Biokaasureaktorit voidaan jakaa karkeasti märkä- ja kuivareaktoreihin. Lisäksi kuivareaktorit voivat olla joko erä- tai jatkuvatoimisia. Kun tähän lisätään se, että kaikissa jatkuvatoimisissa reaktorityypeissä on useita erilaisia sekoitinvaihtoehtoja, niin alkaa olemaan jo melko haastavaa hahmottaa ratkaisujen erot ja arvioida niiden sopivuus oman käyttöön.
Tässä blogissa käsitellään yleisimpien reaktorien, eli märkämädätyslaitosten, eri sekoitusvaihtoehtoja. Alkuun on kuitenkin sanottava, että märkä- ja kuivamädätys ovat termeinä hieman harhaanjohtavia, koska myös märkämädättämöt kestävät oikeilla sekoitus- ja pumppuvalinnoilla suuriakin kiintoainepitoisuuksia. Toisaalta kuivareaktorilla voi olla järkevää prosessoida märkiäkin jakeita, varsinkin jos niissä on paljon hiekkaa tai muita epäpuhtauksia.
Tarvitaanko sekoitusta?
Biokaasuprosessi vaatii neljää perustekijää: hapettomia olosuhteita, tasaista ja oikeaa prosessilämpötilaa, tasaista ja oikeaa syöttöä, sekä riittävää sekoitusta. Ilman sekoitustakin kaasua saadaan tuotettua, mutta sillä saadaan maksimoitua kaasuntuottopotentiaali kulloisestakin syötteestä. Sekoitus kuitenkin kuluttaa sähköä, joten sen oikea määrä ja sekoitinvalinnat määräytyvät syötepohjan ja kaasun lisäarvon mukaan. Jos kaasuenergian arvo on alhainen, niin silloin sekoitukseenkaan ei kannata panostaa liikaa. Huonolla sekoituksella varustettu kokonaisuus saattaa kuitenkin aiheuttaa jälkikaasun tuotantoa mädätysjäännössäiliöissä tai aiheuttaa ongelmia reaktorissa esimerkiksi vaahtoamisen suhteen, mutta jätetään se tässä kohtaa vähemmälle huomiolle.
Neljä eri sekoitustapaa
Märkäreaktori on lähes aina sylinterin muotoinen kokonaisuus, jossa on useimmiten päällä kaasumembraani. Reaktorin katto voi olla myös kiinteä, mutta silloin tarvitaan erillinen kaasuvarasto reaktorin viereen. Reaktorin sekoitustavat voidaan taas jakaa neljään pääkategoriaan, vaikkakin jako ei olekaan selkeä.
Vertikaalisekoitus
Vertikaalisekoittimilla varustetut biokaasureaktorit toteutetaan kiinteällä kattorakenteella, joka kestää myös sekoittimen aiheuttamat rasitukset. Ratkaisu on hankintahinnaltaan arvokas, mutta soveltuu hyvin esimerkiksi teollisuuteen ja jätevesilietteille. Maatalouspohjaisissa laitoskokonaisuuksissa tätä ratkaisua nähdään harvemmin.
Uppo- ja vinosekoittimet
Upposekoittimien ja vinosekoittimien yhdistelmä on luultavasti eniten käytetty märkäreaktorien sekoitinratkaisu. Tällä ratkaisulla mahdollistetaan tarpeeksi tehokas sekoitus myös jaottuville syötteille, kuten sian lietelannalle, perunan solunesteille ja toisaalta nurmelle. Kahden ensin mainitun kohdalla kiintoaine lajittuu pohjalle, nurmi taas kerääntyy pintaan. Jos pohjaan lajittunutta kiintoainetta ei nostateta ylös, ei synny kaasua. Jos nurmi taas muodostaa patjan reaktorimassan pintaan, kaasu ei pääse nousemaan ylös. Tämän ratkaisun heikko kohta on upposekoittimien sijainti reaktorimassassa. Sekoittimet saa huoltoa tai korjausta varten nostettua vinssillä ylös, mutta ennen sitä reaktorin syöttö ja lämpötila on ajettava alas ja reaktorin katon membraania avattava hieman.
