Laaja valikoima reaktoreita, dataa ja asiantuntijoita varmistaa, että uudet bio- ja kiertotalouden prosessit saadaan kasvatettua asiakkaan haluamaan mittakaavaan VTT:n uudistetulla prosessikemian pilotointialustalla VTT Bioruukissa.
VTT Bioruukissa Espoon Kivenlahdessa pilotoidaan prosesseja, jotka liittyvät muun muassa muovin kemialliseen kierrätykseen sekä biopohjaisten polttoaineiden ja tekstiilikuitujen kehitykseen. Moni näistä prosesseista vaatii termokemiallisia menetelmiä tai erityisesti biomassalle kehitettyjä laitteita aina sellukattilasta kuidunkehruulaitteistoihin. Mutta moni prosessi osuu myös yleisen prosessikemian alueelle, ja siksi VTT on uudistanut prosessikemian pilotointialustansa.
”Asiakkaamme kehittävät tyypillisesti materiaaleja ja kemikaaleja haastavista raaka-aineista, kuten teollisuuden sivuvirroista, biomassoista ja kierrätysraaka-aineista. Tämä tarkoittaa yleensä, että prosessissa tarvitaan kemialliseen muokkaukseen sopivia painereaktoreita ja tavallisesti myös monenlaisia erotuslaitteita jälkikäsittelyyn”, kertoo prosessikemian pilotointialustan tutkija Pauliina Kivinen.
Asiantuntemusta ja prosessidataa
Laitteiden ohella VTT tarjoaa asiakkailleen pilotoinnissa vaadittavan asiantuntemuksen riippumatta siitä, onko näillä sitä omasta takaa.
”Pilotointialustan tutkijat ja insinöörit suunnittelevat tuotantomittakaavan kasvattamisen yhdessä asiakkaiden kanssa, ja asiakas voi halutessaan osallistua siihen”, Kivinen kertoo. Hänen mukaansa skaalausta tukevat analyysit sujuvat monesti rutiinilla asiakkaan laboratoriossa, mutta tarvittaessa ne voidaan tehdä myös VTT:llä.
Olennainen osa menestyksekästä prosessikemian pilotointia on monipuolinen prosessidata, joka auttaa optimoimaan skaalausta pilotoinnin aikana. Kivisen mukaan VTT Bioruukissa on panostettu niin datan keräämisen kuin käsittelyynkin, ja jokainen asiakas saa myös käyttöönsä raakadatasta tehdyt analyysit, jotta tuotannon kasvattaminen tehdasmittakaavaan saisi hyvän startin.
”Sen lisäksi, että seuraamme esimerkiksi reaktorin lämpötilaa, painetta ja sekoitustehoa, keräämme dataa myös käyttöhyödykkeistä, kuten höyrystä ja jäähdytysvedestä. Näin saamme mahdollisimman tarkkaa tietoa energiataseita varten.”
Tilat myös räjähdysvaarallisille aineille
Prosessikemian koelaitteistot sijaitsevat noin 600 neliömetrin kokoisessa hallissa, josta hieman vajaa puolet on erotettu Ex-luokitelluiksi eli räjähdysvaarallisiksi tiloiksi.
”Vaikka asiakkailla olisi omia pilotointitiloja, harvalla on näin pienessä mittakaavassa tilaa, jossa voidaan käsitellä palavia nesteitä ja kaasuja”, Kivinen kertoo. Hän on huomannut, että pilotointialusta kiinnostaa monia myös siksi, että erilaisia reaktoreita ja jälkikäsittelylaitteistoja on helppo yhdistellä.
Osaa asiakkaista kiinnostaa myös mahdollisuus skaalata laboratoriomittakaavasta esimerkiksi 600 litran mittakaavaan 10 litran ja 130 litran kautta. Suurimmat reaktorit ovat tilavuudeltaan 1 800 litraa.
”Pelkän pilotoinnin lisäksi pystymme tuottamaan melko isojakin määriä asiakkaan tuotetta, jolloin he voivat testata sitä edelleen sovelluksissa.”
Pilotointialustalla on eri paine- ja lämpötilaluokkien panosreaktoreita aina 50 baarin paineeseen ja 250 celsiusasteen lämpötilaan asti. Reaktorit eroavat toisistaan myös pintamateriaaleiltaan ja sekoittimiltaan.
Kivisen mukaan reaktoreissa tehdään tyypillisesti kemikaalisynteesejä, polymerointeja, liuotuksia, pesuja, haihdutuksia ja saostuksia. Puubiomassan kohdalla yleistä on myös erilaisten komponenttien uuttaminen. Jälkikäsittelyyn voidaan käyttää muun muassa suodattimia, separaattoreita ja haihduttimia.
”Kehitämme pilotointialustaa jatkuvasti. Olemme avoimia myös ajatukselle, että laitetoimittaja toisi halliin väliaikaisesti laitteita, joita meillä ei vielä ole, tai voisimme liittää prosessiin asiakkaan oman laitteen.”
