Emerging biomass-to-energy technologies for pulp and paper industry

Abstract

AB3:Energia-alan kohtaamat haasteet ovat synnyttäneet tarpeen lisätä uusiutuvan energian käyttöä. Fossiilisten polttoainevarojen väheneminen, epätasainen maantieteellinen sijainti sekä poltossa syntyvät kasvihuonekaasupäästöt asettavat paineen kehittää teknologiaa entistä tehokkaammaksi ja ympäristöystävällisemmäksi. Hyvälaatuisten öljyvarojen vähentyminen ja hinnan nousu ovat lisänneet tarvetta kehittää korvaavia polttoaineita. Biomassa on ainoa uusiutuva energianlähde, joka voidaan muuttaa kiinteästä polttoaineesta kaasu- tai nestemäiseksi polttoaineeksi. Bioenergian käyttö on herättänyt kasvavaa kiinnostusta ilmastonmuutoksen hidastamiseksi juuri monimuotoisuutensa ja monipuolisten ominaisuuksien johdosta. Biomassan palaminen tuottaa saman määrän hiilidioksidipäästöjä kuin se sitoo kasvunsa aikana ilmakehästä, joten ne kumoavat toisensa. Diplomityössä käytetyllä arviointimenetelmällä saatu bioenergiapotentiaali näyttäisi olevan riittävä, jotta Euroopan Unionin asettama 12 %:n tavoite voidaan saavuttaa. Maakohtaiset erot ovat kuitenkin huomattavia. Rajoja ylittävät markkina-alueet sekä mahdollinen biomassan tuonti Euroopan ulkopuolelta tekevät mahdolliseksi bioenergiatavoitteisiin pääsemisen. Esimerkiksi Suomessa biomassapotentiaali on riittävä kattamaan vuodelle 2010 asetetut tavoitteet. Diplomityö keskittyi liikenteen polttoaineiden osalta toisen sukupolven bionesteiden tuottamiseen. Niitä valmistetaan lähinnä lignoselluloosapohjaisista raaka-aineista kuten puuperäisestä materiaalista ja niiden tuotantotekniikoita kehitetään parhaillaan.

Different biomass-to-energy technologies have gained increasing attention due to political interest to mitigate climate change with renewable energy sources. Biomass can be used traditionally as solid fuel or it can be converted to gaseous or liquid fuels in order to substitute fossil fuels. Lessening of fossil fuel resources and especially good quality oil have made biomass-to-liquids technologies interesting. Increasing of power-to-heat ratio with biomass based IGCC technology is one of the most interesting technologies to respond to increasing power consumption. Feasibility studies of emerging biomass-to-energy technologies were made by integrating technologies to pulp and paper industry. The studied technologies were biomass gasification for lime kiln application, biomass gasification for clean gas applications, biomass based IGCC process, Fischer Tropsch liquid production, and pyrolysis oil production for heating oil substitution and for engine usage. Production costs, internal rates of return (IRR), and payback times of each technology were defined. The most feasible technologies for pulp and paper industry are Fischer Tropsch liquid production, biomass based IGCC process, lime kiln gasification, and pyrolysis oil production. Gasification clean gas applications and pyrolysis oil production for engine application were not feasible in the base scenario. Feasibilities at specific sites must be examined separately.