Kumppanuusmalli - TAMK - Valmet -Bio4all

Bio4all-hankkeessa kehitetään vähähiilistä arvoketjua haastavista metsä- ja maatalousperäisistä sivuvirroista uusiutuviksi lento- ja meriliikenteen polttoaineiksi, kemikaaleiksi ja materiaaleiksi. Tutkittavia raaka-aineita ovat muun muassa sahanpuru, metsätähteet, kuori ja olki.
Hankkeessa tutkitaan biomassan esikäsittelyä, nopeaa ja katalyyttistä pyrolyysiä, hydrotermistä nesteytystä, bioöljyjen katalyyttistä jatkojalostusta sekä bioöljyn fraktiointia eri käyttötarkoituksiin. Arvoketjun hiilitehokkuutta parannetaan hyödyntämällä nesteytyksessä ja jatkojalostuksessa syntyviä sivuvirtoja, kuten biohiiltä, vesipitoisia jakeita ja kaasumaisia yhdisteitä. Lisäksi selvitetään veden kierrätystä ja ravinteiden talteenottoa.
Tutkimustulosten pohjalta muodostetaan koko tuotantoketjua kuvaava prosessikonsepti ja simulointimalli. Konseptin teknis-taloudellista toteutettavuutta ja ilmastovaikutuksia arvioidaan elinkaariarvioinnin avulla. Business Finlandin rahoittama Co-Innovation-yhteishanke toteutetaan tutkimusorganisaatioiden ja arvoketjun eri vaiheita edustavien yritysten yhteistyönä vuosina 2024–2026.

Kemikaalien, muovien ja nestemäisten polttoaineiden tuotanto perustuu edelleen suurelta osin fossiiliseen raakaöljyyn. Liikenteen sähköistyminen vähentää fossiilisten polttoaineiden käyttöä erityisesti tieliikenteessä, mutta lento- ja meriliikenteessä tarvitaan myös tulevaisuudessa kestävästi tuotettuja nestemäisiä polttoaineita. Samalla kemianteollisuus tarvitsee uusiutuvia hiilen lähteitä fossiilisten raaka-aineiden korvaamiseksi.

Metsä- ja maatalouden tähteet ja sivuvirrat muodostavat merkittävän kotimaisen raaka-ainevarannon, jota voidaan hyödyntää nykyistä korkeamman jalostusarvon tuotteissa. Haastavien biomassojen muuttaminen laadukkaiksi polttoaineiksi ja kemikaaleiksi edellyttää kuitenkin koko arvoketjun kehittämistä. Keskeisiä haasteita ovat biomassan sisältämät epäpuhtaudet, bioöljyjen korkea happipitoisuus ja epästabiilius, katalyyttien nopea deaktivaatio sekä bioöljyjen monimutkainen koostumus.

Prosessien taloudellinen kannattavuus ja ympäristösuorituskyky riippuvat myös siitä, kuinka tehokkaasti biomassan sisältämä hiili sekä prosessissa syntyvät sivuvirrat pystytään hyödyntämään. Bio4all vastaa näihin tarpeisiin yhdistämällä biomassan esikäsittelyn, nesteytyksen, jatkojalostuksen, sivuvirtojen hyödyntämisen sekä koko prosessiketjun mallinnuksen ja arvioinnin.

Bio4all-hankkeen päätavoitteena on kehittää vähähiilinen ja teknis-taloudellisesti toteuttamiskelpoinen reitti metsä- ja maatalousperäisistä sivuvirroista uusiutuviksi polttoaineiksi, kemikaaleiksi ja materiaaleiksi. Hankkeessa parannetaan nesteytysprosessien toimintaa biomassan valikoivalla esikäsittelyllä ja pyritään samalla erottamaan arvokkaita, jatkojalostukseen soveltuvia hemiselluloosajakeita.

Hankkeessa tuotetaan ja tutkitaan pyrolyysi- ja hydrotermisiä bioöljyjä, kehitetään niiden katalyyttistä jatkojalostusta sekä muodostetaan konsepti teollisen mittakaavan prosessille. Bioöljyjä fraktioidaan polttoaineiden, kemikaalien, hartsien ja muiden materiaalien raaka-aineiksi. Tuotteiden koostumuksen ja laadun arviointiin kehitetään ja validoidaan analyysimenetelmiä.

Biohiilelle, vesipitoisille prosessivirroille ja kaasumaisille sivuvirroille kehitetään uusia hyödyntämisreittejä. Vesijakeista tutkitaan arvokkaiden hiiliyhdisteiden ja ravinteiden talteenottoa sekä veden kierrättämistä. Hankkeessa valmistetaan myös pieniä määriä valittuja polttoaineita ja kemiallisia välituotteita testausta varten. Koko arvoketjusta laaditaan prosessimalli, jonka avulla arvioidaan ja optimoidaan konseptin teknis-taloudellista suorituskykyä ja ilmastovaikutuksia. Tavoitteena on nostaa nesteytystä ympäröivien keskeisten teknologioiden valmiustaso tasolle TRL 5.

Bio4all tukee siirtymää fossiilisista raaka-aineista uusiutuviin polttoaineisiin, kemikaaleihin ja materiaaleihin. Hankkeessa kehitettävät ratkaisut mahdollistavat metsä- ja maatalousperäisten tähteiden sekä prosessien sivuvirtojen nykyistä tehokkaamman hyödyntämisen. Sivutuotteiden jalostaminen arvokkaiksi tuotteiksi parantaa biomassan hiilitehokkuutta, vahvistaa kiertotaloutta ja voi pienentää tuotantoketjun ilmasto- ja vesijalanjälkeä.

Hankkeen tuottama tutkimustieto, koetulokset ja prosessimallit luovat perustaa teknologioiden jatkokehitykselle, pilotoinnille ja myöhemmille teollisille investoinneille. Tuloksia voidaan hyödyntää esimerkiksi biomassan esikäsittelyssä, bioöljyjen tuotannossa ja jalostuksessa, katalyyttien kehittämisessä, biohiilen ja vesipitoisten sivuvirtojen hyödyntämisessä sekä uusiutuvien polttoaineiden ja kemikaalien valmistuksessa.

Tutkimusorganisaatioiden ja yritysten yhteistyö vahvistaa suomalaista osaamista, tutkimusinfrastruktuureja ja uusia liiketoimintaverkostoja koko arvoketjussa. Tavoiteltavia pitkän aikavälin vaikutuksia ovat uudet vientikelpoiset teknologiat ja tuotteet, investoinnit, työpaikat sekä suomalaisen prosessi- ja biotalousosaamisen kansainvälisen kilpailukyvyn vahvistuminen. Kotimaisten biomassatähteiden hyödyntäminen voi samalla vähentää riippuvuutta fossiilisista tuontiraaka-aineista ja parantaa huoltovarmuutta.

Business Finland Co-Innovation

Business Finland