotteiden korkea käyttöaste kattilassa pystyttiin varmistamaan.
VTT Bioruukki on Espoossa sijaitseva open access -pilotointikeskus. Se tarjoaa ainutlaatuisen yhdistelmän pilottimittakaavan prosessikehitysyksiköitä sekä tutkimus- ja kehityspalveluita. Pilottikeskuksessa on vuosikymmenten kokemus termokemiallisista konversioista, teollisesta kemiasta ja biomassan prosessoinnista ja se tarjoaa erinomaiset tilat uusien, huippuluokan ratkaisujen kehittämiseen ja testaamiseen. Valmet käytti myös VTT:n Jyväskylässä sijaitsevaa tutkimusinfrastruktuuria kehittääkseen tehokkaan tavan hyödyntää pyrolyysiprosessissa jäljelle jäänyttä biohiiltä. Biohiilen käyttö kattilan polttoaineena tekee pyrolyysiprosessista lähes täysin energiaomavaraisen.
”Cyrenen™ tuotantoprosessissa käytetään ruuanlaittoon kelpaamattomia biopohjaisia raaka-aineita, toisin kuin muissa, fossiilipohjaisissa liuottimissa”, sanoo Valmetin Niemelä. ”Tämän lisäksi prosessi tuottaa ylimääräistä biohiiltä, jota voitaisiin vaihtoehtoisesti käyttää kivihiilen korvaajana eri teollisuudenaloilla. Prosessi ei ole pelkästään täysin fossiiliton, vaan se voi myös tuottaa toisille teollisuudenaloille ympäristöystävällisempää polttoainetta.”
Pilotoinnista tuotantolaitokseen
Keskeisimmät haasteet projektissa olivat Circan ainutlaatuinen pyrolyysiprosessi ja projektin tiukka aikataulu. Kehitystyö alkoi pienimuotoisesti ja sitä laajennettiin VTT:n pilottitiloissa kun pienemmän mittakaavan testit näyttivät lupaavilta. Kun pyrolyysiprosessi ja biohiilen hyödyntäminen saatiin toimimaan suuremmassa mittakaavassa, sai Circa tarvittavan varmuuden tuotantolaitoksen rakentamiselle Ranskaan.
”Tämä oli ensimmäinen laajemman mittakaavan koe, jonka teimme ReSolute-laitoksen laitteistolla. Hyödyimme siitä valtavasti, sillä pystyimme sen avulla varmistamaan teoreettisia arvoja, kuten tuotannon määrän. Määrä oli jopa parempi kuin mitä olimme laskeneet”, sanoo Morgenthaler.
”Tavoitteemme on aina kaupallinen kannattavuus, ja tiedämme voivamme luottaa VTT:n apuun sen saavuttamisessa”, kertoo Valmetin Niemelä. ”VTT on kerryttänyt laajaa asiantuntemusta muiden yritysten kanssa tehdyistä projekteista, mikä hyödyttää myös meitä. VTT:llä on myös enemmän tutkimus- ja kehityshenkilöstöä kuin meillä, mikä on meille arvokas resurssi.”
Niemelä on tyytyväinen yhteistyön tuloksiin.
”Jatkamme kehitystyötä Ranskan tuotantolaitoksella. VTT:n ansiosta meillä on arvokasta tietoa siitä, mitä ja miten meidän on vielä testattava.”
Tavoitteemme on aina kaupallinen kannattavuus, ja tiedämme voivamme luottaa VTT:n apuun sen saavuttamisessa.