Pumppusekoitus
Pumppusekoitus voidaan toteuttaa reaktorimassaa tai kaasua sekoittamalla. Osa ratkaisuista luottaa kovaan paineeseen, osa kasteluun. Nämä ratkaisut ovat vähemmistössä eri sekoitusratkaisuja tarkasteltaessa, mutta soveltuvat tilanteisiin, jossa syötepohja on melko notkeaa eikä lajitu helposti reaktorin pohjalle.
Lapasekoitin
Lapasekoitin perustuu horisontaalisen akselin varaan toteutettuihin lapoihin, jotka pyörivät hitaasti reaktorimassaa ”lapioiden”. Tämä sekoitustapa on parhaimmillaan korkean kiintoaineen märkäreaktoreissa. Esimerkkisyötteinä voisivat olla esimerkiksi lietelannan, kuivalannan ja nurmibiomassojen yhdistelmä. Lapasekoitus ei ole optimaalinen jaottuville syötteille, mutta siinä huoltokohteet sijaitsevat reaktorin ulkopuolella.
One size fits no-one
Kaikissa edellä mainituissa sekoitusratkaisuissa on hyvät ja huonot puolensa ja jokaisella on käyttökohde, johon ne sopivat muita ratkaisuja paremmin. On myös olosuhdetekijöitä, jotka tekevät tietystä sekoitinratkaisusta epäsopivan käyttökohteeseen. Esimerkiksi uppo- ja vinosekoittimien, sekä pumppusekoittimien kanssa reaktorimassan kiintoainepitoisuus voi olla jopa yli 10 %, mutta kun mennään lähemmäs 15 %:ia, on järeästi toteutettu lapasekoitus ainut toimiva ratkaisu, jos kaasun määrään halutaan panostaa. Doranovan märkäreaktoriratkaisut voidaan toteuttaa uppo- ja vinosekoittimilla samoin kuin lapasekoittimilla. Yhtiö näkee näiden ratkaisun palvelevan optimaalisesti kaikkia maatalouden asiakasryhmiä ja suurinta osaa teollisuusasiakkaiden tarpeista märkämädätysreaktorien osalta.
Ymmärrä aina ensin oma tarpeesi ennen ostopäätöstä!
Suomen biokaasumarkkina on viriämässä kovaa vauhtia. Biokaasumarkkinan kehittyminen on tuonut ja varmasti myös tuo uusia yrittäjiä ja biokaasuyritysten edustajia Suomen markkinoille. Riskinä on, että markkinointiväittämät karkaavat liian lennokkaiksi ja pahimmillaan nämä lennokkaat lausahdukset aiheuttavat asiakkaille satojen tuhansien vahingot. Esimerkiksi jokainen märkäreaktori voi sopivilla syöttölaitteilla prosessoida jopa 100 % kuiva-ainepitoisuuden syötteitä. Se, missä erot tulevat, ovat eri syötteiden suhde, eli reaktorimassan kiintoainepitoisuus. Lisäksi syötteiden muut ominaisuudet, kuten jaottuminen, merkitsevät paljon. Pienellä paineella toimiva pumppusekoitin ei toimi sianlietteellä, vaikka syöte muuten pumppaukseen sopiikin. Samoin pumppu- ja upposekoittimet yksinään ovat riittämättömiä tilanteisiin, jossa pääosa syötteistä koostuu esimerkiksi kuivalannoista ja nurmisyötteistä. Toisaalta uppo- ja vinosekoittimet ovat hyviä biojätteen sekoitukseen korkeasta kiintoainepitoisuudesta huolimatta. Biojäte kun hajoaa reaktorissa nurmea ja kuivalantaa nopeammin ja näin ollen reaktorin syötemassan kuiva-ainepitoisuus jää pieneksi.
